Павел алексеевич черенков лауреат нобелевской премии. Лауреат нобелевской премии павел алексеевич черенков

Товары

Русский физик Павел Алексеевич Черенков родился в Новой Чигле вблизи Воронежа. Его родители Алексей и Мария Черенковы были крестьянами. Окончив в 1928 г. физико-математический факультет Воронежского университета, он два года работал учителем. В 1930 г. он стал аспирантом Института физики и математики АН СССР в Ленинграде и получил кандидатскую степень в 1935 г. Затем он стал научным сотрудником Физического института им. П.Н. Лебедева в Москве, где и работал в дальнейшем.

В 1932 г. под руководством академика С.И. Вавилова Ч. начал исследовать свет, возникающий при поглощении растворами излучения высокой энергии, например излучения радиоактивных веществ. Ему удалось показать, что почти во всех случаях свет вызывался известными причинами, такими, как флуоресценция. При флуоресценции падающая энергия возбуждает атомы или молекулы до более высоких энергетических состояний (согласно квантовой механике, каждый атом или молекула обладает характерным множеством дискретных энергетических уровней), из которых они быстро возвращаются на более низкие энергетические уровни. Разность энергий более высокого и более низкого состояний выделяется в виде единицы излучения – кванта, частота которого пропорциональна энергии. Если частота принадлежит видимой области, то излучение проявляется как свет. Поскольку разности энергетических уровней атомов или молекул, через которые проходит возбужденное вещество, возвращаясь в самое низкое энергетическое состояние (основное состояние), обычно отличаются от энергии кванта падающего излучения, эмиссия из поглощающего вещества имеет другую частоту, чем у порождающего ее излучения. Обычно эти частоты ниже.

Однако Ч. обнаружил, что гамма-лучи (обладающие гораздо большей энергией и, следовательно, частотой, чем рентгеновские лучи), испускаемые радием, дают слабое голубое свечение в жидкости, которое не находило удовлетворительного объяснения. Это свечение отмечали и другие. За десятки лет до Ч. его наблюдали Мария и Пьер Кюри, исследуя радиоактивность, но считалось, что это просто одно из многочисленных проявлений люминесценции. Ч. действовал очень методично. Он пользовался дважды дистиллированной водой, чтобы удалить все примеси, которые могли быть скрытыми источниками флуоресценции. Он применял нагревание и добавлял химические вещества, такие, как йодистый калий и нитрат серебра, которые уменьшали яркость и изменяли другие характеристики обычной флуоресценции, всегда проделывая те же опыты с контрольными растворами. Свет в контрольных растворах изменялся, как обычно, но голубое свечение оставалось неизменным.

Исследование существенно осложнялось из-за того, что у Ч. не было источников радиации высокой энергии и чувствительных детекторов, которые позднее стали самым обычным оборудованием. Вместо этого ему пришлось пользоваться слабыми естественными радиоактивными материалами для получения гамма-лучей, которые давали едва заметное голубое свечение, а вместо детектора полагаться на собственное зрение, обострявшееся с помощью долгого пребывания в темноте. Тем не менее ему удалось убедительно показать, что голубое свечение представляет собой нечто экстраординарное.

Значительным открытием была необычная поляризация свечения. Свет представляет собой периодические колебания электрического и магнитного полей, напряженность которых возрастает и убывает по абсолютной величине и регулярно меняет направление в плоскости, перпендикулярной направлению движения. Если направления полей ограничены особыми линиями в этой плоскости, как в случае отражения от плоскости, то говорят, что свет поляризован, но поляризация тем не менее перпендикулярна направлению распространения. В частности, если поляризация имеет место при флуоресценции, то свет, излучаемый возбужденным веществом, поляризуется под прямым углом к падающему лучу. Ч. обнаружил, что голубое свечение поляризовано параллельно, а не перпендикулярно направлению падающих гамма-лучей. Исследования, проведенные в 1936 г., показали также, что голубое свечение испускается не во всех направлениях, а распространяется вперед относительно падающих гамма-лучей и образует световой конус, ось которого совпадает с траекторией гамма-лучей. Это послужило ключевым фактором для его коллег, Ильи Франка и Игоря Тамма, создавших теорию, которая дала полное объяснение голубому свечению, ныне известному как излучение Черенкова (Вавилова – Черенкова в Советском Союзе).

Согласно этой теории, гамма-квант поглощается электроном в жидкости, в результате чего он вырывается из родительского атома. Подобное столкновение было описано Артуром X. Комптоном и носит название эффекта Комптона. Математическое описание такого эффекта очень похоже на описание соударений бильярдных шаров. Если возбуждающий луч обладает достаточно большой энергией, выбитый электрон вылетает с очень большой скоростью. Замечательной идеей Франка и Тамма было то, что излучение Черенкова возникает, когда электрон движется быстрее света. Других, по всей видимости, удерживал от подобного предположения фундаментальный постулат теории относительности Альберта Эйнштейна, согласно которому скорость частицы не может превышать скорости света. Однако подобное ограничение носит относительный характер и справедливо только для скорости света в вакууме. В веществах, подобных жидкостям или стеклу, свет движется с меньшей скоростью. В жидкостях электроны, выбитые из атомов, могут двигаться быстрее света, если падающие гамма-лучи обладают достаточной энергией.

Конус излучения Черенкова аналогичен волне, возникающей при движении лодки со скоростью, превышающей скорость распространения волн в воде. Он также аналогичен ударной волне, которая появляется при переходе самолетом звукового барьера.

За эту работу Ч. получил степень доктора физико-математических наук в 1940 г. Вместе с Вавиловым, Таммом и Франком он получил Сталинскую (впоследствии переименованную в Государственную) премию СССР в 1946 г.

В 1958 г. вместе с Таммом и Франком Ч. был награжден Нобелевской премией по физике «за открытие и истолкование эффекта Черенкова». Манне Сигбан из Шведской королевской академии наук в своей речи отметил, что «открытие явления, ныне известного как эффект Черенкова, представляет собой интересный пример того, как относительно простое физическое наблюдение при правильном подходе может привести к важным открытиям и проложить новые пути для дальнейших исследований».

Русский физик Павел Алексеевич Черенков (1904-1990) родился в Новой Чигле вблизи Воронежа. Его родители Алексей и Мария Черенковы были крестьянами. Окончив в 1928 году физико-математический факультет Воронежского университета, он два года работал учителем. В 1930 году он стал аспирантом Института физики и математики АН СССР в Ленинграде и получил кандидатскую степень в 1935 году. Затем он стал научным сотрудником Физического института им. П. Н. Лебедева в Москве, где и работал в дальнейшем.

В 1932 году под руководством академика С. И. Вавилова Черенков начал исследовать свет, возникающий при поглощении растворами излучения высокой энергии, например излучения радиоактивных веществ. Ему удалось показать, что почти во всех случаях свет вызывался известными причинами, такими, как флуоресценция. При флуоресценции падающая энергия возбуждает атомы или молекулы до более высоких энергетических состояний (согласно квантовой механике, каждый атом или молекула обладает характерным множеством дискретных энергетических уровней), из которых они быстро возвращаются на более низкие энергетические уровни. Разность энергий более высокого и более низкого состояний выделяется в виде единицы излучения - кванта, частота которого пропорциональна энергии. Если частота принадлежит видимой области, то излучение проявляется как свет. Поскольку разности энергетических уровней атомов или молекул, через которые проходит возбужденное вещество, возвращаясь в самое низкое энергетическое состояние (основное состояние), обычно отличаются от энергии кванта падающего излучения, эмиссия из поглощающего вещества имеет другую частоту, чем у порождающего ее излучения. Обычно эти частоты ниже.

Однако Черенков обнаружил, что гамма-лучи (обладающие гораздо большей энергией и, следовательно, частотой, чем рентгеновские лучи), испускаемые радием, дают слабое голубое свечение в жидкости, которое не находило удовлетворительного объяснения. Это свечение отмечали и другие. За десятки лет до Черенкова его наблюдали Мария и Пьер Кюри, исследуя радиоактивность, но считалось, что это просто одно из многочисленных проявлений люминесценции. Черенков действовал очень методично. Он пользовался дважды дистиллированной водой, чтобы удалить все примеси, которые могли быть скрытыми источниками флуоресценции. Он применял нагревание и добавлял химические вещества, такие, как йодистый калий и нитрат серебра, которые уменьшали яркость и изменяли другие характеристики обычной флуоресценции, всегда проделывая те же опыты с контрольными растворами. Свет в контрольных растворах изменялся, как обычно, но голубое свечение оставалось неизменным.

Исследование существенно осложнялось из-за того, что у Черенкова не было источников радиации высокой энергии и чувствительных детекторов, которые позднее стали самым обычным оборудованием. Вместо этого ему пришлось пользоваться слабыми естественными радиоактивными материалами для получения гамма-лучей, которые давали едва заметное голубое свечение, а вместо детектора полагаться на собственное зрение, обострявшееся с помощью долгого пребывания в темноте. Тем не менее ему удалось убедительно показать, что голубое свечение представляет собой нечто экстраординарное.

Значительным открытием была необычная поляризация свечения. Свет представляет собой периодические колебания электрического и магнитного полей, напряженность которых возрастает и убывает по абсолютной величине и регулярно меняет направление в плоскости, перпендикулярной направлению движения. Если направления полей ограничены особыми линиями в этой плоскости, как в случае отражения от плоскости, то говорят, что свет поляризован, но поляризация тем не менее перпендикулярна направлению распространения. В частности, если поляризация имеет место при флуоресценции, то свет, излучаемый возбужденным веществом, поляризуется под прямым углом к падающему лучу. Черенков обнаружил, что голубое свечение поляризовано параллельно, а не перпендикулярно направлению падающих гамма-лучей. Исследования, проведенные в 1936 году, показали также, что голубое свечение испускается не во всех направлениях, а распространяется вперед относительно падающих гамма-лучей и образует световой конус, ось которого совпадает с траекторией гамма-лучей. Это послужило ключевым фактором для его коллег, Ильи Франка и Игоря Тамма , создавших теорию, которая дала полное объяснение голубому свечению, ныне известному как излучение Черенкова (Вавилова - Черенкова в Советском Союзе).

Согласно этой теории, гамма-квант поглощается электроном в жидкости, в результате чего он вырывается из родительского атома. Подобное столкновение было описано Артуром Комптоном и носит название эффекта Комптона. Математическое описание такого эффекта очень похоже на описание соударений бильярдных шаров. Если возбуждающий луч обладает достаточно большой энергией, выбитый электрон вылетает с очень большой скоростью. Замечательной идеей Франка и Тамма было то, что излучение Черенкова возникает, когда электрон движется быстрее света. Других, по всей видимости, удерживал от подобного предположения фундаментальный постулат теории относительности Альберта Эйнштейна , согласно которому скорость частицы не может превышать скорости света. Однако подобное ограничение носит относительный характер и справедливо только для скорости света в вакууме. В веществах, подобных жидкостям или стеклу, свет движется с меньшей скоростью. В жидкостях электроны, выбитые из атомов, могут двигаться быстрее света, если падающие гамма-лучи обладают достаточной энергией.

За эту работу Черенков получил степень доктора физико-математических наук в 1940 году. Вместе с Вавиловым, Таммом и Франком он получил Сталинскую (впоследствии переименованную в Государственную) премию СССР в 1946 году.

В 1958 году вместе с Таммом и Франком Черенков был награжден Нобелевской премией по физике "за открытие и истолкование эффекта Черенкова" Манне Сигбан из Шведской королевской академии наук в своей речи отметил, что "открытие явления, ныне известного как эффект Черенкова, представляет собой интересный пример того, как относительно простое физическое наблюдение при правильном подходе может привести к важным открытиям и проложить новые пути для дальнейших исследований".

Ч еренков Павел Алексеевич – советский ученый-физик, академик Академии наук СССР.
Родился 15 (28) июля 1904 года в селе Новая Чигла Бобровского уезда Воронежской губернии (ныне в составе Таловского района Воронежской области). Русский. Из семьи зажиточного крестьянина. Отец, Алексей Егорович Черенков, был дважды арестован органами ОГПУ\НКВД и осужден за контрреволюционную агитацию в 1931 году – к ссылке, в 1937 году – к расстрелу.
Окончил сельскую церковно-приходскую школу в 1917 году. В бурные годы Гражданской войны село 18 раз переходило из рук в руки, учиться было невозможно. В эти годы работал чернорабочим, затем конторщиком. В 1920 году возобновил учёбу в Чигольской школе второй ступени, окончил в 1924 году. Также в 1922-1924 годах работал счетоводом Новочиголинского ссыпного пункта Воронежского госмаслотреста. В 1924 году поступил на физико-математический факультет Воронежского университета, который окончил в 1928 году с отличием. С 1928 года - преподаватель физики в школах города Козлов (ныне Мичуринск).
В 1931 году поступил в аспирантуру Ленинградского института физики и математики. В 1936 году он защитил кандидатскую диссертацию, но к глубоким физическим исследованиям приступил сразу с момента зачисления в аспирантуру. В 1934 году с институтом переведён из Ленинграда в Москву. Работал под руководством академика С.И. Вавилова. С 1935 года – старший научный сотрудник Физического института имени П. Н. Лебедева в Москве (ФИАН), где работал до последнего дня жизни.
Основная научная деятельность Черенкова относилась к областям физической оптики, ядерной физики, физике частиц высокой энергии. В 1934 году он открыл специфическое голубое свечение прозрачных жидкостей при облучении быстрыми заряженными частицами. Черенков показал отличие данного вида излучения от флуоресцентности - похожим внешне, но имеющим совершенно иную природу. В 1936 году им было открыто основное свойство такого типа излучения - направленность излучения, образование светового конуса, ось которого совпадает с траекторией движения частицы. Подобное открытие заинтересовало научное сообщество, и в 1937 году к работе Черенкова присоединились И.Е. Тамм и И.М. Франк.
Результатом исследований стало открытие эффекта Вавилова-Черенкова (свечение, которое вызывается в прозрачной среде заряженной частицей при определенных условиях), который получил широкое практическое применение и лег в основу работы детекторов быстрых заряженных частиц (черенковских счетчиков). В 1937 году была разработана теория Тамма-Франка, которая полностью объяснила все основные свойства излучения. Они показали, что наблюдаемое П.А. Черенковым свечение представляет собой излучение заряженной частицы, движущейся равномерно со сверхсветовой скоростью в веществе. В 1936-1937 годах Черенков провёл серию дополнительных экспериментов и полностью подтвердил количественную сторону теории Тамма-Франка.
В годы Великой Отечественной войны по заданию Академии наук занимался разработкой приборов акустической пеленгации оборонного назначения, основанных на использовании некоторых методов ядерной физики. В 1941-1943 годах работал в эвакуации в Казани. В 1944-1947 годах – ученый секретарь Физического института.
С 1946 года работал над созданием электронных ускорителей. К 1950 году разработал физический прибор - синхротрон с мощностью в 250 МэВ. В дальнейшем возглавил работы по усовершенствованию синхротрона, в результате чего по своим параметрам ускоритель занял ведущее место в мире среди установок этого класса. Так в Советском Союзе была создана современная по тому времени экспериментальная база для проведения исследований по физике электромагнитных взаимодействий в области средних энергий. В 1946 году вступил в ВКП(б)/КПСС.
С 1959 по 1988 годы - заведующий лабораторией фотомезонных процессов Физического института имени П.Н. Лебедева Академии наук. Основным научным направлением его деятельности было исследование электромагнитных взаимодействий элементарных частиц. Под его руководством проведен ряд фундаментальных исследований, относящихся к изучению фотон-нуклонных взаимодействий, детально изучен также процесс фоторасщепления легчайших ядер.
Продолжал руководить работами по проектированию и созданию в городе Троицке нового более мощного синхротрона с энергией 1,2 ГэВ, а также руководил созданием там современного измерительно-регистрационного ядерного центра.
В 1970-х годах лаборатория Черенкова на новом ускорителе впервые экспериментально исследовала ондулярное излучение с орбиты циклического ускорителя электронов. В простых и убедительных опытах, столь характерных для П.А. Черенкова, измерялись спектральные, угловые и поляризационные характеристики излучения ондулятора, установленного в прямолинейном промежутке синхротрона. Руководил исследованиями электромагнитных процессов при высоких энергиях на ускорителях в ЦЕРНе, Гамбурге, Серпухове, Дубне. В 1970 году совместно с Институтом физики высоких энергий и Ереванским физическим институтом добился получения электронного пучка на серпуховском протонном ускорителе на 70 ГэВ.
Много внимания уделял преподавательской деятельности. С 1944 года – преподаватель, с 1948 по 1951 годы - профессор Московского энергетического института. С 1951 по 1981 годы - профессор Московского инженерно-физического института, был председателем его Государственной экзаменационной комиссии.
В 1958 году Павел Алексеевич Черенков совместно с Таммом и Франком был удостоен Нобелевской премии в области физики за открытие и истолкование эффекта Вавилова-Черенкова.
З а большие заслуги в развитии физической науки, подготовке научных кадров и в связи с восьмидесятилетием со дня рождения Указом Президиума Верховного Совета СССР от 27 июля 1984 года академику Черенкову Павлу Алексеевичу присвоено звание Героя Социалистического Труда с вручением ордена Ленина и золотой медали «Серп и Молот».
Член-корреспондент Академии наук СССР (1964). Действительный член (академик) Академии наук (1970). Доктор физико-математических наук (1940). Профессор (1953). В Академии наук также был членом научного совета по проблемам ускорения заряженных частиц (1967-1990), членом Научного совета физики электромагнитных взаимодействий (1967-1990), членом Бюро Отделения ядерной физики академии (1971-1990).
Будучи сосредоточен на научной работе, сознательно сторонился от общественно-политической деятельности. Исключение сделал только для Всемирного Совета защиты мира, членом Президиума которого был с 1965 года.
С 1988 года – советник дирекции Физического института имени П.Н. Лебедева.
Жил в городе-герое Москве. Умер 6 января 1990 года. Похоронен в Москве на Новодевичьем кладбище.
Награждён тремя орденами Ленина (28.07.1964, 26.07.1974, 27.07.1984), двумя орденами Трудового Красного Знамени (10.06.1945, 8.12.1951), орденом «Знак Почета» (27.03.1954), медалью «За доблестный труд в Великой Отечественной войне 1941-1945» (1946), юбилейными медалями, иностранной наградой – Золотой медалью «За заслуги в науке и перед человечеством» (Академия наук Чехословакии, 1981).
Лауреат двух Сталинских премий (1946, 1951), Государственной премии СССР (1977).
Имя ученого носит Чигольская средняя школа в родном селе, на ней установлена мемориальная доска. В 1994 году в честь П.А. Черенкова Почтой России выпущена почтовая марка. С 1999 года Российская академия наук присуждает премию имени П.А. Черенкова за выдающиеся работы в области экспериментальной физики высоких энергий.

Павел Алексеевич Черенков внес большой вклад в развитие работ по ускорительной технике и подготовке кадров для этой новой области.

Более 30 лет (с 1948 по 1978 гг.) П.А. Черенков работал профессором кафедры электрофизических установок МИФИ. Он вел курс ядерной физики. Многим нашим преподавателям довелось трудиться с ним все эти годы.

При создании нашей кафедры направление ее деятельности по подготовке специалистов было задано областью, связанной с физикой и техникой ускорителей заряженных частиц, их разработкой, созданием и дальнейшим развитием. Научным центром этой проблемы в те годы был ФИАН. Там работал и П.А. Черенков, который, кстати, был редактором первой научной книги по ускорителям, выпущенной в СССР в 1948 году.

Почти всю жизнь П.А. Черенков работал в Физическом институте Академии наук (ФИАН) имени П.Н. Лебедева в Москве. Долгие годы руководил там Лабораторией мезонной физики. Был одним из создателей и руководителем Отдела физики высоких энергий в ФИАНе. Первый ускоритель ФИАНа – электронный синхротрон на энергию 250 МэВ – был завершен строительством в 1951 г., в его создании большая заслуга принадлежит П.А. Черенкову. Через 25 лет по инициативе П.А. Черенкова в Научном центре города Троицка был создан расширенный филиал ФИАНа, богато оснащенный ускорителями заряженных частиц, построен электронный синхротрон на энергию 2 ГэВ, а также разрезной микротрон с повышенной интенсивностью пучка частиц. П.А. Черенков руководил и работами по получению встречных электроно-позитронных пучков.

Павел Алексеевич много времени уделял кафедре и часто делился воспоминаниями о начале своей научной деятельности. Так, он рассказывал нам разные перипетии времен своей аспирантуры и открытия известного эффекта, когда работал в Физическом институте в Ленинграде. Тема его аспирантской работы – изучение люминесценции различных растворов под действием рентгеновских лучей. Научным руководителем был Сергей Иванович Вавилов, крупнейший специалист в области люминесценции, в то время президент АН СССР. При проведении исследований Павел Алексеевич, кроме ожидаемых эффектов, описание которых и составило кандидатскую диссертацию, обнаружил свечение в чистой воде при облучении воды лучами от препарата радия. Однако его научный руководитель сказал, что вода светиться не может и это просто ошибка эксперимента. Вот здесь и проявились у Павла Алексеевича качества выдающегося исследователя. Чтобы доказать свою правоту, он провел ряд тончайших экспериментов и не только подтвердил эффект, но и выявил его физическую причину, а также дал формулу, характеризующую направленность этого излучения. Чтобы зафиксировать излучение в воде, необходимо было предварительно проводить более часа в абсолютной темноте для повышения чувствительности глаз, так как других приборов для регистрации этого явления попросту не было.

В связи с этим хотелось бы сказать вот о чем. Судьба научных открытий разная. Некоторые, как эффект Мессбауэра, предсказываются теорией и тогда общество с нетерпением ждет экспериментального подтверждения. Некоторые, как сверхпроводимость и сверхтекучесть, поражают своей необычностью, и поэтому их воспринимают на ура еще до создания теории. А некоторые, как эффект Черенкова, на первых порах отрицаются, в силу его невозможности. И поэтому Павлу Алексеевичу убедить всех, да еще при отсутствии соответствующей техники, было непросто. Это сейчас мы знаем, что аналогичные эффекты наблюдаются и в других областях (например, в авиации), а тогда, в силу того, что все знали, что движущийся по прямой электрон не излучает, доказать это было непросто.

Результаты экспериментальных исследований и физическая интерпретация убедили С.И. Вавилова. Он предложил назвать этот эффект именем Черенкова, а автору предоставил возможность защитить докторскую диссертацию, которая была успешно защищена в 1937 году.

Строгую теорию эффекта разработали И.Е. Тамм и И.М. Франк, которые теоретически вывели формулу, предложенную Черенковым.

По инициативе Совета ФИАНа П.А. Черенкову, И.Е. Тамму и И.М. Франку за открытие и исследования эффекта была присуждена Сталинская премия в 1946 году.

Работая профессором на нашей кафедре, П.А. Черенков много общался со студенческой молодежью и это позволяло ему отбирать для своей лаборатории в ФИАНе лучших выпускников. Такое «вливание» молодых в коллектив его лаборатории способствовало работоспособности и хорошей эффективности исследований, проводимых под его руководством.

Последние годы Павел Алексеевич возглавлял Государственную экзаменационную комиссию, принимавшую защиту дипломных проектов. Многие выпускники кафедры электрофизических установок МИФИ гордятся, что их дипломы подписаны знаменитым физиком нашего времени Павлом Алексеевичем Черенковым.

Так получилось, что Павел Алексеевич получил всемирное признание уже работая на нашей кафедре. В 1958 году он получил Нобелевскую премию, в 1964 г. был избран членом-корреспондентом и в 1970 г. – академиком.

Несколько слов о личных качествах Павла Алексеевича. Это был очень скромный человек, которого не испортила слава, и который хорошо умел отдыхать. Он любил теннис задолго до ельцинской эпохи и с удовольствием играл после напряженного дня работы. В наших сердцах Павел Алексеевич сохранится как выдающийся ученый, прекрасный педагог и скромный человек, умеющий хорошо трудиться и хорошо отдыхать.

Газета "Инженер-физик"