28042014

Павел Черенков

Добавил: Luckyman в раздел Великие люди | Комментариев: 0 | Просмотров: 2375
Павел Черенков

Павел Черенковсоветский физик, открывший яркое голубое свечение -особый вид излучения, названного его именем. Это открытие привело ко многим другим важнейшим исследованиям в физике элементарных частиц.

Павел Черенков — один из выдающихся физиков XX века. В жизни, однако, он был очень скромным человеком, но обнаруженное им голубое свечение прозрачных жидкостей при облучении быстрыми заряженными частицами называется «черенковским». (В научной литературе оно называется также эффектом Вавилова — Черенкова). Черенковское излучение теперь широко используется в физике высоких энергий для регистрации частиц, движущихся со скоростями, сравнимыми со скоростью света.

Крестьянский мальчик из Воронежа
Павел Черенков родился в 1904 году в маленькой деревне Новая Чигла Воронежской губернии в бедной крестьянской семье. Его мать Мария Черенкова умерла, когда мальчику было всего два года, и с тех пор его воспитывала мачеха.
Он рос любознательным ребёнком, и, к счастью, именно в Новой Чигле находилась единственная во всём уезде небольшая публичная библиотека. Мальчик читал запоем, учителя очень хвалили способного крестьянского ученика, а бурные революционные события обошли деревню стороной, и Павел сумел не только окончить школу, но и благополучно поступить в Воронежский государственный университет на физико-математический факультет.

Окончив университет в 1928 году, Черенков вскоре переезжает в Ленинград, как тогда назывался Санкт-Петербург, и поступает в аспирантуру Института физики и математики. Молодой аспирант сразу привлёк внимание учёных, и вскоре его пригласили на должность старшего научного сотрудника Физического института им. И. Н. Лебедева (ФИАН) в Москве — одного из ведущих центров физических исследований страны. Здесь Черенков проработал почти 60 лет, до самой своей смерти в 1990 году.

Открытие голубого свечения
В Физическом институте им. П. Н. Лебедева Черенков сразу же начал работать под руководством выдающегося физика Сергея Вавилова (1895-1951 гг.), который возглавил ФИАН в 1932 году. Вавилов поручил молодому учёному изучать воздействие гамма-лучей. Черенков быстро обнаружил, что, когда заряженные частицы с огромной скоростью проходят через определённые жидкости, эти жидкости начинают излучать слабое голубое свечение. Этот голубой свет был первой характерной особенностью излучения, которое позже стали называть черенковским излучением или эффектом Вавилова — Черенкова.

Черенков с увлечением принялся за исследование этого загадочного явления, Однако 1930-е годы были трудным временем для страны, многие тогда пострадали от репрессий. Трагедии не миновали и Черенкова. В 1930 году отец учёного Алексей Егорович был раскулачен, а в 1938 году его расстреляли, обвинив в контрреволюционной агитации. Арестован был и тесть Черенкова. Сам учёный в это время подвергался нападкам некоторых коллег за то, что в сложное для страны время занимается изучением физического явления, не имевшего, по их мнению, никакого прикладного значения.
Тем не менее открытое Черенковым явление продолжало интересовать учёных, и в 1937 году Игорь Тамм и Илья Франк дали ему теоретическое объяснение.

Звуковой удар
В каком-то смысле черенковское излучение можно сравнить со звуковым ударом, образуемым сверхзвуковым самолётом, развившим скорость выше скорости звука. Когда самолёт приближается к звуковому барьеру, звуковые волны расходятся в стороны лишь ненамного быстрее, чем движется самолёт. Таким образом, волны скапливаются перед самолётом, создавая область высокого давления. Когда самолёт преодолевает звуковой барьер, звуковые волны полностью сминаются. Это создаёт ударную волну, которая конусом распространяется позади самолёта. Именно эту ударную волну мы слышим как громкий шум — звуковой удар. Конечно, к тому времени, когда мы его слышим, самолёт уже улетел, оставив за собой лишь громкий хлопок.

Световой удар
Излучение Черенкова действует примерно так же, а голубое свечение — это в некотором роде звуковой удар света. Речь идёт о быстро движущихся атомных частицах, а удар — это ударная волна света, а не звука.
Может возникнуть вопрос: как такое может произойти, если, как показал Альберт Эйнштейн, свет — это самое быстрое явление. Как же могут частицы перемещаться быстрее света и создавать такой эффект? Ответ в том, что скоростью света называют абсолютную величину скорости распространения электромагнитных волн в вакууме, Эта скорость составляет 299 792 458 метров в секунду, а так называемая фазовая скорость света может отличаться от этой величины.

Голубое свечение
Когда высокоэнергетическая частица мчится в жидкости, например в воде, её электрический. Заряд нарушает электромагнитное поле воды, так же как ускоряющийся самолёт нарушает состояние звуковых волн. Затронутые электроны в атомах становятся поляризованными (то есть начинают раскачиваться в одном направлении).

Когда частица пролетает мимо, атомы быстро возвращаются в нормальное состояние, а электроны снова «отпрыгивают» на свои места. При этом они испускают вспышки света всех цветов, но наиболее интенсивен он в синей части спектра, поэтому мы видим голубое свечение. Слабое голубоватое свечение, которое иногда можно видеть на изображениях водоёмов, защищающих ядерные реакторы, — это излучение Черенкова, вызванное электронами, вылетающими на большой скорости из реактора в воду.

Эффект Черенкова
Позже учёные обнаружили похожий эффект в газах и поняли, что он происходит от космического и гамма-излучения из космоса. К 1950-м годам в научном мире оценили всё значение открытия Черенкова. В 1951 году Черенков стал профессором Физического института, а в 1958 году он, Тамм и Франк были удостоены Нобелевской премии по физике за «открытие и истолкование эффекта Черенкова».

В том же году устройство, изобретённое учёным для измерения черенковского излучения в космических лучах — черенковский детектор, — было запущено в космос на борту Спутника-3. одного из первых искусственных спутников Земли. Черенков проработал в Институте им. П. Н. Лебедева почти до самой своей смерти в 1990 году, в возрасте 85 лет.

Детектор частиц
К тому времени эффект Вавилова-Черенкова начал использоваться в исследованиях всё новых и новых областей. Одно из замечательных свойств черенковского излучения — это то, что оно показывает наличие заряженных субатомных частиц, движущихся на высоких скоростях, которые иначе было бы невозможно обнаружить. При помощи детектора Черенкова учёные, работавшие на японской установке «Супер-Камиоканде», получили полную уверенность в том, что видят загадочную частицу нейтрино.

Нейтрино — это невероятно малые частицы, которые потоками устремляются на Землю после своего высвобождения в результате ядерных реакций внутри Солнца. Их обнаружение подтвердило предположения учёных о том, что энергия Солнца определяется ядерными реакциями. Нейтрино настолько малы, что все они проходят сквозь Землю в пространствах между атомами, поэтому их очень трудно обнаружить. Но японские учёные смогли увидеть черенковское излучение, испускаемое некоторыми нейтрино.

Аналогичную роль играет черенковский детектор и в обнаружении частиц в крупных ускорителях частиц, например в Большом адронном коллайдере, расположенном в Швейцарии недалеко от Женевы. Он сталкивает частицы друг с другом на огромных скоростях, что должно привести к обнаружению самых фундаментальных частиц Вселенной.

Черенковские детекторы установлены также во многих космических телескопах мира — с их помощью ведётся поиск и обнаружение космического излучения. В Тункинской долине в районе озера Байкал учёные устанавливают эти детекторы для идентификации космических лучей сверхвысоких энергий, которые испускают излучение Черенкова, попадая в верхние слои атмосферы Земли в так называемых «широких атмосферных ливнях». Всё это означает, что открытие, сделанное Черенковым, остаётся в авангарде мировых научных исследований.

Комментарии пользователей

Информация Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.

Вход/Регистрация

Наш опрос

Вы хорошо учились в школе?
Да
Нет
Иногда :)
Я еще учусь