Быстрее света
Павел Черенков – один из самых ярких представителей советской физической школы. Открытие эффекта свечения, вызываемого заряженной частицей, несущейся со сверхзвуковой скоростью, впоследствии названного его именем, и выявление причин этого свечения позволило совершить прорыв в области физики высоких энергий. Вместе с Игорем Таммом и Ильёй Франком Павел Черенков стал одним из первых советских физиков, удостоенных Нобелевской премии.
Павел Алексеевич Черенков родился 15 (28) июля 1904 года в деревне Новая Чигла Бобровского уезда Воронежской губернии в крестьянской семье. Мать будущего физика Мария Павловна Прыткова умерла, когда ему было два года. Отец Алексей Егорович Черенков вёл скромное хозяйство, а девять детей от двух браков, по мере возможности, помогали ему. Мачеха, считая, что образование детям ни к чему, даже прятала зимой его шапку, чтобы ребёнок не ходил в школу, а занимался домашним хозяйством. Но Павел убегал на занятия без шапки.
Во время Первой мировой войны Алексея Егоровича Черенкова призвали на фронт, вернулся в чине поручика. Сын Павел окончил церковно-приходскую школу, затем доучивался в школе-гимназии, переведённой в Новую Чиглу из Боброва. Кардинальная реформа всей системы образования начала 1920-х гг. позволила Черенкову в 1924 году по «крестьянской квоте» поступить на педагогический факультет Воронежского университета.
Воронежский государственный университет ведёт свою историю с 1632 года и со шведского короля Густава II Адольфа, который основал в Юрьеве-Дерпте-Тарту университет. С 1802 года этот университет заново основан уже указом Александра I, а в 1918 году в связи с угрозой со стороны Германии профессоров и студентов частично эвакуировали в Воронеж. Так и появился Воронежский университет.
С 1924 по 1928 гг. Черенков изучал физику и математику в Воронеже.
Стипендия была небольшой, будущий ученый подрабатывал частными уроками, разгрузкой вагонов, а в каникулы, когда приезжал домой, работал счетоводом на мельнице.
По окончании университета его направили по распределению учителем в вечернюю школу в Козлов (ныне Мичуринск), небольшой городок Тамбовской области. Возможно, Павел Алексеевич так и проработал бы всю жизнь преподавателем математики, если бы не особенности советской образовательной политики того времени.
Отказ от системы научных званий и наличие государственных программ по массовому продвижению в науку «трудового элемента» в 1930 году позволили Черенкову поступить в качестве аспиранта в Физико-математический институт при Академии наук СССР в Ленинграде.
По тогдашним воззрениям в задачи аспиранта входило не написание диссертации, а практическая помощь состоявшемуся учёному в лаборатории или научном центре.
Это была эпоха великих озарений Эйнштейна и поразительных открытий в квантовой физике. Молодые советские учёные Л.Д. Ландау, И.Е. Тамм, Я.И. Френкель, В.А. Фок, Г.А. Гамов делали уверенные шаги в направлении великих свершений.
Начало пути в науку совпало для Черенкова с эпохой, когда всё казалось возможным. Однако, несмотря на громкое название, Физико-математический институт при Академии наук СССР, куда он устроился, не принадлежал к числу ведущих. Лишь с приходом в 1932 году С.И. Вавилова ситуация начала меняться в лучшую сторону.
Особый интерес новый директор проявлял к физике атомного ядра и теории Эйнштейна. После невозвращения в Россию ведущего специалиста института по ядерной физике Г.А. Гамова Вавилов решил сам возглавить лабораторию и привлечь к опытам желающих сотрудников.
Это был поворотный момент в биографии Черенкова: он стал участником важнейших экспериментов. Одним из вопросов, стоящих на повестке дня, было изучение растворов солей урана, находящихся под воздействием гамма-лучей. Черенков обратил внимание на слабое фоновое голубое свечение, отличное от люминесценции.
В докладах Академии наук в 1934 году вышли две статьи – Черенкова и Вавилова – с описанием необычного феномена. Поначалу эти сообщения научный мир воспринял настороженно: физики неоднократно становились свидетелями ложных открытий в этой области вследствие некорректных экспериментов и вольных интерпретаций, поэтому раздавались шутки про «спиритизм» и «охоту за приведениями». Признания пришлось ждать несколько лет.
После того как Физического института им. П.Н. Лебедева РАН разделили на Физический и Математический в 1934 году, Академия наук вместе с двумя институтами переехала в Москву. Молодой сотрудник Физического института академии наук (ФИАН) Павел Черенков вместе с женой и сыном также отправился в столицу. Семье выделили две комнаты в коммунальной квартире на 2-й Тверской-Ямской улице — по сравнению с комнатой в общежитии это были хоромы.
В 1934 году советская образовательная система вернулась к более традиционным формам, и от аспирантов вновь стали требовать подтверждения квалификации. В 1935 году Черенков защитил кандидатскую, а в 1940 году – докторскую диссертации. Одновременно на основе нескольких институтов в Москве образован Физический институт Академии наук (ФИАН) – главный отраслевой научный центр страны. Черенков стал его сотрудником.
В научной сфере Черенкова по-прежнему превалировал открытый им феномен, он упорно продолжал работу в этой области. В 1936 году в результате дополнительных наблюдений выяснилось, что голубое свечение испускается строго вперёд относительно гамма-лучей и образует световой конус. Это послужило ключевым фактором для И.М. Франка и И.Е. Тамма в построении теории, давшей объяснение голубому свечению, известному с тех пор, как излучение Черенкова или эффект Черенкова–Вавилова.
Выяснилось, что свечение вызывается летящими со скоростью выше скорости света электронами, выбитыми гамма-лучами. Такое явление возможно в средах, отличных от вакуума, потому что свет в них значительно замедляется.
За своё открытие Черенков в 1946 году получил в соавторстве с С.И. Вавиловым, И.Е. Таммом и И.М. Франком Сталинскую премию I степени, а в 1958 году разделил с двумя последними и Нобелевскую премию. (По положению Нобелевской премией награждаются только на тот момент живые учёные. Поэтому Вавилова С.И. нет среди лауреатов.)
После начала войны Физический институт эвакуировали в Казань. Семья Черенковых прожила там до 1943 года, затем вернулась в Москву. В годы войны учёный работал над акустическими системами для ПВО.
Постоянным местом работы Черенкова оставался Отдел физики высоких энергий в филиале ФИАН в подмосковном Троицке. П.Черенков положил начало троицкому теннису, построив при Филиале первый в городе корт.
Кроме того, с 1944 года он читал лекции в Московском энергетическом институте, а с 1951 года – в Московском инженерно-физическом институте, с 1959 года руководил лабораторией ФИАН. С 1946 по 1958 гг. он помогал В.И. Векслеру в разработке синхротрона и бетатрона – ускорителей частиц.
В 1960-х гг. основным направлением исследовательской деятельности Черенкова стало изучение фотораспада гелия и фотопродукция внутриатомных частиц. В 1964 году учёного избрали членом-корреспондентом, а в 1970 году – академиком АН СССР. В 1970-е гг. он нередко представлял страну на международном уровне – в Советском комитете ОБСЕ и на конференциях Пагуошского движения учёных, посвящённых проблемам контроля над ядерным оружием.
С будущей женой Черенков познакомился в 1930 году во время учительства в Козлове. Молодая учительница русского языка и литературы Мария Алексеевна Путинцева, дочь известного воронежского краеведа профессора А.М. Путинцева, так же попала в Козлов по распределению. В том же году молодые люди переехали в Ленинград и 31 апреля 1931 года поженились. В это время их родители находились под арестом: отец Павла как «кулак» и «эсер», отец Марии – как «антисоветчик» и «контрреволюционер». В 1931 году отца П. Черенкова судили и отправили в ссылку. Его обвинили в принадлежности к партии эсеров и в участии в «кулацкой» сходке 1930 года. В 1937 году отца учёного вновь арестовали, в 1938 году осудили и расстреляли за контрреволюционную агитацию.
Однако это пятно в анкете, к счастью, никак не отразилось на научной карьере физика.
Черенков был одним из академиков АН СССР, подписавших в 1973 году письмо учёных в газету «Правда» с осуждением «поведения академика А. Д. Сахарова». В письме Сахаров обвинялся в том, что он «выступил с рядом заявлений, порочащих государственный строй, внешнюю и внутреннюю политику Советского Союза», а его правозащитную деятельность академики оценивали как «порочащую честь и достоинство советского учёного».
Долгие годы семья Черенковых жила в весьма стеснённых условиях в коммуналке, и только в 1962 году нобелевскому лауреату выделили просторную отдельную квартиру. Дети Черенкова пошли по его стопам: дочь Елена стала кандидатом физико-математических наук, работала в лаборатории элементарных частиц, сын Алексей стал сотрудником Вычислительного центра Академии наук, где занимался проблемами, связанными с теорией игр и теорией вероятностей.
Учёный очень тяжело переживал смерть жены, умершей в 1978 году. Последнее десятилетие Павел Алексеевич вёл уединённый, и даже замкнутый образ жизни. Он скончался от последствий перенесённой желтухи 6 января 1990 года в возрасте 84 лет. Академика Черенкова похоронили на Новодевичьем кладбище в Москве. На надмогильном памятнике изображено главное открытие его жизни – иллюстрация эффекта Черенкова.
Открытие излучения Черенкова нашло широкое применение в современной науке, особенно после создания им в 1940-х гг. счётчиков (детекторов) Черенкова, умеющих измерять скорость единичных высокоскоростных частиц, образующихся в космических лучах и атомных ускорителях.
С помощью данного счётчика можно регистрировать информацию не только о скорости частицы, но и о её массе и энергии. Тип черенковского счётчика применялся при открытии антипротона в 1955 году. Широко применяется счётчик и в наши дни – в ядерной физике, физике высоких энергий, астрономии. Самый известный пример черенковского излучения – это свечение радиоактивных элементов реактора в воде. Однако есть и другие примеры. Например, черенковские детекторы помогают улавливать частицы в ускорителях, наблюдается черенковское излучение при радиотерапии рака груди, благодаря ему физики могут наблюдать частицы космических лучей, врывающихся в атмосферу Земли и вызывающих целые ливни вторичных частиц, которые движутся быстрее света в воздухе.
Черенкова несправедливо и неприлично долго не выбирали в Академию (открытие - 1934-1937 гг., Нобелевская премия - 1958 г., член-корреспондент - 1964 г., академик - 1970 г.). За свои заслуги перед наукой в 1984 году Павел Алексеевич Черенков был удостоен звания Героя Социалистического Труда, а также награждён тремя орденами Ленина, двумя орденами Трудового Красного Знамени, несколькими медалями. В 1946 году учёный получил Сталинскую премию I степени, в 1958 году – Нобелевскую премию, в 1977 году – Государственную премию. В 1985 году по совокупности заслуг его избрали иностранным членом Национальной академии наук США.
Именем Черенкова названы улицы в Воронеже и в городе Троицке (ныне городской округ Москвы). В главном корпусе ВГУ имеется мемориальная доска в честь учёного. Также мемориальная доска установлена в Мичуринске, где Павел Черенков преподавал в школе и где встретил свою будущую жену Марию Путинцеву. В 1994 году была выпущена почтовая марка в честь Нобелевского лауреата Павла Черенкова. С 1999 года РАН присуждает премию им. П.А. Черенкова за выдающиеся достижения в экспериментальной физике высоких энергий.
Разное о Павле Черенкове:
• Первый «научный эксперимент» провел в детстве: коснулся языком заиндевевшей дверной ручки.
• В зрелые годы увлекался искусством и спортом. «Бесконечно любознательная натура влекла его в походы, притягивала к чтению книг самых разнообразных, последние годы — к живописи и музыке. Он всегда предпочитал активный отдых. Зимой — лыжи, летом — теннис и прогулки. Теннис был его большим увлечением. Он любил участвовать в соревнованиях, любил натягивать струны на ракетки», — вспоминала его дочь Елена Черенкова.
• Любил снимать на камеру и самостоятельно печатать снимки. По признанию дочери, «оставил огромное количество фотографий (к сожалению, на них мало изображений его самого)».
• 1958 год стал одним из самых плодотворных в международном признании СССР. Наряду с Черенковым, Франком и Таммом, получившими Нобелевскую премию по физике, этой же награды по литературе был удостоен Борис Пастернак. Однако советское руководство вынудило его отказаться от награды.
