Два провинциала: как Липецкая земля приблизила нобелевское открытие

История великих научных открытий часто похожа на созвездие: мы видим самую яркую звезду, но забываем, что ее свет усиливается соседними. Нобелевская премия по физике 1958 года, врученная Павлу Черенкову за открытие эффекта, названного его именем, — это такая же история. И у нее есть важное, хотя и редко упоминаемое, липецкое измерение.

Яркая звезда этого созвездия — Павел Алексеевич Черенков, уроженец Воронежской губернии. В 1930 году он поступил в аспирантуру в Ленинграде и в 1932 году начал работу под руководством гениального ученого Сергея Ивановича Вавилова. Именно Вавилов теоретически предсказал возможность необычного свечения, а Черенкову выпала честь экспериментально его обнаружить. Это открытие, рожденное в столичных институтах, навсегда изменило физику.

Но вот что удивительно: осенью 1931 года, всего за год до начала знаменитых экспериментов Черенкова, судьба привела в лабораторию к тому же Сергею Вавилову другого молодого человека — Василия Фурсова, только что окончившего МГУ и приехавшего из Липецка. Вавилов предложил Фурсову сложную и перспективную экспериментальную тему: «Исследование концентрационной деполяризации флуоресценции в парах».

И в этот момент произошло символическое воссоединение. Два провинциала, два выходца из черноземной глубинки — Черенков с воронежской земли и Фурсов с липецкой, — снова стали соседями. Но теперь не по географической карте, а по карте науки. Они работали бок о бок в одной из ведущих научных школ страны, под крылом одного наставника.

Сложно переоценить значение этой общей атмосферы. Лаборатория Вавилова была котлом идей, где кипела мысль и ставились смелейшие эксперименты. Фурсов погрузился в исследование тончайших оптических явлений, в природу свечения веществ. Рядом Черенков методично выстраивал установку, которая вскоре позволит зафиксировать таинственное голубое свечение раствора, не поддававшееся тогдашним законам физики.

Что связывало их работы?

Тема Фурсова была посвящена флуоресценции — другому типу свечения. Хотя физическая природа эффекта Черенкова иная, оба явления лежат в области взаимодействия света и вещества. Они были частью общего научного фронта, который штурмовал загадки люминесценции. Работая в одном пространстве, они, без сомнения, делились идеями, спорили об экспериментах, находились под общим интеллектуальным влиянием Вавилова. Успех одного становился вызовом и вдохновением для другого.

Проделав множество опытов, Черенков пришел к выводу, что наблюдаемый им эффект не люминесценция, а нечто иное… Но что?

Оказывается, излучение вызывали электроны, которые двигались со сверхсветовой скоростью. Как такое может быть? Это придумают фантасты, да и то только после войны.

Но экспериментируя вновь и вновь ученые выяснили, что в прозрачной жидкости скорость света меньше, чем в вакууме. Поэтому частицы там действительно могут двигаться быстрее, чем свет. Явление получило название «черенковское излучение» или «эффект Черенкова». Объяснить его смогли советские физики Илья Михайлович Франк и Игорь Евгеньевич Тамм. Нобелевскую премию «за открытие и истолкование эффекта Черенкова» в итоге они тоже разделили на троих.

Илья Михайлович Франк родился 23 октября 1908 года в Санкт-Петербурге в семье математика. После окончания физико-математического факультета Московского государственного университета, первоначально его основной специализацией была оптическая физика, однако его учитель Сергей Вавилов (он же был научным руководителем Черенкова) в 1933 году предложил способному к глубокому научному анализу сотруднику перейти в ядерную физику.

Игорь Евгеньевич Тамм был самым старшим. Он появился на свет 8 июля 1895 года во Владивостоке в семье инженера. Московский университет окончил в 1918 году с дипломом по физике. После кратковременного увлечения политикой начал академическую карьеру. Основные направления научного творчества Тамма относятся к квантовой механике, физике твёрдого тела, теории излучения, ядерной физике, физике элементарных частиц, а также к решению ряда прикладных задач.

Илья Михайлович Франк и Игорь Евгеньевич Тамм (nobelprize.org)

Скорость света в вакууме – это абсолютная величина скорости распространения электромагнитных волн, в точности равная 299 792 458 м/с. Она относится к фундаментальным физическим постоянным, которые характеризуют не просто отдельные тела или поля, а свойства пространства-времени в целом.

Даже нам сложно поверить в возможности сверхсветового движения, что уж говорить о людях живших в середине ХХ века.

«Оптика источников света, движущихся в преломляющих средах», - так называлась Нобелевская лекция по физике, которую в 1958 году прочитал Илья Франк. В своем выступлении ученый подчеркнул, что эффект Черенкова - это частный, хотя и очень интересный пример. «В этой области явлений имеется широкий круг вопросов, связанных с излучением источников света, движущихся в преломляющих средах», - обратил внимание слушателей Илья Михайлович. 

Но и Липецк, через фигуру Василия Фурсова, оказался незримым соучастником великого открытия. Он не дал миру нобелевского лауреата напрямую, но подарил ему талантливого ученого, который своим трудом и присутствием создавал ту самую среду, ту критическую массу интеллекта, в которой рождаются прорывы.

Эта история — прекрасный пример того, как научный прогресс складывается из судеб многих людей. Яркий свет открытия Павла Черенкова лег и на его соседа по лаборатории из Липецка, Василия Фурсова. Их «соседство в науке» — это гордая страница не только в истории отечественной физики, но и в летописи Липецкой земли, которая внесла свой вклад в одно из самых красивых и значимых открытий XX века.

Проект «Нобелевские лауреаты» выполняется при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках Десятилетия науки и технологий, объявленного Указом Президента Российской Федерации от 25 апреля 2022 г. № 231.