Современная электроника №7/2025

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 52 WWW.CTA.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 7 / 2025 нию новых магнитных сплавов и устройств. Следующим «захватывающим увле- чением» Игоря Тамма стало загадоч- ное излучение, описанное Павлом Черенковым в статье, опубликован- ной в журнале «Доклады АН СССР» в 1934 году [27]. Эта статья была подго- товлена по результатам аспирантской работы Черенкова, которая заклю- чалась в изучении люминесценции различных растворов под действи- ем γ-радиации. Научным руководи- телем был президент АН СССР Сергей Иванович Вавилов, крупнейший спе- циалист в области люминесценции. В ходе своих экспериментов Черен- ков обнаружил непонятное слабое свечение в чистой воде при облуче- нии воды препаратом радия. Вслед- ствие незначительной яркости свече- ния для количественных измерений в большинстве случаев применял- ся метод визуальной фотометрии слабых свечений, разработанный С.И. Вавиловым. Это свечение коренным образом отличалось от обычной флуорес- ценции. Этим результатам не пове- рил С.И. Вавилов, утверждавший, что вода светиться не может, и это просто ошибка эксперимента. Одна- ко Павел Черенков продолжил иссле- дования и после двух лет сложных дополнительных экспериментов не только подтвердил эффект свечения, возникающего в воде под действием гамма-излучения, но и определил его направленность [28]. Первым, кто попытался теорети- чески описать это явление, был сам С.И. Вавилов (ДАН СССР, 2, 457, 1934). Не вдаваясь в сложные детали, отме- тим только, что интерпретация Вави- лова оказалась ошибочной. Правильное теоретическое объясне- ние эффекта Черенкова впервые дали Игорь Тамм и Илья Франк в 1937 году [29]. В этой статье они показали, что оптически прозрачное вещество, в котором движется электрон, излу- чает когерентно, по крайней мере, на протяжении, сравнимом по своим размерам с длиной волны видимого света. Это свечение, получившее позд- нее название «Черенковское излу- чение» – ЧИ (Cherenkov Radiation), частично поляризовано, и вектор колебаний параллелен движению электрона. Характерным его свой- ством является резкая асимметрия в распределении интенсивности, про- являющаяся в том, что в направлении движения электрона света излучается много больше, чем в противополож- ном направлении. Таким образом, ЧИ не может быть вызвано ни рассеянием электронов на атомных ядрах, ни взаимодействи- ем с отдельными атомами. Тамму и Франку удалось создать строгую теоретическую модель, кото- рая объяснила все наблюдаемые осо- бенности ЧИ. Характерной особенностью эффекта Черенкова является строгая направ- ленность возникающего излучения. Свет распространяется только под определённым углом θ к направле- нию движения электрона: cos θ = = 1/(βn), где β = v/c. Это объясняет наблюдавшуюся Черенковым асим- метрию свечения. Результаты дополнительных экспе- риментов и их теоретическое описа- ние были приведены в статье Игоря Тамма в соавторстве с Ильёй Фран- ком и Павлом Черенковым, опубли- кованной в ДАН СССР в 1938 году [30]. Анализируя результаты возникно- вения свечения в чистых жидкостях под действием быстрых электронов, они показали, что в них возникает слабое видимое свечение, которое существенно отличается от каких- либо ранее известных видов люми- несценции. Свечение не тушится ни изменением вязкости жидкостей при нагревании, ни растворением в них активных тушителей флуоресценции типа KI и AgNO 3 . Степень поляризации возникающе- го свечения не меняется с изменени- ем вязкости. Направление преимуще- ственных колебаний электрического вектора во всех случаях совпадает с направлением оси первичного пуч- ка. Спектр свечения непрерывный до 2200 Å (для воды). Для различных жидкостей угол, под которым наблюдается максимум излучения, возрастает с увеличением показателя преломления. В 1939 году Игорь Тамм фактически завершил формирование теоретиче- ских основ эффекта Черенкова, обе- спечив тем самым его использова- ние в физике элементарных частиц. В статье, опубликованной в «Journal of Physics of the USSR» [31], он более подробно рассмотрел излучение рав- номерно движущегося заряда. В ней также обсуждаются условия, при которых теория может быть приме- нена к видимому излучению электро- нов с учётом того, что при прохожде- нии через среду они отклоняются в результате соударений, постепенно теряют энергию на ионизацию и т.д. Эта статья переносит акцент с кон- кретного экспериментального явле- ния на общую физическую проблему излучения равномерно движущегося заряда в среде. Тамм формулирует это как фундаментальное исключение из классического правила об отсутствии излучения у равномерно движущих- ся зарядов. Здесь приведён более строгий вывод основной формулы эффекта Черенкова и его центральной идеи, заключающейся в том, что заряд излучает электромагнитные волны при равномерном движении, если его скорость превышает фазовую скорость света в данной среде. При выводе основной формулы Тамм учёл такие важные моменты, как диспер- сия среды, релятивистский анализ с точки зрения системы покоя электро- на, конечное время движения. Статья подчёркивает полное согла- сие теории Тамма – Франка с экспери- ментами Черенкова и независимыми исследованиями Коллинза и Рилин- га [32], подтверждающими выводы об интенсивности и угловом распреде- лении, поляризации излучения, зави- симости от оптических свойств сре- ды, энергетическом пороге. Физический смысл теоретического объяснения эффекта Черенкова, кото- рое дали Игорь Тамм и Илья Франк, можно понять на следующем простом и наглядном примере. Если предста- вить себе движущееся судно на спо- койной глади озера, то в случае, ког- да его скорость небольшая, вокруг него возникают лишь небольшие круговые волны. Однако если ско- рость судна превышает минималь- ную скорость волн на поверхности воды (0,83 км/ч), судно будет непре- рывно генерировать волнение даже в том случае, когда его скорость оста- ётся постоянной. При этом за судном потянется характерный V-образный след из волн. Это явление демонстри- рует ударную волну на воде. Анало- гичный эффект наблюдается, когда возникает звуковая ударная волна при превышении самолетом скоро- сти звука. Точно так же ведёт себя электрон, движущийся в оптически прозрачной