Předávací projev profesora K. Siegbahna, člena Švédské akademie věd
Vaše Veličenstva, Vaše královské Výsosti, dámy a pánové.
Objev jevu dnes známého jako Cerenkovův jev, za který se dnes uděluje Nobelova cena, je zajímavým příkladem toho, jak relativně jednoduché fyzikální pozorování, je-li správně sledováno, může vést k důležitým objevům a otevřít nové cesty výzkumu. Zde musí být vědec obdařen onou jedinečnou intuitivní experimentální dispozicí, která je skutečným podnětem vědeckého pokroku.
Mezi studenty Lebeděvova institutu v Moskvě na počátku třicátých let byl i Pavel Čerenkov. Úkolem, který mu zadal jeho učitel, profesor Vavilov, pro jeho diplomovou práci, bylo studovat, co se stane, když záření z radia pronikne do různých tekutin a je v nich absorbováno. Stejným problémem se bezpochyby zabývalo mnoho vědců před tímto mladým diplomantem a pro jistotu mnozí také pozorovali slabou namodralou záři, která vycházela z kapaliny, když do ní záření pronikalo. Zvláštní zmínku si zaslouží důležité pozorování Francouze Luciena Malleta. Modravá záře byla – jak se zdálo oprávněně – vždy považována za projev známého jevu fluorescence. Tento jev již více než půl století využívají například radiologové v rentgenových fluoroskopech, kde „neviditelné“ rentgenové záření může dopadat na fluorescenční stínítko, které se pak rozsvítí.
Cerenkov však nebyl přesvědčen, že jím pozorovaný světelný jev má skutečně povahu fluorescence. Již jeho první experimenty naznačovaly, že jeho podezření bylo správné. Zjistil například, že záření je v podstatě nezávislé na složení kapaliny. To bylo v rozporu s vysvětlením fluorescence. Tím, že pozoroval záření i v dvakrát destilované vodě, vyloučil možnost, že by v kapalinách fluoreskovaly nepatrné nečistoty.
Cerenkov učinil nové, neznámé záření předmětem systematického zkoumání. Ve své práci zjistil, že záření je “ polarizováno“ podél směru přicházejícího záření radia a že právě rychlé sekundární elektrony, produkované tímto zářením, jsou hlavní příčinou viditelného záření. To bylo ověřeno ozářením kapalin pouze elektrony z radia.
Výzkumy, které Cerenkov publikoval v ruských periodikách v letech 1934 až 1937, v podstatě stanovily obecné vlastnosti nově objeveného záření. Stále však chyběl matematický popis tohoto jevu. Zde do hry vstupují dva Cerenkovovi kolegové z Moskvy. Jak může rychlý elektron při průchodu kapalinou vyvolat záření s vlastnostmi, které pozoroval Cerenkov? Zpočátku se jev zdál obtížně pochopitelný, ale v práci Franka a Tamma (1937) bylo podáno vysvětlení, které kromě toho, že bylo jednoduché a jasné, splňovalo i požadavky na matematickou přísnost.
Jev lze přirovnat k příďové vlně lodi, která se pohybuje vodou rychlostí převyšující rychlost vlnění. To je mimochodem jednoduchý experiment, který může provést každý. Nejprve vhodíme do mísy s vodou nějaký předmět a pozorujeme rychlost šíření kruhového čela vlny. Pak se předmět pohybuje po vodní hladině zpočátku velmi pomalu, ale postupně se rychlost zvyšuje. Když ta překročí dříve pozorovanou rychlost, vznikne příďová vlna, která se známým způsobem šíří šikmo dozadu.
Rychlost vlnění na vodní hladině je samozřejmě malá, a proto je v tomto případě snadné vytvořit příďovou vlnu. Ve vzduchu dochází k analogickému jevu, když proudové letadlo proniká tzv. zvukovou bariérou rychlostí přibližně 1000 km/h, tj. když rychlost proudu překročí rychlost šíření zvukových vln. To je doprovázeno třeskem.
Podmínkou, která je nutná pro vznik odpovídající Cerenkovovy příďové vlny běžného světla, když nabitá částice, např. elektron, prochází prostředím, je analogicky to, že se částice pohybuje rychlostí větší, než je rychlost světla v daném prostředí. Na první pohled by se mohlo zdát, že je to nemožné, protože podle slavné Einsteinovy teorie relativity je rychlost světla nejvyšší možnou rychlostí. To je samo o sobě správné, ale rychlost uváděná v Einsteinově teorii je rychlost světla v prázdném prostoru neboli vakuu. V prostředí, např. v kapalině nebo průhledné pevné látce, je rychlost světla nižší než ve vakuu a navíc se mění v závislosti na vlnové délce. Tato skutečnost je dobře známa ze školních pokusů s lomem světla v hranolu. V takovém prostředí je tedy zcela možné, aby se ultrarychlý elektron emitovaný z radioaktivního zdroje pohyboval rychlostí větší, než je rychlost světla v tomto prostředí. V takovém případě vzniká Cerenkovova oblouková vlna a kapalina se rozzáří jasně modrým magickým svitem z hektického závodu elektronů s vyzařovaným světlem.
Krásný pohled se naskytne při pohledu dolů do uranového reaktoru obsahujícího vodu; takzvaného bazénového reaktoru. Celá aktivní zóna září modrým Cerenkovovým světlem a v tomto světle lze dokonce vyfotografovat vnitřek reaktoru.
Při úspěšných studiích nových elementárních částic, které byly podniknuty v posledních několika letech, např. při objevu antiprotonu – záporného jádra vodíku – v roce 1955, hrál Cerenkovův jev rozhodující roli. Na základě tohoto jevu byl zkonstruován přístroj, který je schopen registrovat průlet jednotlivých částic. Pouze za podmínky, že částice má dostatečně vysokou rychlost, ji přístroj zaregistruje a zároveň dokáže změřit její rychlost. Pro určení rychlosti, které lze provést se značnou přesností, se využívá skutečnosti, že úhel příďové vlny závisí na rychlosti částice. Čím rychleji se částice pohybuje, tím menší je úhel mezi nimi. To je snadno pochopitelné z příkladu s plavidlem ve vodě. Tento nový typ detektoru záření byl pojmenován po Cerenkovovi a patří dnes k nejdůležitějším přístrojům ve velkých atomových laboratořích, kde se elementární částice urychlují na extrémně vysoké rychlosti.
Objev Cerenkova, Franka a Tamma, učiněný zhruba před dvaceti lety, tak našel v posledních několika letech uplatnění rozhodujícího významu při studiu základní struktury a podstaty hmoty.
Profesor Cerenkov, profesor Frank, akademik Tamm. Švédská královská akademie věd vám udělila Nobelovu cenu za fyziku za váš objev a vysvětlení jevu, který nyní nese jméno jednoho z vás. Tento objev nejenže vrhá světlo na dosud neznámý fyzikální jev, ale také poskytuje nový a účinný nástroj pro studium atomu. Jménem Akademie Vám co nejsrdečněji blahopřeji a žádám Vás, abyste cenu přijal z rukou Jeho Veličenstva krále.