Discursul de prezentare al profesorului K. Siegbahn, membru al Academiei Suedeze de Științe
Majestățile Voastre, Altețele Voastre Regale, Doamnelor și Domnilor.
Descoperirea fenomenului cunoscut acum sub numele de efectul Cerenkov, pentru care se decernează astăzi Premiul Nobel, este un exemplu interesant al modului în care o observație fizică relativ simplă, dacă este urmărită în mod corect, poate duce la descoperiri importante și poate deschide noi căi de cercetare. Aici omul de știință trebuie să fie înzestrat cu acea dispoziție experimentală intuitivă unică, care este adevăratul stimulent în progresul științific.
Printre studenții de la Institutul Lebedev din Moscova, la începutul anilor ’30, se număra Pavel Cerenkov. Sarcina care i-a fost încredințată de profesorul său, profesorul Vavilov, pentru lucrarea de teză, a fost să studieze ce se întâmplă atunci când radiația unei surse de radiu pătrunde în diferite fluide și este absorbită de acestea. Aceeași problemă preocupase, fără îndoială, mulți oameni de știință înaintea acestui tânăr student absolvent și, cu siguranță, mulți observaseră, de asemenea, strălucirea slabă albăstruie care emana din lichid atunci când radiația pătrundea în el. O mențiune specială trebuie făcută pentru observația importantă a francezului Lucien Mallet. Strălucirea albăstruie fusese – după cum se părea pe bună dreptate – considerată întotdeauna o manifestare a binecunoscutului fenomen de fluorescență. Acest fenomen a fost folosit de mai bine de o jumătate de secol, de exemplu, de către radiologi la fluoroscoapele cu raze X, unde radiația X „invizibilă” este lăsată să lovească un ecran fluorescent, care apoi se aprinde.
Cerenkov, totuși, nu era convins că fenomenul luminos pe care îl observase era într-adevăr de natură fluorescentă. Deja primele sale experimente indicau că suspiciunile sale erau corecte. El a constatat, de exemplu, că radiația era în esență independentă de compoziția lichidului. Acest lucru era în dezacord cu explicația fluorescenței. Observând radiația chiar și în apa dublu distilată, el a eliminat posibilitatea ca impurități minuscule să prezinte fluorescență în lichide.
Cerenkov a făcut din radiația nouă, necunoscută, subiectul unei investigații sistematice. În lucrarea sa, el a constatat că radiația era ” polarizată” pe direcția radiației de radiu care intra și că electronii secundari rapizi, produși de aceasta din urmă, erau cauza principală a radiației vizibile. Acest lucru a fost verificat prin iradierea lichidelor doar cu electronii proveniți de la o sursă de radiu.
Investigațiile pe care Cerenkov le-a publicat în periodicele rusești între 1934 și 1937 au stabilit, în esență, proprietățile generale ale radiației nou descoperite. Cu toate acestea, lipsea încă o descriere matematică a efectului. Aici intră în scenă doi dintre colegii lui Cerenkov de la Moscova. Cum poate un electron rapid, la trecerea printr-un lichid, să dea naștere unei radiații cu proprietățile observate de Cerenkov? La început, fenomenul părea greu de înțeles, dar în lucrarea lui Frank și Tamm (1937) a fost dată o explicație care, pe lângă faptul că era atât simplă și clară, îndeplinea și cerințele de rigoare matematică.
Fenomenul poate fi comparat cu unda de prova a unui vas care se deplasează prin apă cu o viteză care o depășește pe cea a valurilor. Acesta este, de altfel, un experiment simplu pe care îl poate face oricine. Mai întâi se aruncă un obiect într-un vas cu apă și se observă viteza de propagare a frontului de undă circular. Apoi se deplasează obiectul de-a lungul suprafeței apei foarte încet la început, dar se mărește treptat viteza. Când aceasta din urmă depășește viteza valului observată anterior, se formează o undă de arc care se extinde oblic spre înapoi în modul bine cunoscut.
Viteza valului la suprafața apei este, bineînțeles, mică și, prin urmare, este ușor de produs unda de arc în acest caz. În aer, un fenomen analog apare atunci când un avion cu reacție pătrunde în așa-numita barieră a sunetului la aproximativ 1.000 km/h, adică atunci când viteza jetului depășește viteza de propagare a undelor sonore. Acest lucru este însoțit de o bubuitură.
Condiția necesară pentru a se forma unda de arc Cerenkov corespunzătoare luminii obișnuite atunci când o particulă încărcată, de exemplu un electron, traversează un mediu este, în mod analog, ca particula să se deplaseze cu o viteză mai mare decât cea a luminii în mediul respectiv. La început, s-ar putea crede că acest lucru este imposibil, deoarece, în conformitate cu celebra teorie a relativității a lui Einstein, viteza luminii este cea mai mare viteză posibilă. Acest lucru este în sine corect, dar viteza la care se face referire în teoria lui Einstein este viteza luminii în spațiul gol sau în vid. Într-un mediu, de exemplu, un lichid sau un solid transparent, viteza luminii este mai mică decât în vid și, în plus, variază în funcție de lungimea de undă. Acest fapt este bine cunoscut din experimentele școlare privind refracția luminii într-o prismă. Într-un astfel de mediu, este deci foarte posibil ca un electron ultra-rapid, emis de o sursă radioactivă, să se deplaseze cu o viteză mai mare decât cea a luminii în mediul respectiv. În acest caz, se formează o undă de arc Cerenkov și lichidul strălucește cu strălucirea magică albastră strălucitoare rezultată din cursa frenetică a electronilor cu lumina distanțată.
O priveliște frumoasă se vede privind în jos într-un reactor cu uraniu care conține apă; un așa-numit reactor de piscină. Întregul miez strălucește de lumina albastră Cerenkov și în această lumină se poate chiar fotografia interiorul reactorului.
În studiile de succes ale noilor particule elementare întreprinse în ultimii ani, de exemplu descoperirea în 1955 a antiprotonului – nucleul negativ de hidrogen – efectul Cerenkov a jucat un rol decisiv. A fost proiectat un instrument bazat pe acest efect care este capabil să înregistreze trecerea unor particule individuale. Doar în condițiile în care particula are o viteză suficient de mare, aceasta va fi înregistrată de instrumentul care, în același timp, poate măsura viteza. Pentru determinarea vitezei, care poate fi făcută cu o precizie considerabilă, se folosește faptul că unghiul undei de arc depinde de viteza particulei. Cu cât particula se mișcă mai repede, cu atât mai mic va fi unghiul dintre ele. Acest lucru este ușor de înțeles din exemplul cu nava în apă. Acest nou tip de detector de radiații a primit numele lui Cerenkov și se numără acum printre cele mai importante instrumente din marile laboratoare atomice, unde particulele elementare sunt accelerate la viteze extrem de mari.
Descoperirea lui Cerenkov, Frank și Tamm, de acum aproximativ douăzeci de ani, și-a găsit astfel, în ultimii ani, o aplicație de o importanță decisivă în studiul structurii și naturii de bază a materiei.
Profesorul Cerenkov, profesorul Frank, academicianul Tamm. Academia Regală Suedeză de Științe v-a acordat Premiul Nobel pentru Fizică pentru descoperirea și explicarea efectului care acum poartă numele unuia dintre voi. Această descoperire nu numai că face lumină asupra unui fenomen fizic necunoscut până acum, dar oferă și un instrument nou și eficient pentru studiul atomului. Vă felicit din toată inima în numele Academiei și vă rog să acceptați premiul din mâinile Majestății Sale Regele.
.