
Трое мужчин в строгих костюмах поднимаются на сцену концертного зала. Король Швеции Густав VI Адольф протягивает им золотые медали. Впервые в истории Нобелевскую премию по физике получают советские ученые. Павел Черенков, Илья Франк и Игорь Тамм. За что? За объяснение загадочного синего свечения, которое не должно было существовать.
Но начнем с самого начала – с ночи, когда молодые физики доказали, что иногда амбиция важнее сна.
23 октября 1908 года в Санкт-Петербурге, в семье профессора математики Михаила Людвиговича Франка родился сын Илья. Семья была не просто образованной – она была пропитана духом русской интеллигенции начала XX века. Дед, Людвиг Семёнович Франк, был военным врачом, участвовал в русско-турецкой войне 1877-1878 годов и получил дворянство за службу.
Но настоящую славу семейству принесли братья отца. Дядя Ильи, Семён Людвигович Франк, стал одним из величайших русских философов. В 1922 году его выслали из Советской России на знаменитом "философском пароходе" вместе с цветом русской интеллигенции. Другой дядя, художник и скульптор Леон Зак (под псевдонимом Леон Россиянский), был идеологом эгофутуризма.
Илья рос в атмосфере, где наука и искусство были не профессией, а способом мышления. Его старший брат стал биофизиком. Сам Илья с детства тянулся к точным наукам, хотя семейная судьба могла сложиться трагично – родственники были репрессированы, но самого Илью Михайловича не тронули. Возможно, потому что он был слишком ценен для советской науки.
В 1930 году, окончив физико-математический факультет МГУ, 22-летний Илья Франк попал в лабораторию Сергея Ивановича Вавилова – человека, который изменит его жизнь. Вавилов был не просто ученым, он был учителем с большой буквы. Позже он скажет о Франке: "Чрезвычайно разносторонний физик-экспериментатор с выдающейся теоретической эрудицией".
Франк начал с изучения люминесценции в жидкостях. Работа была кропотливой, требовала бесконечного терпения, но закладывала фундамент для будущего прорыва. Он учился видеть то, что другие пропускали мимо глаз, – слабое свечение в темноте, загадочные вспышки, природу света.
1934 год. Аспирант Павел Черенков, тоже работающий под руководством Вавилова, проводит эксперимент, который войдет в историю. Он облучает воду гамма-лучами и видит нечто странное – слабое голубое свечение.
Свечение было необычным. Его нельзя было потушить нагреванием, как люминесценцию. Оно не зависело от химического состава жидкости. Оно просто... было. И это противоречило всему, что знали физики того времени.
"Они занимаются свечением какой-то грязи", – насмехались коллеги. Кто-то сравнивал их опыты со спиритическими сеансами. Престижный журнал Nature отверг статью Черенкова, усомнившись в достоверности результатов. Молодой крестьянский сын из Воронежской губернии открыл новый вид излучения, но мир отказывался в это верить.
1937 год. Насмешки коллег задели самолюбие молодых физиков Ильи Франка и Игоря Тамма. Они знали, что Черенков прав. Но нужно было доказать это математически, теоретически, неопровержимо.
И они просидели ночь напролет.
К утру родилась теория. Элегантная, строгая, революционная. Франк и Тамм показали: когда заряженная частица движется в среде быстрее, чем свет в этой среде (но медленнее, чем свет в вакууме), возникает световой "сверхзвуковой удар". Представьте самолет, пробивающий звуковой барьер – та же физика, только со светом.
Частица "обгоняет" свой собственный свет, создавая характерный конус излучения. Как волны от носа корабля, рассекающего воду. Как ударная волна от сверхзвукового истребителя. Только вместо звука – голубое свечение.
Формула была изящной. Она позволяла рассчитать угол конуса излучения, длину волны, интенсивность. Она объясняла, почему свечение голубое – это та часть спектра, где конструктивная интерференция волн максимальна.
Это был триумф советской теоретической физики.
Но путь к признанию оказался долгим. Статья Франка и Тамма вышла в 1937 году. Нобелевскую премию они получили только в 1958-м. Двадцать один год ожидания.
Впрочем, советское правительство оценило их работу раньше. В 1946 году Франк, Тамм и Черенков получили Сталинскую премию первой степени. Любопытно, что в своей автобиографии Франк ставит Сталинскую премию на первое место, а Нобелевскую – на второе. Время было такое.
Сам Илья Михайлович больше гордился другой своей работой – статьей 1942 года об эффекте Доплера в преломляющей среде. Но мир запомнил его именно за черенковское излучение.
Пока весь мир восхищался эффектом Черенкова, Франк делал то, о чем нельзя было говорить вслух. Он участвовал в создании первой советской атомной бомбы. И в разработке первой советской АЭС. За эту работу, которая велась "по специальному заданию правительства", он получил вторую Сталинскую премию в 1953 году.
Эффект Черенкова оказался критически важен для ядерной физики. Синее свечение в воде ядерного реактора – это не просто красивое явление, это индикатор процессов деления ядер, это способ детектировать высокоэнергетические частицы, это окно в мир атомного ядра.
В 1946 году Франк организовал лабораторию атомного ядра в ФИАНе. А в 1950-х создал лабораторию нейтронной физики в Объединенном институте ядерных исследований в Дубне, где руководил работами по созданию импульсных быстрых реакторов.
10 декабря 1958 года. Стокгольм. Концертный зал.
Король Швеции вручает Нобелевские медали трем советским физикам. Это первая "физическая" Нобелевка для СССР. Павел Черенков – за наблюдение эффекта. Илья Франк и Игорь Тамм – за его теоретическое объяснение.
Премия была поделена поровну. Справедливо. Открытие без теории – это загадка. Теория без открытия – это абстракция. Вместе – это революция в физике.
Эффект Вавилова-Черенкова изменил мир. Сегодня черенковские детекторы используются:
Голубое свечение в бассейнах ядерных реакторов, которое когда-то считали "свечением грязи", стало визитной карточкой ядерной энергетики. Каждый, кто видел фотографии реакторов, видел эффект Черенкова.
Но есть и поэтическая сторона. Помните легенды о том, что на дне океана кромешная тьма? Эффект Черенкова опроверг это. На дне океана есть свет – слабое голубое свечение, вызванное космическими лучами и радиоактивным изотопом калия-40 в воде. Глубоководные рыбы видят не только мрак.
Космонавты на орбите видят странные вспышки света даже с закрытыми глазами. Это эффект Черенкова – частицы солнечного ветра проходят через жидкость в их глазных яблоках. Французский космонавт Жан-Лу Кретьен рассказывал, что видел их несколько раз за день на станции "Мир". На Земле такие фосфены случаются раз-два в год у каждого человека.
Илья Михайлович Франк прожил долгую жизнь. Он стал академиком АН СССР в 1968 году – удивительно поздно для человека с Нобелевской и двумя Сталинскими премиями. Получил Государственную премию СССР в 1971 году за работы по реакторам.
Он был дважды женат. Его сын Александр Ильич стал физиком-ядерщиком, продолжив династию, и возглавил лабораторию нейтронной физики ОИЯИ, основанную отцом.
В конце жизни Франк сделал мужественный поступок. После смерти Андрея Сахарова в 1989 году он написал: "Вина за гонения на Сахарова ложится и на Академию наук СССР. Я не был среди тех, кто осуждал присуждение ему Нобелевской премии мира, считая эту награду совершенно заслуженной. Однако в том, что опубликовала Академия наук против Сахарова, есть и моя доля вины. Я уже много лет как её осознал и никогда об этом не забываю".
Для человека его поколения и положения это было актом колоссальной храбрости.
Илья Михайлович Франк умер 22 июня 1990 года в Москве. Похоронен на Введенском кладбище.
В его честь названы улицы в Дубне и Троицке. Лаборатория в Дубне носит его имя. В 2008 году, к 50-летию Нобелевской премии, Банк России выпустил монету с портретом Франка и графиком черенковского излучения. В 2019 году в Дубне открыли памятник ученому. В 2022 году – еще один, в МИФИ, на аллее нобелевских лауреатов.
Но главный памятник – это голубое свечение в ядерных реакторах, детекторы частиц в ЦЕРНе, нейтринные обсерватории под землей и во льдах Антарктиды. Каждый раз, когда физик регистрирует частицу по её черенковскому излучению, он использует теорию, рожденную в ту ночь 1937 года, когда двое молодых ученых отказались спать.
История Ильи Франка – это история о том, что великие открытия часто начинаются с насмешек. "Свечение грязи", "спиритические сеансы" – так говорили о работе, которая принесла Нобелевскую премию.
Это история о том, что иногда достаточно одной ночи, чтобы перевернуть физику. Но потом нужно двадцать лет, чтобы мир это признал.
Это история о коллективном триумфе. Черенков увидел. Вавилов поверил. Франк и Тамм объяснили. Вместе они изменили науку.
И это история о синем свете, который не должен был существовать, но существует. Потому что природа сложнее наших теорий. Потому что скорость света – не абсолютная граница, если правильно задать вопрос. Потому что иногда частица может обогнать свой собственный свет, создавая световой "сверхзвуковой удар".
Физика полна парадоксов. Илья Франк научил нас видеть красоту в этих парадоксах.
Илья Франк - фотография из открытых источников
Посмотреть фото
| Родился: | 23.10.1908 (81) |
| Место: | Санкт-Петербург (RE) |
| Умер: | 22.06.1990 |
| Место: | Москва (SU) |