100 знаменитых ученых

Затем вместе с другим своим учеником, Д. Блохинцевым, Тамм исследовал выход электронов из металла и открыл существование особых энергетических состояний. Впоследствии эти состояния получили название «уровни Тамма». Находясь на одном из таких уровней, электрон не может ни войти внутрь металла, ни вылететь из него. Открытие «уровней Тамма» сыграло важную роль в развитии теории поверхностных и контактных свойств металлов и полупроводников.

Через некоторое время Тамм заинтересовался новой развивающейся областью – ядерной физикой.

Вместе со своим аспирантом С. Альтшулером Тамм на основе обширного экспериментального материала выдвинул предположение, что нейтрон обладает магнитным моментом. Идея Тамма казалась парадоксальной, многие физики отказались ее принять, но через некоторое время ее правота была признана.

В 1934 году гениальный физик Энрико Ферми представил революционную теорию бета-распада. Опираясь на эту теорию, Тамм предположил, что в результате обмена частицами между нуклонами возникают ядерные силы. Ученый провел целую серию расчетов, но оказалось, что хотя в результате обмена действительно возникают силы, но они на много порядков слабее значения, необходимого для объяснения устойчивости ядер.

Свою работу Тамм даже не хотел печатать, поскольку надеялся на совершенно другие результаты. Однако его исследования оказались очень важными. В следующем году японский физик Хидеки Юкава, ссылаясь на работу Тамма, открыл частицы – мезоны, обмен которыми и обеспечивал устойчивость ядра.

В 1933 году Павел Алексеевич Черенков под руководством Сергея Ивановича Вавилова начал изучать люминесценцию растворов ураниловых солей под действием гамма-лучей. Он провел ряд экспериментов по исследованию света, который возникал при поглощении растворами излучения высокой энергии. В качестве источника Черенков использовал радиоактивный элемент радий, а свечение фиксировал в темной комнате «на глаз». Коллеги по физическому цеху шутя называли черенковские исследования «спиритическими сеансами», потому что перед началом опытов будущий ученый долгое время сидел в темной комнате, чтобы глаза привыкли к полной темноте.

Черенков провел огромное количество экспериментов, чтобы исключить трактовку свечения как флюоресценцию. В 1934 году он обнаружил, что наряду с обычной люминесценцией всегда возникает специфическое голубое свечение. Похожее свечение наблюдали еще гениальные французские физики Пьер и Мария Кюри, но они посчитали его всего лишь одним из видов люминесценции. Черенков варьировал концентраты, пользовался трижды дистиллированной водой, добавлял и нагревал химические вещества, но голубое свечение не исчезало.

В 1934 году во втором томе «Докладов Академии наук» были напечатаны две работы, ставшие впоследствии знаменитыми, – экспериментальная работа Черенкова, где были представлены опыты молодого ученого, и теоретическая работа Вавилова, в которой знаменитый ученый старался теоретически объяснить природу нового свечения.

Вавилов считал это излучение тормозным излучением электронов, но он ошибался. Занявшись другими физическими проблемами, он привлек к работе И. М. Франка и И. Е. Тамма.

В 1937 году на основе классической электродинамики И. М. Франк и И. Е. Тамм представили правильную и полную теорию эффекта Черенкова, с помощью которой объяснили все возможные свойства излучения Черенкова. Данная работа гениальных ученых стала классической. Однако в то время объяснение ученых было воспринято с недоверием, поскольку выглядело уж слишком парадоксальным.

Тамм и Франк показали, что голубое свечение, наблюдаемое Черенковым, представляет собой излучение частицы (электрона), которая движется со скоростью, превосходящей скорость света в веществе. К подобному открытию пришел еще в 1888 году знаменитый физик Хевисайд, рассматривавший движение частицы, скорость которой превосходила скорость света в эфире (пустоте) или в диэлектрике. Однако после представления Эйнштейном своей теории относительности в 1905 году об открытии Хевисайда уже никто и не вспоминал.

Советские ученые сделали гениальный вывод: знаменитый постулат Эйнштейна о скорости частицы ограничивался только скоростью света в вакууме, а в стекле или жидкостях скорость света была меньше. Им удалось решить классические уравнения Максвелла для случая, когда источником поля является равномерно (а не ускоренно) движущаяся в жидкости точечная заряженная частица, скорость которой превосходит скорость света в этой среде.

Из теории Тамма – Франка следовало, что любая заряженная частица, движущаяся в прозрачной среде, должна излучать свет, если ее скорость выше фазовой скорости света в этой среде.

Советские физики вычислили поле сверхсветового электрона в среде, спектр излучения. Кроме того, им удалось вывести знаменитую формулу Тамма – Франка – основную формулу направленности излучения и потерь энергии в единицу времени. Вскоре и другие ученые своими опытами подтвердили правильность этой теории.