Su gibi ortamlarda ışık hızı havasız ortamlarda olduğundan daha düşüktür ve kimi parçacıklar bu ortamlarda daha hızlı hareket edebilir. 1934 yılında suya konulan radyoaktif maddelerin etrafındaki mavi ışık Sovyet bilim insanı Pavel Çerenkov’un ilgilisini çekti ve “Çerenkov Etkisi” veya bilinen adıyla “Çerenkov Işıması” keşfedildi.
Pavel Çerenkov, Sovyet bilim inşaları İgor Tamm ve İlya Frank ile birlikte bu fenomeni 1937 yılında açıklamayı başardı. Su gibi bir ortamdan geçen yüklü parçacıklar ortamdaki elektronları tetikliyor ve ışık yaymasına neden oluyordu. Normalde bu ışımanın gözle görülmesi beklenmezken, Sovyet bilim insanları yüklü parçacık ortamdaki ışığın faz hızından daha yüksek bir hızda geçtiğinde yayılan elektromanyetik radyasyonun bu mavi ışığa neden olduğunu açıkladı.
Dolayısıyla nükleer reaktörler veya kullanılmış radyoaktif maddelerin konduğu havuzlarda sıklıkla gördüğümüz mavi ışık Pavel Çerenkov ve arkadaşlarının 1958 yılında Nobel ödülü almasını sağlayan “Çerenkov Işıması” ile açıklanmıştır.
soL okurları için Pavel Çerenkov’un yoksul bir köyden Nobel Ödülü’ne uzanan hikayesine mercek tuttuk.
Ekim Devrimi ve Yükseköğretimde Eşitsizliklerin Giderilmesi
Ekim Devriminin hemen sonrasında eğitim alanında radikal adımlar atıldı ve pek çok köyde ilk ve ortaöğretim olanakları yaratıldı. Aynı zamanda yükseköğretime erişimde eşitliği sağlamak adına cinsiyet, etnik köken ve din ile birlikte sınıfsal farklılıkların yarattığı dezavantajları da ortadan kaldırmak adına adımlar atıldı. İşçi ve köylü kökenli öğrencilere avantajlar sağlanarak yükseköğretim almaları için koşullar yaratıldı.
Öncelikle yükseköğretim ücretsiz hale getirildi, işçi ve köylü kökenli öğrenciler için ödenekler ayrıldı, kimi üniversitelerde “sınıf kotası” getirilerek parlak işçi ve köylü gençlerin üniversitede okuyabilmesinin önü açıldı. Ortaöğrenimini tamamlayamamış öğrenciler için işçi fakülteleri ve kursları kuruldu.
1920’lerin sonunda işçi ve köylü kökenli öğrencilerin ve kadınların bilimsel araştırma süreçlerine dâhil olabilmesi için üniversite ve araştırma enstitülerinde kadrolar açıldı. Sovyet İktidarı kendisinden önceki akademik teamülleri radikal biçimde değiştiriyordu.
Çerenkov’un Üniversiteye Girişi ve İlk Araştırmaları
Pavel Çerenkov 1904’te yoksul bir köylü ailenin çocuğu olarak dünyaya geldi. İlkokul çağlarında köyde çalışmaya başladı. Ekim Devrimi sonrasında Sovyet İktidarının attığı adımlar sayesinde köyünde açılan ortaokula gitme şansı buldu. Ardından işçi fakültesini tamamlayarak 1924’te üniversiteye girdi ve 1928’de mezun oldu. 1930’da SSCB Bilimler Akademisi’ne bağlı Fizik-Matematik Enstitüsü’nde bir araştırma programına kabul edildi. Bu Enstitü’de Sergey Vavilov’un yönetiminde nükleer fizik üzerine çalışmaya başladı. İlk araştırmalarını gama ışınlarıyla uyarılan uranyum tuz çözeltilerindeki ışımalar üzerine yaptı.
Çerenkov Işımasının Keşfi
Çerenkov araştırmaları sırasında gama ışınlarının, sülfürik asit veya su gibi normalde ışımayan saf çözeltilerde mavi bir parıltı ürettiğini fark etti. Vavilov ile birlikte bu etkiyi ışımadan farklı bir fenomen olarak tanımlayıp araştırmaya başladı. Vavilov Enstitü’nün 1933 yılındaki yıllık raporunda saf çözeltilerde yeni bir radyasyon etkisinin keşfinden bahsetti. Çerenkov ve Vavilov 1934’de peş peşe iki makale ile gözlem sonuçlarını ve sonuçler çerçevesinde teorik tartışmalarını yayınladı.
Aynı yıl Fizik ve Matematik Enstitüleri ayrıldı ve Çerenkov Bilimler Akademisi Fizik Enstitüsü’nde (FIAN) araştırmalarına devam etti. Daha önce Avrupa’da pek çok fizikçinin yanlış gözlemler sonucu yaptıkları yayınlar ile eleştirilmesi Çerenkov’u da şüphelendiriyordu. Çerenkov ve Vavilov’un yayınları metafizik bulundu ve eleştirildi. 1937’de Nature dergisine gönderdikleri makale yayın kurulu tarafından reddedildi.
Bu mavi ışık gama radyasyonu ile çalışan Pierre ve Marie Curie’den başlayarak pek çok bilim insanınca görülmüş ancak ayrı bir fenomen olarak tanımlanmamıştı. 1900’lerin başında Arnold Sommerfield ışık hızından daha hızlı hareket edebilecek elektronlara dair çalışmalar yapmış ancak Einstein’ın herhangi bir fiziksel nesnenin ışıktan daha hızlı hareket etmesinin mümkün olmadığına dair çalışmaları neticesinde gölgede kalmıştı.
1937’de FIAN’da çalışan diğer fizikçiler İgor Tamm ve İlya Frank Çerenkov’un gözlemlediği mavi ışığı açıklamayı başardı. Parçacıklar ışığın boşluktaki hızından değil su gibi ortamlarda ışığın faz hızından hızlı hareket edebileceğini gösteriyor ve oluşan fenomeni açıklıyordu. Üstelik bu fenomen Einstein’ın görelilik teorisi ile çelişmiyor bilakis uyum gösteriyordu.
Keşif sonrası araştırmaları ve Nobel Ödülü
Çerenkov 1934 yılında FIAN’ın Elbruz’daki bilimsel gezisine katıldı ve Kafkas dağlarında Sovyetler Birliği’nin ilk yüksek irtifa kozmik istasyonunun kuruluşunda çalıştı. Burada kozmik ışınlar üzerine araştırmalar yaptı. 1940’lı yıllarda Pamir dağlarında kozmik ışınların araştırılması için bir istasyonun kuruluşunda çalıştı.
Büyük Anayurt Savaşı sırasında hava savunması için akustik sistemler üzerine çalıştı. Savaş sırasında yaptığı araştırmalar nedeniyle Stalin Ödülü’ne layık görüldüğü. Bu dönemde partiye katıldı ve ölene kadar aktif bir partili olarak kaldı.
Savaş sonrasında 1958’e kadar V.I. Veksler ile birlikte parçacık hızlandırıcılar üzerine çalıştı. Sovyetler Birliği’nde ilk sinkrotron ve betatronun kurulmasında görev aldı. Bu çabaları ile tekrar Stalin Ödülü’ne layık görüldü.
Ayrıca savaştan sonra Çerenkov ışıması prensipleri ile oluşturulan detektörler üretildi ve fizikçilerin antiproton gibi yeni parçacıkların varlığını kanıtlamasına yardımcı oldu. Bu süreçte Avrupa ve ABD’de araştırmaları ve yayınları ilgi gördü ve “Çerenkov Etkisi’nin keşfi ve açıklanması” ile İgor Tamm ve İlya Frank ile birlikte Nobel Ödülü aldı.
1959’dan itibaren FIAN’da fotonların mezonlar ve nükleonlarla etkileşimi üzerine araştırmalar yürüttü ve bu araştırmalar sonucunda SSCB Devlet Nişanı ile ödüllendirildi.
Mütevazı bir yaşam
Çerenkov, Nobel Ödülü yanı sıra Stalin Ödülü, SSCB Devlet Nişanı, Lenin Ödülü, Sosyalist Emek Kahramanı, Onur Nişanı gibi pek çok prestijli ödüle layık görüldü. 1964 yılında SSCB Bilimler Akademisi’ne önerildi ve 1970’de tam üyeliğe kabul edildi. Ayrıca 1985’de ABD Ulusal Bilimler Akademisi’ne de yabancı üye olarak seçildi.
Akademik saygınlığına rağmen yaşamı boyunca “Çerenkov Etkisi” ve “Çerenkov Detektörü” tanımlamalarını kullanmaktan kaçındı. Sovyetler Birliği’nin uluslararası alanda temsili dışında ismini neredeyse hiçbir yerde kullanmadı. 1958’de Nobel Ödülü aldığında iki çocuğu ve eşi ile birlikte bir kommunalkada yaşıyordu.
Uluslararası alanda barış mücadelesi içerisinde yer aldı, Sovyet Barış Komitesi’nde ve SSCB Avrupa Güvenlik ve İşbirliği Teşkilatı Komitesinde çalıştı. Öldüğü güne kadar FIAN’da çalışmalarını sürdürdü.
Kaynaklar:
Cherenkova, E. P. (2008). The discovery of the Cherenkov radiation. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 595(1), 8-11.
Frank, I. M. (1984). A conceptual history of the Vavilov-Cherenkov radiation. Soviet Physics Uspekhi, 27(5), 385.
Bolotovskii, B. M. (2009). Vavilov–Cherenkov radiation: its discovery and application. Physics-Uspekhi, 52(11), 1099.