Природа этого свечения, открытого Черенковым, оставалась загадочной, пока Франк и Тамм в (ставшей классической) работе 1937 года не дали новому эффекту исчерпывающее объяснение как излучению электронов, движущихся в среде со сверхсветовой скоростью (излучение сверхсветового электрона). Эта работа стимулировала многочисленные исследования явления как в СССР, так и за рубежом. После того как была установлена возможность практического использования эффекта для обнаружения и изучения свойств быстрых заряженных частиц, значимость открытия и объяснения его природы возросла еще больше.
Вот фрагмент характеристики, данной академиком Вавиловым своему ученику 2 июля 1938 года:
«Живейшее участие принял И.М. Франк в осуществлении и объяснении опытов П.А. Черенкова по новому виду свечения, сопровождающего распространение гамма-лучей в жидких и твердых средах. В частности, И.М. Франку принадлежит блестящая догадка о том, что перед нами совершенно новое явление, специфическое для распространения электронов, движущихся со скоростью больше фазовой скорости света в плотной среде. Эта идея получила полное и вполне строгое развитие в теоретической работе И.Е. Тамма и И.М. Франка. Используя свои глубокие знания в области физической оптики, И.М. Франк принял участие в работах Стратосферной комиссии АН СССР по наблюдению свечения ночного неба, совместно с Н.А. Добротиным и П.А. Черенковым. Эта работа привела к открытию нового эффекта резкой вариации интенсивности ночного свечения неба в течение ночи. Под руководством И.М. Франка впервые на Эльбрусе удалось произвести наблюдения космических лучей камерой Вильсона.
В целом И.М. Франк является исключительным по своей эрудиции, экспериментальному искусству, глубокой физической интуиции представителем молодой советской физики».
Как пишет И.М. Дунская: «Подобно тому, как для всей физики эффект Черенкова—Вавилова стал отправным пунктом развития целой области науки, так и для Франка объяснение этого эффекта явилось началом продолжающегося по сей день активного интереса по все возрастающей проблеме влияния оптических свойств среды на излучение движущегося источника. Эффект Черенкова—Вавилова в простейшем случае (изотропная среда и т.д.) был лишь первым из относящихся сюда вопросов. В названном эффекте им исследовались и получены ценные результаты при изучении явления интерференции (1944), длительности вспышки (1956), излучения для мультиполей (1952), излучения в оптических анизотропных средах (1960), а также исследования эффекта Допплера в преломляющих средах (1942), при сверхсветовой скорости (1947) и другие проблемы…»
В 1940 году Франк начал читать лекции на возглавляемой им кафедре ядерной физики Московского государственного университета. Эту работу прервала война. С ее началом вместе с Физическим институтом ученый был эвакуирован в Казань, где находился до 1943 года. В конце войны и первые послевоенные годы Франк сосредоточился на исследованиях по физике реакторов, проводившихся в тесном контакте с И.В. Курчатовым.
За работы по физике реакторов и работы по исследованию ядерных реакций легчайших ядер, также выполнявшихся по специальному заданию правительства, он был награжден орденами и Государственной (Сталинской) премией 1953 года. В 1946 году Франка избрали членом-корреспондентом Академии наук СССР.
С исследований по физике реакторов началась специализация Франка в области нейтронной физики. Одним из плодотворных направлений работ, развернутых ученым в ФИАНе, явились исследования по физике медленных нейтронов.
«Результаты исследования не только подтвердили преимущества импульсного метода, но и привели к открытию нового явления — диффузного охлаждения нейтронов, которому Франк дал теоретическое объяснение, — пишет И.М. Дунская. — Работы по импульсному методу были доложены на Женевской конференции по мирному использованию атомной энергии в 1955 году. В настоящее время импульсный метод изучения распространения нейтронов стал общепринятым; он широко применяется при исследовании свойств жидких и твердых сред в геологической разведке и в реакторной физике. Работы по физике медленных нейтронов получили дальнейшее развитие в созданной под руководством Франка лаборатории нейтронной физики ОИЯИ в Дубне, где сооружена уникальная установка для получения нейтронов — импульсный реактор на быстрых нейтронах. Реактор был запущен в 1960 году, работы, проводимые на нем, ведутся, главным образом, по нейтронно-спектроскопическому исследованию атомных ядер и изучению жидкостей твердых сред».
В 1958 году Франк вместе с Таммом и Черенковым был удостоен Нобелевской премии «за открытие и объяснение эффекта Черенкова».
В своей нобелевской лекции Франк указывал, что эффект Черенкова «имеет многочисленные приложения в физике частиц высокой энергии». «Выяснилась также связь между этим явлением и другими проблемами, — добавил он, — как, например, связь с физикой плазмы, астрофизикой, проблемой генерирования радиоволн и проблемой ускорения частиц».
В 1957 и 1960 годах Франк был председателем оргкомитета Всесоюзной конференции по ядерным реакциям при малых и средних энергиях. С 1963 года был членом Бюро Отделения ядерной физики АН СССР. В 1968 году его избрали академиком Академии наук СССР. Еще через два года Илья Михайлович перешел в Объединенный институт ядерных исследований.
Ученый был дважды женат. В 1937 году он женился на Элле Абрамовне Бейлихис, историке по образованию, которая умерла в 1960 году. В 1941 году у них родился сын Александр, ставший позднее старшим научным сотрудником Института атомной энергии им. Курчатова.
В 1966 году Илья Михайлович женился вторично, на Марине Михайловне Губерт (по первому мужу Назаровой) — враче, пульмонологе по специальности.
Незадолго до смерти (ученый умер 22 июня 1990 года) в своей автобиографии в 1988 году Илья Михайлович писал:
«Продолжаю работы в области нейтронной физики и теоретические исследования по электродинамике. В частности, подготовил к печати монографию, суммирующую ряд полученных ранее результатов. В Академии наук состою членом нескольких экспертных комиссий (по присуждению премии им. М.В. Ломоносова, медали им. С.И. Вавилова, медали им. И.В. Курчатова). С 1974 года и позже — председатель оргкомитета международных школ по нейтронной физике, ставших традиционными (1978, 1982, 1986). Принимал участие во многих международных конференциях как в СССР, так и за рубежом, в том числе и нескольких Пагуошских. Неоднократно избирался представителем СССР в Комиссию по ядерной физике. В последние годы руковожу Научным советом по физике ядра АН СССР. Совет совместно с Московским университетом раз в два года проводит всесоюзные конференции по физике ядра.
Имею правительственные награды: три ордена Ленина (1952, 1953, 1975), орден Октябрьской Революции (1978), два ордена Трудового Красного Знамени (1948, 1968), орден "Знак Почета" (1945), а также медали, в том числе "За доблестный труд в Великой Отечественной войне 1941–1945 гг." и "В ознаменование столетия со дня рождения В.И. Ленина".
Имею также почетные звания и награды социалистических стран: иностранный член Академии наук ГДР, доктор honoris causa Лодзинского университета в Польше и Карпова университета в Праге, член Физического общества Болгарии. Награжден орденом "Кирилла и Мефодия" (Болгария), "Красного Знамени" (Корея), орденом "Дружбы" (Вьетнам), "Полярной Звезды" (Монголия), а также медалями».
ЛЕВ ДАВИДОВИЧ ЛАНДАУ
(1908–1968)
Один из соавторов Ландау, академик В.Л. Гинзбург, вспоминал: «Талант Ландау так ярок, техника так отточена, что, казалось бы, он мог сделать еще больше, решить еще более трудные проблемы. Как-то, к слову пришлось, и я сказал это Льву Давидовичу, но он, словно и раньше думал об этом, очень четко ответил: "Нет, это неверно, я сделал что мог"».
Лев Давидович Ландау родился 22 января 1908 года в семье Давида и Любови Ландау в Баку. Его отец был известным инженером-нефтяником, работавшим на местных нефтепромыслах, а мать — врачом. Она занималась физиологическими исследованиями. Старшая сестра Ландау стала инженером-химиком.
В двенадцать лет Лев изучил дифференциальное и интегральное исчисление. Среднюю школу он окончил, когда ему было всего тринадцать лет. Родители сочли, что он слишком молод для высшего учебного заведения, и послали его на год в Бакинский экономический техникум, причем сразу на два факультета — физико-математический и химический.
В шестнадцать лет Лев переехал в Ленинград и поступил на физическое отделение Ленинградского университета.
«Здесь мне пришлось сделать выбор: я стал заниматься физикой, о чем до сих пор не жалею», — говорил позднее ученый.
«Первый ленинградский период» жизни Ландау длился около пяти лет — до его полуторагодичной командировки за границу.
К девятнадцати годам Ландау успел опубликовать четыре научные работы. В одной из них впервые использовалась матрица плотности — ныне широко применяемое математическое выражение для описания квантовых энергетических состояний.
Режим и образ жизни студентов были весьма вольными: «На лекции в университет ходил два раза в неделю, чтобы встретиться с друзьями и посмотреть, что там делают. Но самостоятельно я занимался очень много. Так много, что по ночам мне начинали сниться формулы».
«Чистый теоретик» прорезался в Ландау очень рано, а вот эксперимент ему не давался. Товарищи его разводили руками, не представляя, как помочь. Потом сообща отправились к декану и говорят:
— Что делать? Есть у нас такой гениальный юноша, но сдать третью лабораторную никак не может.
— Пусть он тогда вместо этого сдаст два математических курса за математический факультет, — решил декан.
Не прошло и двух недель, как оба курса были сданы. По окончании университета в 1927 году Ландау поступил в аспирантуру Ленинградского физико-технического института, где он работал над магнитной теорией электрона и квантовой электродинамикой.