La principale contribution du physicien russe Pavel Alekseevich Cherenkov (1904-1990) a été l'explication d'un certain rayonnement bleuâtre pâle résultant du passage d'électrons à grande vitesse dans les milieux réfractifs.
On en sait plus sur l'effet Tchérenkov que sur Pavel Tchérenkov lui-même. Il est né le 28 juillet 1904 dans une famille de paysans pauvres vivant dans le village de Novaya Chigla, province de Voronej. À l'âge de 20 ans, il entre à l'Université d'État de Voronej, obtenant son diplôme 4 ans plus tard. En 1930, il fut accepté comme étudiant de troisième cycle à l'Institut de physique PN Lebedev de l'Académie soviétique des sciences. Cherenkov a obtenu son doctorat en 1940.
Dès 1910, Marie Curie avait remarqué que les sels de radium dissous dans l'eau distillée produisaient une lueur bleutée, mais elle ne poursuivit pas cette observation plus loin. À la fin des années 1920, un scientifique français, LI Mallet, a examiné le spectre du rayonnement blanc bleuâtre et a découvert qu'il était continu au lieu de lignes ou de bandes habituellement associées à la fluorescence; il n'a pas réussi à découvrir l'origine de la lueur. Entre 1934 et 1938, Cherenkov a mené une série d'enquêtes intensives sur la fluorescence de l'eau bombardée par les rayons gamma. Avant chaque expérience, il restait assis pendant 60 à 90 minutes dans l'obscurité totale afin d'augmenter sa sensibilité visuelle à la faible lueur. Il décida en 1934 que le rayonnement bleuâtre n'était pas un phénomène fluorescent.
L'article de 1934 de Sergei Vavilov, paru en même temps que l'étude Cherenkov, suggérait que la lueur induite par les rayons gamma était due au ralentissement des électrons dans l'eau (un exemple du processus de bremsstrahlung). Vavilov a ensuite aidé à concevoir un certain nombre d'expériences à mener par Cherenkov dans l'espoir de déterminer la source de la luminescence. Sous la direction de Vavilov, Tcherenkov est arrivé à la conclusion que le rayonnement était le résultat de la lumière émise par les électrons libérés par les rayons gamma lorsque les électrons se déplaçaient dans un milieu réfractif à une vitesse plus rapide que la propagation de la lumière elle-même dans ce milieu; la lumière n'était pas émise de façon aléatoire mais à un angle spécifique par rapport à la direction de l'électron en mouvement. Les ondes de choc produites par les balles, les missiles ou les avions à réaction se déplaçant plus vite que la vitesse du son sont une analogie acoustique du rayonnement Tchérenkov.
La théorie et l'effet ont été étendus, affinés et modifiés; il a trouvé une application croissante dans la physique des rayons cosmiques et des particules de haute énergie. En utilisant des photomultiplicateurs, l'effet Tchérenkov a été utilisé avec succès dans des détecteurs pour obtenir des données vitales sur des particules à grande vitesse; un détecteur Tchérenkov a tourné autour de la terre en Spoutnik III. Cherenkov et Vavilov, avec Igor Evgenievich Tamm et Ilya Mikhailovich Frank, ont reçu le prix Staline en 1946 pour leur explication, théorie et application pratique du rayonnement Tchérenkov. Dans l'ex-Union soviétique, la «lueur bleue» est souvent appelée effet Vavilov-Cherenkov; Vavilov est généralement plus reconnu pour son développement que Tchérenkov. En 1958, Cherenkov, Frank et Tamm ont partagé le prix Nobel de physique. En 1964, Tcherenkov a été élu membre correspondant de l'Académie soviétique des sciences. Il a continué à travailler en physique des hautes énergies et s'est forgé une excellente réputation pour la formation de physiciens de recherche. Cherenkov est décédé en 1990.
lectures complémentaires
Seuls des récits brefs et épars de Tchérenkov existent. Il y a un chapitre biographique sur lui dans la Fondation Nobel, Cours Nobel: Physique, vol. 3 (1964). Le travail le plus complet en anglais sur l'effet Cherenkov est JV Jelley, Le rayonnement Tchérenkov et ses applications (1958). Le rayonnement Tchérenkov est discuté dans JG Linhart, Physique du plasma (1960; 2e éd. 1961), et les détecteurs Cherenkov sont présentés dans David M. Ritson, éd., Techniques de physique des hautes énergies (1961). □