И вот, посоветовавшись с руководителем, аспирант Вавилова доводит концентрацию до некоторого максимума, затем постепенно понижает ее.
Все идет как ожидалось: меньше растворено солей — меньше люминесценция. Это естественно, так как холодное свечение вызывается возбуждением молекул соли, а не воды.
Наконец в растворе остаются лишь следы уранила. Теперь уж, разумеется, никакого свечения быть не может.
Но что это?! Черенков не верит своим глазам. Уранила осталась гомеопатическая доза, а свечение продолжается. Правда, очень слабое, но продолжается. В чем дело?
Черенков выливает жидкость, тщательно промывает сосуд и наливает в него дистиллированную воду. А это что такое? Чистая вода светится так же, как и слабый раствор. Но ведь до сих пор все были уверены, что дистиллированная вода не способна к люминесценции.
Черенков взволнован. Он рассказывает своему руководителю о «неудачном» опыте. Но Сергей Иванович тоже не знает, чем объяснить странное свечение.
— Может быть, вода все-таки не совсем чистая? Не растворяется ли в ней, пусть в самой ничтожной доле, стекло? Стекло засоряет воду, и в результате возникает непонятный эффект.
Вавилов советует аспиранту попробовать поставить вместо стеклянного сосуд из другого материала. Черенков берет платиновый тигель и наливает в него чистейшую воду. Под дном сосуда помещается ампула со ста четырьмя миллиграммами радия. Гамма-лучи вырываются из крошечного отверстия ампулы и, пробивая платиновое дно и слой жидкости, попадают в объектив прибора, нацеленного сверху на содержимое тигля.
Снова приспособление к темноте, снова наблюдение, и… опять непонятное свечение.
— Это не люминесценция, — твердо говорит Сергей Иванович. — Это что-то другое. Какое-то новое, неизвестное пока науке оптическое явление.
Вскоре всем становится ясно, что в опытах Черенкова имеют место два свечения. Одно из них — люминесценция. Оно, однако, наблюдается лишь в концентрированных растворах. В дистиллированной воде под влиянием гамма-облучения мерцание вызывается иной причиной…
А как поведут себя другие жидкости? Может быть, дело не в воде?
Аспирант наполняет тигель по очереди различными спиртами, толуолом, другими веществами. Всего он испытывает шестнадцать чистейших жидкостей. И слабое свечение наблюдается всегда. Поразительное дело! Оно оказывается очень близким по интенсивности для всех материалов. Разница не превышает 25 процентов. Четырех-хлориотый углерод светится всех сильнее, изобутановый спирт — всех слабее, но разница их свечений не превышает 25 процентов.
Черенков пытается погасить свечение особыми веществами, считающимися сильнейшими гасителями обычной люминесценции. Он добавляет к жидкости азотнокислое серебро, йодистый калий, анилин… Эффекта (гасительного) никакого: свечение продолжается.
Что делать?
Вопрос этот задает себе не только молодой аспирант; задает его и Вавилов. Надо бы продолжать исследования, пытаться разрешить загадку, тем более что по поводу опытов вокруг уже поговаривают разное…
«Я очень хорошо помню язвительные замечания по поводу того, что в ФИАНе занимаются изучением никому не нужного свечения неизвестно чего под действием гамма-лучей», — вспоминал академик И. М. Франк.
Среди недоброжелателей и ответственные сотрудники академии, они реально могут помешать. Но Сергей Иванович никого не слышит, и Черенков продолжает опыты.
По совету руководителя он нагревает жидкость. На люминесценцию это всегда влияет сильно: она ослабевает и даже прекращается совсем. Но в данном случае яркость свечения не меняется ничуть. Выходит, здесь действительно какое-то особое, доныне неизвестное явление?
Какое же?
В 1934 году в «Докладах Академии наук СССР» появляются первые два сообщения о новом виде излечения: П. А. Черенкова, излагающего подробно результаты экспериментов, и С. И. Вавилова, пытающегося их объяснить. Руководитель высказывает предположение, что свечение вызывается не самими гамма-лучами, а свободными быстрыми электронами, возникающими при прохождении гамма-лучей в среде.
Эта точка зрения подтверждается впоследствии. Подтвердил ее тот же Черенков, затем и американские физики Коллинз и Рейлинг.
У таинственного свечения устанавливается одна особенность: его нельзя увидеть, став где ни попало рядом с прибором. Наблюдатель видел свечение только в пределах узкого конуса, ось которого совпадала с направлением гамма-излучения.
Учтя это существенное обстоятельство, Черенков поместил свой прибор в сильное магнитное поле. И тут же убедился, что поле отклоняет узкий конус свечения в сторону. Но это возможно лишь для электрически заряженных частиц, например электронов; магнитное поле не подействовало бы на «чистый» свет, на электромагнитные волны, не имеющие заряда.