Изобретение лазера

Когда-то мир жил без лазеров. Это сейчас достижения квантовой физики, лазерной электроники, компьютерные технологии являются неотъемлемыми составляющими нашей жизни, применяются даже в быту. А у истоков глобальных перемен стояли выдающиеся физики XX века Н. Г. Басов, А. М. Прохоров и Ч. Таунс.

Слово «лазер» — это аббревиатура: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (усиление света в результате вынужденного излучения). Лазеры являются принципиально новыми источниками света (а также излучения инфракрасного и ультрафиолетового диапазона), какого не существует в природе. Лазерное излучение когерентно, то есть строго упорядочено по фазе, поэтому его можно очень сильно фокусировать. Для освещения лазеры применять бессмысленно, а вот в измерительной технике, в линиях связи, в компьютерах (для считывания и записи информации на компакт-дисках), в медицине (операции на глазах), в технологическом оборудовании (гравирование, сварка, поверхностная закалка, сверление, резка труднообрабатываемых материалов) они нашли широчайшее применение. Дешёвые полупроводниковые лазеры используются даже в детских игрушках.

Лазеры просты по конструкции: активный элемент помещён между двумя строго параллельными зеркалами. Одно из зеркал делают полупрозрачным — для выхода луча. Активный элемент «накачивают» энергией от внешнего источника, возбуждённые атомы при соблюдении некоторых условий испускают фотоны согласованно, и лазер рождает почти нерасходящийся луч. Можно сказать, сбылась мечта инженера Гарина из книги Алексея Толстого.

Первыми (1960 год) были созданы импульсные лазеры с выращенным кристаллом рубина в качестве активного элемента. «Накачка» происходила от газоразрядной лампы.

Сейчас разработано множество типов лазеров — газовые (на инертных газах, на углекислом газе), жидкостные (на красителях), твердотельные (на кристаллах и специальных стёклах), полупроводниковые. Лазерный луч можно получить даже от струи реактивного двигателя или ядерного взрыва.

В 1922 году в городе Усмани Липецкой области, в профессорской семье Басовых родился мальчик, которого назвали Николаем. Едва закончив школу, он отправился на фронт Великой Отечественной. После демобилизации в декабре 45-го поступил в Московский механический институт (впоследствии — знаменитый МИФИ). Он понимал, что физика — его наука, несмотря на то, что родители прочили ему карьеру врача. И с 1948 года, наряду с учёбой, Николай Басов начинает научную деятельность в лаборатории колебаний Физического института имени Лебедева АН СССР (ФИАН) под руководством профессора Прохорова. Первые его работы относятся к области радио-спектроскопических методов определения ядерных моментов.

Примерно в это же время в США известный учёный Чарльз Таунс, один из «отцов» квантовой физики, работал над тем же, над чем размышляли Прохоров и его подопечный Басов. Одновременно и независимо друг от друга Таунс и Басов с Прохоровым выдвинули и теоретически обосновали принципы усиления и генерации электромагнитных волн квантовыми системами с инверсной заселённостью. Эта теория позволила создать в 1955 году принципиально новые источники электромагнитных волн микроволнового диапазона — квантовые генераторы, так называемые мазеры, и малошумящие квантовые усилители радиоволн диапазона СВЧ.

Это было одним из важнейших открытий XX века. В 1958 году Прохоров предложил применять в квантовой электронике рубины и выдвинул идею открытых резонаторов. Эти идеи были использованы при создании источников когерентного света — лазеров. За открытие нового принципа генерации излучения и создание квантового генератора на пучке молекул аммиака в 1959 году Басову и Прохорову была присуждена Ленинская премия. А исследования по полупроводниковым лазерам и вовсе предопределили интенсивное развитие физики и техники.

Значимость новой науки стала неоспоримой. Сегодня объём производства полупроводниковых лазеров различных типов составляет сотни миллионов штук в год, а стоимость излучателя зачастую не превышает одного доллара. За разработки в квантовой электронике, приведшие к созданию мазеров и лазеров, Прохоров, Басов и Таунс были удостоены в 1964 году Нобелевской премии.

Басов, не останавливаясь на достигнутом, выдвинул казавшуюся в то время утопической идею лазерного подхода к проблеме управляемого термоядерного синтеза. И уже в 1968 году он и его сотрудники зарегистрировали нейтроны, полученные лазерным облучением. Эти результаты, представленные Басовым на Международной конференции по квантовой электронике в США (1968 год), создали почву для международного сотрудничества по лазерному термоядерному синтезу. Под руководством Басова была создана многоканальная лазерная установка «Кальмар», которая обеспечивала симметричное и одновременное импульсное облучение мишеней, содержащих термоядерное топливо. Важнейшим достоинством данного подхода была его полная безопасность.

Лазерные технологии были признаны очень перспективными, и с 1962 года Басов возглавляет разработку устройств квантовой электроники повышенной мощности, ориентированных на использование в обороне страны, в частности, для лазерного поражения воздушно-космических целей. На основе этих разработок учёные создали множество всевозможных типов лазеров — фотодиссоционных (йодных), эксимерных, электро-ионизационных, химических. Вместе с научным коллективом знаменитого секретного города Арзамас-16 Басов создаёт сверхмощные йодные лазеры взрывного типа.

Н. Г. Басов воспитал плеяду высокопрофессиональных, талантливых физиков, создал и возглавил Высшую школу физики при МИФИ и ФИАН. Перечень его регалий огромен: член Президиума РАН, длительное время директор ФИАН, председатель общества «Знание», главный редактор журналов «Квантовая электроника» и «Природа», дважды Герой Социалистического Труда, лауреат Ленинской, Нобелевской и Государственной премий, награждён пятью орденами Ленина и орденом Отечественной войны II степени, удостоен Золотой медали им. Ломоносова АН СССР. С 1966 года он — академик АН СССР (РАН), избран членом многих иностранных академий.

Умер Николай Геннадьевич в декабре 2002 года.


Советский физик Н. Г. Басов
Советский физик Н. Г. Басов

К числу лучших и элегантнейших дизайнерских исключений принадлежит выпущенная в этом году игрушка, которая уже разнеслась по всей стране. Что это такое? Маленький прыгающий шарик — супермяч.

Мы используем сетки в нашей работе, но нам кажется, что мы делаем это совсем не так, как, например, поздние швейцарские дизайнеры модернисты вроде Йозефа Брокмана. Хотя нам действительно нравится работать с сеткой, мы бы не осмелились назвать себя настоящими сеточниками.

Напечатанный лист побеждает пространство и время. Напечатанный лист и бесконечность книги сами должны быть преодолены. Электрическая библиотека.

«Данте, Гомер, Вергилий». Фрагмент настенной фрески из Станца делла Сеньятура в Ватикане (мастерская Рафаэля)
Гомер
«Одиссея». Около 750 года до нашей эры Я — Одиссей Лаэртид. Измышленьями хитрыми ...
Хиллари и Тенцинг
Радиопередача Би-Би-Си, 29 мая 1 953 года Новозеландец Эдмунд Хиллари и шерпа Норгэй ...