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

Наберётся десять, может быть, пятнадцать хороших шрифтов, которые я по крайней мере готов принять. И ещё 30 000 шрифтов, из которых 29 990 можно утопить в Тихом океане без малейшего ущерба для культуры.

Когда проект оказывается провальным, мы объясняем это тем, что что то пошло не так на стадии переговоров, но это не отменяет того факта, что мы пытались служить идее, в которую верили.

Каждый раз, когда мне говорят о чём-то, что оно «должно» быть сделано так то и так то, я в конечном счёте обнаруживаю, что это «должно» означает совсем не то, что мы изначально подразумевали.

На этой картине 1899 года изображён эксперимент по вивисекции
Развитие анатомии: срез за срезом
Пионеры медицинских вскрытий проложили путь развитию хирургии. Простейшие ...
Пикет в защиту гражданских прав. Бруклин, 1 963 год
Гражданские права
Конституция США гарантирует права граждан на свободу слова, выбор религии, ...