Николай Геннадиевич Басов, Александр Михайлович Прохоров и их вклад в науку
Ученые давно обращали внимание на явление само произвольного испускания света атомами, происходящее из-за того, что возбужденный электрон затем снова возвращается в исходное состояние, отдавая энергию. Этот факт лежит в основе люминесценции. Однако свет от люминесценции слишком слаб и рассеян, так как каждый атом испускает его в разное время, не согласовываясь с «соседями». В результате возникает хаотичное излучение. Еще в 1917 году Альберт Эйнштейн теоретически доказал, что можно согласовать такие вспышки излучения с помощью внешнего электромагнитного излучения. Оно может сыграть роль дирижера, заставив электроны разных атомов одновременно возбуждаться, а затем одновременно возвращаться в исходное энергетическое состояние. Такое поле, направленное, например, на кристалл, может вызвать ослепительно яркое свечение.
Однако работа Эйнштейна была забыта физиками, поскольку слишком опередила свое время.
В будущем теория великого физика стала прочным научным фундаментом для создания в 1954 году мазера (квантового генератора) Прохоровым и Басовым.
Слово «мазер» образовано от начальных букв английской фразы, дословно означающей «усиление микроволн сверхвысокой частоты (СВЧ) в результате вынужденного излучения».
Советские физики предложили метод генерации вынужденного излучения, который заключался в отделении возбужденных молекул от тех, что находятся в спокойном состоянии, с помощью электрического или магнитного поля. Дальнейшее облучение молекул излучением, энергии которого хватает для перехода между возбужденным и основным состоянием, приводит к испусканию вынужденного излучения. В результате сложения действий этих двух излучений может происходить усиление исходного. Последующие опыты привели к открытию нового трехуровневого метода создания мазера — атомы или молекулы загоняются на самый верхний из трех возможных энергетических уровней путем поглощения необходимой для этого энергии. Далее большая часть атомов быстро «скатывается» на промежуточный энергетический уровень, а мазер испускает излучение на частоте, которая соответствует энергии между промежуточным и нижним уровнями.
Американский физик Чарлз Таунс независимо пришел к аналогичным выводам и построил работающий мазер. Он использовал камеру, заполненную энергетически возбужденными молекулами аммиака, получив таким образом усиление микроволн. В 1960-м трехуровневый метод был подтвержден другим американским физиком — Теодором Мейменом. Он получил усиление световых волн, используя в качестве камеры кристалл синтетического рубина. Дополнительно на него была навита спиральная трубка, заполненная ксеноном. Газовый разряд сопровождался вспышками, способными вызвать вынужденное излучение. Поскольку Меймен использовал свет, а не микроволновое излучение, как в случае с мазером, то его прибор получил название «лазер».
Слово «лазер» также образовано из начальных букв английской фразы «усиление света с помощью вынужденного излучения».
Теоретические и практические работы американских и советских физиков положили начало развитию нового научного направления — квантовой электроники.
За основополагающие работы в области квантовой электроники, которые позволили создать генераторы и усилители на основе принципа мазера-лазера, в 1964 году троим ученым, Прохорову, Басову и Таунсу, была присуждена Нобелевская премия по физике.
Краткие биографии Николая Геннадиевича Басова
Николай Геннадиевич Басов родился 14 декабря 1922 года в деревне Усмань (ныне город в Липецкой области) в семье профессора Воронежского лесного института. В 1941-м окончил школу, после прошел подготовку на ассистента врача в Куйбышевской военно-медицинской академии, а в 1943-м ушел на фронт. После войны поступил в Московский инженерно-физический институт, в 1953-м защитил кандидатскую диссертацию, а через три года — докторскую. В 1962-м был избран членом-корреспондентом АН СССР, спустя четыре года — академиком. В 1964-м за фундаментальную работу в области квантовой электроники разделил Нобелевскую премию по физике с Александром Прохоровым и Чарлзом Таунсом. Был дважды Героем Социалистического Труда. Умер 1 июля 2001 года.
Краткие биографии Александра Михайловича Прохорова
Александр Михайлович Прохоров родился 11 июля 1916 года в городе Атертон (Австралия) в семье русского рабочего-революционера, бежавшего от преследований царского режима. В 1923-м семья вернулась на родину. В 1939-м окончил физический факультет Ленинградского государственного университета и поступил в аспирантуру. После возвращения с фронта занялся научной работой и на протяжении 1946– 1982 годов работал в Физическом институте АН СССР, преподавал в Московском государственном университете. В 1960-м был избран членом-корреспондентом АН СССР, в 1966-м — академиком. Занимал должность главного редактора Большой советской энциклопедии. Умер 8 января 2002 года.