Известные люди

»

Александр Прохоров

Призванный в Красную Армию в июне 1941 г., П. следом двух ранений возвращается в 1944 г. в Институт им. П.Н. Лебедева, где занимается исследованием частотной стабилизации в ламповых генераторах. Кандидатская диссертация, которую П. защищает в 1946 г., посвящена теории нелинейных колебаний. За эту работу ему и двум другим физикам присуждена премия имени академика Леонида Мандельштама, выдающегося советского радиофизика. В 1947 г. П. приступает к исследованию излучения, испускаемого электронами в синхротроне (устройстве, в котором заряженные частицы, в частности протоны или электроны, движутся по расширяющимся циклическим орбитам, ускоряясь до шибко высоких энергий), и показывает экспериментально, что излучение электронов сосредоточено в микроволновой области, где длины волн порядка сантиметров. Эта служба легла в основу диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук, которую П. защищает в 1951 г., и породила уймище больше поздних работ, выполненных другими исследователями.

После назначения заместителем директора Лаборатории колебаний в 1950 г. научные интересы П. перемещаются в область радиоспектроскопии. Он организует группу молодых исследователей, которые, используя радар и радиотехнику, разработанную главным образом в Соединенных Штатах и Англии во время и потом второй важный войны, исследуют вращательные и колебательные спектры молекул. П. сосредоточивает свои исследования на одном классе молекул, называемых асимметричными волчками, которые обладают тремя различными моментами инерции (анализировать структуру таких молекул по вращательным спектрам в особенности трудно). Помимо чисто спектроскопических исследований, П. проводит теоретический разбор применения микроволновых спектров поглощения для усовершенствования эталонов частоты и времени. Полученные выводы привели П. к сотрудничеству с Николаем Басовым в разработке молекулярных генераторов, называемых нынче мазерами (аббревиатура из первых букв английских слов: микроволновое усиление с помощью индуцированного стимулированного излучения microwave amplification by stimulated emisson of radiation).

Основной принцип квантовой физики состоит в том, что атомы и молекулы обладают энергиями (возникающими вследствие расположения и движения их электронов), ограниченными некоторыми дискретными значениями, или энергетическими уровнями. Множество разрешенных энергетических уровней характерно для каждого атома или молекулы. Согласно другому принципу, электромагнитное излучение, к примеру свет или радиоволны, состоит из дискретных порций энергии (фотонов), энергия которых пропорциональна частоте. Если фотон имеет энергию, равную разности энергии между двумя уровнями, то атом или молекула могут поглотить излучение и сделать переход с нижнего уровня на верхний. Затем атом или молекула спонтанно переходят на нижний энергетический порядок (необязательно на исходный), отдавая разность энергии между двумя уровнями в форме фотона излучения. И в этом случае частота излучения находится в соответствии с энергией испущенного фотона. В 1917 г. Альберт Эйнштейн, занимаясь изучением взаимодействия излучения с веществом в ограничейной области, вывел уравнение, описывающее уже известные нам процессы поглощения и спонтанного испускания. Уравнение Эйнштейна, помимо того, предсказывает третий ход, называемый индуцированным излучением, переход возбужденного атома или молекулы из состояния с высокой энергией в состояние с больше низкой энергией из-за наличия излучения, фотоны которого имеют энергию, равную разности энергий этих двух уровней. Теряемая при переходе энергия испускается в виде фотонов такого же типа, как и фотоны, индуцировавшие излучение.

П. и Басов предложили способ использования индуцированного излучения. Если возбужденные молекулы отделить от молекул, находящихся в основном состоянии, что позволительно изготовить с помощью неоднородного электрического или магнитного поля, то тем самым не возбраняется сотворить вещество, молекулы которого находятся на верхнем энергетическом уровне. Падающее на это вещество излучение с частотой (энергией фотонов), равной разности энергий между возбужденным и основным уровнями, вызвало бы испускание индуцированного излучения с той же частотой, т.е. вело бы к усилению. Отводя количество энергии для возбуждения новых молекул, позволительно было бы обратить усилитель в молекулярный генератор, способный порождать излучение в самоподдерживающемся режиме.

П. и Басов сообщили о возможности создания такого молекулярного генератора на Всесоюзной конференции по радиоспектроскопии в мае 1952 г., но их первая публикация относится к октябрю 1954 г. В 1955 г. они предлагают новоиспеченный трехуровневый метод создания мазера. В этом методе атомы (или молекулы) с помощью накачки загоняются на самый-самый верхний из трех энергетических уровней путем поглощения излучения с энергией, соответствующей разности между самым верхним и самым нижним уровнями. Большинство атомов резво сваливается на промежуточный энергетический порядок, тот, что оказывается густо заселенным. Мазер испускает излучение на частоте, соответствующей разности энергий между промежуточными и нижним уровнями.

За десять месяцев до того, как П. и Басов в 1954 г. опубликовали свою статью, Чарлз Х. Таунс, америкосский физик из Колумбийского университета, тот, что независимо пришел к аналогичным выводам, построил работающий мазер, подтвердивший предсказания П. и Басова. Таунс использовал резонансную камеру, заполненную возбужденными молекулами аммиака, и получил необычайно сильное усиление микроволн на частоте 24000 мегагерц. В 1960 г. трехуровневый алгоритм был подтвержден американским физиком Теодором Мейменом, работавшим в компании Хьюз эйркрафт. Он получил усиление световых волн, используя в качестве резонансной камеры долгий кристалл синтетического рубина, на тот, что была навита спиральная трубка с газом ксеноном. Газовый разряд сопровождался вспышками, способными начать индуцированное излучение. Поскольку Меймен использовал свет, его агрегат получил наименование лазер (аббревиатура из первых букв английских слов: усиление света с помощью индуцированного (стимулированного) излучения light amplification by. stimulated emission of radiation).

Будучи директором лаборатории колебаний в институте им. П.Н. Лебедева (с 1954 г.), П. создает две новые лаборатории радиоастрономии и квантовой радиофизики. Он консультирует несметные научно-исследовательские институты по проблемам квантовой электроники и организует лабораторию радиоспектроскопии в Научно-исследовательском институте ядерных исследований при Московском государственном университете, профессором которого П. становится в 1957 г.

С середины 50-х гг. П. сосредоточивает усилия на разработке мазеров и лазеров и на поиске кристаллов с подходящими спектральными и релаксационными свойствами. Проведенные им подробные исследования рубина, одного из лучших кристаллов для лазеров, привели к широкому распространению рубиновых резонаторов для микроволновых и оптических длин волн. Чтобы одолеть некоторые трудности, возникшие в связи с созданием молекулярных генераторов, работающих в субмиллиметровом диапазоне, П. предлагает новоиспеченный открытый резонатор, состоящий из двух зеркал. Этот тип резонатора оказался в особенности эффективным при создании лазеров в 60-е гг.

Нобелевская премия по физике 1964 г. была разделена: одна половинка ее присуждена П. и Басову, другая Таунсу за фундаментальные работы в области квантовой электроники, приведшие к созданию генераторов и усилителей на основе принципа мазера лазера.

Находясь на посту заместителя директора Физического института АН СССР им. П.Н. Лебедева с 1973 г., П. продолжает расширять изучение по физике лазеров, в том числе по их применению для изучения многоквантовых процессов и термоядерного синтеза.

П. женат на Галине Алексеевне Шелепиной, географе по специальности, с 1941 г. У них единственный наследник.

В 1960 г. П. избирают членом-корреспондентом, в 1966 т. действительным членом и в 1970 г. членом президиума АН СССР. Он почетный член Американской академии наук и искусств. В 1969 г. он был назначен главным редактором Большой Советской Энциклопедии. П. почетный профессор университетов Дели (1967) и Бухареста (1971). Советское руководство присвоило ему звание Героя Социалистического Труда (1969).

Так же читайте биографии известных людей:

Александр Столетов Aleksandr Stoletov

Александр Столетов - выдающийся русский физик и электротехник. Родился 10 августа 1839 года.Александр Столетов первым получил кривую намагничивания..
читать далее →

Александр Шальников Aleksandr Shalnikov

Александр Шальников - советский ученый, физик, академик. Родился 10 мая 1905 года.Научнаой сферой Александра Шальникова являлась экспериментальная..
читать далее →

Александр Арбузов Aleksandr Arbuzov

Ученик А. М. Зайцева. В 1900 окончил Казанский университет, в 1911-1930 профессор там же.
читать далее →

Александр Блинохватов Aleksandr Blinohvatov

За годы работы в сельскохозяйственном ВУЗе профессором Блинохватовым создана собственная научная школа, включающая широкий круг исследователей..
читать далее →

Ваши комментарии

добавить комментарий