НИКОЛАЙ ГЕННАДИЕВИЧ БАСОВ

През 1934 г. в северната столица Александър завършва гимназия със златен медал. След това постъпва във физическия факултет на Ленинградския държавен университет (LSU). И Александър също завършва университета през 1939 г. с отличие. Дипломата с отличие дава право на незабавен прием в аспирантура и Прохоров веднага се възползва от това, ставайки аспирант на Института по физика на Академията на науките на СССР. П.Н. Лебедев в Москва. Тук младият учен започва да изучава процесите на разпространение на радиовълни по земната повърхност. Той предложи оригинален метод за изследване на йоносферата, използвайки метода на радиосмущения.

През 1941 г. Прохоров се жени за Галина Алексеевна Шелепина, по професия географ, и те имат син.

От самото начало на Отечествената война Прохоров е в редиците на армията. Бил се е в пехотата, в разузнаване, награждаван е с военни награди, ранен е два пъти. Демобилизиран през 1944 г., след второ тежко нараняване, той се връща към научната работа във FIAN, прекъсната от войната. Прохоров започва да изследва теорията за нелинейните трептения, която е актуална по това време. Тези трудове са в основата на неговата докторска дисертация. За създаването на теорията за честотната стабилизация на генератора на лампата през 1948 г. той е награден с академик Л.И. Манделщам.

През 1947 г. FIAN стартира синхротрон - устройство, в което заредените частици се движат по разширяващи се циклични орбити. С помощта на синхротрона, през 1948 г., Александър Михайлович започва да изучава същността и естеството на електромагнитното излъчване, излъчвано в циклични ускорители на заредени частици. За много кратко време той успява да извърши голяма поредица от успешни експерименти за изследване на кохерентните свойства на магнитното тормозно излъчване на релативистки електрони, движещи се в еднородно магнитно поле в синхротрон - синхротронно излъчване.

В резултат на своите изследвания Прохоров доказа, че синхротронното лъчение може да се използва като източник на кохерентно излъчване в сантиметровия диапазон на дължината на вълната, определи основните характеристики и нивото на мощност на източника и предложи метод за определяне на размера на електронните снопове.

Тази класическа работа откри цял ред изследвания. Резултатите от него са формализирани под формата на докторска дисертация, успешно защитена от Александър Михайлович през 1951г. През 1950 г. Прохоров започва работа в напълно нова посока на физиката - радиоспектроскопия.

След това в спектроскопията беше усвоен нов диапазон на дължината на вълната - сантиметър и милиметър. В този диапазон попадат ротационни и някои вибрационни спектри на молекулите. Това отвори напълно нови възможности при изучаването на фундаментални въпроси на молекулярната структура. Богатият експериментален и теоретичен опит на Прохоров в областта на теориите на трептенията, радиотехниката и радиофизиката е най-подходящ за овладяване на тази нова област.

С подкрепата на академик Д.В. Скобелцин, в най-кратки срокове, заедно с група млади служители на лабораторията на трептенията, Прохоров създава вътрешно училище по радиоспектроскопия, което бързо печели водещите позиции в световната наука. Един от тези млади служители беше възпитаник на Московския инженерно-физически институт Николай Генадиевич Басов.

Завършването на училище на Басов съвпада с началото на Великата отечествена война. През 1941 г. Николай е призован в армията. Изпратен е във Военномедицинска академия Куйбишев. Година по-късно е преместен в Киевското военно медицинско училище.

От 1943 г. Николай е в армията. Впоследствие той си спомни: „Имах такъв случай. Означава, че войниците копаят землянки. Работата е тежка и един от войниците страда от апендицит. Трябва да се реже, само веднъж видях как професорът премахна апендикса, аз му помогнах малко, дадох му различни инструменти. Сложих четирима войници, които държаха чаршафа отгоре - мръсотия и пясък падаха от ролката на землянката. Той даде половин чаша алкохол вместо анестезия и направи операцията! ... Между другото, този човек е все още жив ”.

През 1946 г. Николай постъпва в Московския инженерно-физически институт, известен със своята отлична школа по теоретична физика. След като завършва института през 1950 г., той постъпва в аспирантурата си към катедрата по теоретична физика. През същата година Басов се жени за Ксения Тихоновна Назарова, физик от MEPhI. Те имаха двама сина.

От 1949 г. Николай Генадиевич работи във Физическия институт на Академията на науките на СССР. Първата му позиция е инженер на лабораторията за трептения, оглавявана от академик М.А. Леонтович. След това става младши изследовател в същата лаборатория. В онези години група млади физици, ръководени от Прохоров, започват изследвания в нова научна област - молекулярна спектроскопия. В същото време започва плодотворно сътрудничество между Басов и Прохоров, което води до фундаменталната работа в областта на квантовата електроника.

Прохоров припомни: „За нас всичко започна с радиоспектроскопия на молекули, в която аз самият участвах активно във FIAN от 1951 г. Николай Басов стана по това време един от първите ми и най-близки сътрудници. С него съм свързан за около десет години интензивна и ползотворна съвместна работа, завършила със създаването на молекулярен генератор, базиран на лъч амонячни молекули в Лабораторията на трептенията на Физическия институт Лебедев. ".

През 1952 г. Прохоров и Басов представят първите резултати от теоретичен анализ на ефектите от усилването и генерирането на електромагнитно излъчване от квантовите системи, по-късно те изследват физиката на тези процеси.

След като разработи редица радиоспектроскопи от нов тип, лабораторията на Прохоров започна да получава много богата спектроскопска информация за разделянето на структурите, диполните моменти и константите на сила на молекулите, моментите на ядрата и т.н.

Анализирайки пределната точност на стандартите за молекулярна честота на микровълните, която се определя главно от ширината на молекулярната абсорбционна линия, Прохоров и Басов предлагат да се използва ефектът на рязко стесняване на линията в молекулярните лъчи.

„Преходът към молекулярни лъчи обаче“, пише И.Г. Бебих и В.С. Семенов, - решавайки проблема с ширината на линията, създава нова трудност - интензивността на абсорбционната линия рязко намалява поради ниската обща плътност на молекулите в лъча. Сигналът за поглъщане е резултат от индуцирани преходи между две енергийни състояния на молекулите с поглъщане на квант по време на преход от по-ниско ниво към горно ниво (индуцирано, стимулирано поглъщане) и с излъчване на квант по време на преход от горно ниво надолу (индуцирана, стимулирана емисия). Следователно тя е пропорционална на разликата между популациите на долното и горното енергийно ниво на изследвания квантов преход на молекулите. За две нива, разположени на енергийно разстояние, равно на микровълновия квант, тази разлика в популацията е само малка част от общата плътност на частиците поради термичната популация на нива в равновесно състояние при обикновени температури според разпределението на Болцман. Тогава беше предложена идеята, чрез изкуствена промяна на популациите на нива в молекулярен лъч, т.е. чрез създаване на неравновесни условия (или, като че ли, собствена "температура", която определя популацията на тези нива), може значително да се промени интензивността на абсорбционната линия. Ако броят на молекулите на горното работно ниво се намали рязко чрез сортиране на такива частици от лъча, например, като се използва нехомогенно електрическо поле, тогава интензивността на абсорбционната линия се увеличава. В лъча се създава ултра ниска температура. Ако молекулите бъдат отстранени от по-ниското работно ниво по този начин, тогава в системата ще се наблюдава усилване поради индуцирана радиация. Ако печалбата надвишава загубата, тогава системата се самовъзбужда с честота, която все още се определя от честотата на даден квантов преход в молекулата. В молекулярния лъч ще се извърши инверсията на популацията, т.е. се създава един вид отрицателна температура. Така възниква идеята за молекулен генератор, която беше представена в добре познатия цикъл на класическите съвместни произведения на А.М. Прохоров и Н.Г. Басов 1952-1955.

Оттук квантовата електроника започва своето развитие - една от най-плодотворните и най-бързо развиващите се области на съвременната наука и технологии.

По същество основната, фундаментална стъпка при създаването на квантови генератори беше да се подготви неравновесна излъчваща квантова система с инверсия на населението (с отрицателна температура) и да се постави в трептяща система с положителна обратна връзка - резонатор на кухината. Това би могло и би трябвало да бъде направено от учени, които съчетават опита от изучаването на квантово-механични системи и радиофизичната култура. По-нататъшното разширяване на тези принципи до оптични и други диапазони беше неизбежно ".

Основополагащо беше предложението на Прохоров и Басов за нов метод за получаване на инверсия на населението в тристепенни (и по-сложни) системи чрез насищане на един от преходите под действието на мощно спомагателно излъчване. Това е така нареченият метод на три нива, по-късно наречен още метод на оптично изпомпване.

Именно той позволи на Фабри-Перо през 1958 г. да формира истинска научна основа за развитието на други вериги. Това беше успешно използвано през 1960 г. от Т. Мейман, когато създаде първия рубинен лазер.

Докато работи върху молекулярни генератори, Басов стига до идеята за възможността за разширяване на принципите и методите на квантовата радиофизика до оптичния честотен диапазон. От 1957 г. той търси начини за създаване на оптични квантови генератори - лазери.

През 1959 г. Басов заедно с Б.М. Вълна и Ю.М. Попов подготви работата „Квантово-механични полупроводникови генератори и усилватели на електромагнитни трептения“. Той предлага да се използва обратната популация в полупроводници, получени в импулсно електрическо поле, за да се създаде лазер.

Американският физик Чарлз Хард Таунс от Колумбийския университет работи независимо от Басов и по същия въпрос. Той нарече своето творение мазер. Таунс предложи запълване на резонансната кухина с възбудени амонячни молекули. Това даде невероятно усилване на микровълните с честота 24000 мегагерца.

През 1964 г. Басов, Прохоров и Таунс стават Нобелови лауреати, с които са наградени за фундаментални изследвания в областта на квантовата електроника, което води до създаването на мазери и лазери.

Плодотворната съвместна работа на Басов и Прохоров не свършва дотук. Те са разработили различни видове лазери, включително мощни късоимпулсни и многоканални лазери. Басов се занимава не само с фундаментални изследвания в областта на генераторите и усилвателите, но и теоретично обосновава използването на лазерна технология при термоядрен синтез.

Сред научните трудове на Басов са посветени на оптичните свойства на полупроводниците и свръхпроводимостта, молекулярната плазма и синхротронното излъчване, космическите лъчи, пулсиращите неутрони и дори проблемите на общата теория на относителността.

От 1978 до 1990 г. Басов е председател на управителния съвет на Всесоюзното дружество „Знание“. През 1977 г. е награден със златен медал. А. Волта. През 1989 г. Басов получава държавната награда на СССР, а година по-късно - златния медал. М.В. Ломоносов.

Прохоров през 1957 г. става професор в Московския държавен университет.

Александър Михайлович е един от основателите на редица области на съвременната наука и техника, като лазерна физика, радиоспектроскопия, квантова електроника, оптична оптика, лазерни технологии и технологии, приложно използване на лазери в медицината, биологията, индустрията, комуникациите.

От основаването на Института по обща физика на Руската академия на науките той е постоянен директор и основател на една от най-големите научни школи в Русия. Прохоров е избран за президент на Академията по естествени науки.