Техника - молодёжи 2008-11, страница 38

Нобелевские лауреаты — ^r 1¹ |1 /I

авторы « 1IV! »

За 75-летнюю историю «Техники-молодёжи» для любого учёного считалось честью опубликоваться на её страницах. Не были исключением из этого правила и лауреаты Нобелевской премии. Среди знаменитых авторов «ТМ» их было 15 (см. №9 и №10 за 2008). Продолжаем публиковать выдержки из их статей.

Солнце в лучах лазера

ПРОХОРОВ

Александр Михайлович

(1916-2002), Нобелевская премия 1964 г. (совместно с Н.Г. Басовым и Ч. Таунсом).

Российский физик, один из основоположников квантовой электроники. Разработал новый тип генератора электромагнитных колебаний на основе эффекта вынужденного излучения - СВЧ-мазер на пучке молекул аммиака, предложил метод получения инверсных состояний в квантовых системах с помощью накачки вспомогательным излучением (совместно с Басовым). Выдвинул идею открытого резонанса субмиллиметрового диапазона, распространённую позднее на оптический диапазон, создал первый квантовый генератор - мазер (также совместно с Басовым). Под его руководством был выполнен комплекс работ, в результате которых в дальнейшем складывались целые научные направления квантовой электроники и других областей современной физики. Директор института общей физики (1982-1998), академик АН СССР и РАН.

Поистине задачей века называют во всем мире решение грандиозной проблемы - использование управляемых термоядерных реакций для производства электроэнергии.

Более двадцати лет назад впервые в земных условиях удалось осуществить реакцию, аналогичную происходящей в глубинах Солнца. Это был взрыв водородной бомбы. Короткий период работ над её созданием вселили в физиков надежду на довольно быстрый успех получения термоядерной энергии малыми дозами.

Надеждам не суждено было оправдаться, хотя у истоков исследований по термояду стояли выдающиеся физики всего мира.

Но просто так термоядерная реакция не произойдёт, плазму необходимо сжать и продержать некоторое время, только тогда ядра смогут разогнаться и начать сталкиваться.

Удержание плазмы стало самым существенным техническим осложнением, несмотря на то, что время это крайне незначительно и равно десятым долям секунды. На Земле не нашлось жаропрочных материалов, способных выдержать даже такое короткое время миллионы градусов. Тогда для удержания и сжатия плазмы учёные применили магнитное поле. Но и в нём она бунтовала, находила лазейки и вновь разлеталась.

В то время казалось, что другие пути получения термоядерного синтеза вряд ли смогут быть найдены. Однако они появились.

В начале 60-х годов академик Н. Басов и доктор физико-математических наук О. Крохин опубликовали работу, где в своих расчётах показали, что с помощью мощного импульсивного лазера возможно нагреть плазму до температуры порядка 100 миллионов градусов.

Но оптимизм учёных вскоре сменился некоторым разочарованием - для дальнейших работ по получению лазерной плазмы необходимы были более мощные квантовые генераторы, чем применявшиеся в то время лазеры на рубине. Известно, что повышение энергии излучения ведёт к увеличению размеров сердца лазера, его стержня. Стержни из рубина обычно невелики - длиной не более 20 сантиметров.

Ещё раньше, в начале 60-х годов, внимание учёных привлекло к себе... стекло. Но не обычное, а с добавкой различных люминесцирующих примесей. Среди них было обращено особое внимание на редкоземельные элементы и прежде всего на неодим, имеющий большие полосы поглощения света и узкие линии излучения.

Первые же эксперименты показали, что новый материал, несомненно, очень перспективен. Может возникнуть вопрос: почему выбрали именно стеклянные стержни? Ну, во-первых, их легче получить однородными, оптически совершенными. Во-вторых, можно варьировать состав стекла, изменяя в нужном направлении его свойства. Кроме того, поскольку стекло варят, то, естественно, из него можно изготовлять стержни любых размеров и форм. А это прямо путь к дальнейшему повышению мощности лазеров.

Уже сейчас видно, что для значительного выхода термоядерной энергии необходимо повысить КПД неодимовых лазеров, который сегодня равен всего десятым долям процента. Поэтому для будущих систем более перспективным может оказаться газовый лазер на углекислом газе, имеющий уже сейчас в коротких импульсах КПД до 10 %.

«ТМ» № 10, 1975г.

Обложка «ТМ» № 1 за 1986г., сделанная художником Вечкановым по мотивам статьи А. Прохорова «ИнструментXX века»

Схема компрессии лазерных импульсов. Так зависит интенсивность импульса от времени и расстояния, пройденного по световоду. На этом пространственном графике отчётливо видны точки максимального сжатия импульса

36