11.07.2018

Александр Прохоров (1916–2002) - советский и российский физик, лауреат Нобелевской премии

11 июля 1916 года родился физик Александр Прохоров, лауреат Нобелевской премии.

Личное дело

Александр Михайлович Прохоров (1916–2002) родился в австралийском городе Атертоне в семье революционера, бежавшего из сибирской ссылки. Начальную школу посещал в Австралии, в 1923 году семья переехала в СССР, где Александр Прохоров получил среднее образование и в 1934 году поступил на физический факультет Ленинградского университета.

После окончания университета поступил в аспирантуру Физического института Академии наук (ФИАН) СССР, где под руководством радиофизика Владимира Мигулина занимался изучением распространения радиоволн вдоль земной поверхности. Предложил метод исследования ионосферы, основанный на интерференции радиоволн.

Когда началась Великая Отечественная война, Александр Прохоров отправился на военную службу. Служил разведчиком, дважды был ранен, награжден медалью «За отвагу». После второго ранения в 1944 году был демобилизован и вернулся к работе в ФИАНе.

В это время Прохоров занимался теорией нелинейных колебаний и методами стабилизации частоты радиогенераторов. После защиты кандидатской диссертации на эту тему стал старшим научным сотрудником ФИАНа.

Разработав новый режим генерации миллиметровых волн в синхротроне, в 1951 году Прохоров защитил докторскую диссертацию.

Одновременно начал работать в области радиоспектроскопии. В этой области его коллегой стал Николай Басов, вместе с которым они работали над использованием молекулярных пучков для повышения разрешающей силы радиотелескопов. Прохоров и Басов придумали генератор нового типа, работающий за счет индуцированного испускания электромагнитных волн возбужденными молекулами в молекулярном пучке. Ученые установили принцип усиления и генерации электромагнитного излучения квантовыми системами и на его основе в 1954 году создали первый квантовый генератор (мазер) на пучке молекул аммиака. Уже на следующий год Прохоров и Басов предложили трехуровневую схему создания инверсной населенности уровней, нашедшую широкое применение в мазерах и лазерах. Эти работы легли в основу квантовой электроники.

В 1959 году соавторы получили Ленинскую премию за создание нового метода генерации и усиления электромагнитных волн. В 1964 году Александр Басов и Николай Прохоров совместно с американским ученым Чарльзом Таунсом получили Нобелевскую премию по физике.

С 1968 года Александр Прохоров стал заместителем директора ФИАНа. В 1982 году организовал и возглавил Институт общей физики АН СССР. Параллельно с исследовательской работой много занимался преподаванием на физическом факультете МГУ и в МИФИ. С 1959 года стал профессором МГУ, руководил лабораторией радиоспектроскопии НИИ ядерной физики МГУ.

В 1960 году Прохоров был избран членом-корреспондентом АН СССР по отделению физико-математических наук, а в 1966 году стал действительным членом АН СССР. С 1973 по 1991 год был академиком-секретарем отделения общей физики и астрономии АН СССР.

Умер Александр Прохоров в Москве 8 января 2002 года. Похоронен на Новодевичьем кладбище.

Чем знаменит

Самый значительный вклад в науку Александр Прохоров внес совместно с Николаем Басовым, разработав квантовые генераторы. В их основе лежит вынужденное излучение, когда электрон в атоме, переходя под воздействием фотона с более высокого на более низкий энергетический уровень, испускает еще один фотон, летящий в том же направлении. Но в обычных условиях число фотонов на низких энергетических уровнях меньше, чем на верхних, поэтому они не испускают, а поглощают фотоны, и из-за этого общее число фотонов при прохождении через вещество уменьшается. Усиление излучения возможно только при условии, что количество электронов на высоких уровнях окажется больше, чем на низких. Этого смогли добиться Прохоров и Басов и, независимо от них, американский физик Чарльз Таунс. Электроны перемещались на высокий энергетический уровень при помощи электромагнитного поля особой конфигурации.

О чем надо знать

Институт общей физики возник благодаря предложению Александра Прохорова и генерального конструктора КБ-1 (позднее НПО «Алмаз») академика Александра Расплетина начать активные работы по созданию лазерной системы для нужд противовоздушной обороны. Это предложение было поддержано военно-промышленной комиссией Совета министров СССР в 1967 году. Проект получил название «Омега». Для его выполнения в 1969 году было начато строительство нового лабораторного корпуса ФИАНа площадью 11 тысяч квадратных метров. Строительство закончилось в 1973 году. Сейчас это здание (улица Вавилова, дом 38) служит главным корпусом Института общей физики. В его фундаменте замурована капсула с греческой буквой омега в память о проекте, с которого началась история института. С 2002 года институт носит имя Александра Прохорова.

Прямая речь

«Чем объясняется, что в 30-х годах не были сделаны попытки создания лазеров? Опыты, которые ставились в то время, преследовали одну цель — доказать существование индуцированного излучения. Однако никто не высказал идею возможности создания монохроматических генераторов света на основе индуцированного излучения, а это является принципиальным шагом в создании квантовых генераторов света. Она появилась только после того, как были начаты работы по квантовым генераторам радиодиапазона — мазерам. Сами мазеры были созданы в 1954—1955 гг. на базе работ в области газовой радиоспектроскопии, которая стала бурно развиваться после второй мировой войны, в связи с промышленным выпуском плавно перестраиваемых монохроматических генераторов сверхвысоких частот. Газовая спектроскопия исследовала резонансные переходы в области СВЧ. В отличие от оптической спектроскопии, населенность верхних уровней в этом случае была значительной и поглощение определялось разностью чисел молекул между нижним и верхним уровнями. Эта разность числа молекул составляла лишь небольшую долю числа молекул на нижнем уровне, и, следовательно, эффект индуцированного излучения обязательно нужно учитывать, чтобы правильно определить величину поглощения. Так как в радиодиапазоне уже существовали генераторы монохроматических колебаний, то теория автоколебательных систем была сильно развита. Если имеется усилительный элемент, обратная связь и резонатор, то такая система способна генерировать монохроматические колебания. Все это способствовало созданию квантового генератора, где в качестве усилительного элемента используется эффект индуцированного излучения.

После создания мазера радиоастрономы обнаружили космические источники монохроматического излучения, т. е. в некоторых областях космического пространства создаются условия для мазерного действия. Могло конечно случиться, что сперва были бы обнаружены монохроматические источники в космосе, а затем мазеры были бы созданы в лабораторных условиях. Но этого не произошло. После создания мазеров стали вестись работы по созданию лазеров, т. е. оптических генераторов света. Это было чрезвычайно важно, так как в оптическом диапазоне не существовало монохроматических источников света, в то время как в радиодиапазоне существовали радиогенераторы задолго до рождения квантовой электроники». /Александр Прохоров «К 25-летнему юбилею лазера»/

«Надо сказать, что после того как американцы сбросили атомную бомбу, советское правительство обратило очень серьезное внимание на науку. И мы сразу это почувствовали: стало больше денег, стали кормить лучше. И появилась свобода. И главное - денег давали на работу. Дело в том, что мы многие вещи делали и передавали промышленности бесплатно. Потому что государство уже оплачивало нашу работу. Вот вам пример. У нас много талантливых конструкторов. Они сделали луноход и решили отправить его на Луну. Вопрос в том, как определять координаты во время полета? Как управлять полетом? Они этого не знали и, естественно, обратились в Академию наук. А в Академии наук как раз после Второй мировой войны, стали заниматься радиоастрономией. А наш ФИАН сделал радиоастрономическую базу. И мы сказали: "Проблемы нет. Есть радиозвезды, которые излучают, координаты их известны, и Вы можете к ним привязывать все". Они приехали. Пришлось их обучать, и они очень быстро освоились, хотя там были, конечно, трудности... Но с помощью наших радиотелескопов луноход успешно доставили на Луну». /Из интервью с Александром Прохоровым/

«Лазер может применяться и активно применяется и в решении военных задач, и это уже давно не секрет. Он режет, плавит, снижает механическую устойчивость конструкций, обеспечивает передачу механического импульса и силовой режим поражения военной техники. Именно поэтому внимание военных было обращено на перспективу использования лазеров именно в военных целях — как только заработал первый лазер, у военных загорелись глаза. Воображение — спасибо роману Алексея Толстого — рисовало невероятные картины того, что могло сделать лазерное оружие.

Александр Михайлович с энтузиазмом взялся за создание мощных лазерных систем для промышленных и военных целей. Бюджет Института в то время лишь на одну треть состоял из денег, приходивших от Академии наук, большую часть нам давала промышленность. Живая и требовательная, она каждый день стучала в двери Института, обеспечивая нас новыми заказами. Огромная заслуга в том, что мы не простаивали без дела, принадлежит Прохорову. Он сумел наладить хорошие контакты с промышленным производством и военными.

В самом начале лазерного пути мы стояли перед выбором: начать разработку лазеров для так называемого силового поражения (дыра в корпусе ракеты, отпиленное крыло самолета) или выбрать второе направление — функциональное, когда из строя выводилась электроника, оптические системы и провоцировались всякого рода триггерные эффекты в элементах техники. Нужно было обладать глубокими знаниями в этом вопросе и даром предвидения, чтобы сделать верный шаг. И А. М., как показало время, оказался прав, утверждая, что нам следует развивать именно функциональное поражение. Американцы назвали это "умным взаимодействием". В 1973 году он написал письмо на имя маршала Гречко, утверждая, что силовое поражение в ближайшие 30–40 лет недостижимо и необходимо развивать поражение функциональное. К сожалению, к совету не прислушались — за этим решением не стояли быстрые финансовые выгоды для оборонного комплекса, нужно было кропотливо работать при гораздо меньшем финансировании. Прохоров долго и настойчиво доказывал свою правоту, и сейчас на 90% современное лазерное оружие — исключительно второго типа. А силовое оружие пока так и не вышло на уровни мощности, требуемые для решения стратегических задач». /Из воспоминаний профессора Виктор Аполлонов об Александре Прохорове./

Пять фактов об Александре Прохорове

• К решению поступать на физический факультет Александра Прохорова привело увлечение радиотехникой. Свой первый приемник он собрал, учась в школе.
• Александр Прохоров был главным редактором Большой Советской энциклопедии, а затем и Большой Российской энциклопедии, а также энциклопедического словаря «Физика».
• Коллеги Александра Прохорова вспоминают, что он любил, когда в комнате жарко. В его кабинете всегда работали нагреватели, так что сотрудники даже не могли долго там находиться.
• Александр Прохоров был дважды удостоен звания Героя социалистического труда (1969, 1986), награжден пятью орденами Ленина, получил Ленинскую премию, Государственную премию СССР и Государственную премию Российской Федерации.
• В 2008 году Российская академия наук учредила золотую медаль имени Александра Прохорова.

Источники:

1. polit.ru