МИКОЛА ГЕННАДІЄВИЧ БАСІВ

1934 року в північній столиці Олександр закінчив із золотою медаллю середню школу. Після цього він вступив на фізичний факультет Ленінградського державного університету (ЛДУ). І університет Олександр також закінчує 1939 року з відзнакою. Диплом з відзнакою давав право негайного вступу до аспірантури, і Прохоров відразу ж скористався, став аспірантом Фізичного інституту АН СРСР ім. П.М. Лебедєва у Москві. Тут молодий вчений зайнявся дослідженням процесів поширення радіохвиль вздовж земної поверхні. Їм було запропоновано оригінальний спосіб вивчення іоносфери за допомогою радіоінтерференційного методу.

У 1941 році Прохоров одружився з Галиною Олексіївною Шелепіною, географом за фахом, і у них народився син.

З початку Вітчизняної війни Прохоров у лавах діючої армії. Воював у піхоті, у розвідці, відзначений бойовими нагородами, був двічі поранений. Демобілізувавшись у 1944 році, після другого тяжкого поранення, він повернувся до перерваної війною наукової роботи у ФІАН. Прохоров зайнявся актуальними на той час дослідженнями з теорії нелінійних коливань. Ці роботи лягли в основу його кандидатської дисертації. За створення теорії стабілізації частоти лампового генератора у 1948 році йому було присуджено премію імені академіка Л.І. Мандельштам.

У 1947 році у ФІАН був пущений синхротрон - пристрій, в якому заряджені частинки рухаються по циклічних орбітах, що розширюються. За допомогою синхротрона в 1948 Олександр Михайлович починає дослідження природи і характеру електромагнітного випромінювання, що випускається в циклічних прискорювачах заряджених частинок. У дуже короткий термін йому вдається провести велику серію успішних експериментів з вивчення когерентних властивостей магніто-гальмівного.випромінювання релятивістських електронів, що рухаються в однорідному магнітному полі в синхротроні – синхротронного випромінювання.

В результаті проведених досліджень Прохоров довів, що синхротронне випромінювання може бути використане як джерело когерентного випромінювання в сантиметровому діапазоні довжин хвиль, визначив основні характеристики та рівень потужності джерела, запропонував метод визначення розмірів електронних згустків.

Ця класична робота відкрила цілий напрямок досліджень. Її результати були оформлені у вигляді докторської дисертації, успішно захищеної Олександром Михайловичем у 1951 році. У 1950 році Прохоров розпочав роботи в абсолютно новому напрямку фізики – радіоспектроскопії.

У спектроскопії тоді освоювався новий діапазон довжин хвиль – сантиметрових та міліметрових. У цей діапазон потрапляли обертальні та деякі коливальні спектри молекул. Це відкривало нові можливості у вивченні фундаментальних питань будови молекул. Багатий експериментальний і теоретичний досвід Прохорова в галузі теорій коливань, радіотехніки та радіофізики якнайкраще підходив для освоєння цієї нової області.

За підтримки академіка Д.В. Скобельцина у мінімально можливі терміни разом із групою молодих співробітників лабораторії коливань Прохоров створив вітчизняну школу радіоспектроскопії, яка швидко завоювала передові позиції у світовій науці. Одним із цих молодих співробітників був випускник Московського інженерно-фізичного інституту Микола Геннадійович Басов.

Закінчення школи Басовим збіглося з початком Великої Великої Вітчизняної війни. 1941 року Миколу призвали до армії. Він був направлений до Куйбишевської військово-медичної академії. Через рік його перевели до Київського військово-медичного училища.

Починаючи з1943 року Микола у діючій армії. Згодом він згадував: «Випадок у мене такий був. Значить копають землянки солдати. Робота важка, і в одного солдатика стався апендицит. Його треба різати, я лише один раз бачив, як професор видаляв апендикс, я йому трохи асистував, подавав різні інструменти. Я поставив чотирьох солдатів, які тримали простирадло зверху – з накату землянки сипалися бруд та пісок. Дав півсклянки спирту замість наркозу і зробив операцію!… До речі, цей хлопчина живий досі».

У 1946 році Микола вступив до Московського інженерно-фізичного інституту, відомого своєю чудовою школою теоретичної фізики. Після закінчення інституту в 1950 році він вступив до його аспірантури на кафедру теоретичної фізики. У тому ж році Басов одружився з Ксенією Тихонівною Назаровою, фізикою з МІФІ. У них народилося двоє синів.

З 1949 року Микола Геннадійович працює у Фізичному інституті АН СРСР. Його перша посада – інженер лабораторії коливань, очолюваної академіком М.А. Леонтовичем. Потім він став молодшим науковцем тієї ж лабораторії. У ті роки група молодих фізиків під керівництвом Прохорова розпочала дослідження на новому науковому напрямі – молекулярній спектроскопії. Тоді ж почалося плідне співтовариство Басова і Прохорова, що призвело до основних робіт у галузі квантової електроніки.

Прохоров згадував: «Для нас усе починалося з радіоспектроскопії молекул, якою я сам активно займався у ФІАН з 1951 року. Микола Басов став на той час одним із перших та найближчих моїх співробітників. З ним мене пов'язують близько десяти років напруженої та плідної спільної роботи, що закінчилася створенням у Лабораторії коливань ФІАН молекулярного генератора на пучку молекул аміаку».

У 1952 році Прохоров і Басіввиступили з першими результатами теоретичного аналізу ефектів посилення та генерації електромагнітного випромінювання квантовими системами, надалі ними було досліджено фізику цих процесів.

Розробивши цілу низку радіоспектроскопів нового типу, лабораторія Прохорова почала отримувати дуже багату спектроскопічну інформацію щодо поділу структур, дипольних моментів та силових постійних молекул, моментів ядер тощо.

Аналізуючи граничну точність мікрохвильових молекулярних стандартів частоти, що визначається насамперед шириною молекулярної лінії поглинання, Прохоров і Басов запропонували використати ефект різкого звуження лінії молекулярних пучках.

«Однак перехід до молекулярних пучок, – пишуть І.Г. Бебіх та В.С. Семенова, - вирішуючи проблему ширини лінії, створював нову складність - різко знижувалася інтенсивність лінії поглинання через низьку загальну щільність молекул в пучку. Сигнал поглинання є результатом індукованих переходів між двома енергетичними станами молекул з поглинанням кванта при переході з нижнього рівня на верхній (індуковане, вимушене поглинання) і з випусканням кванта при переході з верхнього рівня вниз (індуковане, вимушене випромінювання). Отже, він пропорційний різниці заселеностей нижнього і верхнього енергетичних рівнів квантового переходу молекул, що вивчається. Для двох рівнів, віддалених на енергетичній відстані, що дорівнює кванту НВЧ-випромінювання, ця різниця населеностей становить лише малу частину від загальної щільності частинок через термічного заселення рівнів у рівноважному стані при звичайних температурах згідно з розподілом Больцмана. Тоді й було запропоновано ідея у тому, що, змінюючи штучно населеності рівнів у молекулярному пучку, тобто. створюючи нерівноважні умови(або як би свою "температуру", що визначає населеність цих рівнів), можна суттєво змінити інтенсивність лінії поглинання. Якщо різко знизити кількість молекул на верхньому робочому рівні, відсортуючи з пучка такі частинки, наприклад, за допомогою неоднорідного електричного поля, інтенсивність лінії поглинання зростає. У пучку як би створена наднизька температура. Якщо ж у такий спосіб прибрати молекули з нижнього робочого рівня, то системі буде спостерігатися посилення з допомогою індукованого випромінювання. Якщо посилення перевищує втрати, система самовозбуждается на частоті, яка визначається як і частотою даного квантового переходу молекули. У молекулярному ж пучку буде здійснено інверсію населеностей, тобто. створена як би негативна температура. Так виникла ідея молекулярного генератора, викладена у добре відомому циклі класичних спільних робіт А.М. Прохорова та Н.Г. Басова 1952-1955 років.

Звідси почала свій розвиток квантова електроніка - одна з найплідніших областей сучасної науки і техніки, що найбільш швидко розвинулися.

По суті, головний, важливий крок у створенні квантових генераторів полягав у тому, щоб приготувати нерівноважну випромінювальну квантову систему з інверсією населеностей (з негативною температурою) і помістити її в коливальну систему з позитивним зворотним зв'язком – об'ємний резонатор. Його могли і повинні були зробити вчені, які об'єднали у собі досвід вивчення квантовомеханічних систем та радіофізичну культуру. Подальше поширення цих принципів на оптичний та інші діапазони неминуче».

Принциповою була пропозиція Прохорова та Басова про новий метод отримання інверсії населеностей у трирівневих (і складніших) системах за допомогою насиченняодного з переходів під впливом потужного допоміжного випромінювання. Це так званий метод трьох рівнів, який згодом отримав також назву методу оптичного накачування.

Саме він дозволив у 1958 році Фабрі-Перо сформувати реальну наукову основу для освоєння інших діапазонів. Цим успішно скористався 1960 року Т. Мейман під час створення першого лазера на рубіні.

Ще під час роботи над молекулярними генераторами Басов дійшов ідеї про можливість поширення принципів і методів квантової радіофізики на оптичний діапазон частот. Починаючи з 1957 року, він займався пошуком шляхів створення оптичних квантових генераторів - лазерів.

У 1959 року Басовим разом із Б.М. Вулом та Ю.М. Поповим було підготовлено роботу «Квантово-механічні напівпровідникові генератори та підсилювачі електромагнітних коливань». У ній пропонувалося використовувати створення лазера інверсну заселеність в напівпровідниках, одержувану в імпульсному електричному полі.

Незалежно від Басова і за тією самою тематикою працював і американський фізик Чарлз Хард Таунс у Колумбійському університеті. Він назвав свій витвір мазером. Таунс запропонував заповнити резонансну порожнину збудженими молекулами аміаку. Це дало неймовірне посилення мікрохвиль із частотою 24000 мегагерц.

У 1964 році Басов, Прохоров і Таунс стали лауреатами Нобелівської премії, якої вони отримали за фундаментальні дослідження в галузі квантової електроніки, що призвели до створення мазерів і лазерів.

На цьому плідна спільна робота Басова та Прохорова не закінчилася. Вони розробили лазери різних типів, включаючи потужні короткоімпульсні та багатоканальні. Басов як займався фундаментальними дослідженнями у сфері генераторів і підсилювачів, а й теоретично обгрунтовуваввикористання лазерної техніки у термоядерному синтезі.

Серед наукових праць Басова є присвячені оптичним властивостям напівпровідників та надпровідності, молекулярній плазмі та синхротронному випромінюванню, космічним променям, пульсуючим нейтронам і навіть проблемам загальної теорії відносності.

З 1978 по 1990 Басов був головою правління Всесоюзного товариства «Знання». 1977 року він був удостоєний Золотої медалі ім. А. Вольта. 1989 року Басов отримав Державну премію СРСР, а ще через рік - Золоту медаль ім. М.В. Ломоносова.

Прохоров у 1957 році став професором МДУ.

Олександр Михайлович - один із основоположників цілого ряду напрямків сучасної науки та техніки, таких як лазерна фізика, радіоспектроскопія, квантова електроніка, волоконна оптика, лазерна техніка та технологія, прикладне використання лазерів у медицині, біології, промисловості, зв'язку.

З моменту утворення Інституту загальної фізики РАН він був незмінним директором та родоначальником однієї з найбільших в Україні наукових шкіл. Прохорова обрали президентом Академії природничих наук.