Прохоров лауреат нобелевской премии. Александр Прохоров - советский физик, один из основоположников квантовой электроники: биография, научная деятельность, награды, память. Работа вместе с Н. Басовым

По физике (совместно с Н.Г.Басовым и Ч.Таунсом) за фундаментальные работы по квантовой электронике. Родился 11 июля 1916 в Атертоне (Австралия) – сюда его отец, русский революционер, бежал из сибирской ссылки. В 1923 семья вернулась на родину. В 1939 А.М.Прохоров окончил физический факультет Ленинградского государственного университета и поступил в аспирантуру Физического института им. П.Н.Лебедева (ФИАН). Здесь он занимался разработкой метода исследования ионосферы, основанного на интерференции радиоволн. В 1941 был призван в армию. В 1944, после двух ранений, возвратился в ФИАН, где в 1946 защитил кандидатскую диссертацию по теории нелинейных колебаний. В 1947 приступил к исследованиям синхротронного излучения и в 1951 защитил по этой теме докторскую диссертацию.

В 1950 Прохоров начал заниматься радиоспектроскопией, исследовал колебательные и вращательные спектры молекул. В 1952–1953 совместно со своим аспирантом Н.Г.Басовым сформулировал основные положения теории молекулярного генератора – мазера (аббревиатура от англ. Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation – усиление микроволн стимулированным излучением), в 1954 создал первый молекулярные генератор на аммиаке, а в 1955 предложил новый эффективный «трехуровневый» метод получения инверсной заселенности. Первая публикация Басова и Прохорова, посвященная созданию мазеров, относится к 1954, а за 10 месяцев до нее результаты своих успешных экспериментов в этой области опубликовал американский физик Ч.Таунс.

В 1954 Прохоров стал заведующим Лабораторией колебаний ФИАНа. С этого времени он занимался преимущественно созданием лазеров и мазеров, подбором веществ для них с подходящими спектральными и релаксационными свойствами. В 1957 вместе с сотрудниками разработал принцип создания парамагнитных мазеров, в 1958 предложил для создания субмиллиметровых лазеров использовать открытый резонатор с двумя зеркалами – такой тип резонатора оказался особенно эффективным при разработке лазеров оптического диапазона. В 1963 разработал новый принцип действия генераторов с использованием двухквантовых переходов, создал целый ряд генераторов непрерывного действия. В 1966 предложил идею создания нового типа мощного газового лазера – газодинамического, в 1967 реализовал ее. Большой вклад внес Прохоров и в развитие исследований по лазерному термоядерному синтезу: его исследования по взаимодействию лазерного излучения с веществом привели к открытию ряда эффектов. Среди последних работ ученого – исследования по физике твердого тела, в частности по сверхвысокочастотным свойствам плазмы твердого тела, созданию непрерывных сверхсильных магнитных полей.

С 1969 Прохоров был главным редактором Большой Советской и новой, Большой Российской энциклопедии, Энциклопедического словаря «Физика». Много сил он отдавал преподаванию – с 1959 являлся профессором МГУ, а с 1968 заведовал кафедрой в Московском физико-техническом институте. В 1960 Прохоров был избран членом-корреспондентом, в 1966 – действительным членом АН СССР.

11 июля 1916 - 08 января 2002

выдающийся советский физик, один из основоположников важнейшего направления современной физики - квантовой электроники, лауреат Нобелевской премии по физике за 1964 год

Биография

Прохоров родился в Атертон (Австралия) в семье русского рабочего-революционера, бежавшего от преследований царского режима. В 1923 семья вернулась на родину. В 1939 он с отличием окончил физический факультет Ленинградского государственного университета и поступил в аспирантуру ФИАНа. После начала Великой Отечественной войны Прохоров ушёл на фронт, сражался в пехоте, в разведке, был награждён. Член ВЛКСМ с 1930 по 1944. В 1944 году, после тяжёлого ранения, он был демобилизован и вернулся к научной работе. Член КПСС с 1950 г.

На протяжении 1946-1982 Прохоров работал в Физическом институте АН СССР, с 1954 возглавлял Лабораторию колебаний, с 1968 являлся заместителем директора. В 1982 году назначен директором Института общей физики АН СССР, который возглавлял до 1998, а затем являлся его почётным директором. Одновременно преподавал в МГУ (с 1959 в должности профессора) и МФТИ, где с 1971 года заведовал кафедрой.

В 1960 Прохоров избран членом-корреспондентом АН СССР, а в 1966 - академиком . В течение двадцати лет (1973-93) он являлся академиком-секретарём Отделения общей физики и астрономии АН СССР, был членом и в конце жизни советником Президиума РАН. С 1969 Прохоров занимал должность главного редактора Большой советской энциклопедии, под его руководством вышло её третье издание, а также множество других энциклопедических словарей.

Прохоров создал большую школу физиков, среди его учеников много крупных учёных. С 2002 года имя Прохорова носит Институт общей физики РАН.

Действительный член Международного Леонардо-клуба. Был главным редактором международного журнала «Лазерная физика», членом редколлегии журнала «Поверхность: физика, химия, механика».

Научная деятельность

Научные работы Прохорова посвящены радиофизике, физике ускорителей, радиоспектроскопии, квантовой электронике и её приложениям, нелинейной оптике. В первых работах он исследовал распространение радиоволн вдоль земной поверхности и в ионосфере. После войны он деятельно занялся разработкой методов стабилизации частоты радиогенераторов, что легло в основу его кандидатской диссертации. Он предложил новый режим генерации миллиметровых волн в синхротроне, установил их когерентный характер и по результатам этой работы защитил докторскую диссертацию (1951).

Разрабатывая квантовые стандарты частоты, Прохоров совместно с Н. Г. Басовым сформулировал основные принципы квантового усиления и генерации (1953), что было реализовано при создании первого квантового генератора (мазера) на аммиаке (1954). В 1955 они предложили трёхуровневую схему создания инверсной населенности уровней, нашедшую широкое применение в мазерах и лазерах. Несколько следующих лет были посвящены работе над парамагнитными усилителями СВЧ-диапазона, в которых было предложено использовать ряд активных кристаллов, таких как рубин, подробное исследование свойств которого оказалось чрезвычайно полезным при создании рубинового лазера. В 1958 Прохоров предложил использовать открытый резонатор при создании квантовых генераторов. За основополагающую работу в области квантовой электроники, которая привела к созданию лазера и мазера, Прохоров и Н. Г. Басов были награждены Ленинской премией в 1959, а в 1964 совместно с Ч. Х. Таунсом - Нобелевской премией по физике.

С 1960 года Прохоров создал ряд лазеров различных типов: лазер на основе двухквантовых переходов (1963), ряд непрерывных лазеров и лазеров в ИК-области, мощный газодинамический лазер (1966). Он исследовал нелинейные эффекты, возникающие при распространении лазерного излучения в веществе: многофокусная структура волновых пучков в нелинейной среде, распространение оптических солитонов в световодах, возбуждение и диссоциация молекул под действием ИК-излучения, лазерная генерация ультразвука, управление свойствами твёрдого тела и лазерной плазмы при воздействии световыми пучками. Эти разработки нашли применение не только для промышленного производства лазеров, но и для создания систем дальней космической связи, лазерного термоядерного синтеза, волоконно-оптических линий связи и многих других.

Среди лауреатов Нобелевской премии достаточно много уроженцев Российской империи, ставших знаменитыми учеными за ее пределами. Среди советских и российских лауреатов есть человек, который находился в обратной ситуации: он родился на другой стороне земного шара, однако главное свое деяние совершил в СССР. После этого он умудрился рассориться со своим соавтором, что, как ни странно, привело к еще большему развитию науки в стране. В нашей рубрике «Как получить Нобелевку» - отец лазера Александр Прохоров.

Александр Михайлович Прохоров

Нобелевская премия по физике 1964 года (совместно с Николаем Басовым и Чарлзом Таунсом). Формулировка Нобелевского комитета: «За фундаментальные работы в области квантовой электроники, которые привели к созданию генераторов и усилителей на лазерно-мазерном принципе».

Родители Саши Прохорова были, как это любили писать в советских биографиях, «профессиональными революционерами». Любимыми развлечениями революционеров в начале ХХ века были ссылка и побег из нее с дальнейшей игрой в прятки с властями. Если Владимир Ильич Ленин прятался в шалаше в Разливе, то Михаил Прохоров и Мария Прохорова (в девичестве Михайлова) в 1911 году решили не мелочиться и из холодной Сибири сбежали в Австралию. Кроме собак динго, там была русская колония в штате Квинсленд.

Такие пейзажи на плато Атертон видел в детстве Саша Прохоров

Wikimedia Commons

Прохоровы неплохо обустроились, обзавелись хозяйством, детьми (помимо родившегося в 1916 году Саши, в семье было еще и трое дочерей: Клавдия, Валентина и Евгения). Однако в 1923 году семейство решило вернуться туда, где все-таки победил социализм. Возвращались долго, на несколько месяцев застряли в Шанхае. Говорят, пока ехали по России, семилетнего Сашу поразили две вещи: смерть одной из сестер, Валентины, от столбняка и снег, который он никогда раньше не видел.

Сначала родители приехали в родной город матери Прохорова, Оренбург, но тамошний климат оказался слишком суровым для детей, выросших в Австралии, поэтому семья переехала в Ташкент. Именно там Саша Прохоров впервые пошел в школу. Впрочем, и там Прохоровы задержались ненадолго. В 1930 году семья уже была в Ленинграде. Быстро окончив семилетку, Прохоров поступил на рабфак. В 1934 году он стал студентом физфака ЛГУ. В 1939 году выпускнику Прохорову пришлось делать выбор: его одновременно пригласили работать ассистентом на физфаке в Ленинграде и аспирантом в Физическом институте академии наук в Москве. Прохоров выбрал Москву. Его ждала любимая радиофизика и лаборатория колебаний, научное руководство которой осуществлял старый Леонид Исаакович Мандельштам (мы помним, именно он по-настоящему привел в физику другого нашего героя, Игоря Тамма).

Леонид Мандельштам

Wikimedia Commons

Первыми занятиями Прохорова было изучение распространения радиоволн вдоль земной поверхности и измерение расстояний с их помощью. К 1941 году был готов точный дальномер на основе фазового радиоприемника. Про него даже шутили:

«Вот Прохоров-крошка, Другим в пример, Катает в колясочке дальномер. И кричит: "Господа и дамочки, Смотрите на наши гаммочки!"»

Зимой 1940–1941 годов наладилась и личная жизнь Прохорова: он повстречал Галину, выпускницу геофака МГУ. Встреча состоялась во время совместных лыжных прогулок с другим будущим лауреатом, Виталием Гинзбургом, рассказ о котором еще впереди. Гинзбург взял свою знакомую, та взяла свою… Обычная цепь случайностей, какая только и приводит нас к глобальным переменам в жизни.

Увы, безмятежность длилась недолго: наступил июнь 1941 года. Прохоров вместе с другими аспирантами записался в ополчение. Несмотря на имеющуюся подготовку (еще в Ленинграде Прохоров получил звание младшего лейтенанта запаса и специалиста в зенитной артиллерии), его отправили на курсы разведчиков. Осенью он сорвался в увольнительную в Москву - в ЗАГС. С декабря 1941 года Прохоров на фронте. В 1942 году - первое тяжелое ранение, в 1943-м - второе. Сначала пострадала рука, затем нога, которые чудом удалось сохранить, но только в 1944 году его признали «негодным к строевой» и с февраля он демобилизовался, с медалью «За отвагу».

Кстати, и будущий «коллега» Прохорова по Нобелевской премии, Николай Басов, воевал и прошел всю войну. Говорят, что когда Прохоров вернулся в ФИАН, его встретили как выходца с того света. Он был первым ФИАНовцем, вернувшимся с войны, до того приходили только вести о смерти сотрудников.

Четыре года Прохоров проработал в прежней области, в 1946 году защитил кандидатскую и переключился на радиоспектроскопию и (неожиданно!) физику ускорителей. Он плотно начал работать с синхротронами.

В 1951 году Прохоров защитил докторскую, а чуть раньше начал работать ассистентом в долгопрудненском Физтехе (говорят, в то время его часто принимали за студента). Появились первые дипломники, и один из них, Николай Басов, стал соавтором Прохорова в главном открытии если не века, то уж точно его жизни.

Дипломник Прохорова, Николай Басов

Wikimedia Commons

В мае 1952 года на Всесоюзной конференции по спектроскопии Прохоров с Басовым впервые говорят о возможности устройства, которое будет испускать когерентное микроволновое излучение за счет вынужденного (индуцированного) излучения молекул. Первая публикация на эту тему случилась в октябре 1954 года. За десять месяцев до этого аналогичную работу опубликовал американец Чарлз Таунс, который и создал первое такое работающее устройство, получившее название «мазер» (сокращение от английских слов Мicrowave Аmplification by Stimulated Emission of Radiation - «микроволновое усиление с помощью индуцированного стимулированного излучения»).

Эффект вынужденного испускания фотонов был теоретически предсказан Альбертом Эйнштейном в 1916 году, а уже спустя много лет его удалось получить в лаборатории. Заключается он в том, что вероятность перехода атома из возбужденного состояния в основное значительно повышается под действием фотона. При этом образовавшийся (индуцированный) фотон находится в том же самом квантовом состоянии, что и фотон, вызвавший переход (индуцирующий).

Давайте разберемся, что такое вынужденное излучение. Начнем с минимальной теории строения атома. Атом состоит из ядра и электронов. По умолчанию электроны, которые «движутся» вокруг ядра (для простоты можно представить себе вращение спутника по орбите, хотя в квантовом мире все совсем иначе), находятся на «орбитах» с минимальными энергиями. Если в атом «закачать» энергию (в лазере этот процесс и называется накачкой), то электроны будут находиться на «более высоких» орбитах (не забываем об условности орбит и их высоты). Это возбужденное состояние атома. Атом может вернуться в исходное состояние, испустив квант света. И вот эту-то вероятность испускания света усиливает внешний фотон. Таким образом, у нас есть активная среда, есть возможность накачать ее энергией и есть способ потом эту энергию превратить в вынужденное излучение. А для того чтобы свет имел определенную частоту, нужно заставить его пройти через активную среду определенное число раз. Нужен оптический резонатор. Такой резонатор представляет собой два зеркала, поставленных друг напротив друга, одно из которых полупрозрачное, частично пропускающее излучение за пределы рабочей среды. Это тоже идея Прохорова. Но пока что это все не привело к лазеру.

Чарльз Таунс и его мазер

Wikimedia Commons

Прохоров, Басов и Таунс предложили способ, как использовать эффект вынужденного излучения, чтобы получить когерентное излучение в микроволновом диапазоне. Таунс создал первый мазер. Оставалось сделать один шаг - перейти к видимому свету.

Алекса́ндр Миха́йлович Про́хоров (11 июля 1916, Атертон, штат Квинсленд, Австралия - 8 января 2002, Москва) - выдающийся советский физик, один из основоположников важнейшего направления современной физики - квантовой электроники, лауреат Нобелевской премии по физике за 1964 год, один из изобретателей лазерных технологий.

Родился Александр в Австралии. Да-да, именно туда забросило его родителей в поисках лучшей жизни. К сожалению, в Австралии у них не сложилась жизнь, и семейство вернулось в Россию. Там Александр пошел в школу, с отличием ее окончил и поступил на физический факультет в Ленинградский государственный университет. В 1929 году Прохоров стал аспирантом Физического института АН СССР им. Лебедева в Москве. Первым исследованием юного ученого становится изучение распространения радиоволн над поверхностью Земли. Александр изобретает абсолютно новый метод исследования ионосферы, при помощи интерференции радиоволн. Началась Великая Отечественная война и Прохоров отправляется на фронт. Он воюет почти до самого окончания войны, а после второго серьезного ранения возвращается в институт ФИАН.

Кандидатом наук Прохоров стал в 1946 году. «Теория нелинейных колебаний» - тема его диссертационных исследований. За эту работу ученый даже получил премию. В 1947 году в ФИАНе запустили синхротрон, с помощью которого Прохоров изучает излучения электронов. Эти исследования легли в его диссертацию, которую ученый защитил в 1951 году. В 1950 году Александр стал зам. директора Лаборатории колебаний. В то же время ученый погружается в изучение радиофизики. Он исследует вместе с другими учеными вращательные и колебательные спектры молекул. Прохоров ставит эксперименты и в то же время разрабатывает теорию явлений, которые он наблюдает. В 50-е годы судьба Прохоров связывается с Николаем Басовым, который тогда был аспирантом ФИАНа. Они работают вместе и пишут различные научные статьи. Вместе они разработали молекулярные генераторы.

В 1952 году ученые излагают результаты своих работ на Всесоюзной конференции по радиоспектроскопии. Параллельно с ними над похожей темой работал в Колумбийском университете ученый Ч. Таунс. В 1964 году всем троим присудили Нобелевскую премию. После этого разошлись пути Прохорова и Басова. В 1954 году Прохоров создал новые лаборатории – квантовой радиофизики и радиоастрономии, а сам ученый был уже директором Лаборатории колебаний. Профессором МГУ ученый стал в 1957 году. Его считают основоположником многих современных направлений науки и техники. В 1982 году был создан Международный журнал «Лазерная физика». Этим журналом руководил сам Прохоров. Позже образовался Институт общей физики РАН, где директором был Александр Прохоров. Ученый продолжал руководить многими проектами и лабораториями. Для науки Александр Прохоров сделал невероятно много, ведь всем известно, что сочетание мудрости и энергии всегда давало впечатляющие результаты. Умер ученый в Москве в 2002 году.

Александр Михайлович Прохоров - это видная фигура советской и российской физики. Он занимался одной из самых сложных и полезных разработок в области квантовой элетродинамики. Благодаря своим трудам, совместно со своими последователями, получил Нобелевскую премию в 1964 году. Также занимался преподаванием и изучением других областей науки. Интересовался развитием космоса.

Семья Александра Михайловича Прохорова

Гениальный ученый родился 11 июля 1916 года в семье революционеров - Михаила Ивановича и Марии Ивановны. Его родители бежали от репрессии российской царской семьи и были вынуждены эмигрировать в Австралию из Украины. Отец Александра Михайловича Прохорова был членом рабочей партии с 1902 года и занимался активной политической деятельностью. Мать ученого не имела образования, но от природы обладала острым умом и сообразительностью. Всецело поддерживала своего мужа, из-за чего также подвергалась репрессиям.

Из-за постоянных преследований молодая семья вынуждена была бежать во Владивосток, после чего они отправились в Австралию. Там, на северо-западе Квинслека, среди русских колонистов, и продолжила свою жизнь молодая пара революционеров.

Ранние годы

Биография Александра Прохорова начинается в маленьком доме на окраине Австралии. Из воспоминаний ученого известно, что он находился на попечительстве своих сестер - Клавдии, Валентины и Евгении. У него не было сверстников, с которыми он мог бы общаться, а потому его досуг скрашивала семья. В краткой биографии Александра Михайловича Прохорова отмечается, что он рос тихим и спокойным ребенком. Самым ярким воспоминанием из детства стала история, которая произошла с ним 5 лет. Ребенок отправился встретить родителей, но заблудился в лесу. Его нашли ранним утром - уставшего, замученного и обессиленного. В 1923 году, после получения известий с родины, семья отправляется в Советский Союз. Переезд дался не просто, перенести акклиматизацию смогли не все. Клавдия и Валентина погибли от болезни, что оставило печальный след на сердце юного Александра Михайловича.

После переезда в Ташкент Прохоров начинает усердно учиться в своей первой русской школе. Он исправно получает образование до 5-го класса, после чего влюбляется в физику.

Переезд в Ленинград

После успешного окончания школы Александр с семьей переезжает. Ленинград встречает молодого и подающего надежды ученого с распростертыми объятиями. Его способностей оказалось достаточно для того, чтобы без труда поступить в Ленинградский электротехнический университет имени Ленина - один из лучших вузов Советского Союза. Во время обучения главным интересом Александра Прохорова все так же оставалась физика. Но он занимался и углубленным изучением радиотехнологий.

В университете царила особая атмосфера научных исследований. Именно там Иоффе открыл принципиально новое отделение экспериментального факультета физики. После получения первого высшего образования Александр Прохоров подает документы на физический факультет. В процессе обучения ему удалось улучшить свои знания английского языка. Этот фактор в значительной степени помог ему в дальнейшем - во время работы в других странах.

Период активных исследований

После окончания университета ученый начал заниматься любимым делом - изучением воздействия радиоволн. Он разработал первый в мире фазовый приемник, который отличался от изобретений современников высокой точностью передачи сигналов. В 1941 году отправился в экспедицию в Подмосковье. Там он занимался изучением ионосферы с применением радиоинтерференционного метода, который он сам и разработал.

1941 год был одним из самых сложных в истории Советской России, что и отразилось в воспоминаниях ученого. Он и его последователи отправились в экспедицию на лыжах. На одно из своих исследований он пригласил будущую супругу - Галину Алексеевну, которая также интересовалась развитием науки. Она закончила географический факультет МГУ и была прекрасным собеседником для молодого изобретателя.

Александр Прохоров был серьезно ранен после бомбежек Москвы и был вынужден отойти от исследовательской деятельности. Ученый смог оправиться от ранения только спустя 2 года - в 1944. После этого он начал разрабатывать теорию стабилизации ламповой частоты.

Послевоенные годы

После окончания ВУЗа ученый защитил докторскую диссертацию по физике в 1946 году. К 1948 начал исследования в новой для всего мира области - радиоспектроскопии. Он открыл структуру молекул и определил ее роль в стабильных линиях электропередач, чем значительно упростил передачу сигналов на большее расстояние. Параллельно с этим занимался физическими ускорителями частиц. Проводил различные эксперименты с собственным прибором - бетатроном. Его исследования до сих пор продолжают многие ученые-физики во всем мире.

Получил кандидатскую степень за работу "О расширении области применения метода малого параметра". Его диплом был лично подписан главой Академии Наук СССР. Александру Михайловичу также была присвоена премия имени Мандельштама. Уже к 50-м в его работах прослеживался четкий и индивидуальный почерк ученого. Для него было важно не только открыть новую область знаний, но и найти практическое применение для нее в жизни. Александр Прохоров занимался популяризацией науки и преподавательской деятельностью до конца своих дней.

Доктор наук, лауреат Нобелевской премии

12 ноября 1951 года ученому стал доктором наук, защитив очередную диссертацию на тему излучения сантиметровых радиоволн. Он не только занимался наукой сам, но и вдохновлял других. Сверстники и сокурсники тянулись к нему и старались приблизиться к его результату. Научная лаборатория Александра Прохорова становилась все более известной и расширила спектр своих исследований.

В 60-е годы Александра Прохорова называли самым перспективным и трудолюбивым ученым современности. Он стал одним из основоположников квантовой теории, за что получил Нобелевскую премию в 1964 году.

Ученый также был удостоен множества наград на родине, в том числе Ленинской премии. Тем не менее в члены Академии наук он вошел только к 1966 году.

В середине восьмидесятых его исследовательский центр стал частью РАН и получил название "Институт Общей Физики". По сей день его признают по всему миру. ИОФ считается одной из самых продвинутых и уважаемых научных организаций.

Последние годы

Заниматься наукой Александр Прохоров не прекращал на протяжении всей жизни. Он горячо любил физику и в 1998 году получил свою последнюю премию за создание инфракрасных светодиодов.

Каждый день он приезжал на работу в институт и трудился до самого вечера. 8 января 2002 года он умер в собственном кабинете. Сложно себе представить более продуктивного и трудолюбивого ученого, чем Александр Прохоров. Его вклад в развитие квантовой физики невозможно переоценить, а потому его имя навсегда останется в истории.