После Алферова начали уходить

Общее собрание РАН проходит спокойно

Общее собрание РАН, которое началось во вторник, на этот раз обошлось без дискуссий о лженауке и визита Владимира Путина. Не смог прибыть на мероприятие и 95-летний нобелевский лауреат Чарльз Таунс, один из создателей принципа работы лазеров, ведь научная сессия общего собрания РАН была посвящена 50-летию создания лазеров.

Программа научной сессии Общего собрания Российской академии наук на тему: «Лазеры: 50 лет в науке, технологиях и медицине»

14 декабря (вторник)
(Большой зал Российской академии наук)
Утреннее заседание
Начало в 10 часов

1. Утверждение академика-секретаря Отделения глобальных проблем и международных отношений РАН членом Президиума Российской академии наук.
2. Орг.вопросы
3. Вступительное слово президента Российской академии наук академика Осипова Ю.С.
4. Полупроводниковые лазеры и нанотехнологии (Доклад Нобелевского лауреата академика Алферова Ж.И.)
5. Мощные лазеры и термоядерный синтез (Доклад академика Крохина О.Н. и члена-корреспондента РАН Гаранина С.Г.)
6. Лазеры в высокопрецизионной физике и метрологии (Доклад академика Багаева С.Н.)
7. Выступления и обсуждение докладов

14 декабря (вторник)
(Большой зал Российской академии наук)
Вечернее заседание
Начало в 16 часов

8. Экстремальные световые поля и их фундаментальные приложения (Доклад иностранного члена РАН, профессора Муру Жерара Альбера (Франция) и члена-корреспондента РАН Сергеева A.M.)
9. Применение лазеров для изучения экстремальных состояний вещества (Доклад академика Илъкаева Р.И. и академика Фортова В.Е.)
10. Лазеры и волоконная оптика (Доклад академика Дианова Е.М.)
11. Лазеры на свободных электронах: достижения и перспективы (Доклад доктора физико-математических наук Винокурова Н.А., академика Скринского А.Н и академика Кулипанова Г.Н.)
12. Выступления и обсуждение докладов (академик Илькаев Р.И., академик Литвак А.Г. и др.)

15 декабря (среда)
(Большой зал Российской академии наук)
Утреннее заседание
Начало в 10 часов

13. История разработки и создания мощных лазеров для промышленности и оборонного применения (Доклад академика Бункина Ф.В., академика Велихова Е.П., члена-корреспондента РАН Пашинина П.П. и доктора физико-математических наук Сухарева Е.М.)
14. Нелинейная оптика: история, настоящее и будущее (Доклад доктора физико-математических наук Макарова В.А.)
15. Лазерно-информационные технологии в биомедицине (Доклад академика Панченко В.Я.)
16. Фемтосекундные лазеры в химии и биологии (Доклад академика Шувалова В. А. и доктора физико-математических наук Саркисова О.М.)
17. Лазеры и медицина (Доклад члена-корреспондента РАН Щербакова И. А.)
18. Лазерно-плазменные микро- и нанотехнологии (Доклад члена-корреспондента РАН Конова В.И._
19. Выступления и общая дискуссия (академик Багаев С.Н., чл.-к. РАН Пашинин П.П. и др.)
20. Принятие постановления
21. Заключительное слово президента Российской академии наук академика Осипова Ю.С.

Во вторник в Москве открылась научная сессия общего собрания Российской академии наук на тему «Лазеры: 50 лет в науке, технологиях и медицине». В последние несколько раз, когда заседало общее собрание РАН, это мероприятие неизменно сопровождалось неожиданными бурными дискуссиями. Так, в декабре прошлого года члены общего собрания РАН обсуждали письмо клуба научных журналистов, связанное с одобрением некоторыми академиками РАН деятельности Виктора Петрика, чуть ли не больше, чем прозвучавшие тогда доклады научной сессии на тему «Мозг: фундаментальные и прикладные проблемы». В мае 2010 года на общее собрание РАН приехал премьер-министр России Владимир Путин, который сообщил о сокращении бюджета академии и, по сути, предложил ученым равняться на Григория Перельмана, который «без денег работу сделал» и отказался от миллиона долларов за нее.

Нынешнее общее собрание РАН пока проходит спокойно.

После голосования, связанного с утверждением академика-секретаря отделения глобальных проблем и международных отношений РАН Александра Дынкина членом президиума Российской академии наук, президент РАН Юрий Осипов незамедлительно приступил к научной сессии, тема которой на этот раз звучала так: «Лазеры: 50 лет в науке, технологиях и медицине». После его небольшого вступительного слова, посвященного истории создания лазера, пришла пора научных докладов.

врез №
skin: article/incut(default)
data:

{
    "_essence": "test",
    "id": "3370386",
    "incutNum": 2,
    "repl": "<2>:{{incut2()}}",
    "uid": "_uid_3465813_i_2"
}

Слово «лазер» — это сокращение английского выражения light amplification by stimulated emission of radiation, которое переводится как «усиление света посредством вынужденного излучения». Напомним, что лазер — устройство, преобразующее энергию накачки (которая может быть световой, электрической, тепловой, химической и т. п.) в энергию узконаправленного и монохроматического потока излучения (которое также является монохроматическим и поляризованным). Первый в мире лазер был создан американским физиком Теодором Майманом в 1960 году на искусственном кристалле рубина.

Но если лазер — это квантовый оптический генератор, то квантовый генератор, излучающий когерентное радиоизлучение, называется «мазер» (от английского microwave amplification by stimulated emission of radiation — «усиление микроволн с помощью вынужденного излучения»).

Открытие принципа работы такого генератора независимо осуществили советские ученые (Александр Прохоров и Николай Басов) и американец Чарльз Таунс.

За это открытие в 1964 году им троим была присуждена Нобелевская премия по физике с формулировкой «за фундаментальные работы в области квантовой электроники, которые привели к созданию осцилляторов и усилителей, основанных на принципе лазера — мазера».

Николай Басов и Александр Прохоров, увы, скончались в 2001 и 2002 годах в возрасте 78 и 85 лет соответственно.

А вот Чарльзу Таунсу сейчас 95 лет, и более того — на общем собрании РАН во вторник планировалось его выступление.

Только Таунс все же не смог приехать, отправив собранию приветственное письмо следующего содержания: «Мне очень жаль, что я не могу быть с вами, чтобы отметить 50-летие лазера. Примите мои пожелания интересной и замечательной встречи, будущих исследований и открытий».

врез №
skin: article/incut(default)
data:

{
    "_essence": "test",
    "id": "3367756",
    "incutNum": 3,
    "repl": "<3>:{{incut3()}}",
    "uid": "_uid_3465813_i_3"
}

Вместе с этим посланием он отправил презентацию своего доклада на тему «Лазер — его открытие, развитие и будущее». Этот доклад прочитал директор Института лазерной физики Сибирского отделения РАН академик Сергей Багаев. В презентации Таунс отдал должное своим советским коллегам, что следовало из его фразы: «Оказалось, что Басов и Прохоров имели подобную идею и работали над ней, хотя мы не знали об усилиях друг друга в этом направлении и не имели контактов».

В той части доклада, где Таунс вспоминал свои первые эксперименты по исследованию принципа работы мазеров, приводится одно из высказываний его руководителей, которые заходили к нему в лабораторию со словами: «Чарли, это устройство не будет работать, и ты знаешь, что оно не будет работать. Ты впустую тратишь деньги отдела и должен остановиться».

Сейчас же за научные работы, основанные на мазерах и лазерах и их использовании в качестве научных инструментов, вручено 13 Нобелевских премий, а промышленные применения лазеров выросли в бизнес в десятки миллиардов долларов в год.

Презентация Таунса завершалась списком областей практического применения лазера.

Американский ученый выделил шесть пунктов:
1) производство — резка и сварка;
2) оптическая связь;
3) указатели, в том числе и простые ручные указки;
4) медицинское применение — операции, включая операции при отслоении сетчатки глаза;
5) микроразрешение и микроконтроль;
6) концентрация высоких мощностей, работы в направлении термоядерного синтеза как яркий пример.

Олег Крохин об использовании лазера в термоядерном синтезе

Эта идея появилась у Николая Геннадьевича Басова через три года после открытия первого лазера и через год после того, как в 1962 году удалось реализовать импульсный режим работы лазера.

Раньше продолжительность работы лазера Теодора Меймана на рубине было обусловлено исключительно тем, сколько могла работать лампа, дающая энергию в этот кристалл рубина (точнее, я уже говорил - в ионы хрома, которые расположены в кристалле рубина). Когда лампа гасла, импульс, естественно, затухал. Но в 1962 году двум американцем из компании Hughes Corporation, той самой, где работал Теодор Мейман, пришла отличная идея: сначала накопить в кристалле эту энергию, а потом сделать так, чтобы она выходила. Мы называем это - модуляция добротности, т.е. включение отражения зеркал. Зеркала обязательно должны быть в лазере, потому что обеспечивают многократное прохождение излучения через кристалл туда-обратно. Сначала коэффициент отражения равен нулю – вы в это время энергию накапливаете, у вас нет лазерной генерации. Потом вы мгновенно включаете отражение, он становится близким к единице. Конечно, этот быстрый электрооптический процесс делается не руками – время включения составляет одну миллиардную долю секунды. Лазер оказывается очень сильно перевозбужден, имеет колоссальный коэффициент усиления, свет начинает между зеркалами бегать и импульс получается очень короткий. Мы, физики, говорим, что это - накопитель энергии. Если в известном всем простейшем накопителе энергии – конденсаторе - накапливается электрический заряд, то здесь накапливается возбужденное состояние атомов, которое потом выходит в свет.

Мы с Николаем Геннадьевичем сразу прикинули – какова же мощность? Она оказалась гигантская: составляла порядка 1011 ватт. Если вы такой мощностью светите на любое вещество, оно испаряется мгновенно, без плавлений - называется сублимация процесса: атомы послойно вылетают под действием этого света. А если вы лазерное излучение сфокусируете - именно этим блестящим свойством оно обладает – то, скажем, на 1 кв. миллиметр у вас придется уже 1013 ватт. Для иллюстрации скажу, что 1013 – это мощность всех электростанций мира. Плотность энергии, ее концентрация оказывается огромной.

Тогда мы сообразили, что это можно использовать для получения плазмы изотопов водорода, в которой можно увидеть термоядерную реакцию. Этот термояд сразу стал популярным, появилось много исследователей в разных странах мира.

Тут надо пояснить: есть альтернативный способ добывания термоядерной энергии – когда вы эту горячую плазму держите непрерывно. Что такое плазма? Если от водорода оторван электрон, остается положительный заряд - протон. Такая смесь свободных электронов с положительным зарядом называем плазмой, а температура определяется скоростью движения в соответствии с простыми законами физики. Так вот, непрерывный термояд базируется на том, что эту горячую плазму надо как-то удержать и держат ее в магнитном поле. Плазма обладает таким свойством, что электрон не может пройти через плазму, он закручивается. Ну, там не так все просто оказалось, появились некие неустойчивости, с которыми надо бороться, это направление развивается в мире, я сейчас не хочу эту тему развивать - это «отдельная песня».

А второе направление – импульсное, т.е. фактически микровзрывы. Это как раз то, чем мы занялись. И сейчас пока не получено, как мы говорим, зажигания таким способом. До 1980-го года мы с трудом, но продолжали исследования, тогда был наш приоритет в мире, мы первые получили нейтроны, первые с помощью лазерного излучения сжали вещество, состоящее из водорода, мы строили большие установки. А дальше пошла стагнация в советской экономике, что сказалось на дальнейшем развитии наших работ, потому что они очень-очень дорогие. К счастью, в середине 70-х годов эту проблему подхватил и начал развивать (тоже не без трудностей) знаменитый ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики в Сарове, с которым мы очень тесно работали еще с 60-х годов.

А американцы начали в 1972 году, вложили огромнейшие деньги, создали крупнейшую установку, которая называется Национальная установка по зажиганию термоядерной реакции. И обещали в этом году сделать «положительный выход», т.е. вложить туда одну единицу энергии, а оттуда должно выйти с десяток единиц - как усиление по энергии. Правда, у них тоже появились трудности и сейчас они смещают срок на вторую половину следующего года. Пожелаем им удачи. Мы же сейчас находимся в положении страны, которая пытается их догнать.

...Российской науке не хватает денежных ресурсов. Почему?

Ответ не так однозначен. Десять лет назад экономическая ситуация была хуже, но тогда мы имели гораздо больше качественных научных работников. А нынешние, десятые годы для всей российской науки являются провальными: старое поколение интенсивно уходит, потом провал за счет эмигрировавших и дальше идет молодежь, которая пока что не научилась, их надо учить и учить.

Я сам скоро полвека как преподаю в МИФИ, знаю — есть очень много хороших ребят, которые хотят работать в науке. Но работать практически не на чем! Первое - нам нужно оборудование! Вот какую дыру надо штопать. Современные технологии - тончайшие по своему уровню. Пример: если вы хотите делать полупроводниковый лазер, то в помещении, где ваше рабочее место, должно быть не более 10 пылинок в кубическом метре. В нашем институте есть одна установка, которая обеспечивает такую чистоту.

Допустим, высшие властные инстанции решили поддержать лазерную физику - сколько нужно выделить денег? Не надо считать, цифра известна - мы знаем, сколько на Западе стоит университетская наука.

Следом с докладом «Полупроводниковые лазеры и нанотехнологии» выступил Нобелевский лауреат 2000 года Жорес Алферов, который ярко и эмоционально рассказал о том, как с появлением лазеров у них тут же возникла масса новых применений, которых изначально вообще не было, и сделал акцент на свою область исследований — полупроводниковые лазеры.

После доклада Алферова зал, который в начале заседания был полон, постепенно начал пустеть, хотя до обеденного перерыва были сделаны еще два доклада.

В частности, ученик Николай Басова, 78-летний академик Олег Крохин выступил с докладом «Мощные лазеры и термоядерный синтез» (вторую часть этого доклада делал членкор Сергей Гаранин). В своем выступлении академик Крохин рассказал, что идея использования лазера в термоядерном синтезе появилась у Николая Басова еще в 1963 году. При этом ученый не стал делать акцент на том, что он говорил в недавнем интервью: в этой области исследований Россия «находится в положении страны, которая пытается догнать американцев».

Завершится научная сессия общего собрания Российской академии наук в среду. Всего программа сессии состоит из 21 пункта, среди них 13 научных докладов.