«Вынужденное излучение»

Общее собрание открыл и приветствовал собравшихся заместитель председателя Правительства Новосибирской области, министр образования, науки и инновационной политики Владимир Никонов. Во вступительном слове председатель СО РАН академик Александр Асеев подчеркнул огромное значение лазерной физики для большинства институтов отделения, заметив, что создание лазера — открытие такого масштаба, которое в значительной степени повлияло на развитие цивилизации, на технический облик всего человеческого сообщества.

В работе общего собрания СО РАН принял участие президент Академии наук Монголии академик Батболдын Энхтувшин. Он, в частности, сказал о том, что сотрудничество в области лазерной физики с Сибирским отделением для монгольских учёных началось в 80-е годы прошлого века (конкретно — с Институтом оптики атмосферы Томского научного центра), а сейчас наступил «новый этап традиционных отношений». И недавнее вручение ордена «Полярная звезда», высшей награды Монголии, академику Асееву — это признание того, что «правительство Монголии высоко оценивает сотрудничество с РАН и ее Сибирским отделением».

Начала
«Лазер» — это аббревиатура от английского «усиление света посредством вынужденного излучения».

Первый импульсный рубиновый лазер был запущен в США Теодором Мейманом 16 мая 1960 года. Уже на следующий год первые лазеры появились и в нашей стране: сначала в Государственном оптическом институте им С. И. Вавилова, а затем в Физическом институте им. П. Н. Лебедева. А ещё через год лазер появился и в Сибирском отделении АН СССР — в Институте радиофизики и электроники. Над этой задачей работала тогда группа молодых специалистов во главе с будущим академиком Вениамином Павловичем Чеботаевым.

Кроме того, созданию лазера как такового предшествовали выдающиеся работы в области физики индуцированного излучения Александра Прохорова и Николая Басова совместно с Чарльзом Таунсом, которые в 1964 году были удостоены Нобелевской премии за фундаментальные работы в области квантовой электроники.

Любители фантастики, возможно, помнят, что лазер как научное достижение был предвосхищен двумя писателями: Герберт Уэллс сделал это в романе «Война миров», а Алексей Толстой в «Гиперболоиде инженера Гарина». Главный же докладчик на общем собрании СО РАН директор Института лазерной физики академик Сергей Багаев коротко остановился на научной предыстории лазера: в 1916 — 1917 годах Альберт Эйнштейн разработал теорию вынужденного излучения. В 1927-м Поль Дирак создал строгую квантовую теорию излучения. В 1939-м Валерий Фабрикант доказал, что система возбужденных атомов способна усиливать световое излучение. А уж потом последовали фундаментальные работы А.М. Прохорова, Н.Г. Басова, Ч. Таунса.

Академик Багаев, в частности, напомнил членам общего собрания, что палата представителей Конгресса США приняла документ, посвященный 50-летию лазера, в котором высоко оценивается вклад России. Там же содержится и поддержка этого направления науки ради будущего Америки. Сергей Николаевич выразил надежду, что и в нынешней России со стороны руководства страны состоится понимание, что развитие лазерной науки необходимо, и лазерные технологии могут стать мощным направлением в инновационной деятельности, которой сегодня серьезно озабочено российское правительство.

Потомки первопроходцев
Что касается «фундаментальной» части научной сессии, то далеко не только учёным-физикам были интересны доклады заместителя директора по научной работе Института ядерной физики академика Геннадия Кулипанова («Новый этап развития лазеров на свободных электронах: от терагерцового до рентгеновского диапазона»), директора Института сильноточной электроники Томского научного центра СО РАН члена-корреспондента Николая Ратахина («Мощные импульсные газовые лазеры и их применение»), директора Института оптики атмосферы доктора физико-математических наук Геннадия Матвиенко («Лазеры и оптика атмосферы») и других учёных.

Это подтвердил и академик Николай Добрецов, к которому мы обратились за комментарием:

— Николай Леонтьевич, вы хоть и геолог, но один из свидетелей «начала славных дел» сибирских лазерных физиков. В пору вашего руководства Сибирским отделением начались работы по созданию лазера на свободных электронах в ИЯФ. Чем это было вызвано? Время для науки и без того было труднейшее!

— Во-первых, создание лазера на свободных электронах (ЛСЭ) началось ещё при Валентине Афанасьевиче Коптюге, но в ту пору ситуация была ещё хуже. Запад в это время стремительно продвигался вперёд. Стояла задача сохранить российскую науку. И создание ЛСЭ, как сейчас мы видим, позволило сохранить мировой уровень сибирской науки и даже на время вырваться вперёд. По сути, это один из центров коллективного пользования, как, например, виварий Института цитологии и генетики, который позволяет сразу нескольким научным структурам производить здесь междисциплинарные исследования.

Академик Геннадий Кулипанов в своем комментарии для «Советской Сибири» отметил:
— Над лазером на свободных электронах, по сути, работал весь коллектив ИЯФ и даже, можно сказать, Сибирского отделения. И Государственная премия этим летом была дана заведующему лабораторией нашего института Николаю Александровичу Винокурову вполне заслуженно как организатору всего процесса. Никто нам денег из Москвы поначалу не давал. Что зарабатывали — вкладывали, понимая, что если не будем двигаться вперёд, то погибнем. И сегодня о ЛСЭ можно говорить не только как о центре коллективного пользования, где ведут исследовательские работы физики, химики, биологи и даже медики, но и как о прообразе промышленного применения широкодиапазонных лазеров в экономике.

— Например?

— Под мощным лучом лазера на свободных электронах многократно увеличивается прочность полимеров, после облучения алмаз на семьдесят процентов увеличивает теплопроводность и т. д. ЛСЭ может быть использован в промышленности для разделения изотопов. Например, для получения особо чистого кремния-28, который используется в полупроводниковой промышленности и пока очень дорог. Но тут возникает вопрос: а готова ли промышленность к технологиям такого уровня? К сожалению, далеко не всегда. Надеюсь, что нынешняя политика правительства, направленная на развитие инноваций, модернизацию экономики, поправит дело.

Лазерные «приложения»
Вторая часть научной сессии была не менее содержательна. Перечислим несколько докладов, названия которых говорят сами за себя: «Волоконные лазеры: достижения и перспективы» (доктор физико-математических наук С. А. Бабин, ИАиЭ СО РАН); «Прецизионные лазерные измерительные технологии для научных и промышленных применений» (доктор физико-математических наук Ю. В. Чугай, КТИ НП СО РАН); «Мощные СО2- лазеры в промышленности и лазероплазменных нанотехнологиях» (доктор физико-математических наук А.М.Оришич, ИТПМ СО РАН, Г. Н. Грачёв, ИЛФ СО РАН).

И, может быть, самым интересным для непосвящённого был доклад доктора физико-математических наук Александра Ражева из Института лазерной физики «Лазеры в медицине». Рассказ о широчайшем применении лазерных технологий — и в диагностике, и в терапии, и само собой в хирургии, и даже в операциях на сетчатке глаза — свидетельствовал об одном: каждый раз, когда мы снова и снова слышим об успехах известных российских онкологов, офтальмологов, косметологов и т.д., то даже не подозреваем, что они используют аппаратуру, разработанную в Сибирском отделении.

…А за несколько дней до общего собрания заместитель директора Института теоретической и прикладной механики СО РАН Анатолий Оришич со своими помощниками наглядно продемонстрировали журналистам следующее: в лазерную установку заправили толстый лист стали, включили аппаратуру, воздух завибрировал от напряжения, а тончайший луч «бескровно» (ни одной капельки расплавленного металла), как будто по невидимому лекалу, легко раскроил сталь.

Это мог быть любой другой металл, пояснил Анатолий Митрофанович. Он рассказал: в институте создана технология лазерной сварки, где шов не уступает в прочности металлическим деталям или листам. В принципе уже сегодня возможно всю клёпку в судостроении, самолётостроении, автомобилестроении и т. д. заменить на лазерную сварку. К сожалению, пока подобные установки производятся только штучно и только здесь. Промышленники пробовали освоить их производство, но пока не получается: сложно и дорого.

Не только в Сколково «брезжит рассвет»
Взятый курс на модернизацию и инновационное развитие экономики страны, надеются учёные Сибирского отделения РАН, не отодвинет на обочину большую науку. Она пережила самые трудные времена, даже в 90-е годы здесь, в институтах СО РАН, продолжали творить новое знание и создавать совершенно уникальные вещи.

Когда-то Академгородок замышлялся отцами-основателями как единый научно-производственный комплекс. Цели, поставленные академиком Михаилом Лаврентьевым, до конца так и не были достигнуты. Нынешний год, который, кстати, в Сибирском отделении назвали годом Лаврентьева в честь 110-й годовщины со дня его рождения, может стать поворотным. Все предпосылки для этого имеются. В том числе и в сфере лазерной физики и лазерных технологий.

В настоящее время в Институте ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН работают два мощных лазера на свободных электронах: терагерцового и дальнего ИК-диапазонов для Сибирского центра фотохимических исследований. Строится третий ЛСЭ.

Эти установки предоставляют научным учреждениям возможность проведения уникальных исследований мирового масштаба.

В последние десятилетия мировая наука претерпела большие качественные изменения. Практически во всех развитых странах построены и продолжают создаваться установки, которые сейчас называются установками mega-science и которые являются инфраструктурой развития всей современной науки, как фундаментальной, так и прикладной. К таким установкам относятся лазеры на свободных электронах, в том числе новосибирский ЛСЭ.