Покоренная плазма

Недавно было опубликовано сообщение, что такой лазер создан. В нем зеленый луч света создается не рубиновым стержнем, а стеклянным с примесью атомов ниодимия. Первый образец создавал световой импульс мощностью в десять киловатт, но есть возможность повысить ее до нескольких мегаватт.

Очень полезными окажутся лазеры в радиолокации. Свет значительно лучше, чем радиоволны, может различать предметы, находящиеся неподалеку друг от друга. Так, один из световых локаторов на лазере сумел различить два неподвижных предмета, расстояние между которыми равнялось всего трем метрам, причем, эти предметы локатор разглядел с дистанции в десять километров. Световой локатор обходится без громоздких антенн, весит около десяти килограммов и легко размещается на небольшом столе. И такой портативный прибор определяет расстояние до объектов значительно точнее, чем обычный радиолокатор.

Когда от антенны передатчика распространяется радиоволна, то в радиоприемник попадает ничтожная доля энергии. Радиопередатчик посылает волны не узким пучком, а веером, и большая часть их энергии пропадает напрасно.

Создание лазера позволяет думать не только о передаче сигналов, но и энергии. Лазерная линия электропередачи будет работать так: энергия электрического тока в самом начале линии преобразуется в электромагнитную энергию луча. В пункте приема будет установлен обратный преобразователь энергии света в энергию тока. Чтобы уменьшить потери энергии при передаче, луч света можно передавать по светопроводам — трубкам, из которых выкачан воздух.

Огромная скорость распространения света открывает новые перспективы перед создателями математических машин. Когда в них получат «прописку» лазеры, нынешние быстродействующие машины будут заменены сверхбыстродействующими.

Скорость, с которой вычислительные машины производят математические операции, во многом зависит от быстроты передачи сигналов между различными узлами машин. Световые сигналы обладают наибольшей скоростью, поэтому применение лазеров позволит достичь огромной быстроты действия. Примерно в десять тысяч раз может быть повышена скорость работы математических машин по сравнению с современными! Сейчас в математических машинах сигналы передаются по проводам. В машинах будущего световые сигналы помчатся по тончайшим стеклянным волокнам. Свет внутри такого волокна много раз отражается от стенок и попадает точно по адресу, нигде не вырываясь наружу.

Когда будут созданы такие математические машины? Скоро, потому что конструкторы уже сейчас набрасывают их контуры.

Лазеры станут верными помощниками химиков. Выше уже отмечалась высокая однородность излучения лазеров. Это позволяет воздействовать таким светом на молекулы веществ, находящихся в химическом взаимодействии. Молекулы, поглотившие фотоны нужного «сорта», становятся химически более активными — реакция ускоряется во много раз. Особенно «полезен» для молекул инфракрасный свет, который создают газовые лазеры, и можно не сомневаться в том, что в цехах химических заводов такие лазеры станут активными участниками производства.

Лазеры уже находят применение в хирургии. Тончайший луч оказался исключительно удобным скальпелем. Был проведен такой опыт: в глаз кролика направили луч света от лазера. Он фокусировался на сетчатке глаза. Воздействуя теплом такого луча, хирург успешно сшил поврежденную сетчатку.

Было испробовано еще одно применение лазера в медицине.

Всем известно, какие высокие требования предъявляются к чистоте хирургического инструмента. Чтобы этим инструментом можно было работать, его подолгу кипятят в воде, стерилизуют. Оказалось, стерилизацию можно очень быстро осуществлять светом лазера. Его лучи мгновенно убивают любые бактерии и микробов, находящихся на инструменте.

Микромир плазмы живет сложной жизнью. И чтобы раскрыть все секреты плазмы, приходится конструировать довольно сложные и громоздкие приборы, делать много разных опытов.

Едва появившись, лазер занял свое место и в лабораториях физиков-экспериментаторов. Уже сейчас физики пробуют при помощи луча лазера определять скорость движения электронов в плазме, подсчитывать их концентрацию в разных участках разрядной трубки.

Сталкиваясь с электронами, пучок лазерного света рассеивается. Больше электронов — сильнее рассеяние света. По этому эффекту и определяют концентрацию электронов, например, внутри жгута электрической дуги.

Высокое постоянство электромагнитных колебаний лазерного луча позволяет узнать и скорость движения частиц плазмы. Когда световая волна натыкается на движущуюся частицу, то после отражения частота колебаний меняется. Быстрее движется частица — больше изменение частоты. Это явление в физике названо эффектом Допплера. Зондируя плазму импульсами лазерного света и отмечая изменения частоты световых колебаний, физики довольно точно определяют скорость частиц плазмы.

Я рассказал только о двух задачах, решаемых учеными с помощью лазеров. Их можно назвать десятки. Со временем без лазеров не будет обходиться ни одна исследовательская лаборатория.

А теперь стоит рассказать о профессии лазера как двойника гиперболоида инженера Гарина. Прибор, о котором Алексей Толстой рассказал в своем фантастическом романе, мог тонким лучом резать металл, скалы, бурить породу. Оказывается, не фантастический гиперболоид, а реальный генератор света — лазер все это может делать.

Мне приходилось видеть, как мгновенная вспышка света рубинового лазера «прошивала» десяток стальных лезвий, делала отверстие в самом твердом сплаве. Такая «физическая» сила светового луча уже используется в практике.

Каждому известно, какой твердостью обладает алмаз. Просверлить в нем отверстие — задача нелегкая. Лазер позволил ее решить очень просто. Уже созданы установки, в которых световой луч лазера делает отверстия в алмазе любого нужного размера. И делает практически в одно мгновение.

Инженеры и конструкторы, занимающиеся металлообработкой, уже сейчас пробуют использовать лазеры для резки, плавления и сварки самых тугоплавких металлов и сплавов. Луч лазера делает это с ювелирной точностью. После лазера не нужна никакая дополнительная обработка.

Лазер — это детище нашего века. Он родился в результате огромной, кропотливой исследовательской работы ученых разных стран. Особенно большой вклад сделали советские ученые.

Трудно переоценить важность открытия, сделанного под руководством профессора В. А. Фабриканта. Ему, Ф. А. Бутаевой и М. М. Вудынскому было выдано авторское свидетельство на новый способ усиления света. Другие советские ученые, лауреаты Ленинской премии А. М. Прохоров и Н. Г. Басов первые предложили использовать кристалл рубина для усиления и генерации электромагнитных волн. Идея помещения активной среды между двумя зеркалами для увеличения эффективности вынужденного излучения впервые была высказана советским физиком А. М. Прохоровым. Его статья, опубликованная в 1958 году, имела большое научное значение. Все это ускорило создание лазеров, которые появились почти одновременно в США и в СССР.

Сейчас квантовые усилители и генераторы излучения стали объектом пристального внимания ученых разных стран. Это и не удивительно, так как возможности, заложенные в них, огромны.

Можно не сомневаться, что настойчивая работа ученых и инженеров приведет к тому, что лазеры выйдут из стен лабораторий и займут свои места в цехах заводов и химических предприятий, в клиниках и центрах связи — всюду, где они будут нужны.

Глава XI

Плазма лечит людей

Вряд ли можно ошибиться, если сказать, что свет, излучаемый плазмой, был у людей одним из первых «лекарей».

В самом деле, мы выяснили, что Солнце — это огромная масса вещества в четвертом, плазменном, состоянии.

Излучение этого скопления плазмы — солнечный свет — поддерживает на Земле жизнь. Издавна стали им пользоваться и для избавления от многих недугов.