Страница 53 из 64
В соседних комнатах Таунс увидел сверхстабильные водородные генераторы. Они, по-видимому, с наибольшим основанием претендуют на роль эталонов частоты. Поэтому становится особенно важным изучить их свойства так же подробно, как это уже сделано для молекулярных генераторов.
Таунс долго и увлеченно обсуждал со своими коллегами различные новые возможности проверки предсказаний теории относительности о неодинаковом течении времени, которые могут быть осуществлены при использовании молекулярных и водородных генераторов. Оживленная дискуссия была прервана телефонным звонком. Из соседней комнаты напоминали о том, что расписание давно нарушено.
Снова возник безнадежный вопрос о том, как объять необъятное. Решили не пытаться. Гость будет сам регулировать скорость и направление своего движения, выбирая то, что его больше привлекает. А привлекала его в тот момент одна фантастическая, почти фантастическая вещь. Таунс уже слышал о том, что Басов с молодыми сотрудниками В. С. Зуевым, П. П. Крюковым, В. С. Летоховым и Р. В. Амбарцумяном заставляют импульсы от оптического квантового генератора бежать быстрее, чем световые волны. Но в это невозможно было поверить! Таунс по дороге с аэродрома даже подтрунивал над Басовым:
— Так во сколько раз скорость у вас больше скорости света?
— В десять, — невозмутимо отвечал Басов.
Так Таунс тогда и не понял, шуткой ли на шутку отвечал Басов или это было сказано всерьез.
И вот теперь в лаборатории он снова в нетерпении спрашивает, правда ли это, и если правда, то можно ли поподробнее?
— Пожалуйста.
И гость услышал даже его поразивший рассказ.
Лазер, при помощи которого наблюдался этот необычный эффект, давал гигантский импульс света мощностью в миллиарды ватт. Басовцы пропускали этот импульс через стержни возбужденного рубина, где он усиливался еще больше. Теория, развитая Сковилом и его сотрудниками, предсказывала, что при этом импульс, который первоначально длился всего несколько десятков миллиардных долей секунды, станет еще короче.
Однако точные измерения показали, что ожидаемого укорочения не получается. Длина и форма импульса остаются почти неизменными. Но совершенно неожиданно оказалось, что вершина импульса бежит вперед гораздо быстрее, чем распространяется свет в пустоте. Результат, казалось, противоречит основному положению современной физики о том, что скорость света в пустоте не может быть превзойдена.
Пришлось прервать опыты, рассказывал гостю Басов, и сесть за стол. Вот что сказали формулы, после того, как их допросили строже, чем это раньше сделал Сковил. Гигантский импульс, несмотря на свою кратковременность, содержит более миллиона световых колебаний. Они начинаются с очень слабых и лишь постепенно достигают колоссальных величин. По мере того как этот импульс пробегает через усиливающий кристалл, слабые колебания на переднем склоне импульса усиливаются, съедая всю энергию, запасенную в кристалле. На долю остальной части импульса уже ничего не остается. Эта часть бежит не усиливаясь, а может быть, даже немного ослабевая из-за рассеяния на неизбежных неоднородностях кристалла и из-за других потерь энергии. Поэтому по мере продвижения светового импульса вдоль кристалла его вершина быстро перекатывается вперед по самому импульсу.
— А так как мы измеряем скорость импульса по положению его вершины, — говорил Басов, — то, естественно, получаем величину большую, чем скорость света. Иными словами, сама волна бежит со скоростью света, а вершина импульса перемещается быстрее, так как роль вершины импульса постепенно переходит от одного гребня волны к другому!
Я представляю себе цепочку спортсменов, бегущих один за другим с совершенно одинаковой скоростью. Пусть теперь один из них на бегу передает эстафетную палочку тому, кто бежит перед ним, а этот, в свою очередь, передает ее вперед. При этом эстафетная палочка будет двигаться вперед быстрее, чем сами спортсмены. Нечто подобное происходит и с вершиной импульса в опытах, показанных Таунсу.
«Сверхсветовой» импульс пока кажется неким физическим курьезом. Но, поняв механизм его возникновения, в этой лаборатории сумели добиться и получения сверхкоротких импульсов, предсказанных расчетом Сковила. Это было нелегкое дело. Условия расчета Сковила соблюдались только для тех импульсов, которые не имеют пологой передней части. Только если передний фронт импульса, попадающего на вход усилителя, очень крут, его вершина не сможет убегать вперед, а хвост будет постепенно обрезаться.
Ни одна система управления резонатором, применяющаяся для получения гигантских импульсов, не давала нужной крутизны переднего фронта. После упорных поисков пришлось ввести в лазер вторую систему модуляции, дополнительно обрезающую передний фронт гигантского импульса. Как только система была налажена, все пошло в соответствии с расчетом. Усилитель не только увеличивал высоту импульса, но и обрезал его хвост. Так были впервые получены гигантские импульсы света длительностью всего в несколько миллиардных секунды.
И опыт и его объяснение произвели на гостя большое впечатление. За обедом, который прервал обход лаборатории, он поднял тост за будущую Нобелевскую премию.
Но впереди были другие комнаты и не менее интересные работы. Здесь были и полупроводниковые оптические генераторы различных типов, и генераторы, работающие на всевозможных газах, и твердотелые генераторы, дающие световые импульсы такой мощности, что они превращают газ в ослепительно сияющую плазму.
Гостю показали установку, при помощи которой физики совместно с астрономами проводили в Крымской обсерватории точную светолокацию Луны, сравнивали полученные результаты с тем, что в этом направлении сделано в США, где пока зафиксировали лишь факт приема световых волн, отраженных от лунной поверхности. И в лаборатории, и в коридорах, переходя из комнаты в комнату, и за обеденным столом говорили об одном и том же. Чего можно ожидать от лазеров в будущем? Где следует их применять? Конечно, прежде всего обсуждали, удастся ли при помощи сверхгигантских импульсов управлять термоядерными реакциями. Речь шла и о возможности применения мощного электромагнитного излучения для управления химическими реакциями. Ведь применив такой метод воздействия, можно избирательно разрушать химические связи и направлять течение реакции по новым путям, недоступным при обычных методах. Такие исследования уже начались, а возможность создания для этой цели специальных генераторов уже изучается в лаборатории Прохорова.
Очень важно было бы научиться включать и выключать лазеры при помощи сигналов других лазеров. Это открывает путь к созданию сверхбыстродействующих счетных машин. Особенно ценным была бы возможность применения света в таких машинах и для передачи и сохранения информации.
Полупроводниковые оптические генераторы, работающие при малых токах, могли бы составить основу таких вычислительных машин и других разнообразных сверхбыстродействующих схем, аналогичных радиосхемам.
От этих проектов, относящихся еще к будущему, беседа переходила к вполне реальным применениям лазеров. К оптическим системам связи и передачи телевидения, к лазерным дальномерам и гироскопам. Гости и хозяева сравнивали различные способы применения лазеров для обработки алмазов и твердых сплавов, для сварки самых тугоплавких металлов. Они обсуждали детали того, как лазер помогает выполнять тончайшие операции внутри живого человеческого глаза, как его лучи производят филигранные исследования клеток живого организма, вызывая в них разнообразные изменения. Лазер… лазер…
Человек, по-настоящему увлеченный своим делом, думает о нем постоянно, вновь и вновь рассматривая его с различных сторон, отыскивая новые возможности, разрабатывая программу на завтра и планы на будущее. И только сон может прервать этот поток мыслей. Хотя некоторые считают, что отдельные части мозга трудятся и во сне, передавая сведения, полученные за день, в глубинные тайники памяти.
Оставим теперь наших друзей и их гостя. Ведь и завтра ему предстоит нелегкий день. День в лаборатории Прохорова,