Превращения гиперболоида инженера Гарина

Но в эту субботу традиция была нарушена. Гость не был готов и, по согласованному расписанию, на субботу был назначен осмотр лаборатории колебаний, а доклад профессора Таунса был перенесен на понедельник.

Ставшие уже классическими исследования парамагнитного резонанса, давшие так много и физике и технике, не очень интересовали гостя. Он сам не работал в этой области и, естественно, стремился к тому, что его увлекало. А увлекали его сложные проблемы квантовой электроники, таящие еще неизведанные пути.

И ему было что посмотреть у Прохорова.

Один из замыслов Прохорова недавно казался совершенно фантастическим. Теперь это полноправное направление. Новая просека в чаще неведомого. Прохоров обосновал возможность создания оптического квантового генератора, в работе которого участвует энергетический уровень, на самом деле не существующий. Не удивительно, что поначалу это казалось многим чисто математическим упражнением, так сказать, игрой ума. Но для Прохорова это, по-видимому, было развитием одной из идей, теперь общепризнанной, а ранее казавшейся безумной.

Речь идет о переходах через удаленные уровни. Началось это много лет назад. Исследования процессов установления равновесного состояния в кристаллах, предназначенных для работы в парамагнитных усилителях, во многих случаях заводили ученых в тупик. Зачастую такие процессы протекали гораздо быстрее, чем это можно было предвидеть. И все расчеты шли насмарку. Не избегли таких разочарований и советские физики, в том числе Прохоров и Маненков.

Квантовая физика обнаружила, что в природе существует множество запретов. И они соблюдаются гораздо строже, чем многие законы, созданные людьми для упорядочения человеческих взаимоотношений. Конечно, и в физике имеются законы, обладающие ограниченной сферой действия. Так, недавно было обнаружено, что казавшийся незыблемым закон сохранения четности неприменим к процессам, связанным с участием нейтрино. Но существуют и такие запреты, которые должны соблюдаться неукоснительно. Именно они запрещали переходы между некоторыми близкими уровнями энергии в парамагнитных кристаллах.

Несмотря на то, что соединенными усилиями были оценены все причины, хотя бы в малой степени разрешающие эти переходы, теория не сходилась с опытом. Переходы происходили несравненно быстрее, чем предсказывали расчеты. Казалось, что природа знает какой-то неизвестный людям путь обхода незыблемого запрета.

Прохоров и Маненков решили обнаружить этот путь. И они нашли его. Оказалось, что частица, находящаяся на том уровне, с которого путь вниз запрещен, может с большой вероятностью подняться на более высокий уровень, а уже потом, практически мгновенно, свалиться вниз. Прохоров и Маненков проверили это предположение на многих примерах, и опыт подтвердил его. Уличив природу в таком обходе запретов, Прохоров и Маненков решили извлечь из этого пользу. Они разработали метод, позволяющий из наблюдения двухступенного процесса определять высоту вспомогательного уровня, играющего основную роль при таких переходах. Это был способ изучения уровней, для наблюдения которых прямыми методами в то время, а в некоторых случаях и теперь не существует нужной аппаратуры. Прохоров и Маненков обнаружили, что в некоторых случаях непрямые переходы между близкими уровнями, разделенными запретом, могут происходить через удаленный третий уровень, лежащий не только выше, но и ниже этой пары. Об этих работах я вспоминаю каждый раз, пересекая по подземному коридору близ ФИАНа Ленинский проспект, переход через который запрещен.

По-видимому, статьи об этих работах Прохорова и Маненкова несколько опередили время. Они не встретили резонанса. Но впоследствии аналогичные исследования были выполнены за рубежом Орбахом. Наверно, статья Орбаха появилась в очень подходящий момент. Почва для нее уже была подготовлена. Факт остается фактом — непрямые переходы в течение нескольких лет даже в нашей стране называли Орбаховским процессом.

Впрочем, Прохоров не рассказывал гостю о непрямых переходах, уже вошедших в учебники. Нужно было беречь время, и он начал с не менее парадоксальной идеи.

Речь шла о двухфотонном оптическом квантовом генераторе. Конечно, двухфотонное поглощение было известно и раньше. При очень интенсивных полях атомные системы могут поглощать не только фотоны резонансной частоты, но и пары фотонов, суммарная энергия которых совпадает с разностью энергий соответствующих уровней.