Нобелевские лауреаты: Альфред Кастлер

Как солнечное затмение может привести к Нобелевской премии, зачем нужно накачивать лазеры и как маленькая научная группа может повлиять на атомную физику всего мира, — в новом выпуске рубрики «Как получить Нобелевку». Альфред Кастлер Родился 3 мая 1902 года, Гебвиллер, земля Эльзас-Лотарингия, Германская Империя Умер 7 января 1984 года, Бандоль, департамент Вар, Франция Лауреат Нобелевской премии по физике 1966 года (единолично). Формулировка Нобелевского комитета: «За открытие и разработку оптических методов исследования резонансов Герца в атомах (for the discovery and development of optical methods for studying Hertzian resonances in atoms)». Родился нынешний нобелиат подданным «заклятого» соседа Франции - в 1902 году Эльзас находился во владении Германской империи. Позже ему еще раз предстоит пережить оккупацию той же страной. В науку сына Фредерика Кастлера и его супруги Анны, урожденной Фрей, привели два обстоятельства. Во-первых, сам Альфред был от природы очень любознательным ребенком, а во-вторых, эту любознательность возвело в квадрат и затем умножило на два полное солнечное затмение. После чего выбор жизненного пути был предопределен. Он выучился в лицее Бартольди в городе Кольмар, а в 1921 году поступил в Высшую нормальную школу, с которой будет связана вся его дальнейшая жизнь. Только 15 лет после окончания он сначала преподавал физику в лицее Мюлуза, а потом в университете Бордо. И лишь затем он вернулся в ENS, основал там со своим студентом Жаном Бросселем небольшую исследовательскую группу по спектроскопии, и сделал в начале 1950-х годах несколько открытий, которые, наряду с фундаментальными работами лауреатов 1964 года Александра Прохорова, Николая Басова и Чарльза Таунса, привели человечество в эпоху лазеров, без которых уже невозможно представить современную физику. Главное открытие, которое сделали Кастлер и Броссель – это метод оптической накачки. Жан Броссель CNRS Photothèque/OROP Что это такое? Хорошо известно, что при поглощении квантов света, электроны в атомах могут перейти на более высокий уровень, а потом, испустив квант, вернуться назад. А можно перевести электроны на несколько уровней выше, после чего они спустятся не на самый низкий уровень, а «этажом повыше». В результате возникает избыточная заселенность второго уровня – что можно использовать потом в лазере. То есть накачка – это в прямом смысле «закачивание энергии» в рабочее тело лазера при помощи оптического излучения. Кроме этого, Кастлер открыл метод двойного резонанса. Вот в чем его суть: на самом деле, каждый энергетический уровень атома представляет собой множество подуровней из-за сдвигов. Это называется тонкой структурой спектра. Для того чтобы увидеть близко расположенные линии, атомы, кроме света, облучают другим электромагнитным излучением, например радиоволнами. Этот дополнительный метод называется резонансом Герца в честь Генриха Герца, который открыл радиоволны (хотя на самом деле, этот метод создан нобелевским лауреатом Исидором Раби). Но этот метод несовершенен. Дело в том, что атомов, возбужденных радиоволнами оказывается очень мало и их сигнал очень, очень сложно увидеть. Кастлер с Бросселем открыли, что дополнительный поляризованный луч света усиливает резонанс и позволяет точно фиксировать подуровни возбужденных атомных состояний. Этот метод получил название двойного резонанса. По совокупности этих работ Кастлера (но, почему-то не Бросселя) удостоили Нобелевской премии по физике 1966 года. Единолично – это будет встречаться все реже и реже. В своей речи на Нобелевском банкете Кастлер во-первых, воздал должное своему бывшему студенту, а ныне – другу и коллеге Жану Бросселю, с которым он и сделал все эти открытия, но который не получил вместе с Кастлером Нобелевской премии, а во-вторых, порадовался тому, что французы снова начали получать высшую научную награду после большого перерыва – и привел две причины для этого. Для Кастлера премия действительно была очень важной именно в контексте возрождения Франции. У нас есть возможность посмотреть, с каким чувством он слушает собственное представление на нобелевской церемонии. Все видно на его сосредоточенном и одухотворенном лице. Но нельзя не сказать и об еще одной важной заслуге Кастлера и Бросселя: с 1951 года их группа начала активно готовить молодых ученых. Небольшая лаборатория в Высшей нормальной школе оказала огромное влияние на всю атомную физику Франции – да и мира тоже. Недаром среди учеников нобелиата – Клод Коэн-Таннуджи, который развил лазерную технику до такого уровня, что придумал, как при помощи лазерного луча охлаждать и манипулировать отдельными атомами. Но о нем мы поговорим, когда доберемся до 1997 года. Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще. Подписывайтесь на Indicator.Ru в соцсетях: Facebook, ВКонтакте, Twitter, Telegram, Одноклассники.