«Наука в Сибири» № 3-4 (2189-2190) 22 января 1999 г. НА ПРЕДЕЛЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ Наш корр. Принято считать, что серьезные фундаментальные результаты в области естественных наук могут быть получены в основном в академических институтах. В вузах фундаментальная наука была развита слабее. Так действительно оно и было, когда наше государство имело возможность тратить большие средства на амбициозные проекты и поддерживать огромные научные коллективы. В наше время финансировать большие коллективы ученых становится все труднее, и ученые должны сами изыскивать средства для выживания и развития. Но умерла ли фундаментальная наука в этих трудных условиях? Как она выживает и существует ли вне стен академических институтов? Есть ли новые результаты высокого уровня? Наш корреспондент побывал в отделе лазерной оптики научно-исследовательской части Новосибирского государственного университета и убедился в том, что хорошие результаты могут быть получены в стенах вузов и в нынешних трудных условиях небольшими группами ученых. Так, в 1998 году сотрудники отдела опубликовали 20 статей, сделали 24 доклада на международных и российских конференциях, 8 статей находятся в печати. -- Время развала не застало нас врасплох, -- говорит заведующий отделом лазерной оптики д.ф.-м.н., проф. Анатолий Тумайкин. -- Еще в доперестроечное время в НГУ существовали группы, развивающие свои собственные научные направления. Одним из инициаторов был ныне покойный к.ф.-м.н. Борис Бондарев, организовавший в 1978 году группу перестраиваемых лазеров. На базе этой группы и группы сотрудников под моим руководством и сформировались научные направления отдела лазерной оптики в его нынешнем виде. Мы были вынуждены, в отличие от находившихся в тепличных условиях институтов АН, надеяться только на себя и выживать за счет продажи прикладных разработок, вкладывая часть полученных средств в развитие фундаментальных исследований. Хотя отдел и невелик -- всего 8 научных сотрудников в составе двух небольших лабораторий (лаборатория лазерной физики -- заведующий к.ф.-м.н Эдуард Сапрыкин и лаборатория лазерных систем -- заведующий к.ф.-м.н Сергей Кобцев), у нас проводятся фундаментальные и прикладные исследования мирового уровня в области поляризационных явлений при взаимодействии резонансного поляризованного излучения с атомами и молекулами, а также в области физики перестраиваемых лазеров и разработки на их основе различных лазерных систем. Именно в сочетании фундаментальных и прикладных исследований, с выходом на высокие технологии, видится нам секрет выживания. По обоим направлениям в отделе получены результаты на пределе современных возможностей. Лаборатория лазерных систем отдела является признанным российским лидером в области создания непрерывных лазеров на красителях, Ti:Sapphire лазеров, а также специализированной аппаратуры для работы с этими лазерами. Рассказывает ее заведующий, выпускник НГУ к.ф.-м.н. Сергей Кобцев. -- Мы имеем возможность получать как узкополосное излучение с шириной линии менее 1 МГц в области перестройки длин волн 275--1000 нм, так и ультракороткие световые импульсы длительностью менее 20 фемтосекунд. Уникальные лазерные системы на основе узкополосных и фемтосекундных лазеров, созданные в НГУ, не уступают мировому уровню и пользуются большим спросом. Основная область применения этих систем -- спектроскопия сверхвысокого спектрального и временного разрешения, более "земные" применения -- медицина (фотодинамическая терапия и диагностика злокачественных опухолей), технологии получения сверхчистых веществ (лазерное разделение изотопов) и др. Информация о лазерных разработках лаборатории достаточно подробно представлена во всемирной компьютерной сети Internet: http://www.nsu.ru/srd/lls/english/index.htm. Число разработанных, созданных и поставленных за эти годы лазеров и лазерных приборов в различные крупные научно-исследовательские организации России и зарубежья (Болгария, Чехия, Германия, Финляндия, Китай и др.) приближается к ста. Лаборатория имеет собственную прекрасную научно-производственную базу, включающую специализированные лазерные стенды, современное оборудование (часть его создана непосредственно в лаборатории), небольшие многопрофильные механические участки, где производится сборка и доводка узлов лазерных систем. Необходимо отметить, что крупные интегрированные лазерные системы (лазерные спектрометры, лазерно-медицинские комплексы) лаборатория создает в тесном сотрудничестве с ассоциацией АКАДЕМ-ЛАЗЕР, объединяющей ряд малых научно-технических предприятий Академгородка, разрабатывающих и производящих лазеры и лазерные компоненты (АО Лазерный центр "Инверсия", АО "Техноскан", АО "Ангстрем" и др.). Объединение усилий "лазерщиков" различных научно-технических групп позволило в последние годы перейти на качественно новый уровень внедрения лазерных систем, когда системы поставляются "под ключ" и не требует дополнительного оборудования. Примерами таких систем являются фемтосекундные лазерные спектрометры (Ti:Sapphire лазер "FEMTIS" или "FEMoS" c накачкой Ar-лазером "Инверсия" в комплекте с автокоррелятором и измерителем мощности лазерного излучения), поставленные в Физико-технический институт РАН (г.Санкт-Петербург), узкополосные лазерные спектрометры (лазер на красителях "Аметист" с накачкой Ar-лазером "Инверсия" в комплекте с оптическим анализатором спектра, измерителями длин волн и мощности излучения), поставленные в Институт ядерной физики Чешской АН (г.Ржеж под Прагой) и Дзилинский университет (г.Чанчунь, КНР), лазерно-медицинские системы "Спектромед" (лазер на красителях "Аметист" с накачкой Ar-лазером "Инверсия" в комплекте с устройством экспозиции излучения и измерителем мощности лазерного излучения), поставленные в Московский областной онкологический центр (г.Балашиха) и Сибирский центр лазерной медицины (г.Новосибирск). Лаборатория лазерных систем имеет многолетние тесные научно-технические связи с Сибирским центром лазерной медицины, руководитель которого акад. АМТН и ЛАН А.Огиренко в свое время заинтересовал лазерщиков новыми перспективными методами лазерной терапии и активно развивает это направление в клинической практике. -- Основная идея поляризационных исследований, -- продолжает рассказ Анатолий Тумайкин, -- состоит в исследовании процессов передачи момента импульса от поляризованного света к атомам и возникающей при этом в системе анизотропии, а также корреляции внутренних и поступательных степеней свободы атома. Наши теоретические работы в этом направлении оказались в русле одной из самых бурно развивающихся областей физики -- лазерного охлаждения и захвата атомов в магнитооптические ловушки, за которое, как известно, была присуждена Нобелевская премия по физике за 1997 год (С.Чу, В.Филлипсу и С.Коэн-Таннуджи). Мы одновременно с рядом зарубежных групп показали, что в поляризованных лазерных полях с пространственно неоднородной поляризацией имеет место сильная корреляция между светоиндуцированной анизотропией электронной оболочки и внешними степенями свободы атома в целом (координата и скорость). Вследствие этой корреляции на атом действуют дополнительные силы, позволяющие охлаждать их до сверхнизких температур, определяемых энергией отдачи фотонов, локализовать атомы в ловушках на размерах, меньших длины световой волны, формировать когерентные атомные волновые пакеты со свойствами аналогичными световым пучкам. Дальнейшее охлаждение ниже квантового предела, обусловленного эффектом отдачи фотонов, казалось непреодолимым. Однако здесь пригодился эффект когерентного пленения населенностей (КПН), теория которого наиболее детально проанализирована в работах нашей группы. На основе использования эффекта КПН нескольким группам удалось преодолеть квантовый предел и достичь сверхнизких температур атомов до нескольких нанокельвин. При этих температурах поступательное движение атомов замораживается (атом находится почти в покое!) и его следует рассматривать квантованным, т.е. атом представляет собой волну Де Бройля с длиной, превышающей длину волны света. В таких условиях начинают проявляться квантовые статистические свойства, связанные с тождественностью частиц (атомов) и, как известно, в 1995 году многолетние усилия по достижению БЭК в атомарных газах увенчались успехом: удалось получить конденсат Бозе-Эйнштейна (БЭК), когда макроскопический сгусток атомов превращается в квантовый объект (когерентный волновой пакет). Новое состояние материи было получено при захвате охлажденных лазером атомов в магнитной ловушке с последующим испарительным охлаждением. В последних работах 1998 года нам удалось предложить новые схемы темных магнито-оптических решеток, в которых БЭК может наблюдаться при температурах лазерного охлаждения на несколько порядков выше. Таким образом от сверхнизких температур лазерного охлаждения до сверхкоротких лазерных импульсов -- таков диапазон работ отдела лазерной оптики. Ориентируясь на мировой уровень, сотрудники отдела сотрудничают с коллегами в Лейденском и в Свободном университетах (Нидерланды), в Национальном бюро стандартов (США), в Ольденбургском университете (Германия), Дзилиньском университете (Китай), в Институте ядерной физики АН Чехии, в Институте Макса-Планка (Германия) и др. По нашим идеям ставятся совместные эксперименты, наши лазерные установки работают в ряде названных центров. В 1998 году 5 сотрудников отдела провели за рубежом в общей сложности 15 месяцев, работая по совместным проектам. Научная работа отдела ведется в рамках проектов РФФИ, INTAS, программ Минобразования РФ, Миннауки РФ. Сотрудники Отдела лазерной оптики входят в различные профессиональные общества и ассоциации: д.ф.-м.н. А.Тумайкин и к.ф.-м.н. С.Кобцев -- члены Оптического общества им. Д.С.Рождественского, члены российской Лазерной Ассоциации и Коллегии национальных экспертов СНГ по лазерам и лазерным технологиям. С.Кобцев является также президентом ассоциации "Академ-Лазер". Успех работы отдела во многом предопределен стабильным составом ее сотрудников, их высокой квалификацией, трудолюбием и энтузиазмом. Ядро дружной команды отдела -- это проф. А.Тумайкин, с.н.с Э.Сапрыкин, с.н.с. С.Кобцев, докторанты А.Тайченачев, В.Юдин, с.н.с. Н.Коноплева, н.с. В.Сорокин, н.с. С.Кукарин, магистрант О.Прудников, рабочие высшей квалификации А.Дитятин и Ю.Заставенко. На снимках: -- Cотрудники отдела лазерной оптики НГУ профессор А.Тумайкин, кандидаты физико-математических наук Э.Сапрыкин и С.Кобцев готовятся к постановке нового эксперимента. -- Зам.заведующего лабораторией лазерных систем н.с. В.Сорокин. -- Будни "лазерщика"-экспериментатора (н.с. С.Кукарин). стр.