«Крамольная» идея
К середине 1950-х годов Лаборатория колебаний, куда Гудзенко пришел ещё лаборантом-радиотехником, продолжая учиться на вечернем отделении физфака МГУ, сменила руководство, а вслед за ним и тематику. От двух основных ее научных направлений (радиоспектроскопии и радиоастрономии) отпочковалось третье – квантовая электроника, реализовавшая в итоге дерзкую мечту «Гиперболоида инженера Гарина», и потеснив все остальное далеко на периферию.
То было время крупного научного прорыва, завершившегося созданием оптического квантового генератора и первого лазера на рубиновом кристалле и увенчанного в 1964 году Нобелевской премией, которую разделили двое советских ученых – А.М.Прохоров и Н.Г.Басов – и американец Чарльз Таунс. И «туманная» теоретическая тема, предложенная Гудзенко юному соавтору, судьбой которого так удачно распорядился пятак, лежала в русле этих научных поисков, придерживаясь, однако, своего, параллельного курса. А ее своеобычность заключалась прежде всего в способе энергетической подпитки активной излучающей среды лазера, в качестве которой к описываемому моменту начал использоваться раскаленный газ.
Дело в том, что для получения когерентного лазерного излучения недостаточно только накачать активную среду энергией. Надо ещё создать такие условия, при которых число возбужденных атомов (в квантовой электронике это называется заселенностью), способных испустить квант света при переходе электрона на нижележащую орбиту, превышало заселенность атомов с более низкими энергетическими уровнями. Однако в термодинамически равновесной среде это соотношение как раз противоположно, а потому такое возбужденное состояние называют инверсией.
Но каковы же пути достижения инверсной заселенности? Первый и, вместе, наиболее очевидный из всех – непосредственная накачка верхнего, или так называемого рабочего, уровня. Именно он и оказался в центре внимания большинства исследователей. Соответственно, и зеленая улица была дана лазерам, где излучающей средой служила перегретая плазма, полученная путем создания мощного электрического разряда в газе, а потому и названных газовыми.
Однако для создания энергетического перепада между электронными орбитами, в принципе, не обязательно накачивать верхний, рабочий уровень. Можно ведь взамен этого разгружать (очищать) нижний, то есть брать крепость не штурмом, а как бы путем подкопа. Но условия для такого «подкопа» обеспечиваются уже не в перегретой, а, наоборот, в охлажденной плазме, то есть не на пике, а в послесвечении газового разряда, когда свободные электроны, возвращаясь к исходному состоянию, вновь соединяются (рекомбинируют) с ионами – так называемый противоположный рекомбинационный поток.