Альфред Кастлер

Родился 3 мая 1902 года, Гебвиллер, земля Эльзас — Лотарингия, Германская Империя

Умер 7 января 1984 года, Бандоль, департамент Вар, Франция

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.

Кастлер учился 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 годов 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.

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, а 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 ним 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 о 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 отдельные атомы и манипулировать ими. Но о нем мы поговорим, когда доберемся до 1997 года.