Идейное богатство было, по-моему, самой сильной стороной Гудзенко. Но он никогда не боялся обсуждать свои сырые идеи — не боялся ни критики, ни того, что их могут украсть, а это случалось. Но самое удивительное было то, как он воспринимал чужие идеи, если видел в них здравое зерно. Он защищал их, порой, от самого автора, находил малейшие зацепки для спасения и развития.

Сергей Яковленко

ОН УМЕЛ БЫТЬ СЧАСТЛИВЫМ ЧЕЛОВЕКОМ

Памяти основателя теории плазменных лазеров Льва Гудзенко

Лицо эпохи определяют наиболее яркие представители своего времени. По ним потомки стараются понять, чем жило общество, восстановить теряющуюся связь времен. Мне посчастливилось застать замечательный периодмассового интереса к науке вообще и к точным наукам в особенности. В то время наиболее способные люди занимались физикой. Среди них был мой учитель — Лев Иосифович Гудзенко. Он умер тридцать лет назад.

Сейчас у нас период деградации общества. Но он должен когда-то смениться периодом созидания. Поэтому надо, не идеализируя и не очерняя, рассказать о прошедших временах, попытаться по возможности сохранить светлые образы ушедших коллег.

По формальным признакам в научной биографии Льва Иосифовича нет ничего особенно примечательного. Он не академик, не членкор и даже не профессор; не удостоен медалей, премий, почетных званий, правительственных наград. Почему же надо отвлекать внимание на рассказ об этом ученом, когда есть куда более маститые? Потому, что он был замечательный физик и прекрасный человек, а это настоящая редкость даже в те времена.

Сначала мне хотелось просто написать про его человеческие качества и особенности стиля работы, но это не получилось. В отрыве от конкретной жизненной ситуации похвальное слово о ком бы то ни было просто скучно читать. Такое описание покрывает образ человека глянцем (пусть нехрестоматийным), превращает в куклу. Поэтому я просто расскажу, как смогу, о нашем сотрудничестве. Шаг за шагом кратко опишу незабываемые 11 лет совместной работы, и, смею сказать, дружбы.

Знакомство

Мы познакомились в феврале 1967 года. Лев Иосифович был младшим научным сотрудником теоретического сектора Лаборатории колебаний, руководимой академиком и нобелевским лауреатом А.М. Прохоровым. Я был студентом четвертого курса Московского инженерно-физического института (МИФИ) факультета теоретической и экспериментальной физики (факультет Т). Очень хотел быть физиком-теоретиком, но это не удавалось. Экзамен в теоргруппу провалил. Попытки найти себе шефа для научной работы по разным причинам не имели успеха. 

Шеф или научный руководитель — понятие по тем временам не всегда формальное. У теоретиков это обычно человек, с которым вы обсуждаете научные задачи и в случае, когда удается получить интересный результат, направляете в печать совместную статью. Шеф, имеющий административное влияние и довольный своим подопечным, мог потом взять его к себе в аспирантуру или устроить на работу в хорошее научное окружение. Впрочем, о статьях, аспирантуре и дальнейшей работе в начале совместной деятельности говорить было даже неприлично. Считалось, что надо получить интересные результаты и тогда будет хорошо. В чем заключается это “хорошо”, многие даже не выясняли.

Знакомство началось своеобразно. На встречу с двумя будущими шефами (Львом Иосифовичем Гудзенко и Леонидом Александровичем Шелепиным) и заинтересованными лицами (Владимиром Николаевичем Колесниковым и Борей Гордийцом) мы пришли вдвоем с Сашей Бирюковым, тоже провалившим экзамен в теоргруппу. Будущие шефы по очереди рассказали кратко суть двух разных задач и предложили выбрать каждому свою для дальнейшей работы. Почти ничего не поняв из рассказанного, мы решили выбрать себе руководителей с помощью подброшенного пятака, что и сделали у них на глазах. Это было нахальновато, выбираемые могли обидеться. У нас к тому времени уже были столкновения с теми, кто требовал к себе почитания, не основанного на научных заслугах. Поэтому бросание жребия было как бы проверкой на снобизм. Выбираемые отнеслись к этой процедуре с интересом и без какой либо обиды, отметив прогрессивность используемого метода. Пятак упал удачно для всех.

Для плодотворной работы, особенно на первых порах, необходим постоянный контакт. Для этого шеф должен быть доступен или готов передать непосредственное управление, например, своему аспиранту. Гудзенко обычно возился со своими подопечными сам, не жалея времени. О научных проблемах он думал постоянно, а если делал что-то другое, эти проблемы уходили в подкорку. Основные обсуждения шли по телефону. Можно было позвонить в любой день с 9-ти до 23-х и обсуждать задачу, пока что-то не сдвинулось или не отсохло ухо от телефонной трубки.

Рекомбинационная накачка

Область научной деятельности, к которой Гудзенко меня привлек, тогда еще не вполне оформилась. Поэтому общие результаты появились далеко не сразу. Сейчас этот раздел называется “Плазменные лазеры”. Кратко поясню суть.

Лазер — это такой прибор, который генерирует электромагнитное излучение, обладающее особыми свойствами. Обычно между двумя зеркалами (резонатором) помещается так называемая активная (т.е. усиливающая свет) среда. В активной среде излучение, бегая от зеркала к зеркалу, усиливается за счет вынужденных переходов. Понятно, что усиливающая свет активная среда является одним из основных элементов лазера. Для того чтобы ее получить, надо ввести энергию, как принято говорить, — накачать среду. Часть энергии накачки затем переходит в тепло, а часть выносится лазерным излучением. Идея, выдвинутая Гудзенко, относилась к способу получения активных сред. До Гудзенко как-то само собой считалось, что для создания инверсной заселенности в газе надо непосредственно накачивать верхний рабочий уровень, например, реализовать такие условия, при которых его возбуждают электроны. Такие лазеры уже работали и назывались газовыми лазерами. В начале 60-х Гудзенко предложил не возбуждать верхний уровень непосредственно, а полностью отрывать электрон от атома (осуществить ионизацию), а затем заставить электроны снова соединяться (рекомбинировать) с ионами.

Сначала он хотел осуществить усиление непосредственно за счет фоторекомбинации. Потом почувствовал, что это не пройдет, и предложил осуществлять рекомбинацию в таких условиях, когда верхние уровни атомов будут заселяться больше, чем нижние. Иначе говоря, он предложил осуществить рекомбинационную накачку атомных уровней.

Гудзенко не любил работать один. Думаю, это связано в первую очередь с тем, что его идеи часто уводили в область, где он слабо разбирался в конкретном материале. Изучать все подряд непродуктивно. Поэтому он “соблазнял” своей идеей либо специалиста в соответствующей области, либо молодого коллегу (студента, аспиранта), и обучался нужному разделу физики в ходе совместной работы.

С рекомбинационной идеей он обратился сначала к Сергею Сергеевичу Филиппову, но тот неожиданно ушел из ФИАНа в закрытую организацию (как говорили, в “ящик”, имея в виду, что эти организации обозначались как почтовый ящик такой-то). Затем он обратился к Шелепину. “Соблазнение” шло не только по линии физики. Шелепин рассказывает, что Гудзенко мотивировал занятие лазерной тематикой тем, что за нее легче получить квартиру. Думаю, это была шутка, квартир за это они не получили.

Рассмотрев рекомбинацию ионов водорода при заданных параметрах плазмы, Гудзенко и Шелепин обнаружили, что в некотором диапазоне плотностей и температур электронов действительно имеет место инверсная заселенность возбужденных атомов водорода, и реализуются коэффициенты усиления, достаточные для запуска лазера. Потом они привлекли к работе над этой темой Б.Ф. Гордийца, еще студента. Шелепин взял его к себе в аспирантуру. Представляя Гордийца жене Шелепина, Гудзенко сказал: “Это наш с Лёней общий ребенок”. Втроем они провели расчеты, показывающие возможность усиления в рекомбинирующей плазме лития и в плазме многозарядных водородоподобных ионов. Соответствующие работы были опубликованы в 63–68-м годах. В 80-е годы, когда хотели создать мощный рентгеновский лазер в рамках известной программы СОИ, так называемых «звездных войн», эти статьи часто цитировали у нас и за рубежом как основополагающие.

Далее научные пути этого коллектива разошлись. Шелепин и Гордиец занялись лазерами на колебательных переходах молекул. Гудзенко стал подыскивать кого-нибудь для развития теории лазеров, накачиваемых рекомбинационными процессами. Тогда и появились мы с Сашей. Пятак распорядился Саше заняться колебательными переходами, а мне плазменными лазерами.

Неудобный человек

Надо отметить, что по общему признанию плазменные лазеры тогда существовали только на бумаге. Экспериментаторы не проявляли большого интереса к идеям младших научных сотрудников, а маститые ученые полагали, что все что-нибудь стòящее рождается либо в их головах, либо под непосредственным влиянием этих голов и, соответственно, с ними в соавторстве публикуется. Гудзенко же славился независимым характером, и сотрудничество с ним не поощрялось.

Было еще несколько историй, о которых я знаю только по рассказам. Излагать их довольно долго, и я не уверен в деталях. Говоря кратко, будучи избран в профсоюзный комитет, Гудзенко проявил нетрадиционную активность, которая на всю оставшуюся жизнь рассорила его со всем начальством.

В одной истории он вступился за сотрудницу, которая по вине руководства Института подверглась воздействию радиации и тяжело заболела. Дело дошло до суда, на котором Гудзенко активно выступал против руководства Института. Такое не забывают. В другой истории, он на деньги директорского фонда, который административный аппарат делил между собой в виде премий, снял помещение для летнего отдыха детей сотрудников ФИАН. Не могу представить, как ему это удалось, но вполне представляю последовавшую искреннюю ненависть аппарата (референтов, секретарш, да и начальников).

Вообще, он вел себя без какой-либо тени угодливости, необходимой для служебного продвижения. Например, на Ученом совете, где обсуждалось строительство корпуса с самым сильным в мире магнитом, и основное внимание уделялось будущему расположению туалетов, он задал вопрос: под какие новые научные задачи ведется это строительство? Вопрос оказался почему-то неожиданным, и воцарилось неловкое молчание. Быстрее всех нашелся председатель и в ответ прозвучало, что будет достигнуто рекордное значение напряженности поля, и это что-нибудь новое даст. После такого вопроса Гудзенко из ученого совета вывели.

Все это не способствовало проведению экспериментов по его идеям. Ведь для этого требуются материальные затраты и, соответственно, поддержка начальства.

Прикладная математика

Гудзенко раньше многих осознал, что исследовать кинетику активных сред лазеров надо с помощью электронно-вычислительных машин (ЭВМ, сейчас называемых компьютерами). В те времена ЭВМ в основном использовались там, где и до их появления широко применялись численные методы, в частности, при создании ядерного и ракетного оружия, расчета траекторий спутников и т.п. Гудзенко убедил меня заняться построением кинетических моделей рекомбинирующей плазмы. Кинетическая модель с математической точки зрения — система дифференциальных уравнений, которую в ситуации сколько-нибудь близкой к реальности не удается решить аналитически (т.е. представить искомые величины в виде формул). Соответственно, используются численные методы. Численные методы радикально расширяют возможности решения конкретных задач, но имеют тот существенный недостаток, что каждый раз решается задача с конкретным набором входящих в нее физических параметров. Обычно же интерес представляют зависимости искомых величин от этих параметров. Поэтому надо не только проводить много расчетов, но и понять, как представить результаты, чтобы они давали физическую картину явления, а не были бы нагромождением чисел.

В те времена ЭВМ обычно была одна на довольно крупный институт (к примеру, ФИАН или МИФИ), часто выходила из строя. Программы набивались на перфокартах, процесс отладки (т.е. поиска и устранения различных ошибок) был мучительным. Значительно лучшие условия имелись в Институте прикладной математике (ИПМ). В этот институт к тому времени из “ящика” перешел упоминавшийся ранее С.С. Филиппов. С ним и договорился Гудзенко о нашей совместной работе втроем.

Об аспирантуре

Лев Иосифович несколько раз оказывал конкретное решающее воздействие на мою судьбу. Убедившись, что я хочу работать в науке, он стал думать о моем трудоустройстве. Его взаимоотношения с начальством не позволяли надеяться на аспирантуру или работу в ФИАНе. Кроме того, из МИФИ в ФИАН распределяли неохотно. Базой МИФИ было Министерство среднего машиностроения (Минсредмаш, ныне — Минатом) т.е. закрытые атомные НИИ и города, а также Институт атомной энергии им. Курчатова (ИАЭ, знаменитый Курчатник). В ИАЭ, в теорсекторе Отдела плазменных исследований работал Владимир Ильич Коган. Гудзенко уговорил его взять меня к себе в аспирантуру формально, т.е. так чтобы фактически я работал под руководством Гудзенко. Это была не очень редкая ситуация в те времена. Для Гудзенко же это был практически единственный способ работы с учениками. В частности, руководителем моей дипломной работы формально числился не Гудзенко, а В.Н. Колесников, который нас познакомил. У своего другого ближайшего ученика, В.Е. Чертопруда, Гудзенко тоже не был оформлен научным руководителем.

Для поступления в аспирантуру нужна была не только отличная оценка за диплом, но и рекомендация Ученого совета Института, которая выдавалась на основе решения Государственной экзаменационной комиссии (ГЭК) при защите диплома. Должен сказать, что мои взаимоотношения с администрацией кафедры физики холодной плазмы, на которой я оказался после провала экзамена в теоргруппу, были, мягко говоря, натянутые. Заведующий кафедрой строил из себя крупного ученого, никаким ученым (да и преподавателем) по сути, не являясь. Студенты это знали, но старались скрыть, а я не старался.

В 1969 году на защите диплома для меня сложилась критическая ситуация. Завкафедрой категорически отказался рекомендовать меня в аспирантуру. Его, конечно, сильно поколебало заступничество ведущих физиков кафедры: Колесникова и двух Фетисовых (Игоря Константиновича и Евгения Петровича), а также пришедших на ГЭК Филиппова и Гудзенко, но личная неприязнь взяла бы свое, если бы не один аргумент, оказавшийся решающим. Гудзенко умудрялся находить аргументацию, действовавшую на данного конкретного человека. Он сказал, что кафедра срывает распределение в Курчатовский институт, поскольку я там запланирован в аспирантуру, а не на работу, для которой не предусмотрено соответствующей единицы. Срыв распределения в Курчатник был тогда в МИФИ тяжелой провинностью и завкафедрой сдался. Свое недовольство он позднее выместил на многих выпускниках нашей группы, этого не ожидавших. В частности, сильно навредил Саше Бирюкову. Через день после защиты диплома Лев Иосифович устроил мне здоровую взбучку за форму ответов на вопросы и общее недипломатическое поведение.

Процесс поступления в аспирантуру занял несколько месяцев. Сдача экзаменов и оформление всяческих бумажек шли неторопливо. В частности, для того, чтобы получить справку о рекомендации меня в аспирантуру Ученым советом МИФИ, потребовалась справка от Курчатника для МИФИ, что мне нужна эта справка. Зачислен я был только осенью.

В этот переходный период, не принадлежа никакой организации, я не имел возможности получить пропуск в ИПМ, чтобы считать на машине. Оставалось размышлять над нашими задачами. И тут произошло нечто новое — я тоже начал выдвигать идеи, которые мы с Гудзенко стали интенсивно обсуждать. С тех пор наше сотрудничество перешло на качественно новый уровень, и отношения стали настолько близкими, насколько позволяла разница в возрасте.

Об идеях

Трудно определить понятие “идея”, но все знают, что это такое. Это то, что позволяет либо выйти из тупика, либо начать новую интересную  область исследований. Настоящие идеи возникают редко. Почти вся научная деятельность состоит из черновой работы и поисков выхода из очередного тупика. При этом часто возникают квази-идеи, которые ни к чему не приводят. Их желательно распознавать и отбрасывать сразу, иначе вся жизнь уйдет на исследование тупиков. Но это никого не сбивало с толку. Только что родившаяся идея слаба, как всякий новорожденный. Она часто может показаться квази-идеей. Сам автор, в ней, как правило, не уверен. Обычно стараются все продумать, кое-что посчитать и тогда только обсуждать с другими людьми. Некоторые доходили до крайностей. Один очень уважаемый мною физик-теоретик С.И. Брагинский в течение нескольких лет ни с кем не обсуждал свою научную деятельность, даже не задавал вопросы на семинарах и не пришел на встречу с посетившим Союз знаменитым плазменщиком Альфвеном, чтобы никому не раскрыть основные идеи своей работы. По окончании он положил на стол своему шефу, уважаемому, и искренне любимому почти всеми, академику М.А. Леонтовичу, четыре объемных работы, ставшие докторской диссертацией. 

Идейное богатство было, по-моему, самой сильной стороной Гудзенко. Но он никогда не боялся обсуждать свои сырые идеи — не боялся ни критики, ни того, что их могут украсть, а это случалось. Но самое удивительное было то, как он воспринимал чужие идеи, если видел в них здравое зерно. Он защищал их, порой, от самого автора, находил малейшие зацепки для спасения и развития. Это вообще редкое человеческое качество и почему-то оно редко встречается даже у людей богатых своими идеями. Кстати, к квази-идеям и их самоуверенным носителям Гудзенко был беспощаден, невзирая на чины и звания.

Когда идея осознается другими учеными, она, как правило, представляется им очевидной. Как говорится, всякая мысль между бесконечным временем, когда она считается неверной и бесконечным временем, когда она считается тривиальной, переживает краткий миг торжества. Может быть, многое из того, о чем я здесь хочу рассказать, покажется сейчас очевидным, но это не так. Свидетельство нетривиальности идей Гудзенко в том, что они долго не принимались многими маститыми учеными.

Плазменные лазеры

Одна из идей, определивших надолго мою научную деятельность, состояла в стимулировании лазерным излучением переходов в сталкивающихся атомах и молекулах. Однако здесь я остановлюсь в основном на других исследованиях, связанных с плазменными лазерами. Сам термин “плазменные лазеры” Гудзенко стал использовать почти сразу, после того как придумал рекомбинационную накачку, но к четкой классификации мы пришли позднее, в начале 70-х. В состоянии термодинамического равновесия инверсной заселенности быть не может. Лазер — существенно неравновесная система. В термодинамически равновесной плазме доля ионизованных атомов (степень ионизации) определяется ее температурой. Поэтому отклонение от термодинамического равновесия в плазме может осуществляться как бы в две противоположные стороны. Температура плазмы может быть выше или ниже той, которая была бы при данной степени ионизации в равновесной плазме. В перегретой плазме электроны преимущественно возбуждают и ионизуют атомы, а в переохлажденной — рекомбинируют. До Гудзенко исследовались лазеры на перегретой плазме и их называли газовыми лазерами. Соответственно, плазменными лазерами мы стали называть лазеры на переохлажденной плазме. Разумеется, эта  классификация условна, как и всякая другая. Например, не всегда можно ввести понятие температуры. Чем она полезна, я постараюсь объяснить позднее. Для достижения инверсной заселенности надо не только накачивать верхний рабочий уровень, но и каким либо образом разгружать (очищать) нижний. Все это понимали, но как-то не очень уделяли проблеме разгрузки внимания. Гудзенко же считал ее для плазменных лазеров одной из основных.

В атомах водорода и водородоподобных ионах инверсия реализовывалась за счет того, что излучательный (радиационный) распад нижнего уровня происходит быстрее, чем распад верхнего. Однако такой способ разгрузки плох тем, что при нем нельзя использовать как плотные газы из-за перепоглощения (реабсорбции) излучения, так и плазму с высокой плотностью электронов, из-за того, что радиационные переходы перестают конкурировать со столкновительными.

Второй способ — девозбуждающие столкновения с электронами — тоже предложил Гудзенко. Этого способ позволяет использовать плотные газы с высокой плотностью электронов, т.е. увеличить величину лазерной энергии, снимаемой с единицы объема. Однако он требует довольно никой температуры электронов и для него нужны атомы со специфическим расположением уровней, например, упоминавшийся выше литий.

По законам квантовой механики один атом, пролетая довольно далеко от другого, может передать ему свое возбуждение. Если энергия возбуждения первого атома больше энергии ионизации второго атома, то происходит ионизация второго атома. Столкновения с такой ионизацией носят название реакций Пеннинга, по имени физика их обнаружившего. Я предложил использовать для разгрузки нижнего уровня реакции типа пеннинговских. Гудзенко сразу же поддержал эту идею, и мы начали ее теоретически прорабатывать.

Пучковая накачка

Классификация типа лазера по отклонению его активной среды от термодинамического равновесия удобна потому, что кинетика процессов в этих активных средах существенно различается. Это не только важно для теории, но и определяет разные способы экспериментальной реализации газовых и плазменных лазеров. Во-первых, расположение атомных уровней, удобное для получения инверсии в режиме ионизации, как правило, неудобно при рекомбинационной накачке. Во-вторых, надо по-разному накачивать среду. 

Газовые лазеры (например, наиболее известный лазер на парах меди) работают на фронте импульса разряда, накачивающего среду. Плазменные лазеры должны были работать после обрыва импульса накачки (в послесвечении). Газовые лазеры работали и в стационарном режиме. Дело в том, что в обычном тлеющем разряде плазма оказывается перегретой. В разрядной трубке происходит преимущественно ионизация, а стационарные условия обеспечиваются тем, что электроны и ионы диффундируют к стенкам, где и рекомбинируют. Для плазменных лазеров возможность стационарного режима накачки в то время даже не обсуждалась.

Гудзенко уже давно интересовало — можно ли запустить плазменный лазер в послесвечении пучка электронов, пробивающих плотный газ? В конце 69-го я построил несложную кинетическую модель плазмы, создаваемой электронным пучком, и первые же расчеты показали, что переохлажденная плазма должна образовываться не только в послесвечении, но и в процессе воздействия пучка электронов на плотный газ, т.е. квазистационарно. Согласно теоретическим представлениям того времени, чтобы запустить лазер с квазистационарной накачкой электронным пучком, надо было нагреть электроны за счет взаимодействия электронов пучка с коллективными колебаниями электронов плазмы, соответствующие эксперименты уже были. Однако этот механизм оказался неэффективным, поскольку работал лишь при низкой плотности накачиваемого газа. 

Пеннинговская разгрузка нижнего рабочего уровня давала возможность перейти к плотным средам, а использование электронного пучка в принципе позволяло получить генерацию большой средней мощности. Гудзенко стал интенсивно искать экспериментаторов, которые могли бы запустить такой лазер. Он уговорил на совместную деятельность своего приятеля, Михаила Вениаминовича Незлина. Тот работал в Отделе плазменных исследований в ИАЭ, был уже доктором и у него имелась установка с электронным пучком. После ряда обсуждений мы остановились на смеси гелия с водородом как наиболее простой системе.

Однако сотрудничества у нас не получилось по ряду объективных и субъективных причин. Более того, через некоторое время Незлин на нас обиделся и прекратил не только сотрудничество, но и простое общение. Лазер ему запустить не удалось, и он со своим аспирантом опубликовал в 1977-м году подробную статью, где, опираясь на результаты экспериментов и теоретического рассмотрения, доказывал, что создание квазистационарного плазменного лазера вообще нереально. Это нанесло большой вред тематике. Впервые квазистационарный пеннинговский плазменный лазер с пучковой накачкой был запущен лишь в 84-м году группой В.Ф. Тарасенко (Институт сильноточной электроники, Томск). А в 88-м году группой А.М. Янчариной (Томский государственный университет) была получена генерация на всех предсказанных нами переходах гелия в смеси с водородом при накачке электронным пучком, сформированным в разряде. Но Льву Иосифовичу не суждено было до этого дожить.

Известие из Ростова

Гудзенко угнетало отсутствие экспериментальных подтверждений идеи плазменного лазера. Большинство лазерщиков считало, что это нереализуемо. Например, на семинаре, где Гордиец доложил свою кандидатскую диссертацию, руководитель семинара сделал примерно такое заключение: “Диссертация неплохая, особенно часть, посвященная колебательным переходам, но один из выводов надо поправить — написать, что рекомбинационная накачка неосуществима практически”.

Нельзя сказать, что экспериментов не было вообще. Иногда появлялись статьи, где сообщалось о генерации в послесвечении. Однако авторы этих работ, как правило, считали, что реализуется обычный режим возбуждения, а задержка обусловлена другими причинами. Например, еще в 1966 году Л. Бокастен и другие получили генерацию на переходе атома водорода, но не связывали ее с рекомбинацией. Доказательство того, что генерация на переходе атома водорода происходит за счет рекомбинационной накачки, получили В.С. Алейников и А.П. Шелеепо, но работа была выполнена в закрытой организации, ее опубликовали только в 1974 году. В 1969 году П. Пикстон и Дж. Фоулсз получили генерацию в послесвечении смеси гелия с водородом, но объяснили ее накачкой за счет перезарядки с отрицательного иона водорода. Мы с Гудзенко и Ю.К. Земцовым проанализировали эту работу и показали, что там реализован рекомбинационный механизм накачки верхнего рабочего уровня в сочетании с пеннинговской очисткой нижнего рабочего уровня.

Осенью 1972 года на конференции по атомным столкновениям в Ужгороде к нам с Гудзенко подошли два симпатичных человека М.Ф. Сэм и Е.Л. Латуш из Ростовского государственного университета. Немного помявшись, они спросили: “Почему вы пишете в своих работах, что нет прямого экспериментального подтверждения идеи рекомбинационной накачки? Мы получили генерацию на многих ионных линиях при рекомбинационной накачке”. Надо было видеть, как мы обрадовались.

Оказывается, про возможность рекомбинационной накачки и про свой эксперимент с водородом им рассказал В.С. Алейников. Они не только получили генерацию примерно на тридцати переходах ионов щелочноземельных элементов в послесвечении, но и провели ряд опытов, доказывающих, что имеет место именно рекомбинационная накачка. Наиболее красивым был эксперимент с наложением короткого слабого импульса тока во время послесвечения. Этот импульс немного повышал электронную температуру. Поскольку скорость рекомбинации в этих условиях резко зависит от температуры, то этот импульс во время своего действия не только срывал генерацию, но и резко уменьшал спонтанное излучение рекомбинационно накачиваемых линий.

Сообщение из Ростова радикально изменило положение. Это было первым целенаправленным и успешным, систематическим экспериментом в физике плазменных лазеров. Однако реакция научной общественности была своеобразной. Помню в 72-м году доклад Жени Латуша на семинаре А.М. Прохорова, где в течение ряда лет по теории плазменных лазеров выступал Гудзенко с соавторами. Доклад прошел при гробовом молчании. Женя обвел жирной меловой чертой химические символы кальция и стронция и сказал, что лазеры на элементах, обведенных черной рамкой, наиболее интересны. “Не черной, а белой!” — раздался голос одной из самых активных участниц семинара. Это был единственный комментарий к докладу.

Резко отрицательно воспринял вести из Ростова Незлин. Он сказал, что эксперименты не доказательны. Надо измерить температуру электронов и степень ионизации плазмы и только тогда можно будет говорить, переохлаждена она или нет. Я предложил ему объяснить, как в этих экспериментах плазма может оказаться перегретой? Он сделал несколько попыток, но каждый раз я приводил простые соображения или факты из обсуждаемых экспериментов, противоречащие нерекомбинационному объяснению. Тогда он в сердцах сказал примерно следующее: “Хорошо, пусть я не могу найти другого объяснения, но это не означает, что его вообще нельзя найти. Поэтому эксперимент недоказателен”.

Имея экспериментальную поддержку, Гудзенко, Шелепин и я написали обзор по плазменным лазерам и в начале 1973 года направили его в журнал “Успехи физических наук” (УФН). Этот обзор, несколько раз пытались “зарубить”, пришлось его существенно дополнять, отвечая на критику, так что вышел он только в конце 1974 года [7]. В 75-76 годах мы с Гудзенко написали книгу “Плазменные лазеры” [8]. Она вышла в 1978 году уже после смерти Льва Иосифовича. Там было отражено еще несколько тем, на которых стоит остановиться.

Реактор-лазер

Ионизовать среду, не нагревая непосредственно образовавшиеся электроны, можно не только электронным пучком. Можно, например, использовать ионные пучки или потоки коротковолновых фотонов от высокотемпературного источника (например, ядерной бомбы). Ионизирующее излучение обычно называют жестким. Разобравшись в том, что плазма, создаваемая электронным пучком, переохлаждена, мы, конечно, сразу поняли, что можно использовать для этой цели любой жесткий ионизатор. Отсюда мы пришли к идее накачки лазера ядерными осколками (ядерной накачки). Ведь образующиеся в ядерных реакциях частицы, являются многозарядными ионами, летящими с огромной скоростью. Ясно, что они будут ионизовать среду примерно так же, как быстрые электроны пучка.

Должен сказать, что сама идея ядерной накачки появилась задолго до нас, практически сразу после запуска первых газовых лазеров, однако, все опубликованные тогда работы были ориентированы на механизмы накачки в перегретой плазме. Новым в нашей постановке задачи было то, что мы ориентировались на рекомбинационную накачку, которая и была реализована. Кроме того, Гудзенко сразу заговорил не просто о создании лазера с ядерной накачкой, а о способе выведения энергии из реактора в виде лазерного света.

Это иная постановка задачи. В таком устройстве, которое мы назвали реактором-лазером, зона, где происходят ядерные реакции, должна быть совмещена с зоной, где генерируется лазерное излучение. Эту идею мы опубликовали в 1974 году. Нам даже позднее удалось “пробить” заявку на изобретение “Лазерно-тепловой вывод энергии из ядерного реактора”.

Мы тогда не знали, что над проблемами ядерной накачки начиная примерно с конца 60-х интенсивно работали в закрытом городе Арзамас-16. Сотрудники этого центра прошли нелегкий путь от ядерной накачки конденсированных сред до плазменных лазеров. Там в 72-м году был запущен первый в мире лазер с ядерной накачкой. К сожалению, опубликовать свои результаты они смогли только в 79-м, потому считается, что первые лазеры с ядерной накачкой запущены американцами.

Эксимерные и эксиплексные лазеры

Занимаясь вопросами излучения при столкновениях (радиационными столкновениями) мы активно обсуждали возможность лазерной генерации на этих переходах. В этих обсуждениях возникла мысль: пусть электронно-возбужденное рабочее состояние будет связанным, а нижнее — расталкивательным. Такой переход принято называть фотодиссоциативным, но обычно фотодиссоциация имеет место при поглощении фотона, а в этом случае — при излучении. Такие состояния имеют инертные газы. Они не образуют связей, когда атомы не возбуждены (атомы расталкиваются), но вступают в химическую связь, если один из атомов возбужден. Возбужденный атом инертного газа по своим химическим свойствам похож на щелочной металл.

Что такое инверсная заселенность относительно расталкивательного состояния было непонятно. Я постарался в этом разобраться, получил критерии инверсии (О работах по проблеме реактора-лазера см. мою статью “Реактор-лазер: мечта или реальность” Природа, № 9, с. 3-15, 1995. Подробнее см. обзор).

В 72-м году мы с Гудзенко направили в печать статью с предложением осуществить рекомбинационную накачку таких (как мы называли, разлетных) молекул. Занудную математику, приводящую к условиям инверсии, я опубликовал отдельно препринтом ИАЭ. Трудно было надеяться на быструю реализацию этой идеи. Из расчетов следовало, что накачка должна быть довольно мощной. Но жизнь непредсказуема …

История этих лазеров похожа на детектив. Оказалось, что еще в 1960-м году предложение осуществить генерацию на фотодиссоциативных переходах опубликовал известный физик Ф. Хоутерманс. В своей статье он пишет, что эта идея пришла ему в голову в 30-х годах, и он обсуждал ее со своими коллегами, но не имел “технической возможности” это опубликовать. В конце статьи он благодарит за обсуждения известных физиков, в частности, В. Паули и Л.Д. Ландау. Гудзенко разузнал очень интересные факты. Отсутствие “технической возможности” состояло в том, что в 30-е годы на эту статью дал отрицательный отзыв В. Гайзенберг, и она не была опубликована. А вскоре Хоутерманс, как австрийский коммунист, попал в концлагерь. Затем его освободили в период лейпцигского дела Г. Димитрова и выслали в СССР. Тут он тоже попал в концлагерь, но потом как-то снова оказался в Германии.

Говорят даже, что во время оккупации Харькова он участвовал в вывозе в Германию научного оборудования харьковского физтеха. После войны написал книжку с названием типа “Между двух дьяволов”. Хоутерманс оценил коэффициент усиления, исходя из возможностей традиционной накачки. Соответственно, они оказались малыми. Поэтому Гайзенберг в свое время и отклонил статью. Тем не менее, публикация 60-го года привлекла внимание экспериментаторов в США. Р. Карбоне и М. Литвак в 64-м году провели тщательные эксперименты, но получили отрицательный результат. Когда мы с Гудзенко ознакомились с этими работами, нам сразу стала ясна причина неудачи. Американские экспериментаторы следом за Хоутермансом считали, что инверсная заселенность возникает “автоматически”. Однако это не так. Для инверсии на фотодиссоциативном переходе в первую очередь нужна достаточно низкая газовая температура. Эксперименты же проводились с дуговым разрядом, у которого газовая температура очень высока.

Путь к успеху наметился после экспериментов Н.Г. Басова с сотрудниками. В 70-м году они сообщили о получении генерации при возбуждении жидкого ксенона мощным пучком электронов. Этот эксперимент с жидким ксеноном не был воспроизведен ни ими, ни другими экспериментальными группами. Мы с Гудзенко предположили, что генерация была в слое испаренного пучком газа. Я и сейчас так считаю. Но это не так уж важно. Важно то, что впервые была получена генерация на фотодиссоциативном переходе.

Эти работы оказали решающее влияние. Американцы стали интенсивно использовать электронные пучки для накачки плотных инертных газов и в 72–73-х годах генерацию получили сразу несколько экспериментальных групп. 

На основе концепции плазменного лазера мы построили теорию, которая практически полностью объяснила наблюдаемые в экспериментах факты. Сейчас эти лазеры одни из самых мощных. Их называют эксимерными и эксиплексными. Дело в том, что в фотохимии термин эксиплекс (от англ. excited complex) давно использовался для молекул с расталкивательным основным состоянием. Эксимер — это эксиплекс с одинаковыми атомами (димер, тример, полимер). Наиболее интересны лазеры на галогенидах инертных газов.

Семинар

Как я уже говорил, Лев Иосифович любил работать в коллективе. Где можно, брал студентов или аспирантов. Еще в 70-м году у нас появились студенты кафедры прикладной математики МИФИ, Юра Сыцько и Володя Евстигнеев. Они числились на учебно-исследовательской работе (УИР) у завкафедрой Б.Л. Рождественского, но захотели заниматься не чисто математическими, а физическими задачами. Рождественский на это не обиделся, не возражал, чтобы фактическое руководство дипломом осуществляли мы с Гудзенко и даже взял потом их к себе в аспирантуру, где они продолжили работу и по окончании защитили кандидатские диссертации.

Людям, работающим с нами, мы могли только дать интересные задачи в перспективном направлении. При достаточном трудолюбии это обеспечивало надежный (как говорили, диссертабельный) материал. С устройством на работу тогда больших проблем не было. Москвичам всегда находилось место в Москве.

К середине 70-х постепенно образовалась довольно большая группа, неформально связанных друг с другом научными интересами людей, относящихся к разным организациям. Для того, чтобы продуктивнее общаться, Гудзенко организовал семинар. Кроме упоминавшихся выше Филиппова, Сыцько, Евстигнеева, Чертопруда, в наш коллектив входили: С.М. Бабенко, А.Л. Голгер, В.И. Держиев, В.С. Дубов, И.С. Лакоба, В.С. Лебедев, В.С. Марченко, Г.Ю. Петрущенко. Приходили и незнакомые люди.

Мы собирались раз в неделю недалеко от Миусской площади в ремонтировавшемся здании, принадлежащем ИПМ. Туда не надо было пропусков. Обычно на семинарах рассказывают завершенную работу, при этом авторы стараются ограничиться кругом вопросов, на которые удалось получить ясный ответ, затушевать все сомнительные места. Наш семинар был не парадным, а рабочим, на нем, как правило, рассказывались еще не сделанные работы, порой только постановки задач. Это было полезно, как для тренировки в умении докладывать, так и в выявлении слабых мест в постановке задачи.

Докторская диссертация

У меня нет возможности достаточно профессионально рассказать о другом научном направлении работ Гудзенко, поскольку я не принимал в нем непосредственного участия. Ограничусь несколькими замечаниями. Это направление зародилось еще в конце 50-х в период работы Гудзенко под руководством С.М. Рытова. Оно посвящено исследованию связи статистических свойств флуктуационных движений автоколебательных систем с их динамическими свойствами. В частности, Гудзенко занимался так называемыми обратными задачами, но в термин “обратная задача” вкладывал нетрадиционный смысл. Он рассматривал, как можно по наблюдаемым статистическим свойствам нерегулируемого объекта восстановить его внутренние динамические свойства. Он развивал этот подход по отношению к таким разнородным нерегулируемым объектам как, например, Солнце и человеческое сердце. Разработал (с Чертопрудом) свою оригинальную модель циклической солнечной активности и предложил новый метод диагностики сердечной деятельности на основе корреляционной обработки кардиограмм.

Эти работы составили основу его докторской диссертации. Плазменные лазеры, которые он относил к прямым задачам, составили всего лишь одну главу из пяти.

Защита происходила тоже довольно необычно. Как правило, диссертант вывешивает не менее десяти плакатов, испещренных формулами и графиками. Лев Иосифович эту традицию проигнорировал. Ленивым голосом рассказал в общих чертах о различных разделах работы, нарисовав на доске пару простых рисунков, один из которых изображал водопроводный кран с отрывающейся каплей воды. Это иллюстрация модели релаксационного генератора. Несмотря на молчаливое недовольство аудитории, нападок не было.

Но до защиты он очень волновался по соображениям ненаучного характера. Для защиты диссертации тогда была нужна характеристика, подписанная (даже не для членов КПСС) секретарем парткома. В те времена в ФИАН шла очередная компания по осуждению академика А.Д. Сахарова. Всех заметных людей старались тем или иным образом заставить подписать какое-то осуждающее письмо и почти все как могли от этого старались, но не смогли, уклониться. Фамилии подписантов вывешивали на доске объявлений для всеобщего обозрения. Гудзенко очень уважал Сахарова, хотя многих его идей не разделял. (Он говорил мне, что А.Д. живет в каком-то абстрактном гильбертовом пространстве и оттуда иногда глядит на реальный мир.) Присоединиться к заушательскому письму Гудзенко не мог уже в силу обостренного чувства справедливости. Он чудом умудрился проскочить партком и не подписать это письмо.

Защиту диссертации Гудзенко воспринимал как действие не научное, а административное. Говорил, что раз диссертацию часто не читают даже оппоненты, то не стоит серьезно шлифовать ее текст. Может, он так бы и не собрался защитить докторскую, если бы не соображения материального характера. Для повышения зарплаты, надо было получить должность старшего научного сотрудника. Он рассчитывал, что, защитившись, эту должность получит. Надежды оправдались не полностью. После защиты его еще два года держали в мэнээсах. Должность сэнеэса он получил меньше, чем за год до смерти.

Жизнь оборвалась неожиданно

Мы все, конечно, знали, что у Льва Иосифовича серьезная болезнь сердца, поскольку он примерно раз в год оказывался в больнице. Говорил, что для профилактики. Более того, в больницах он не прекращал работу. Регулярно приходили ученики и обсуждали с ним совместные задачи. Не все осознавали, каким трудом ему это дается. Я тоже недооценивал ситуацию, хотя и старался его в эти периоды не очень беспокоить, сообщать по возможности приятные известия. Он тогда звонил из больницы сам, интересовался текущими делами.

В марте 78-го он очередной раз лег в больницу и продолжал активно работать. Потом я узнал, что сердце у него сдавало все больше и больше. Резкое ухудшение наступило после того, как он в больнице простудился. Его ученики организовали посменное дежурство. Предпоследнюю ночь с ним был я. Лев Иосифович не столько спал, сколько периодически забывался сном, но в остальное время был в ясном сознании. Неожиданно сказал фразу: “Меня вывели из строя”. Утром, когда медперсонал проснулся, и я уходил, он пожал мне руку. Обычно, несмотря на хрупкую фигуру, его пожатие было крепким. В этот раз рука была вялой и очень холодной.

Через день утром ко мне пришел Игорь Лакоба с загнанным выражением глаз. Сказал, что начался отек легких. Позвонили выяснить, что это означает. Это означает, что счет уже идет даже не на часы, а на минуты. Хоронили Льва Иосифовича с почетом. А.М. Прохоров содействовал провести гражданскую панихиду в колонном зале ФИАН и сам ее открыл. Кроме него выступали: от профкома А.И. Барчуков; как заведующий теорсектором, В.П. Макаров; первый научный руководитель С.М. Рытов и от учеников — я. Покойного уважали по-настоящему, и фальши в выступлениях не было.

Что было дальше

Мы понимали, что лучшим памятником Льву Иосифовичу будет сохранение и развитие идей его школы. Сначала надо было как-то привести в порядок его научное наследие. Поскольку смерть оборвала работу неожиданно, многое осталось незавершенным и даже только начатым. Вадим Чертопруд предложил попытаться издать сборник трудов ФИАН, посвященный памяти Гудзенко и составить его из тех работ, которые удастся завершить. Однако никто из нас не имел права быть ответственным редактором тома. На это согласился Федор Васильевич Бункин. Он знал Гудзенко еще с 50-х годов. На подготовку материалов ушло более года. Все члены авторского коллектива работали добросовестно. Сборник вышел в 80-м году.

Дальнейшему развитию работ по плазменным лазерам также сильно помог  Ф.В. Бункин. Он был в курсе последних исследований по сборнику памяти Гудзенко и потому, что был официальным оппонентом моей докторской диссертации в 80-м году. В 84-м из ФИАН выделился Институт общей физики (ИОФАН) во главе с А.М. А.М. Прохоровым, где Бункин стал замдиректора и заведующим отделом. Он имел возможность выбить несколько штатных единиц и решил поддержать ряд направлений в физике плазменных лазеров. В отделе Бункина был образован теорсектор, руководителем которого стал я. Моим заместителем стал Вася Держиев, который, в отличие от меня, хороший организатор.

Рассказ о дальнейших событиях увел бы далеко в сторону. Поэтому я отмечу только, что идеи Гудзенко получали конкретное воплощение и дополнялись новыми [6,9]. Было привлечено много молодежи, установлены контакты с эффективно работающими экспериментальными группами, созданы комплексы компьютерных программ ПЛАЗЕР, моделирующие плазменные лазеры. Интенсивное развитие продолжалось до того периода, когда начался общий разгром нашей науки.

Еще один штрих

Жизнь Льва Иосифовича была непроста, если не сказать, тяжела. Дамоклов меч болезни, отсутствие своевременного признания, безденежье… И все же он не только состоялся как ученый, но и сумел быть счастливым человеком. Жить творчеством, получать радость от результатов, не приносящих непосредственной материальной выгоды, — это большое счастье, доступное немногим. Он умел наслаждаться битвой жизни несмотря ни на что.