Можно с уверенностью сказать, что эта работа стала первым шагом в создании новой области физики – квантовой электроники.

Совместное сотрудничество ученые вели в течение десяти лет, совершив одно из самых важных открытий физики XX века – создав лазер. Предыстория этого открытия описана в очерке «Николай Геннадиевич Басов».

Детально проанализировав работы Эйнштейна и других ученых, посвященные исследованию испускания и поглощения излучения молекулами, Прохоров и Басов изобрели метод усиления поступающего излучения. В своих опытах советские физики использовали неоднородные электрические и магнитные поля, с помощью которых выделяли возбужденные молекулы. После этого облучали вещество излучением специальной частоты, фотоны которого имели энергию, равную разности возбужденного и основного состояния молекулы. В итоге возникало индуцированное излучение той же частоты, которое усиливало подающий сигнал.

В начале 1952 года Прохоров вместе с Басовым начал разработку молекулярного генератора, который не только усиливал возбудимость молекул, но и генерировал излучение с частотой, которая точно определялась энергетическими уровнями молекул.

На Всесоюзной конференции по радиоспектроскопии в мае 1952 года ученые представили первые результаты своих теоретических исследований и разработанную на их основе конструкцию оптического квантового генератора (ОКГ).

В своей первой научной статье на эту тему в октябре 1954 года Прохоров и Басов предложили эффективный и универсальный метод перевода вещества в состояние, необходимое для усиления излучения. Они разработали трехуровневую схему перевода атомов из основного состояния на наиболее высокий из трех энергетических уровней, при котором на промежуточном уровне размещалось больше молекул, чем на нижнем. В результате можно было получить индуцированное излучение с частотой, которая соответствовала разности энергий между двумя более низкими уровнями.

Но еще в 1953 году, за десять месяцев до известной статьи Прохорова и Басова по молекулярным генераторам, американский физик Чарлз Таунс создал работающий молекулярный осциллятор, который назвал мазером (по начальным буквам английского выражения «microwave amplification by stimulated emisson of radiation» – микроволновое усиление с помощью стимулированного излучения). В результате своих экспериментов он достиг огромного усиления микроволн с частотой в 24 000 мегагерц.

Позже, в период с 1955 по 1956 год, советским физикам удалось создать принципиально новые малошумные квантовые усилители и генераторы радиочастотного диапазона (мазеры), первым из которых стал мазер на основе молекул аммиака.

После успешного завершения цикла работ по созданию мазеров ученые начали интересоваться вопросами создания лазеров оптического диапазона. Основной проблемой при распространении принципов и методов радиофизики и квантовой электроники на оптический диапазон частот была резко возрастающая вероятность спонтанных переходов. Еще в 1955 году ученые предложили использовать так называемый метод трех уровней, который сейчас лежит в основе работы всех лазеров с оптической накачкой. Этот метод подходил для любых многоуровневых систем, независимо от величины энергии кванта.

В 1958 году Прохорову удалось решить вторую проблему, стоящую на пути создания лазера. Ученые никак не могли подобрать подходящий резонатор для оптического диапазона, так как его размеры должны были быть соизмеримы с длиной волны генерируемого им излучения. Александр Михайлович решил проблему следующим способом: он предложил использовать так называемый открытый резонатор – пару плоских параллельных пластин-зеркал.

Сегодня открытый генератор используется во всех лазерных системах. Ученым оставалось сделать всего один шаг, но и тут их опередил американец. В 1960 году американский физик Теодор Меймен сконструировал прибор для усиления и генерирования красного света, работавший на трехуровневом принципе. В качестве резонансной камеры ученый использовал длинный кристалл синтетического рубина, на который была навита спиральная трубка с газом ксеноном. Свой прибор американец назвал лазером, от начальных букв английского выражения «light amplification by stimulated emission of radiation» – световое усиление с помощью индуцированного излучения.

За исследования по созданию молекулярных осцилляторов и парамагнитных усилителей Александр Михайлович Прохоров и Николай Геннадиевич Басов были награждены в 1959 году Ленинской премией.

В 1964 году «за фундаментальную работу в области квантовой электроники, которая привела к созданию генераторов и усилителей, основанных на лазерно-мазерном принципе» Прохоров и Басов были удостоены Нобелевской премии по физике. Каждый из них получил по четверти денежного приза. Другая половина приза была присуждена Чарлзу Таунсу, представителю Массачусетсского технологического института (США).

В своей Презентационной речи профессор Шведской академии наук Бенгт Эдлен подробно представил историю и содержание работ лауреатов. Он обратил также внимание на огромное значение открытия лазера и возможности его применения в различных социальных сферах, в частности при микрохирургических операциях.

11 декабря 1964 года Прохоров прочитал нобелевскую лекцию «Квантовая электроника». В ней знаменитый ученый перечислил основные препятствия на пути создания лазера оптического диапазона и назвал способы, которые были применены для их устранения.

После получения Нобелевской премии Алексвндр Михайлович продолжил свои успешные исследования. Благодаря революционным работам по изобретению мазеров и лазеров гениальный ученый значительно обогатил такие области науки, как микроэлектроника, физика поверхностей, нелинейная оптика, волоконная и интегральная оптика, физика магнитных явлений, субмиллиметровая спектроскопия.

Роль Прохорова в революционных открытиях XX века трудно переоценить. Ученый первым понял значение лазерной физики и все время был лидером в этой области, указывая путь другим физикам. За короткое время СССР наряду с США стал одной из двух лазерных супердержав, в стране открылось множество новых специализированных институтов, лабораторий, производств, начали готовиться специалисты-лазерщики.

После совершения своих важных открытий ученый стал постоянным участником различных международных конференций по вопросам квантовой электроники – он побывал в США, Пуэрто-Рико, Канаде, Омане, Греции и т. д.

Под руководством Прохорова были проведены различные исследования. Научные работы в лаборатории колебаний ФИАНа, а позже и в ИОФАНе, были отмечены 4-мя Ленинскими и 13-ю Государственными премиями СССР.

С 1969 по 1990 год знаменитый ученый был главным редактором Большой Советской Энциклопедии, с 1969 года состоял председателем научно-редакционного совета издательства «Большая Российская Энциклопедия». Кроме того, ученый являлся главным редактором энциклопедического словаря «Физика», членом редколлегии журнала «Радиотехника и электроника» (1956–1988), «Журнала экспериментальной и теоретической физики» (1967–1987), «Журнала технической физики» (1973–1989).

С 1954 года Прохоров занимал пост директора лаборатории колебаний ФИАНа. Используя свое служебное положение, он создал еще две новые лаборатории – радиоастрономии и квантовой радиофизики. В 1959 году ученый стал профессором Московского государственного университета. Он организовал лабораторию радиоспектроскопии в научно-исследовательском институте ядерных исследований при МГУ, с 1979 по 1992 год был заведующим кафедрой оптики МГУ.

В 1960 году Прохоров был избран членом-корреспондентом АН СССР, в 1966-м – действительным членом АН СССР, в 1970-м – членом президиума АН СССР. С 1991 года Александр Михайлович был академиком РАН и президентом Академии инженерных наук РФ.

С 1973 года Прохоров являлся академиком-секретарем Отделения общей физики и астрономии АН СССР. В 1999 году Международный астрономический союз в знак признания выдающихся заслуг ученого перед мировой наукой присвоил одной из малых планет имя Александра Михайловича Прохорова.