علی جوان در سال ۱۹۵۸ که عضو گروه تحقیقاتی آزمایشگاه بل بود، اصول لیزر گازی را پایه گذاشت. دو سال بعد، دقیقا در ساعت چهاروبیست دقیقه بعدازظهر دوازدهم دسامبر سال ۱۹۶۰ درحالی‌که برف سنگینی شروع به باریدن کرده بود، موفق شد لیزر گازی هلیوم–نئون را ابداع کند. نام دو تن از همکاران وی «ویلیام به‌نت» و «دونالد هه‌ریوت» بود. جوان، فردای آن روز، لیزر گازی را به‌وسیله فرستادن پیغامی تلفنی امتحان کرد و برای نخستین بار در تاریخ، یک مکالمه تلفنی به‌وسیله یک لیزر نوری انجام شد. تاریخ دقیق آن رویداد، ۱۳ دسامبر سال ۱۹۶۰ بود.

وی در سال ۱۹۶۱ با درجه دانشیاری به عضویت هیئت علمی مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT) درآمد و در سال ۱۹۶۴ به‌عنوان استاد، منصوب شد. او تا قبل از فوت، استاد بازنشسته مؤسسه فناوری ماساچوست آمریکا بود. گرایش وی در فیزیک اتمی–مولکولی و اپتیک است. نام علی جوان در کنار بزرگان فیزیک جهان همانند تئودور میمن، نیکولای باسوف، گوردون گولد، آرتور لئونارد شالو، رابرت دیک، سی کومار ان پاتل (لیزرشناس هندی)، احمد زویل (دانشمند مصری که جایزه نوبل شیمی را در سال ۱۹۹۹ برد)، دنیس گابور، (برنده نوبل فیزیک در سال ۱۹۷۱)، نیکلاس بلومبرگن، چارلز هارد تاونز و الکساندر میخایلوویچ پروخورف در تاریخ علم ثبت شده ‌است.

لیزر گازی

لیزرهای گازی نوع ویژه‌ای از لیزر است که در آن گازی درون یک لوله شفاف، مانند لامپ مهتابی، می‌رود. عبور جریان از این لوله باعث رفت‌وآمد فوتون می‌شود. یعنی جریان الکتریکی، برای تولید نور، در یک گاز تخلیه می‌شود. نخستین نوع این لیزرها هلیم–نئون بود که در لیزرهای خانگی و مدارس کاربرد دارد. لیزر گازی جوان، نخستین لیزری بود که به‌صورت مداوم کار می‌کرد و باعث شد که در جهان، جلب‌توجه کرده، پایه‌ای برای تحقیقات بیشتر در این زمینه باشد.

نوع دیگر لیزر، لیزر دی‌اکسیدکربن (CO2) است که می‌تواند نور لیزری بسیار پرقدرت تولید کند و در رادارها به‌کار برده می‌شود. همچنین، در صنایع جوشکاری و نیز برای ساخت دقیق مواردی که برای بیماران قلبی استفاده می‌شود، قابل‌استفاده است. در محفظه این لیزر هلیوم و مقداری نیتروژن هم هست. گاز نیتروژن، انرژی الکترودها را ذخیره می‌کند. پس از برخورد مولکول‌های نیتروژن به مولکول CO2 این انرژی انتقال می‌یابد و مولکول‌های CO2 برانگیخته می‌شوند. گاز هلیوم به انتقالِ انرژی کمک می‌کند و سبب می‌شود تا مولکول‌های دی‌اکسیدکربن زودتر به ترازهای انرژی عادی یا حالت عادی خود برگردند.

لیزر گازی یک نقطه عطف در تاریخ فناوری‌های نوین دنیا به‌حساب می‌آید. جوان، قبل از اختراع لیزر گازی، تئوری لیزر سه سطحی را پایه‌گذاری کرد و اهمیت همگرایی فازی را در این وسیله مایکروویو (ریزموج) نشان داد. این عمل، ایده لیزر بدون پراکندگی را معرفی کرد و او بعدا این ایده را در استفاده از اثر رامان تحریک شده گسترش داد که نهایتا منجر به بسط نوظهور رژیم نوری شد.

پژوهش‌های جوان باعث ایجاد بزرگترین تحقیق لیزری در دهه‌های شصت و هفتاد میلادی شد و پس از آن بسیاری از بنیان‌های اولیه در استفاده از لیزر به وقوع پیوست. این بنیان‌ها شامل ابداعات زیادی در زمینه اسپکتروسکوپی لیزری، نخستین استفاده از لیزر برای آزمایش دقیق نسبیت خاص، و ایزوتروپی در فضا؛ ابداع تکنولوژی اندازه‌گیری فرکانسی دقیق در طیف نوری و نخستین ساخت ساعت‌های اتمیک لیزری شد.

علی جوان، چارلز هارد تاونز و آرتور لئونارد شالو

هنگامی‌که علی جوان کار روی لیزر گازی را آغاز کرد، دو محقق دیگر چارلز هارد تاونز (استادش) و آرتور لئونارد شالو راهی دیگر را برای دستیابی به لیزر پی گرفتند. نظریه آن‌ها مبنی بر این اساس بود که نور لیزرها را می‌توان توسط مکش با یک منبع نور زیاد استخراج کرد؛ نظریه‌ای که اکنون به‌عنوان «پمپ‌کردن لیزرهای نوری» شناخته می‌شود. جوان اما به‌جای استفاده از یک منبع نور قوی، از جریان‌های برقی که انرژی الکتریکی را تبدیل به نور لیزری می‌کند، استفاده کرد.

افتخارات

• علی جوان عضو آکادمی ملی علوم و آکادمی هنر و علم آمریکا و عضو افتخاری مؤسسه تریسته، Trieste، برای ترویج علوم است.

• جوان شاگرد چارلز تاونز است که در سال ۱۹۶۴ به‌همراه الکساندر میخایلوویچ پروخورف و نیکولای گنادیویچ باسوف جایزه نوبل فیزیک را دریافت کردند.

• جوان در سال ۱۹۶۰ موفق به اختراع لیزر گازی شد و در سال ۱۹۶۴ برای تحقیقات در زمینه لیزرهای گازی، مدال استوارت بالنتاین را از انستیتو فرانکلین دریافت نمود.

• در سال ۱۹۶۶ برنده مدال بنیاد «فه‌نی و جان هرتز» شد و به‌عنوان Guggeheim Fellow شناخته شد.

• این فیزیکدان ایرانی در سال ۱۹۷۵ مهم‌ترین نشان انجمن نورشناسی آمریکا یعنی مدال فردریک ایوز را از انجمن اپتیکال دریافت کرد. در جمله‌ای که در کنار این نشان حک شده ‌است از آقای جوان، به‌خاطر «پدیدآوردن یک دستگاه نورشناختی (لیزر گازی) با کاربردهای بی‌سابقه در پژوهش‌های علمی» قدردانی فراوان شده‌ است.

• در سال ۱۹۷۹ به عنوان Humbolt Foundation Fellow شناخته شد.

• جوان در سال ۱۹۹۳ جایزه علمی جهانی آلبرت اینشتین را دریافت نمود.

• مجددا در سال ۱۹۹۵ به‌عنوان Humbolt Foundation Fellow شناخته شد.

• او همچنین در سال ۲۰۰۷ رتبه دوازدهمین انسان نخبه را در جهان از سوی نشریه تلگراف کسب کرد.

نامگذاری روز لیزر

در ایران، پنجم دی روز لیزر به نام علی جوان نامگذاری شده ‌است. مناسبتی که برای نامگذاری این روز درنظرگرفته شد، مصادف با روز تولد وی است.

منبع: ویکی‌پدیا