尼古拉·巴索夫

1964 年的诺贝尔物理学奖分成两半：一半给美国的汤斯，另一半给莫斯科列别杰夫物理研究所的一对师生。学生叫尼古拉·巴索夫，那年四十二岁，二十年前他还在前线当军医助理。

从前线到列别杰夫所

巴索夫 1922 年生于沃罗涅日附近的小城乌斯曼，父亲是林学院教授，研究防护林对地下水的影响。1941 年他刚中学毕业，战争就来了。他被派进军医学院，1943 年以军医助理身份上了乌克兰第一方面军的前线。

1945 年底复员后，他进了莫斯科工程物理学院。1950 年，他到苏联科学院列别杰夫物理研究所当研究生，导师是列昂托维奇和只比他大六岁的普罗霍罗夫。那时普罗霍罗夫正在所里的振荡实验室搞无线电波谱学，身边聚了一群年轻人。

氨分子振荡器

无线电波谱学的人很早就在跟受激辐射打交道：微波频段的光子能量远小于热运动能量，上下两个能级的粒子数差不多，受激辐射根本忽略不掉。为了提高波谱仪的分辨率，他们想用分子束，把处于某一能级的分子单独筛出来。

巴索夫和普罗霍罗夫由此想到了反过来的用法：如果筛出来的全是高能级的分子，这束分子就不会吸收微波，而是放大微波；再加上反馈，就是一台振荡器。1954 年他们发表了用氨分子束做「分子振荡器」的方案，同一年，大洋彼岸的汤斯小组也做出了同样的装置。两边完全独立。

1955 年，他们又往前走了一大步。 分子束的办法只能靠筛选，产量有限。他们提出：找一个有三个能级的系统，用外加辐射把粒子从最低能级「抽运」到最高能级，粒子再掉到中间能级上攒起来，中间能级与最低能级之间就出现了反转。这个抽运法后来被各类激光器广泛采用。

1956 年他以论文《分子振荡器》答辩博士学位。据《今日物理》的讣告，这篇论文的结论出人意料到研究所专门请了最权威的学者来审，1958 年诺贝尔奖得主伊利亚·弗兰克的正面评审起了决定作用。

讣告里还记了一段传闻：他当时推断，激射器的谱线由于腔内的反复再生，可以比原子本身的自然线宽还窄。他去请教朗道，朗道一开始根据不确定性原理否定了这个可能。后来这个现象得到了合理的解释。

用半导体发光

1957 年起，他把目标转向光频段，其中一条路是半导体。

在半导体里，能级连成了一片片能带。要放大光，就得让导带底部被电子占满、价带顶部被空穴占满——在他的语言里，这就是半导体中的负温度。1958 年他和武尔、波波夫研究了实现这种状态的条件；1961 年他和克罗欣、波波夫提出了三种办法：用光激发、用快电子束轰击，以及向简并的 p-n 结里注入载流子。

第三种就是今天的注入式激光二极管。1963 年初，他们和武尔的小组做出了砷化镓注入式激光器（美国几个小组在 1962 年秋已先做出同类器件）。如今从光纤通信到光盘读写，到处都是这种比米粒还小的激光器。

用激光点燃聚变

1962 年，激光器问世才两年、输出能量还小得可怜，巴索夫和克罗欣就提出了一个听起来很不现实的想法：用激光照射一个小靶丸，把它加热到发生热核聚变。

他没有停在纸面上。1968 年，他的研究组用激光照射含氘的靶，第一次测到了激光热核中子。这个结果大大刺激了全世界的激光聚变研究。半个多世纪后，美国国家点火装置在 2022 年首次实现聚变产出能量超过打在靶上的激光能量，走的仍是这条路。

他从初级研究员一路做到列别杰夫物理研究所所长，一辈子没有离开那里。讣告说他对科学的执着到了「在家、在车上、度假、生病时都在想物理」的地步，说话直来直去，不是人人都受得了，却是别人想法的出色推手。

2001 年 7 月 1 日，巴索夫在莫斯科因心力衰竭去世。