علی جوان

علی جوان فیزیکدان و مخترع ایرانی ساکن ایالات متحده آمریکا است. وی اولین لیزر گازی دنیا که ترکیبی از دو گاز هلیوم و نئون است و به همین نام نیز معروف است را اختراع کرد.

زندگی نامه

خلاصه

پروفسور علی جوان در 5 دی 1305 در تبریز دیده به جهان گشود.او فیزیکدان و مخترع ایرانی است. وی اولین لیزر گازی دنیا که ترکیبی از دو گاز هلیوم و نئون است و به همین نام نیز معروف است را اختراع کرد.

این لیزر از نوع لیزرهای بی خطر به حساب می‌آید، رنگ آن سرخ است و در آزمایشگاه‌ های دانشگاه‌ ها برای بررسی پدیده‌ هایی مانند تداخل امواج و آزمایش دو شکاف یانگ کاربرد دارد.

خواندن کدهای اجناس در هنگام خرید از فروشگاه ها،  CD و دی وی دی ، طیف نمایی (که با آن می‌ توان پهنای خط نوسانی را هم در ناحیه مرئی و هم در ناحیه فرو سرخ، تا چند ده کیلوهرتز باریک کرد)، چاپگر ها، شبکه‌ های مخابرات کابل نوری، دستگاه های برش فلزات، فاصله یابی ماهواره ای، حفاری‌ های تونل ها، نقشه برداری‌ های زیر زمینی نظیر مترو و در رسیدن به نقطه ای که از دو طرف حفاری می‌شود تا به هم برسند، گسترش و بزرگتر شدن ارتباطات لیزری در شاهراه‌ های اینترنتی و نوشتن و خواندن اطلاعات در حافظه نوری در کامپیوتر ها، بخیه بافت‌ های بدن، برداشتن خال‌های مزاحم، درمان پوسیدگی های دندانی، تهیه حفره به منظور پر کردن دندان و جراحی ریشه دندان، بیماری‌های مخاط دهان … جراحی چشم با لیزر، جداسازی ایزوتوپ ها، تمام‌نگاری (هولوگرافی)، عکس برداری سه بعدی از یک جسم و یا یک صحنه، گرافیک لیزری که به طور وسیعی توسط بسیاری از ناشران برای انتقال رونوشت صفحات به کار برده می شود…همه و همه از تأثیرات اختراع لیزر گازی توسط دکتر علی جوان است.

دوران کودکی و تحصیلات

علی جوان دانشمند ایرانی در سال 1305 در تبریز متولد شد.پس از گذراندن تحصیلات در دبیرستان البرز، تحصیلات دانشگاهی خود را در دانشگاه تهران ادامه داد. سپس در سال 1948 به آمریکا مهاجرت می‌ کند و تحصیلات خود را در مقطع دکترای فیزیک در دانشگاه کلمبیا ادامه می‌ دهد.

وی در سال 1964 با درجه دانشیاری به عضویت هیات علمی موسسه تکنولوژی ماساچوست (MIT) درآمد.

پروفسور علی جوان استاد فیزیک انیستیتو تکنولوژی ماساچوست، یک شخص شناخته شده در زمینه لیزر و کوانتوم در جهان بوده که برنده جایزه بین المللی برای اختراع اولین لیزر گازی نیز بوده است.

وی PHD خود را در رشته فیزیک در دانشگاه کلمبیا در سال 1954 تحت نظر چارلز تونز دریافت کرد. به دنبال فلوشیپ دکترا در دانشگاه کلمبیا، او به گروه های تحقیقاتی لابراتوار تلفن بل در نیوجرزی ملحق شد.

در سال 1961 او به دانشگاه MIT ملحق شد. جاییکه تا اکنون مشغول تدریس و تحقیق می باشد.

اختراع لیزر گازی توسط پروفسور علی جوان

پروفسور جوان اصول لیزر گازی را در سال 1958 پایه گذاشت، زمانی که یک عضو گروه تحقیقاتی لابراتور بل بود. در سال 1960 موفق شد که لیزر گازی هلیوم – نئون که لیزری شناخته شده می باشد را ابداع کند.

لیزرهای گازی نوع ویژه‌ای از لیزر است که در آن گازی درون یک لوله شفاف، مانند لامپ مهتابی، می‌ رود. عبور جریان از این لوله باعث رفت‌ و آمد فوتون می‌ شود. یعنی جریان الکتریکی، برای تولید نور، در یک گاز تخلیه می‌ شود.

نخستین نوع این لیزرها هلیم–نئون بود که در لیزرهای خانگی و مدارس کاربرد دارد. لیزر گازی جوان نخستین لیزری بود که بصورت مداوم کار می‌کرد و باعث شد که در جهان جلب توجه کرده، پایه‌ای برای تحقیقات بیشتر در این زمینه باشد.

نوع دیگر لیزر، لیزر دی اکسید کربن (CO2)است که می‌تواند نور لیزری بسیار پرقدرت تولید کند و در رادار ها بکار برده می‌ شود. همچنین، در صنایع جوشکاری و نیز برای ساخت دقیق مواردی که برای بیماران قلبی استفاده می‌شود، قابل استفاده است.

در محفظه این لیزر هلیوم و مقداری نیتروژن هم هست. کاز نیتروژن، انرژی الکترود ها را ذخیره می‌ کند. پس از برخورد مولکول‌ های نیتروژن به مولکول CO2 این انرژی انتقال می‌ یابد و مولکول‌ های CO2 برانگیخته می‌ شوند. گاز هلیوم به انتقالِ انرژی کمک می‌ کند و سبب می‌ شود تا مولکول‌ های دی اکسید کربن زودتر به تراز های انرژی عادی یا حالت عادی خود برگردند.

قبل از این اختراع، پروفسور جوان تئوری لیزر سه سطحی را پایه گذاری کرد و اهمیت همگرایی فازی را در این وسیله میکرو ویو نشان داد. این عمل، ایده لیزر بدون پراکندگی را معرفی کرد و او بعداً این ایده را در استفاده از اثر Raman تحریک شده، گسترش داد که نهایتا منجر به بسط نوظهور رژیم نوری شد.

او در MIT یک تحقیق بزرگ را پایه گذاری کرد که باعث ایجاد بزرگترین تحقیق لیزری در دهه های شصت و هفتاد میلادی شد. بسیاری از بنیان های اولیه در استفاده از لیزر در آنجا به وقوع پیوست. این بنیان ها شامل؛ ابداعات زیادی در زمینه اسپکتروسکوپی لیزری بصورت Sub-Doppler ؛ اولین استفاده از لیزر برای آزمایش دقیق نسبیت و ایزوتروپی در فضا؛ ابداع تکنولوژی اندازه گیری فرکانسی دقیق در طیف نوری و اولین ساخت ساعت های اتومیک لیزری می باشند.

دیگر تحقیقات این دانشمند

پروفسور جوان در زمینه های تازه تحقیق مانند پژوهش اخیرش برای جستجوی اثرات هدایت نور های هم جهت شونده توسط یک آنتن نوری به سوی اندازه نانو از ماده فعال است.

او در تحقیقات گسترده ای از لیزرهای پرانرژی و رادارهای مولتی استاتیک لیزری که توسط ساعت های نوری دقیق کنترل می شود، گرفته تا لیزرهای تشخیصی پزشکی شرکت داشته است. پایان نامه های تحقیقاتی بسیاری از دانشجویان فیزیک تحت نظر او بوده است.

افتخارات پروفسور علی جوان

برای تحقیقات در زمینه لیزر های گازی، پروفسور جوان در سال 1964 مدال Stewart Ballentine، در سال 1966 مدال Fany & John Hertz Foundation ،در سال 1975 مدال فردریک ایوز و در سال 1993 مدال جهانی آلبرت انیشتین را دریافت کرد.

او عضوی از آکادمی ملی علوم و آکادمی هنر و علم آمریکا و عضو افتخاری موسسه Trieste برای ترویج علوم می باشد. در سال 1966 او به عنوان Guggeheim Fellow و در سالهای 1979 و 1995 به عنوان Humbolt Foundation Fellow شناخته شد.

همچنین از سایر افتخارات این دانشمند پرافتخار ایرانی میتوان به موارد زیر اشاره داشت:

• علی جوان عضو آکادمی ملی علوم و آکادمی هنر و علم آمریکا و عضو افتخاری موسسه تریسته Trieste برای ترویج علوم است.
• جوان شاگرد پروفسور جارلز تاونز است که در سال 1964 به همراه الکساندر میخایلوویچ پروخورف و نیکولای گنادیویچ باسوف جایزه نوبل فیزیک را دریافت کردند.
• جوان در سال 1960 موفق به اختراع لیزر گازی شد و در سال 1964 برای تحقیقات در زمینه لیزر های گازی، مدال استوارت بالنتاین را از انستیتو فرانکلین دریافت نمود.
• در سال 1966 برنده مدال بنیاد «فهنی و جان هرتز» شد و به عنوان Guggeheim Fellow شناخته شد.
• این فیزیکدان ایرانی در سال 1975 مهم‌ ترین نشان انجمن نورشناسی آمریکا یعنی مدال فردریک ایوز را از انجمن اپتیکال دریافت کرد. در جمله‌ای که در کنار این نشان حک شده‌است از آقای جوان به خاطر «پدید آوردن یک دستگاه نورشناختی (لیزر گازی) با کاربرد های بی‌ سابقه در پژوهش‌ های علمی» قدردانی فراوان شده‌ است.
• در سال 1979 به عنوان Humbolt Foundation Fellow شناخته شد.
• جوان در سال 1993 جایزه علمی جهانی آلبرت اینشتین را دریافت نمود.
• مجدداً در سال 1995 به عنوان Humbolt Foundation Fellow شناخته شد.
• او همچنین در سال 2007 رتبه دوازدهمین انسان نخبه را در جهان از سوی نشریه تلگراف کسب کرد.

جایگاه پروفسور علی جوان در میان نابغه های جهان

به گزارش دیلی تلگراف، از صد نابغه برتر جهان که در قید حیات هستند، علی جوان فیزیکدان ایرانی در رتبه دوازدهم و جزو ده نفر نابغه زنده جهان است. بر پایه همین گزارش نیما ارکانی دیگر فیزیکدان ایرانی در رتبه سی و دوم و پردیس ثابتی، بیولوژیست ایرانی در رتبه چهل و سوم است.

نخستین سمپوزیوم لیزر

در سال 1971 بسیاری از فیزیکدانان جهان، از جمله علی جوان، چارلز هارد تاونز (برنده جایزه نوبل فیزیک)، الکساندر میخایلوویچ پروخورف، (برنده جایزه نوبل فیزیک)، سرجیو پریرا پورتو، نیکولاس برومن برگن، بوریس استوچف، پییریاکویی نوت، رایموند کیدر، آرتور لئونارد شالو… و ده‌ ها فیزیکدان دیگر به ایران آمدند و در نخستین سمپوزیوم لیزر (سمپوزیوم در فیزیک بنیادی و کاربردی لیزر)، شرکت نمودند.

در مورد این سمپوزیوم علاوه بر گزارش Atomic Coherent States in Quantum Optics و کتاب Highly Excited States of the Helium یک کتاب کوچک 133 صفحه‌ ای از «آبراهام هرتزبرگ» با عنوان Developments in High Power Laser Research و یک جزوه 18 صفحه‌ ای که «ویلیام ژوزف کوندل» منتشر نموده، کتاب قطوری هم در 960 صفحه منتشر شده است.

در این مجمع علمی از تلاش‌ های تئودور میمن کاشف لیزر جامد یاد شد. در نخستین سیمپوزیوم لیزر در مورد تحقیقات نظری مبنی بر امکان نشر لیزری در ناحیه پرتو ایکس تبادل نظر شد و جوان درباره رزونانس‌ های اتمی و مولکولی در بیناب نمایی لیزری صحبت کرد و از جمله یادآور شد که امروزه می‌ توان پهنای وسیعی از بسامد های امواج الکترو مغناطیس درگستره که موج‌ ها (ماکروویو) تا فرو سرخ دور و فروسرخ نزدیک را ترکیب و مقایسه کرد و با کمک روش‌ های شناخته شده، گستره این بیناب را به ناحیه مرئی کشید.

علی جوان در این گردهمایی گفت که اکنون امیدوارانه به دنبال آن هستیم که در دهه کاربرد بیناب نمایی و دستیابی به دقت در اندازه‌ گیری با مرتبه‌ های بسیار بالا، از این شیوه‌ ها بهره‌ برداری کنیم.

برای این کار باید به عناصر ساده باز گردیم و بیناب آنها را دوباره بررسی کنیم. اتم هیدروژن و هلیوم خنثی و یونیده باید دوباره مورد بررسی قرار گیرند. این کار مطمئنا به تعیین دگرباره ثابت پایای ریدبرگ و دیگر ثابت‌ ها و فرایند های بنیادین، با دقتی بیشتر منجر می‌ شود و به زودی مقدار نهایی سرعت نور را به دست خواهیم آورد.

این امر به همراه توانایی ما در اندازه‌گیری دقیق بسامد در ناحیه مرئی و فروسرخ منجر به دستیابی به ساعت‌ های اتمی بسیار پیشرفته خواهد شد. این موفقیت می‌ تواند آزمون‌ های بهتری در ارتباط با قوانین بنیادین طبیعت و حتی پیش بینی‌ هایی از نسبیت عام را به دست دهد.

این سیمپوزیوم 29 آگوست – 5 سپتامبر 1971 با حمایت دانشگاه آریا مهر تهران و با همکاری دانشگاه اصفهان و موسسه فناوری ماساچوست (MIT) در دانشگاه اصفهان برگزار شد.

پروفسور جوان : لیزر گازی، می‌توانست سال 1930 اختراع شده باشد

دکتر علی جوان گفته است:

لیزر گازی، می‌ توانست در سال 1930 اختراع شده باشد، نه پس از سی سال در سال 1960 که من آنرا اختراع کردم…فیزیکدانان به اختراع لیزر در سالهای 1937 و 1938 خیلی نزدیک شده بودند. آنان در حال مطالعه بر روی اتمها بودند، که چگونه امواج نوری را بیرون بدهند (تقویت نور در گازها به وسیله گسیل القائی پرتوافکنی)، و آنها به اختراع لیزر خیلی نزدیک شده بودند. از نوشته‌های آنها پیداست که آنها به راه درست رفته بودند، اما بعداً راه را اشتباه رفته و از مسیر اصلی منحرف شدند. اگر من در همان سالها بودم مطمئتاً آنرا اختراع می‌کردم. مبالغه نمی‌کنم و می‌دانم که آنرا انجام می‌دادم.

می‌ دانستم که بالاخره لیزر گازی را می‌ توانم اختراع کنم در غیر اینصورت اصلا دنبال آن کار را نمی‌ گرفتم. کسانی که از همان ابتدا نظر مرا می‌دانستند، خیلی به آن بدبین بودند. حتی آنهایی که در تیم من بودند و با من کار می‌کرند، در این رابطه شک داشتند. من این شک را در بسیاری از آنها دیده‌ام …

موقعی که با یکی از شاگردانم بر روی این لیزر گازی در حال کار کردن بودیم، و آن وقتی که برای آزمایش نهایی آماده شده بود، من به شوخی رو به او کرده و گفتم «هی، اگر من سویچ را بزنم و هیچ اتفاقی بوجود نیاید، چه!، ناگهان صورتش سفید شده و آثار ترس در آن هویدا گردید. من شروع به خنده کردم، و گفتم «نه، نه. حتماً کار می‌کند.»، من این را بخاطر اطمینان او بیان کردم. سپس کلید را زدیم و همه چیز بخوبی انجام گرفت.