پروفسور علی جوان (۵ دی ۱۳۰۵، تبریز) 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.
زادروز : ۵ دی ۱۳۰۵
تبریز، ایران
پیشه : فیزیک (لیزر گازی)
گفتاورد : در انجام هر کاری ببینید قلب تان چه می گوید.
جایزه‌ها : مدال بنیاد «فه‌نی و جان هرتز»
مدال فردریک ایوز
جایزه ی جهانی آلبرت اینیشتین
پروفسور علی جوان (۵ دی ۱۳۰۵، تبریز) 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 آزمایشگاه‌های دانشگاه‌ها برای بررسی پدیده‌هایی مانند تداخل امواج و آزمایش دو شکاف یانگ کاربرد دارد.
خواندن کدهای اجناس در هنگام خرید از فروشگاهها، سی‌دی CDو دی وی دی DVD، طیف نمایی (که با آن می‌توان پهنای خط نوسانی را هم در ناحیه مرئی و هم در ناحیه فروسرخ، تا چند ده کیلوهرتز باریک کرد)، چاپگرها، شبکه‌های مخابرات کابل نوری، دستگاههای برش فلزات، فاصله یابی ماهواره ای، حفاری‌های تونل ها، نقشه برداری‌های زیرزمینی 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 شاهراه‌های اینترنتی و نوشتن و خواندن اطلاعات در حافظه نوری در کامپیوترها، بخیه بافت‌های بدن، برداشتن خال‌های مزاحم، درمان پوسیدگیهای دندانی، تهیه حفره به منظور پر کردن دندان و جراحی ریشه دندان، بیماری‌های مخاط دهان ... جراحی چشم با لیزر، جداسازی ایزوتوپ ها، تمام‌نگاری (هولوگرافی)، عکسبرداری 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.
پیشینه
علی جوان از سن ۵ سالگی شیفته ریاضیات و بازی با اعداد بود.تحصیلات دانشگاهی خود را در دانشگاه تهران ادامه داد. سپس در سال۱۹۴۸ (میلادی) به ایالات متحده آمریکا رفت و تحصیلات خود را در مقطع دکترای فیزیک در دانشگاه کلمبیا ادامه داد. دکتر جوان به هنر و به ویژه به موسیقی هم عشق می‌ورزید و در کلاس‌های هنری دانشگاه کلمبیا شرکت می‌کرد. خودش گفته است موسیقی باخ جلوه ای از عالم ریاضی است.
دکتر جوان در سال ۱۹۵۸ که عضو گروه تحقیقاتی لابراتور بل بود، اصول لیزر گازی را پایه گذاشت، دو سال بعد، دقیقاً در ساعت ۴ و بیست 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.
دکتر علی جوان فردای آنروز لیزر گازی را بوسیله فرستادن پیغامی تلفنی امتحان کرد و برای اولین بار در تاریخ، یک مکالمه تلفنی به وسیله یک لیزر نوری انجام شد. تاریخ دقیق آن واقعه شگفت، ۱۳ دسامبر سال ۱۹۶۰ بود.
وی در سال۱۹۶۴ (میلادی) با درجه دانشیاری به عضویت هیات علمی موسسه فناوری ماساچوست (MIT)در آمد. در حال حاضر استاد بازنشسته موسسه فناوری ماساچوست در ایالات متحده آمریکا می‌باشد. گرایش وی در فیزیک، اتمی – مولکولی و اپتیک است.
دکتر علی جوان هنوز هم بطور زیادی درگیر اختراعات جدید است و بر روی نسل جدید تراشه هایی که درون آنها فوتونها بجای الکترونها حرکت خواهند کرد، تحقیق می‌کند. اگر تحقیقاتش نتیجه بدهد،تحولی چشمگیر در سرعت تراشه‌ها و وسایل الکترونیکی و رایانه ای پدید خواهد آمد. او پیش بینی می‌کند که روزی بجای مگاهرتز رادیویی، جای آنرا گیگاهرتزهای لیزری خواهند گرفت. دکتر جوان بزرگترین آزمایشگاه تحقیقاتی را در طی سالهای ۱۹۶۰ تا ۱۹۷۰ در دانشگاه ماساچوست آمریکا برپا نمود، بسیاری از پیشرفتها در صنعت لیزر را در این آزمایشگاه انجام داد و در طی سالها باعث جلو بردن و پیشرفت در صنایع الکترونیک شد. دکتر علی جواندر تحقیقات گسترده لیزرهای پرانرژی، رادارهای مولتی استاتیک لیزری که توسط ساعت‌های نوری دقیق کنترل می شودو لیزرهای پزشکی شرکت داشته است.
لیزر گازی چیست؟
لیزرهای گازی نوع ویژه ای از لیزر است که در آن گازی درون یک لوله شفاف مثل لامپ مهتابی می‌رود. عبور جریان از این لوله باعث رفت‌وآمد فوتون می شود. یعنی جریان الکتریکی، برای تولید نور، در یک گاز تخلیه می‌شود. اولین نوع این لیزرها هلیم نئون بود. یعنی همین لیزرهای خانگی و مدارس. این لیزر ِ را در مؤسسهٔ بل دکتر علی جوان اختراع نمود.
لیزر گازی که او عرضه کرداولین لیزری بود که بصورت مداوم کار می کرد و باعث شد که در جهان جلب توجه کرده، پایه ای برای تحقیقات بیشتر در این زمینه باشد.
نوع دیگر لیزر، لیزر دی اکسید کربن (CO2)است که می تواند یک نور لیزر خیلی پر قدرت تولید کند و در رادارها بکار برده می‌شود و همچنین در صنایع جوشکاری برای ساخت دقیق مواردی که برای بیماران قلبی استفاده می شود، قابل استفاده است. البته در محفظه آن هلیوم و مقداری نیتروژن هم هست. کاز نیتروژن، انرژی الکترودها را ذخیره می‌کند. پس از برخورد مولکولهای نیتروژن به مولکول CO2 این انرژی انتقال می یابد و مولکولهای CO2 برانگیخته می شوند. گاز هلیوم به انتقال ِ انرژی کمک می‌کند و سبب می‌شود تا مولکولهای دی اکسید کربن زودتر به ترازهای انرژی عادی یا حالت عادی خود برگردند.
لیزر گازی یک نقطه عطف در تاریخ فناوری‌های نوین دنیا به حساب می آید. پروفسور جوان قبل از اختراع لیزر گازی، تئوری لیزر سه سطحی را پایه گذاری کرد و اهمیت همگرایی فازی را در این وسیله میکروویو نشان داد. این عمل، ایده لیزر بدون پراکندگی را معرفی کرد و او بعداً این ایده را در استفاده از اثر رامان تحریک شده گسترش داد که نهایتاً منجر به بسط نوظهور رژیم نوری شد. تحقیق بزرگی که او پایه گذاری کرد 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 به شکل Sub-Doppler laser cooling، اولین استفاده از لیزر برای آزمایش دقیق نسبیت، و ایزوتروپی در فضا؛ ابداع تکنولوژی اندازه گیری فرکانسی دقیق در طیف نوری و اولین ساخت ساعت‌های اتومیک لیزری می باشند.
لیزر گازی، می‌توانست سال ۱۹۳۰ اختراع شده باشد
دکتر علی جوان گفته است: «لیزر گازی، می‌توانست در سال ۱۹۳۰ اختراع شده باشد، نه پس از سی سال در سال ۱۹۶۰ که من آنرا اختراع کردم…فیزیکدانان به اختراع لیزر در سالهای ۱۹۳۷ و ۱۹۳۸ 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.
… می‌دانستم که بالاخره لیزر گازی را می‌توانم اختراع کنم در غیر اینصورت اصلاً دنبال آن کار را نمی‌گرفتم. 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.»
علی جوان، جارلز تاونز و آرتور لئونارد شالو
وقتی دکتر علی جوان کار روی لیزر گازی را آغاز کرد، دو محقق دیگر چارلز هارد تاونز (استادش) و آرتور لئونارد شالو راهی دیگر را برای دست یابی به لیزر پی گرفتند. نظریه آنها مبنی بر این اساس بود که، ما اکنون آنرا بعنوان (پمپ کردن لیزرهای نوری) می شناسیم، نور لیزرها را می‌توان توسط مکش با یک منبع نور زیاد استخراج کرد. نظریه دکتر جوان تماماً با آنها متفاوت بود. او به جای استفاده از یک منبع نور قوی، از جریانات برقی که انرژی الکتریکی را تبدیل به نور لیزری می کند، استفاده نمود، همانکه حالا آنرا به نام «لیزر گازی» می شناسند.
نام دکتر علی جوان در کنار بزرگان فیزیک جهان همانند تئودور میمن ، نیکولای باسوف ، گوردون گولد ، آرتور لئونارد شالو ، رابرت دیک ، سی کومر ان پاتل (لیزرشناس هندی)، احمد زوویل (دانشمند مصری که جایزه شیمی نوبل 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.
دکتر علی جوان و نخستین سمپوزیوم لیزر
در سال ۱۹۷۱ بسیاری از فیزیکداتان جهان از جمله دکتر علی جوان، دکتر پرتوی، پروفسور 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 دهها فیزیکدان دیگر به ایران (اصفهان) آمدند و در نخستین سمپوزیوم لیزر (سمپوزیوم در فیزیک بنیادی و کاربردی لیزر، اصفهان)، 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 ۱۳۳ صفحه ای از «آبراهام هرتزبرگ» با عنوان Developments in High Power Laser Research و یک جزوه ۱۸ صفحه ای که «ویلیام ژوزف کوندل» منتشر نموده، کتاب قطوری هم در ۹۶۰ صفحه منتشر شده است. در این مجمع علمی از تلاشهای 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 دکتر علی جوان در باره رزونانس‌های اتمی و مولکولی در بیناب نمایی لیزری صحبت کرد و از جمله یادآور شد که امروزه می توان پهنای وسیعی از بسامدهای امواج الکترو مغناطیس درگسترهٔ کهموج ها (ماکروویو) تا فرو سرخ دور و فروسرخ نزدیک را ترکیب و مقایسه کرد و با کمک روش‌های شناخته شده، گستره این بیناب را به ناحیه مرئی کشید.
دکتر علی جوان افزود اکنون امیدوارانه به دنبال آن هستیم که در دههٔ کاربرد بیناب نمایی و دستیابی به دقت در اندازه گیری با مرتبه‌های بسیار بالا، از این شیوه‌ها 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 مطمئناً به تعیین دگربارهٔ ثابت پایای ریدبرگ و دیگر ثابت‌ها و فرایندهای بنیادین، با دقتی بیشتر منجر می‌شود و به زودی مقدار نهایی سرعت نور را به دست خواهیم آورد.این امر به همراه توانایی ما در اندازه گیری دقیق بسامد در ناحیه مرئی و فروسرخ منجر به دستیابی به ساعت‌های اتمی بسیار پیشرفته خواهد شد. این موفقیت می تواند آزمون‌های بهتری در ارتباط با قوانین بنیادین طبیعت و حتی پیش بینی هایی از نسبیت عام را به دست دهد.
این سیمپوزیوم ۲۹ آگوست – ۵ سپتامبر ۱۹۷۱ با حمایت دانشگاه صنعتی شریف تهران (آریامهر سابق)و با همکاری دانشگاه اصفهان و موسسهٔ فناوری ماساچوست (MIT) در دانشگاه اصفهان برگزار شد. از همایش اولین لیزر تئودور میمن و شماری از دانشمندان فیزیک در ۱۶ می ۱۹۶۰ که بگذریم ـ سمپوزیوم لیزر در اصفهان نخستین کنفرانس بین‌المللی لیزر در جهان بود.
افتخارات
دکتر علی جوان عضو آکادمی ملی علوم و آکادمی هنر و علم آمریکا و عضو افتخاری موسسه تریسته Trieste برای ترویج علوم می باشد.
دکتر علی جوان شاگرد نامی پروفسور جارلز تاونز است که در سال ۱۹۶۴با الکساندر میخایلوویچ پروخورف و نیکولای گنادیویچ پاسوف جایزه نوبل فیزیک را در یافت نمودند.
دکتر علی 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 به عنوان 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 شده‌است از آقای جوان به خاطر «پدید آوردن یک دستگاه نورشناختی (لیزر گازی) با کاربردهای بی‌سابقه در پژوهش‌های علمی» قدردانی فراوان شده‌است.
در سال ۱۹۷۹ به عنوان Humbolt Foundation Fellow شناخته شد.
علی جوان در سال ۱۹۹۳ جایزهٔ علمی جهانی آلبرت اینشتین را دریافت نمود.
مجدداً در سال ۱۹۹۵ به عنوان Humbolt Foundation Fellow شناخته شد.
او همچنین در سال ۲۰۰۷ رتبه دوازدهمین انسان نخبه را در جهان کسب کرد.
