Гурген Ашотович Аскарян ( арм . Գուրգեն Ասկարյան ; русский : Гурген Аскарьян или Гурген Аскарян) (14 декабря 1928 — 2 марта 1997) — выдающийся советский и армянский физик, известный открытием самофокусировки света , пионерскими исследованиями взаимодействия света с веществом, а также открытием и исследованием взаимодействия частиц высокой энергии с конденсированным веществом. (См. Эффект Аскаряна )
Гурген Аскарян родился в 1928 году в Москве, Россия, в семье армян . [1] Оба родителя были врачами: отец Ашот Аскарян был врачом общей практики, а мать Астгик Аскарян была стоматологом. В возрасте 18 лет Гурген поступил на физический факультет Московского государственного университета , где начал свой первый исследовательский проект, специализируясь на физике атомного ядра. Окончил в 1952 году и был принят в аспирантуру Института химической физики (ИХФ) в Москве. В 1953 году он был переведен в Физический институт имени П. Н. Лебедева и окончил его со степенью доктора наук в 1957 году. Автор более 200 статей, Аскарян внес значительный вклад в области физики высоких энергий (см. Эффект Аскаряна и ANITA (Antarctic Impulsive Transient Antenna)), акустики и оптики . За свое знаменитое открытие самофокусировки света он получил высшую на тот момент научную награду в Советском Союзе. Вскоре после получения степени доктора наук в 1992 году у Гургена начались проблемы со здоровьем, которые также сопровождались ухудшением здоровья его сестры Гоар. Он и его сестра умерли в один и тот же день 2 марта 1997 года в своей квартире в Москве, оба из-за схожих заболеваний сердца.
На третьем году обучения Г. Аскарян предложил новый метод регистрации быстрых заряженных частиц. Его идея заключалась в следующем. Предположим, что имеется перегретая прозрачная жидкость. Для того, чтобы она закипела, достаточно совсем небольшого количества энергии. Пусть через эту перегретую жидкость проникает быстрая заряженная частица. Частица затрачивает свою энергию на ионизацию атомов, расположенных вблизи ее траектории. Эта потеря энергии преобразуется в тепло в количестве, достаточном для того, чтобы вызвать кипение вдоль траектории частицы. Затем траектория становится наблюдаемой, поскольку вдоль нее образуется множество пузырьков.
Г. Аскарян обсудил это предложение с некоторыми из своих преподавателей и однокурсников. Никто не возражал. Однако его никто не поддержал, никто не помог реализовать идею. Г. Аскарян тогда был неопытен в формах и методах научного исследования. Он даже не опубликовал свое предложение. Несколько лет спустя, в 1952 году, ту же идею независимо выдвинул американский физик Дональд Артур Глейзер . Он воплотил ее в жизнь, собрав прибор, известный сейчас как пузырьковая камера . Этот прибор оказался настолько полезным в физике высоких энергий, что Д. А. Глейзеру в 1960 году была присуждена Нобелевская премия . Это событие вызвало у Аскаряна глубокую обеспокоенность. Конечно, он был потрясен тем, что Нобелевская премия была так близка, и, так сказать, упустил ее. С другой стороны, это событие помогло ему обрести веру в себя.
Г. Аскарян открыл и подробно исследовал различные эффекты, сопровождающие прохождение частиц высокой энергии через плотную среду (жидкости или твердые тела). Он показал, что адрон-электронно-фотонные ливни и даже одиночные быстрые частицы могут создавать звуковые импульсы. Ионизационные потери быстро преобразуются в тепло, а небольшая область, прилегающая к траектории, испытывает быстрое тепловое расширение, генерируя звуковые волны. Эти результаты дали новый подход к изучению космических лучей. Ранее исследования космических лучей основывались на прямом взаимодействии частицы космических лучей с детектором. Результаты Аскаряна позволили обнаруживать ливни и одиночные частицы с помощью звуковых приемников, расположенных на некотором расстоянии от события.
Несколько лет назад регистрация энергичных частиц и ливней с помощью звуковых детекторов в морской воде планировалась как важная часть глобального мониторинга.
Г. Аскарян также показал, что ливни космических лучей испускают электромагнитное излучение, тем самым дав еще один способ их обнаружения. [2] До него обычно предполагалось, что электронно-фотонные ливни не испускают электромагнитного излучения, поскольку электроны и позитроны рождаются парами. Анализ Аскаряна привел к выводу, что в электронно-фотонном ливне имеется избыток отрицательного заряда (избыток электронов). Эти избыточные электроны выбиваются из атомов либо фотоэффектом, либо электронами и позитронами ливня (ионизация). В то же время из-за процесса аннигиляции число позитронов уменьшается. Таким образом, возникает электрический ток, создаваемый избыточными электронами, связанными с ливнем. Этот переменный ток является источником электромагнитного излучения. Следовательно, каждый ливень является источником электромагнитного излучения. Эти исследования открыли новые перспективы для дистанционной регистрации ливней космических лучей.
Эти исследования проложили путь к дистанционной регистрации ливней космических лучей. В настоящее время многие радиоастрономические станции ведут наблюдения за ливнями космических лучей.
Позже Г. Аскарян показал, что интенсивный лазерный луч, проходя через вещество, генерирует также звуковые волны. Этот эффект может быть использован для обработки и разрушения вещества. В результате этого цикла исследований был создан новый раздел физики — радиационная акустика, основателем которого был Г. Аскарян.
После открытия лазеров Г. Аскарян начал исследовать взаимодействие лазерного луча с различными веществами. В то время физики, работавшие с лазерами, пробивали лазерным лучом тонкие металлические образцы (обычно бритвенные лезвия). Это было что-то вроде игры. Г. Аскарян также отдал дань этой игре. Он заметил, что отверстия, сделанные лазерным лучом, были двух видов. Когда он использовал лазер средней мощности, края отверстия были гладкими, как будто отверстие было проплавлено (действительно, оно было проплавлено). Однако отверстие, сделанное мощным лазером, имело грубые неровные края, как будто отверстие было пробито, а не проплавлено. Сначала Г. Аскарян предположил, что это световое давление выбило часть лезвия бритвы в световом пятне, однако простые расчеты показали, что предположение было ошибочным.
Проблема была позже прояснена Г. А. Аскаряном и Э. М. Морозом. Объяснение было следующим. Луч мощного лазера нагревает металлическую поверхность настолько сильно, что поверхностный слой превращается в пар, прежде чем тепло проникнет в следующие слои. Пар выбрасывается с поверхности. При этом возникает сила, действующая на часть поверхности в пределах пятна. Эта сила численно равна импульсу пара, выбрасываемого за единицу времени. Такова реакция пара на поверхности. А в случае мощного лазера эта реакция настолько сильна, что металл в пределах пятна вырывается. Реакция пара создает давление, на много порядков превышающее световое давление. Испарительная абляция в настоящее время используется для сжатия ядерного топлива в задаче об управляемых термоядерных реакциях, индуцированных лазером.
Возможно, одним из самых блестящих открытий Аскаряна была самофокусировка света. [3] [4] [5] В среде с нелинейной поляризацией третьего порядка показатель преломления можно представить как n = n 0 + n 2 I, где n 0 — линейный показатель преломления, n 2 — оптическая константа, характеризующая силу оптической нелинейности, а I — гауссовский профиль интенсивности пучка. Явление самофокусировки может возникнуть, если пучок света с неоднородным поперечным распределением интенсивности, например гауссовым профилем, распространяется через материал, в котором n 2 положительно. [6] Если сильный пучок света проходит через среду с таким типом нелинейности, также называемой керровской нелинейностью, то показатель преломления среды внутри пучка больше, чем снаружи пучка. Если электрическое поле достаточно сильное, то пучок создаст диэлектрический волновод, который уменьшает или полностью устраняет расхождение пучка. Аскарян назвал этот эффект самофокусировкой . Открытие самофокусировки открыло новую главу в нелинейной электродинамике и оптике.
Эффект Аскарьяна , теоретически предсказанный Аскарьяном в 1962 году, описывает явление, похожее на эффект Черенкова, при котором частица, движущаяся быстрее скорости света в плотной радиопрозрачной среде, такой как соль, лед или лунный реголит, производит ливень вторичных заряженных частиц, которые содержат анизотропию заряда и, таким образом, испускают конус когерентного излучения в радио- или микроволновой части электромагнитного спектра. Это явление представляет основной интерес при использовании объемного вещества для обнаружения нейтрино сверхвысоких энергий.
Аскарян был первым, кто заметил, что внешние несколько метров поверхности Луны, известные как реголит, были бы достаточно прозрачной средой для обнаружения микроволн из-за избытка заряда в ливнях частиц. Радиопрозрачность реголита с тех пор была подтверждена миссиями Аполлона. [7]
Аскарян также нашел (совместно с М.Л. Левиным) комбинацию вспомогательных высокочастотных полей, которая могла обеспечить устойчивость электронного сгустка при ускорении.
Источник: ISI Web of Knowledge
Примечание : Статья основана на биографической статье о Гургене Аскаряне, написанной его другом и коллегой Борисом Болотовским . Автор этой статьи имеет письменное разрешение от доктора Болотовского на использование его материала в Википедии.