グルゲン・アスカリヤン

グルゲン・アショトヴィッチ・アスカリャン（アルメニア語：ճուրգեն ձսկարյան、ロシア語：Гурген АскарьянまたはГурген Аскарян）（1928年12月14日 - 1997年3月2日）は、ソビエト連邦出身のアルメニア人物理学者であり、光の自己収束の発見、光と物質の相互作用に関する先駆的な研究、高エネルギー粒子と凝縮物質の相互作用の発見と研究で有名である。（アスカリャン効果を参照）

グルゲン・アスカリヤンは1928年にロシアのモスクワでアルメニア人の両親のもとに生まれた。^[1]両親はともに医者で、父アショット・アスカリヤンは開業医、母アストギク・アスカリヤンは歯科医だった。18歳のとき、グルゲンはモスクワ国立大学の物理学部に入学し、原子核の物理学を専門とする最初の研究プロジェクトを開始した。1952年に卒業し、モスクワの化学物理学研究所（ICP）の大学院に受け入れられた。1953年にレベデフ物理学研究所に異動し、1957年に博士号を取得して卒業した。200を超える論文を執筆したアスカリヤンは、高エネルギー物理学（アスカリヤン効果とANITA（南極衝撃過渡アンテナ）を参照）、音響学、光学の分野に多大な貢献をした。光の自己収束の有名な発見により、彼は当時のソ連で最高の科学賞を受賞しました。 1992年に理学博士号を取得した直後、グルゲンは健康上の問題を抱え、妹のゴーハルの健康も悪化しました。1997年3月2日、彼と妹はモスクワのアパートで、同じ日に、同様の心臓病のために亡くなりました。

大学3年目に、G. アスカリアンは高速荷電粒子を記録する新しい方法を提案しました。彼のアイデアは次の通りです。過熱された透明な液体があるとします。非常に少量のエネルギーで、液体は沸騰します。高速荷電粒子をこの過熱された液体に浸透させます。粒子は、軌道の近くにある原子のイオン化にエネルギーを費やします。このエネルギー損失は、粒子の軌道に沿って沸騰を引き起こすのに十分な量の熱に変換されます。すると、軌道に沿って多くの泡が生成され、軌道が観察可能になります。

G.アスカリヤンはこの提案を教師や学友の何人かと議論した。誰も反対しなかった。しかし、誰も彼を支持し、そのアイデアの実現を手伝う者はいなかった。当時、G.アスカリヤンは科学的調査の形式や方法に不慣れだった。彼は自分の提案を公表すらしなかった。数年後の1952年、同じアイデアがアメリカの物理学者ドナルド・アーサー・グレイザーによって独立して提案された。彼はそのアイデアを実行し、現在 バブルチェンバーとして知られる装置を組み立てた。この装置は高エネルギー物理学で非常に有用であることが証明され、DAグレイザーは1960年にノーベル賞を受賞した。この出来事はアスカリヤンに深い懸念を引き起こした。もちろん、彼はノーベル賞がこれほど近いことに動揺し、いわばそれを逃してしまった。一方で、この出来事は彼が自分に自信を持つのに役立った。

G. アスカリアンは、高エネルギー粒子が高密度物質 (液体または固体) を通過する際に生じるさまざまな効果を発見し、詳細に調査しました。彼は、ハドロン電子光子シャワーや単一の高速粒子でさえも音波パルスを発生する可能性があることを示しました。イオン化損失はすぐに熱に変換され、軌道に隣接する小さな領域は急速に熱膨張し、音波が発生します。これらの結果は、宇宙線の研究に新しいアプローチをもたらしました。以前は、宇宙線の調査は宇宙線粒子と検出器の直接的な相互作用に基づいていました。アスカリアンの結果により、イベントから少し離れた場所に設置された音響受信機を使用してシャワーや単一粒子を検出できるようになりました。

数年前、海水中の音響検出器による高エネルギー粒子とシャワーの記録が、地球規模の監視の重要な部分として計画されました。

G. アスカリアンも宇宙線シャワーが電磁放射を放出することを示し、それによって宇宙線シャワーの検出に新たな方法を与えた。^[2]彼以前は、電子と陽電子が対になって生成されるため、電子光子シャワーは電磁放射を放出しないと一般に考えられていた。アスカリアンの分析により、電子光子シャワーには過剰な負電荷（電子過剰）があるという結論に至った。これらの過剰電子は、光効果またはシャワー電子と陽電子（イオン化）によって原子から叩き出される。同時に、消滅プロセスにより陽電子の数は減少する。したがって、シャワーに関連する過剰電子によって電流が発生する。この可変電流が電磁放射の発生源である。したがって、すべてのシャワーは電磁放射の発生源である。これらの研究は、宇宙線シャワーの遠隔記録に新たな展望を開いた。

これらの調査により、宇宙線シャワーの遠距離記録への道が開かれました。現在、多くの電波天文観測所が宇宙線シャワーの観測を行っています。

その後、G. アスカリアンは、物質を通過する強力なレーザー光線も音波を生成することを実証しました。この効果は、物質の処理と破壊に使用できます。この一連の調査の結果、物理学の新しい分野である放射音響が生まれ、G. アスカリアンがその創始者となりました。

レーザーの発見後、G. アスカリアンはレーザー光線と様々な物質との相互作用を調査し始めました。当時、レーザーを扱う物理学者は、レーザー光線で薄い金属標本（通常はカミソリの刃）を突き破っていました。それは一種のゲームのようなものでした。G. アスカリアンもこのゲームに敬意を表しました。彼は、レーザー光線で開けられた穴が 2 種類あることに気づきました。中程度の出力のレーザーを使用した場合、開口部の縁は滑らかで、開口部が溶けて貫通したかのようでした（実際に溶けていました）。しかし、強力なレーザーで開けられた穴の縁はざらざらしていて不均一で、穴が溶けたのではなく貫通したかのようでした。最初、G. アスカリアンは、光点にあるカミソリの刃の部分を叩き落とすのは光圧だと考えましたが、簡単な推定でその仮定が間違っていることがわかりました。

この問題は、後に GA Askaryan と EM Moroz によって解明されました。説明は次のとおりです。強力なレーザーからのビームは金属表面を非常に強く加熱するため、熱が次の層に浸透する前に表面層が蒸気に変わります。蒸気は表面から噴出します。その結果、スポット内の表面部分に作用する力が発生します。この力は、単位時間あたりに噴出される蒸気の運動量と数値的に等しくなります。これが表面での蒸気の反応です。そして、強力なレーザーの場合、この反応は非常に強力であるため、スポット内の金属が引き裂かれます。蒸気の反応により、光圧よりも何桁も大きい圧力が発生します。蒸発アブレーションは現在、レーザー誘起制御熱核反応の問題で核燃料を圧縮するために使用されています。

おそらく、アスカリヤンの最も優れた発見の 1 つは、光の自己収束です。^{[3] [4] [5]} 3 次非線形偏光を持つ媒体では、屈折率は n = n ₀ + n ₂ I と表すことができます。ここで、n ₀は線形屈折率、n ₂は光学非線形性の強さを特徴付ける光学定数、I はビームのガウス強度プロファイルです。自己収束の現象は、ガウスプロファイルなどの不均一な横方向強度分布を持つ光線が、n ₂が正の物質を伝搬する場合に発生する可能性があります。^{[6]強力な光線が、}カー非線形性とも呼ばれるこのタイプの非線形性を持つ媒体を通過すると、光線内の媒体の屈折率は、光線の外部の屈折率よりも大きくなります。電界が十分に強い場合、光線は誘電体導波路を作成し、光線の発散を減らすか完全に排除します。アスカリヤンはこの効果を自己収束と呼びました。自己収束の発見は、非線形電気力学と光学における新たな章を開きました。

アスカリアン効果は、1962年にアスカリアンによって理論的に予測されたもので、チェレンコフ効果に似た現象で、塩、氷、月の表土などの高密度の電波透過性媒体中を光速よりも速く移動する粒子が、電荷異方性を含む二次荷電粒子のシャワーを生成し、電磁スペクトルの電波またはマイクロ波部分でコヒーレントな放射の円錐を放射するというものです。この現象は、バルク物質を使用して超高エネルギーニュートリノを検出する際に最も重要です。

アスカリアンは、月の表面の外側数メートル、いわゆるレゴリスが、粒子シャワーの電荷過剰からのマイクロ波を検出するのに十分な透明媒体であるだろうと最初に指摘した人物である。レゴリスの電波透過性は、その後アポロ計画によって確認されている。^[7]

アスカリアン氏はまた、ML レビン氏と共同で、加速中に電子バンチの安定性を確保できる補助高周波場の組み合わせを発見しました。

出典: ISI Web of Knowledge

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