Gurgen Askaryan - Gurgen Askaryan

Gurgen Askaryan

Gurgen Ashotovich Askaryan ( armênio : Գուրգեն Ասկարյան ; russo : Гурген Аскарьян ou Гурген Аскарян) (14 de dezembro de 1928 - 2 de março de 1997) foi um proeminente físico soviético - armênio , famoso por sua descoberta da focalização automática da luz, estudos pioneiros -interações de matéria, e a descoberta e investigação da interação de partículas de alta energia com a matéria condensada. (Ver efeito Askaryan )

Biografia

Gurgen Askaryan nasceu em 1928 em Moscou, Rússia, filho de pais armênios . Ambos os pais eram médicos: o pai Ashot Askaryan, era clínico geral, e sua mãe Astgik Askaryan era dentista. Aos 18 anos, Gurgen ingressou no Departamento de Física da Universidade Estadual de Moscou , onde iniciou seu primeiro projeto de pesquisa especializado em física de núcleos atômicos. Formou-se em 1952 e foi aceito na escola de pós-graduação do Instituto de Física Química (ICP) de Moscou. Em 1953, ele foi transferido para o Instituto Lebedev de Física e graduou-se com PHD em 1957. Autor de mais de 200 artigos, Askaryan fez uma contribuição significativa para o campo da física de alta energia (ver efeito Askaryan e ANITA (Antártica Impulsiva Transiente Antena )), acústica e óptica . Por sua famosa descoberta da autofocalização da luz, ele recebeu o maior prêmio científico da época na União Soviética. Pouco depois de receber o título de Doutor em Ciências em 1992, Gurgen passou por problemas de saúde, que também foram acompanhados pela piora da saúde de sua irmã Gohar. Ele e sua irmã morreram no mesmo dia, em 2 de março de 1997, em seu apartamento em Moscou, ambos por causa de uma doença cardíaca semelhante.

Carreira científica e realizações

Prêmio Nobel Perdido

Durante o terceiro ano de sua educação, G. Askaryan propôs um novo método de registro de partículas carregadas rapidamente. Sua ideia foi a seguinte. Suponha que haja um líquido transparente superaquecido. Uma quantidade muito pequena de energia é suficiente para fazê-lo ferver. Deixe uma partícula carregada rapidamente penetrar neste líquido superaquecido. A partícula gasta sua energia na ionização de átomos localizados próximos à sua trajetória. Essa perda de energia é transformada em calor em quantidade suficiente para induzir a ebulição ao longo da trajetória da partícula. Então, a trajetória se torna observável porque muitas bolhas são criadas ao longo dela.

G. Askaryan discutiu essa proposta com alguns de seus professores e colegas estudantes. Ninguém se opôs. No entanto, ninguém o apoiou, ninguém ajudou a concretizar a ideia. G. Askaryan então era inexperiente em formas e métodos de investigação científica. Ele até não publicou sua proposta. Vários anos depois, em 1952, a mesma ideia foi apresentada de forma independente pelo físico americano Donald Arthur Glaser . Ele colocou a ideia em prática depois de montar o dispositivo conhecido agora como câmara de bolhas . Este instrumento provou ser tão útil na física de altas energias que DA Glazer foi premiado com o Prêmio Nobel em 1960. Esse evento deu origem à profunda preocupação de Askaryan. Claro, ele ficou abalado com a proximidade do Prêmio Nobel e, por assim dizer, deixou escapar. Por outro lado, esse evento o ajudou a ter fé em si mesmo.

Raios cósmicos e ondas sonoras

G. Askaryan descobriu e investigou em detalhes vários efeitos que acompanham a passagem de partículas de alta energia através da matéria densa (líquidos ou sólidos). Ele mostrou que chuvas de elétrons-elétrons-fótons e até mesmo partículas rápidas simples podem produzir pulsos sonoros. As perdas de ionização são rapidamente convertidas em calor, e a pequena região adjacente à trajetória sofre rápida expansão térmica, gerando ondas sonoras. Esses resultados deram uma nova abordagem ao estudo dos raios cósmicos. Antes, as investigações de raios cósmicos eram baseadas na interação direta de partículas de raios cósmicos com um detector. Os resultados de Askaryan tornaram possível detectar chuvas e partículas individuais usando receptores de som situados a alguma distância do evento.

Vários anos atrás, o registro de partículas energéticas e chuveiros com detectores de som na água do mar foi planejado como uma parte importante do monitoramento global.

Raios cósmicos e ondas eletromagnéticas

G. Askaryan também mostrou que os chuveiros de raios cósmicos emitem radiação eletromagnética, dando assim mais uma forma para sua detecção. Antes dele, era comumente assumido que as chuvas de elétrons-fótons não emitiam radiação eletromagnética, pois os elétrons e os pósitrons são criados aos pares. A análise de Askaryan levou à conclusão de que em uma chuva de elétrons-fótons há um excesso de carga negativa (excesso de elétrons). Esses elétrons em excesso são eliminados dos átomos por fotoefeito ou por uma chuva de elétrons e pósitrons (ionização). Ao mesmo tempo, devido ao processo de aniquilação, o número de pósitrons diminui. Assim, há uma corrente elétrica criada pelo excesso de elétrons associados ao chuveiro. Essa corrente variável é a fonte de radiação eletromagnética. Portanto, todo chuveiro é fonte de radiação eletromagnética. Esses estudos abriram novas perspectivas para o registro distante de chuvas de raios cósmicos.

Essas investigações abriram caminho para o registro distante de chuvas de raios cósmicos. Agora, muitas estações radioastronômicas estão conduzindo observações em chuvas de raios cósmicos.

Feixes de laser intensos e acústica de radiação

Posteriormente, G. Askaryan mostrou que o intenso feixe de laser que passa pela matéria também gera ondas sonoras. Este efeito pode ser usado para processamento e destruição de matéria. Como resultado dessa série de investigações, um novo ramo da física foi criado, a acústica da radiação, e G. Askaryan foi o fundador.

Interação do feixe de laser com substâncias

Após a descoberta dos lasers, G. Askaryan começou a investigar a interação do feixe de laser com várias substâncias. Naquela época, os físicos que trabalhavam com lasers, costumavam romper espécimes finos de metal (geralmente, lâminas de barbear) com feixe de laser. Foi algo parecido com um jogo. G. Askaryan também prestou homenagem a este jogo. Ele notou que os orifícios feitos pelo feixe de laser eram de dois tipos. Quando ele usava laser de potência moderada, as bordas da abertura eram lisas, como se a abertura estivesse derretida (na verdade, estava derretida). No entanto, o buraco feito por um poderoso laser tinha bordas irregulares e ásperas, como se o buraco tivesse sido quebrado, não derretido. A princípio G. Askaryan supôs que foi a leve pressão que quebrou a parte da lâmina de barbear no ponto de luz, no entanto, estimativas simples mostraram que a suposição estava errada.

O problema foi posteriormente esclarecido por GA Askaryan e EM Moroz. A explicação foi a seguinte. O feixe de um laser poderoso aquece a superfície metálica com tanta intensidade que a camada superficial se transforma em vapor antes que o calor penetre nas próximas camadas. O vapor é ejetado da superfície. Desse modo, surge uma força que atua na parte da superfície dentro do local. Essa força é numericamente igual ao momento do vapor ejetado durante uma unidade de tempo. Essa é a reação do vapor na superfície. E, no caso de um laser poderoso, essa reação é tão forte que o metal dentro do local é arrancado. A reação do vapor fornece uma pressão muitas ordens maior do que a pressão leve. A ablação por vaporização é agora usada para comprimir o combustível nuclear no problema de reações termonucleares controladas induzidas por laser.

Auto-focalização de ondas

Talvez um dos mais brilhantes das descobertas de Askaryan foi a auto-focagem de luz. No meio com polarização não linear de terceira ordem, o índice de refração pode ser representado como n = n 0 + n 2 I, onde n 0 é o índice de refração linear, n 2 é uma constante óptica que caracteriza a força da não linearidade óptica e I é o perfil de intensidade gaussiana do feixe. O fenômeno de autofocalização pode ocorrer se um feixe de luz com distribuição de intensidade transversal não uniforme, por exemplo, perfil gaussiano, se propagar através de um material em que n 2 é positivo. Se um feixe de luz forte passa por um meio com este tipo de não linearidade, também chamado de não linearidade de Kerr , o índice de refração do meio dentro do feixe é maior do que fora do feixe. Se o campo elétrico for forte o suficiente, o feixe criará um guia de ondas dielétrico, que reduz ou elimina totalmente a divergência do feixe. Askaryan chamado este efeito auto-focagem . A descoberta da autofocalização abriu um novo capítulo na eletrodinâmica e óptica não lineares.

Efeito Askaryan

O efeito Askaryan , que foi teoricamente previsto por Askaryan em 1962, descreve um fenômeno, semelhante ao efeito Cherenkov, pelo qual uma partícula viajando mais rápido do que a velocidade da luz em um meio radiotransparente denso como sal, gelo ou regolito lunar produz uma chuva de partículas carregadas secundárias que contêm uma anisotropia de carga e, portanto, emite um cone de radiação coerente na parte de rádio ou micro-ondas do espectro eletromagnético. Este fenômeno é de interesse primário no uso de matéria a granel para detectar neutrinos de ultra-alta energia.

Outro

Askaryan foi o primeiro a notar que os poucos metros externos da superfície da Lua, conhecidos como regolito, seriam um meio suficientemente transparente para detectar microondas do excesso de carga em chuvas de partículas. A transparência de rádio do regolito foi confirmada pelas missões Apollo.

Askaryan também encontrou (junto com ML Levin) uma combinação de campos auxiliares de alta frequência que poderiam garantir a estabilidade do feixe de elétrons durante a aceleração.

Trabalhos selecionados

Fonte: ISI Web of Knowledge

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Veja também

Referências

Nota : O artigo é baseado no artigo biográfico sobre Gurgen Askaryan escrito por seu amigo e colega Boris Bolotovskii . O autor deste artigo obteve permissão por escrito do Dr. Bolotovskii para usar seu material na Wikipedia.

links externos