Gurgen Askaryan

Gurgen Askaryan 1928’de Moskova, Rusya’da Ermeni bir aileye doğdu. Annesi de babası da doktordu; babası pratisyen ve annesi Astgik Askaryan dişçiydi. Gurgen 18 yaşında Moskova Devlet Üniversitesi, fizik bölümüne girdi. Burada atomik çekirdek üzerine yoğunlaştığı ilk araştırma projesine başladı. 1952’de mezun oldu ve Moskova’daki Kimyasal Fizik Enstitüsü’nün lisan üstü programına kabul edildi. 1953'te Lebedev Fizik Enstitüsüne transfer oldu, PHD’si ile 1957’de mezun oldu. 200’den fazla makale yazan Askaryan yüksek enerji fiziği (Bak Askaryan efekti and ANITA (Antarctic Impulsive Transient Antenna)), akustik ve optik alanlarına önemli katkılarda bulundu. Kendinden odaklanan ışığı bulmasıyla Sovyetler Birliği zamanındaki en önemli ödülü kazandı. Gurgen 1992’de bilim doktoru unvanını aldıktan kısa bir süre sonra kız kardeşi Gohar’ın da kötüleşmesinin yanı sıra sağlık sorunları ortaya çıkmaya başladı. Kardeşiyle aynı gün, 2 Mart 1997’de Moskova’daki dairelerinde benzer kalp hastalıklarından öldüler.

G. Askaryan eğitimin üçüncü yılı sırasında hızlı, yüklü parçacıkların gözlemi için yeni bir metot önerdi. Önerisi şöyleydi; aşırı ısıtılmış şeffaf bir sıvı olduğunu düşünün. Çok az miktarda enerji kaynaması için yeterli. Hızlı, yüklü bir parçacık bu sıvının içinden delip geçsin.

Bu parçacık enerjisini, yolu üzerindeki atomların iyonlaşmasına harcar. Bu enerji kaybı, izlediği yol boyunca kaynatmaya yetecek miktarda ısıya dönüşür. Böylece parçacığın izlediği yol kabarcıklar sayesinde gözlemlenebilir olur.

G. Askaryan bu öneriyi bazı öğretmenleri ve öğrenci arkadaşları ile tartıştı. Kimse karşı çıkmadı ama kimse destek de olmadı. G. Askaryan o zamanlar henüz bilimsel araştırma metot ve formları konusunda tecrübesizdi. Bu önerisini yayımlamadı bile. Birkaç yıl sonra, 1952’de aynı fikir Amerikalı fizikçi Donald Arthur Glaser tarafından bağımsız olarak sunuldu. Bu fikri bugün kabarcık odası olarak bildiğimiz cihazı kurarak uygulamaya geçirdi. Bu cihaz sonradan yüksek enerji fiziğinde o kadar yararlı oldu ki D. A. Glaser Nobel Ödülü aldı.

Bu olayla birlikte Askaryan Nobel Ödülü’ne bu kadar yakın olup elinden kaçırdığı için sarsılmıştı. Bu olay aynı zamanda kendine daha fazla güvenmesini de sağladı.

Hadron-elektron-foton yağmurlarının ve hatta hızlı tekil parçacıkların ses titreşimleri üretebildiğini gösterdi. İyonlaşma kayıplarının çabucak ısıya dönüştüğünü ve izlenen yolun çevresindeki küçük alanın hızlı bir termal genleşme geçirdiğini, sonuç olarak ses dalgalarını oluştuğu gösterdi. Bu sonuçlar kozmik ışınların incelemesinde çığır açtı. Önceden, incelemeler kozmik ışınların detektörler ile doğrudan etkileşimini temel alıyordu. Askaryan’ın sonuçları yağmurların ve tekil parçacıklarının vakadan belli bir uzaklığa yerleştirilen ses algılayıcıları kullanılarak incelenmesini mümkün kıldı.

G. Askaryan aynı zamanda kozmik ışın yağmurlarının elektromanyetik radyasyon yaydıklarını gösterdi. Askaryan’dan önce, elektron-foton yağmurlarının, elektron ve pozitronlar çift olarak oluştuğu için elektromanyetik radyasyon yaymadığına dair yaygın inanışlar vardı. Askaryan’ın analizleri elektron-foton yağmurlarında fazladan negatif yük (fazladan elektron) olduğu sonucunu doğurdu. Bu fazla elektronlar ışıetki veya elektron ve pozitron yağmurları (iyonizasyon) tarafından atomlardan ayrılırlar. Aynı zamanda yok etme işleminden dolayı pozitron sayısı azalır. Dolayısıyla elektron yağmurlarıyla fazladan elektrondan kaynaklanan elektik akımı oluşur. Bu değişken akım elektromanyetik radyasyonun kaynağıdır. Bu nedenle, her yağmur elektromanyetik radyasyonun kaynağıdır. Bu çalışmalar kozmik ışın yağmurlarının uzaktan kaydedilmesi için yeni perspektifler açmıştır.

G. Askaryan sonradan madde içinden geçen yoğun lazer ışınlarının da ses dalgası yaydığını gösterdi. Bu etki maddenin yıkımında da kullanılabilir Bu sonuçlar ve incelemeler ile yeni bir fizik dalı oluşmuştu, radyasyon akustiği ve kurucusu da Askaryan’dı.

Lazerlerin bulunmasından sonra, G. Askaryan lazer ışınları ile çeşitli maddeler arasındaki etkileşimleri incelemeye başladı. O zamanlar lazerlerle çalışan fizikçiler ince metal parçalarını (genellikle jilet) lazer ışınları ile kırıyorlardı.

Bu bir çeşit oyun gibiydi. G. Askaryan da bu oyuna katılmaya karar verdi. Lazer ışınları tarafından yapılan deliklerinin iki tür olduklarını fark etti. Orta güçte lazerler kullandığı zaman deliğin kenarları sanki eritilmiş gibi düzgün oluyordu. Öte yandan güçlü lazer tarafından yapılan deliğin sanki erimemiş de kırılmış gibi pürüzlü kenarları vardı. Askaryan başta bu parçanın kırılıp çıkmasına neden olanın ışık basıncı olduğunu düşündü, ama basit hesaplar bu varsayımın yanlış olduğunu gösterdi.

Güçlü bir lazerin ışını metalik yüzeyi o kadar yoğun ısıtıyor ki ısı metalin diğer katmanlarına ulaşana kadar yüzey katmanı buhara dönüşüyor. Buhar yüzeyden çıkıyor. Böylece yüzeyde o noktaya etki eden bir kuvvet doğuyor. Bu kuvvet sayısal olarak birim zamanda çıkan buharın momentumuna eşit. Bu yüzeydeki buharın tepkisi ve güçlü lazer durumunda bu tepki o kadar güçlü ki bu nokta içerisindeki metal kopuyor. Buharın tepkisi ışığın basıncından çok daha büyük oranda basınç uyguluyor. Günümüzde yüzey buharlaşması lazer kontrollü termonükleer tepkime problemlerinde nükleer yakıtların sıkıştırılmasında kullanılıyor.

Muhtemelen Askaryan’ın en muhteşem keşiflerinden biri de ışığın kendinden odaklanmasıdır. Üçüncü derece doğrusal olmayan polarizasyonlu maddelerde, kırıcılık dizini, n0 doğrusal kırıcılık indeksi, n2 optik doğrusalsızlığın gücünü belirten optik sabit ve I ışının Gauss yoğunluk profili olmak üzere; n = n0 + n2I şeklinde gösterilir. Kendinden odaklanma fenomeni üniform olmayan çapraz yoğunluk dağılımına sahip bir ışık ışınının (Gauss profili gibi) n2 değerinin pozitif olduğu bir materyalden geçmesi ile gerçekleşir. Eğer güçlü bir ışın böyle bir doğrusalsızlığa sahip, aynı zamanda Kerr doğrusalsızlığı da denen, bir maddenin içinden geçerse, maddenin ışın içindeki kırıcılık indeksi ışın dışındaki kırıcılık indeksinden büyüktür. Eğer elektirk alan yeterince güçlüyse ışın, ışının ıraksaklığını azaltan veya tamamen yok eden bir dielektrik dalga rehberi yaratır. Askaryan bu efekti kendinden odaklanan olarak adlandırmıştır. Kendinden odaklanmanın keşfi doğrusal olmayan elektrodinamik ve optik alanlarında çığ açmıştır.

1962’de Askaryan tarafından teorik olarak öngörülen Askaryan efekti, Cherenkov efektine benzer bir fenomeni anlatır. Tuz, buz veya ayın yüzeyi gibi yoğun radyo transparan bir medyum içinde ışık hızından hızlı giden bir parçacık anizotop yük içeren ikincil yüklü parçacık yağmuru oluşturur ve dolayısıyla elektromanyetik spektrumun radyo ve mikrodalga kısmına denk gelen koni şeklinde koherent radyasyon yayarlar. Bu fenomen ultra yüksek enerjili nötrinoların keşfinde kullanılan büyük maddelerde esastır.

Askaryan regolit olarak bilinen Ay’ın yüzeyinin en dış birkaç metresinin parçacık yağmurlarında fazladan yük mikrodalgaları algılamaya yetecek miktarda transparan bir medium olduğunu ilk gösterendi. Regolitin radyo tranparansı Apollo görevi ile onaylanmıştır.