Ա. Ի. Ալիխանովը և Ի. Վ. Կուրչատովը ԼՖՏԻ-ի մեծ ցիկլոտրոնի կառուցման նախաձեռնողներն էին և ղեկավարում էին դրա նախագծման բոլոր աշխատանքները: Ցիկլոտրոնի կառուցումը սկսվեց 1939 թ., սակայն պատերազմի պատճառով այն դադարեցվեց: Ցիկլոտրոնը գործի դրվեց պատերազմից հետո` 1946 թ.: 1939 թ. Ա. Ի. Ալիխանովի լաբորատորիայում աշխատանքներ ծավալվեցին տիեզերական ճառագայթների ուսումնասիրման ուղղությամբ: Այն ժամանակ արդեն հայտնի փորձարարական տվյալների մանրամասն վերլուծությունը Ա. Ի. Ալիխանովին հանգեցրեց տիեզերական ճառագայթման կազմում պրոտոնների առկայության մասին հիմնավորված ենթադրությանը: ԼՖՏԻ-ում տիեզերական ճառագայթների բազմակողմանի և մանրազնին հետազոտում կատարելու նպատակով Ա. Ի. Ալիխանովի ղեկավարությամբ նախապատրաստվեց գիտարշավ, որը ծրագրված էր անցկացնել 1941 թ. ամռանը Պամիրի լեռներում: Սակայն պատերազմը խանգարեց դրա իրագործմանը: Այդ բարձրլեռնային գիտարշավը իրականացվեց մեկ տարի անց Հայաստանում, Արագած լեռան վրա: Ա. Ի. Ալիխանովի, Ա. Ի. Ալիխանյանի և նրանց աշխատակիցների 1942-1945 թթ. Արագածի վրա կատարած հետազոտումները համոզիչ կերպով ցույց տվեցին, որ տիեզերական ճառագայթման կազմում առկա է պրոտոնների ինտենսիվ հոսք` 150 ՄԷՎ կարգի էներգիաներով: 1937−1941 թթ. Ա. Ի. ԼՖՏԻ-ում աշխատելու հետ միաժամանակ համատեղությամբ գլխավորում էր ՍՍՀՄ ԳԱ ռադիումի ինստիտուտի ֆիզիկայի բաժնի լաբորատորիաներից մեկը: Նշված ինստիտուտում նա անմիջականորեն մասնակցեց Եվրոպայում առաջին ցիկլոտրոնի գործարկմանը, որն սկզբում կառուցվում էր Լ. Վ. Միսովսկու, իսկ նրա մահից հետո (1939 թ.)` Ի. Վ. Կուրչատովի և Դ. Գ. Ալխազովի ղեկավարությամբ: Ա. Ի. Ալիխանովը նախապատերազմյան շրջանում ակտիվորեն մասնակցում էր միջուկային ֆիզիկային նվիրված համամիութենական կոնֆերանսների աշխատանքներին, որոնք անգնահատելի դեր խաղացին ՍՍՀՄ ում գիտության այդ ասպարեզի զարգացման համար: Հատկապես պետք է նշել նրա «Զույգերի առաջացումը γ-ճառագայթների ազդեցությամբ» զեկուցումը 1937 թ. սեպտեմբերին Մոսկվայում կայացած II միջուկային կոնֆերանսում: Զեկուցման մեջ Ա. Ի. Ալիխանովը ներկայացրել էր այդ ժամանակ արտաքին և ներքին զույգային կոնվերսիայի երևույթների վերաբերյալ կուտակված փորձնական նյութը, մասնավորապես իր լաբորատորիայում ստացված արդյունքները: 1934 թ. սեպտեմբերին Ա. Ի. Ալիխանովը գործուղվեց Լոնդոն` մասնակցելու ֆիզիկայի հարցերին նվիրված միջազգային կոնֆերանսին, որի ավարտից հետո այցելեց գիտական հետաքրքրությունների ընդհանրությամբ իր հետ կապված Եվրոպայի առաջատար ֆիզիկոս-միջուկագետների` Պ. Բլէկետտի (Լոնդոնում), Ջ. Չեդվիկի և Չ. Էլլիսի (Քեմբրիջում), Ժուլիո-Կյուրի ամուսինների և Ժ. Տիբոյի (Փարիզում), Լ. Մեյտների (Բեռլինում) լաբորատորիաները և արդյունավետ բանավեճեր ունեցավ նրանց հետ: Գիտահետազոտական աշխատանքին զուգընթաց Ա. Ի. Ալիխանովը զբաղվում էր դասախոսական ակտիվ գործունեությամբ Լենինգրադի բուհերում: