바빌로프와의 만남, 1946년
1946년, 젊은 기야스 우마로프는 핵물리학 대학원 과정을 밟겠다는 포부를 안고 타슈켄트에서 레닌그라드로 향했다. 이 여정 자체가 결단의 행위였다 — 중앙아시아 과학자가 레닌그라드와 모스크바의 엘리트 물리학 기관에 속하는 것은 극히 드문 일이었기 때문이다.
대학 계단에서 우마로프는 그의 경력의 방향을 바꿀 우연한 만남을 갖게 되었다. 그가 만난 인물은 소련 과학아카데미 총재이자 소련 광학 및 발광 연구의 거인인 세르게이 이바노비치 바빌로프 원사였다. 바빌로프는 이 젊은이의 재능과 포부를 알아보고, V.G. 흘로핀 원사 지도하의 라듐 연구소 입학을 직접 주선해 주었다.
라듐 연구소에서 초기 실험 시연 중 실수가 발생했다. 흘로핀은 이 젊은 대학원생을 내치는 대신 이렇게 농담했다: "그것을 '방문 효과'라고 한다네" — 그리고 그를 프로그램에 받아들였다. 이 은혜의 순간이 40년에 걸친 과학 경력을 시작하게 했다.
JINR 두브나에서의 베타 분광법
우마로프의 핵물리학 연구는 베타 분광법 — 베타 붕괴 시 방출되는 전자 에너지의 정밀 측정 — 에 집중되었다. 이 분야는 핵 구조와 아원자 입자의 기본 성질을 이해하는 데 필수적이었다.
1957년, 우마로프는 우즈베크 과학자 그룹을 조직하여 소련판 CERN이라 할 수 있는 두브나 합동핵연구소(JINR)에서 연구하도록 했다. 그곳에서 그는 영구자석 베타 분광기를 개발했는데, 이 장비는 기존 분광기에서 사용되는 대형 전자석 없이도 베타 입자의 에너지를 정밀 측정할 수 있었다. 이 연구는 나중에 1970년 단행본 "영구자석 베타 분광기"(압두라자코프, 그로모프 공저)에 기록되었다.
란다우 논쟁, 1949년
우마로프의 핵물리학 경력에서 가장 극적인 장면은 1949년 모스크바 국립대학교에서의 후보 학위 논문 심사 중에 벌어졌다. 심사위원 중에는 20세기 가장 위대한 이론물리학자 중 한 명이자 훗날 노벨상 수상자가 되는 레프 다비도비치 란다우가 있었다.
논쟁의 핵심은 중성미자의 질량 — 입자물리학에서 가장 근본적인 질문 중 하나 — 이었다. 당시 일반적인 합의는 중성미자의 질량이 전자 질량의 약 0.3~0.8배라는 것이었다. 우마로프의 논문은 극적으로 다른 값을 주장했다: 중성미자의 질량은 전자 질량의 1/50~1/100 이하 — 본질적으로 거의 영에 가까운 값이어야 한다는 것이었다.
란다우는 동의하지 않았다. 논쟁은 치열했다. 그러나 우마로프는 자신의 입장을 굽히지 않았다.
"학위 논문 발표자는 자신의 의견에 머물렀고, 심사위원도 자신의 의견에 머물렀다."
— 레프 란다우, 우마로프 학위 논문 심사 공식 평가서, 1949년
물리학계에서 가장 두려운 지성 중 하나와의 이 대치에도 불구하고, 모스크바 국립대학교 위원회는 만장일치로 — 43명의 위원 전원이 — 우마로프에게 학위를 수여했다. 역사는 우마로프의 입장이 옳았음을 입증했다: 현대 측정에 따르면 중성미자의 질량은 실제로 극히 작아서 전자볼트의 수분의 일 수준이며 — 이는 1949년의 합의보다 우마로프의 추정치에 훨씬 가까운 값이다.
1981년, 전설적인 천체물리학자 Ya.B. 젤도비치와 M.Yu. 흘로포프는 우스페히 피지체스키흐 나우크에 중성미자 질량의 우주론적 제약에 관한 획기적인 논문을 발표하면서, 13명의 노벨상 수상자의 연구와 함께 우마로프의 초기 연구를 인용했다.
타슈켄트로의 귀환 결정
성공적인 학위 심사 후, 우마로프는 모스크바에서 명망 있는 직위를 제안받았다. 그는 모든 제안을 거절했다. 대신 타슈켄트로 돌아가기로 했다 — 이 결정은 소련 물리학계의 많은 동료들을 당혹스럽게 만들었다.
그의 이유는 개인적이면서도 전략적이었다: 그는 다른 곳의 기존 과학 공동체에 참여하는 것이 아니라 고향에서 과학 공동체를 건설하고 싶었다. 이 결정은 우즈벡 과학에 변혁을 가져오게 된다.
최초의 우즈벡어 물리학 교육
타슈켄트로 돌아온 우마로프는 중앙아시아 폴리테크닉 대학에서 우즈벡어로 고급 물리학을 가르친 최초의 과학자가 되었다. 그의 이니셔티브 이전에는 우즈베키스탄의 모든 고등 물리학 교육이 러시아어로 진행되었다. 우즈벡어 물리학 교육과정을 만들어냄으로써, 그는 우즈벡 학생 한 세대 전체가 모국어로 복잡한 과학 개념을 배울 수 있게 했다 — 이는 과학적 국가 건설의 기초적 행위였다.
JINR 두브나, 1957년
레닌그라드에서의 초기 교육으로부터 10년 후, 우마로프는 우즈벡 물리학자 대표단을 조직하여 두브나 합동핵연구소에서 연구하도록 했다. 이것은 단순한 연구 출장이 아니었다; 중앙아시아 과학자들이 국제 핵 연구의 최고 수준에 속한다는 선언이었다. JINR에서 우마로프 팀은 핵 측정 과학에서 진정한 기술 혁신을 대표하는 장비들 — 특히 영구자석 베타 분광기 — 을 개발했다.
쿠르차토프와의 연결, 1958년
1958년, 우마로프는 소련 핵 프로그램의 아버지이자 소련 원자폭탄과 수소폭탄 개발을 이끈 인물인 이고르 바실리예비치 쿠르차토프의 직접적인 지도 아래 타슈켄트 물리기술연구소에 플라즈마 물리학 연구소를 설립했다.
쿠르차토프의 지원은 구두에 그치지 않았다. 그는 새 연구소를 장비하기 위해 철도 화차 두 대분의 장비를 타슈켄트로 보냈다. 이것은 자원의 비범한 투입으로, 소련 과학의 전통적 중심지에서 멀리 떨어진 곳에서 진지한 연구 프로그램을 구축하려는 우마로프의 능력에 대한 모스크바 체제의 신뢰를 보여주는 것이었다.
토카막 연구: 마지막 작업
우마로프의 과학 경력은 그의 마지막 발표 논문으로 완전한 원을 그렸다: 토카막에서의 안정적인 플라즈마 평형 유지 방법에 관한 논문이었다. 토카막 — 핵융합을 위한 자기 가둠 장치 — 은 그의 두 가지 위대한 과학적 열정인 핵물리학과 에너지가 궁극적으로 수렴하는 지점을 대표했다.
토카막은 초고온 플라즈마를 토로이달 자기장 속에 가두어 수소 원자핵이 융합하여 에너지를 방출하는 조건을 추구한다 — 태양에 동력을 공급하는 것과 같은 과정이다. 수십 년간 핵반응과 태양 에너지 모두를 연구해 온 사람에게 토카막은 완벽한 마지막 주제였다: 지구에 미니어처 태양을 만들려는 시도였다.
그의 동료들이 나중에 쓴 것처럼: "플라즈마와 태양의 힘을 이용해 사람들의 삶을 개선하겠다는 꿈을 가진 사람이었다."