I lavori scientifici principali di Andrej Sacharov appartengono al campo della fisica teorica e della cosmologia; fra essi, in primo ordine di tempo, si annoverano lo studio del meccanismo di generazione della componente dura dei raggi cosmici, quello sull'interazione tra elettrone e positrone nel processo di creazione di coppie e quello sulla temperatura di eccitazione nel plasma di una scarica gassosa. In seguito la sua attività di ricerca si è concentrata su tre temi fondamentali: la fisica del plasma, la fisica delle particelle elementari e le relazioni tra quest'ultima e l'astrofisica. Tra i contributi scientifici più importanti di Sacharov c'è il metodo d'intrappolamento del plasma riscaldato per evitarne la dispersione: tale metodo, da lui proposto nel 1950, è tuttora applicato nei prototipi di gran parte dei reattori a fusione nucleare. Sacharov è stato uno fra i maggiori esperti dei problemi della fusione nucleare controllata. La sua figura di intellettuale impegnato in prima persona per la difesa dei diritti umani e civili in Unione Sovietica gli è valso il Premio Nobel per la Pace.
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