Des del 1959 fou director de l’Institut de Física Teòrica i Experimental de l’Acadèmia de Ciències de l’URSS. El 934 descobrí, amb el seu germà Artemij Isaakovič Alikhanian (1908-78) l’emissió de parells electró-positró pels nuclis radioactius. Estudià també els raigs còsmics. El 1949 dirigí la construcció del primer reactor nuclear soviètic i el 1961 la d’un accelerador de protons. Tingué un paper destacat en la creació de la bomba nuclear soviètica.