Карл Андерсон

Фотографія Карл Андерсон (photo Carl Anderson)

Carl Anderson

  • День народження: 03.09.1905 року
  • Вік: 85 років
  • Місце народження: Нью-Йорк, США
  • Дата смерті: 11.01.1991 року
  • Громадянство: США

Біографія

Американський фізик Карл Дейвід Андерсон народився в Нью-Йорку і був єдиним сином Емми Адольфины (в дівоцтві Айякссон) і Карла Дейвіда Андерсона. Після того, як сім’я переїхала в Каліфорнію, він відвідував лос-анджелеське середню школу, закінчив се в 1924 р. і вступив в Каліфорнійському технологічному інституті (Калтех), розташований в околицях Пасадени.

Отримавши у Калтеху ступінь бакалавра з фізики та інженерної справи у 1927 р., А. почав аспірантську роботу з фізики під керівництвом Роберта Е. Міллікена. У 1930 р. він блискуче захистив докторську дисертацію про просторовому розподілі електронів, выбиваемых з газів рентгенівськими променями. Потім А. продовжував працювати науковим співробітником у Міллікена, який порадив йому зайнятися вивченням космічного випромінювання (електромагнітне випромінювання і атомні частки від позаземних джерел). Через рік Міллікен вирішив довірити А. повсякденне здійснення проекту з ідентифікації і виміру енергії різних типів космічного випромінювання, і спільно вони розробили більш ефективний варіант конденсаційної камери, створеної ще Ч. Т. Р. Вільсоном і призначеної для виявлення заряджених частинок. Конденсаційна камера являє собою замкнутий посудину, заповнений газом (зазвичай – повітрям), який перенасичений водяною парою; посудину поміщений між полюсами електромагніту. Коли заряджені частинки проходять крізь посудину, вони іонізують на своєму шляху молекули газу, і останні відіграють роль центрів конденсації водяної пари. Кожен тип частинок залишає характерний конденсаційний слід, який можна сфотографувати, причому позитивно заряджені і негативно заряджені частинки відхиляються в протилежних напрямках.

Вивчаючи тисячі фотографій конденсаційних треків, залишених високоенергетичними частинками, що летять з позаземного простору, А. заметилнесколько слідів, які відрізнялися від слідів електронів тільки одним: вони відхилялися в протилежному напрямку. Інші дослідники теж помічали час від часу подібні сліди, але, оскільки теоретичне обґрунтування для існування позитивно зарядженої схожою на електрон частинки відсутнє, вони відносили їх за рахунок похибок експерименту, Однак у 1928 р. П. А. М. Дірак передбачив існування цілого сімейства античастинок – частинок, що відповідають відомим, але з протилежним зарядом і магнітним моментом. Спочатку фізики скептично поставилися до цього прогнозу, і А. не шукав античастки до тих пір, поки не помітив дивні треки. Відкриття, за яке він отримав Нобелівську премію, говорив він пізніше, було зовсім випадковим. Тим не менш, замість того щоб відмахнутися від виявленого факту, він спробував визначити, чи не є ці треки слідами гіпотетичних «антиэлектронов». Експериментально усунувши всі інші можливі пояснення, А. прийшов до висновку, що його спостереження можна пояснити, тільки визнавши існування позитивно зарядженої частинки з масою, приблизно рівній масі електрона. У вересні 1932 р. він оголосив про відкриття частинки, яку назвав позитронів.

Відкриття А. підтвердило існування антиматерії і призвело до інтенсивних досліджень взаємодій матерії з антиматерией, А. та інші виявили, що, коли електрон зустрічається з позитронів, обидва анігілюють, породжуючи спалах гамма-променів (високоенергетичне електромагнітне випромінювання). І навпаки, якщо гамма-промені досить високої енергії зупинити, то вони зникають, залишаючи замість себе знову створену пару електрон – позитрон. Ці переходи служать виразним підтвердженням еквівалентності маси і енергії, вираженої у формулі Альберта Ейнштейна E = mc2. Інші античастки (антипротоны і антинейтроны) не були знайдені аж до 50-х рр.., але до того часу фізики були переконані, що у кожної частинки є своя античастинка. Античастки, що досягають землі з космічними променями або створені з гамма-променів в лабораторії, швидко знищуються при взаємодії з звичайними частинками. Однак фізики схильні вважати, що десь можуть бути галактики, складаються з антиматерії, в якій атомні ядра містять антипротоны і оточені позитронами, даючи тим самим зворотне співвідношення між зарядами в порівнянні з нашими «місцевими» атомами.

«За відкриття позитрона» А. отримав у 1936 р. Нобелівську премію з фізики. Він розділив її з Віктором Ф. Гессом, який відкрив космічні промені у 1912 р., і довів їх позаземне походження. При презентації лауреата Ханс Плейель, член Шведської королівської академії наук, сказав, звертаючись до Андерсону: «Використовуючи дотепні прилади, вам вдалося знайти один з будівельних цеглин Всесвіту – позитивний електрон».

А. був призначений асистент-професором фізики у Калтеху в 1933 р., ад’юнкт-професором у 1937 р. і повним професором в 1939 р. Через два роки після того, як він відкрив позитрон, йому разом з С. Неддермайером вдалося виявити ще одну раніше не зустрічалася частку в космічних променях, Але вони чекали до 1937 р., терпляче збираючи додаткові свідоцтва за фотографіями треків, перш ніж оголосили про відкриття частинки, нині відомої як мюон. Маса цієї частинки була приблизно в 200 разів більше, ніж у електрона.

Протягом другої світової війни А. працював над військовими проектами, включаючи проекти створення ракет, для Національного комітету з оборонних досліджень і Управління наукових досліджень та розвитку, У 1944 р. він провів місяць на узбережжя в Нормандії, щоб спостерігати за функціонуванням авіаційних ракет в бойових умовах. Після війни А. повернувся в Калтех, де вів викладацьку та науково-дослідну роботу, особливо в галузі космічних променів і елементарних частинок, аж до свого відходу у відставку в 1976 р.

А. одружився на Лоррей Elvira Бергман у 1946 р.; вони виховали двох синів. У вільний час він любить грати в теніс.

Крім Нобелівської премії, А. отримав безліч нагород і почесних ступенів. включаючи медаллю Еліота Крессона Франклиновского інституту (1937) і медаль Джона Еріксона Американського суспільства шведських інженерів (1960). Він володар почесних ступенів університетів Колгейта і Темпля. А. є членом американської Національної академії наук, Американської академії наук і мистецтв. Американського фізичного товариства, Американського філософського товариства.