Carl Anderson wurde 1905 als Sohn schwedischer Eltern mit Migrationshintergrund geboren. Er schloss sein Ingenieurstudium an der Caltech ab und schloss es 1927 ab. 1930 promovierte er in Physik unter der Aufsicht von Robert A. Millikan .
Millian hatte 1923 den Nobelpreis für Physik für seine Messung der vom Proton und vom Elektron getragenen elektrischen Ladungen erhalten. Diese "Elementarladung" wird als grundlegend angesehen. physikalische Konstante .
Millikan war auch einer der Entdecker der fotoelektrischer Effekt für die Albert Einstein 1922 den Nobelpreis für Physik erhielt.
Kosmische Strahlung
1932 begann Anderson als Postdoc mit der Untersuchung kosmischer Strahlen, bei denen es sich um hochenergetische Protonen und Atomkerne Protonen und Neutronen handelt, die sich mit nahezu Lichtgeschwindigkeit durch den Raum bewegen.
Kosmische Strahlung entsteht in unserer Sonne außerhalb des Sonnensystems, in fernen Galaxien und in Supernova-Explosionen. Ihre Existenz wurde erstmals 1912 durch Ballonexperimente entdeckt.
99% von kosmischen Strahlen sind die Kerne von Atomen, die von ihren Elektronenschalen befreit wurden, und 1% sind Elektronen. Von den Kernen, 90% sind Protonen oder nur Wasserstoffatome 9% sind Alpha-Partikel, die mit den Heliumkernen identisch sind, und 1% sind die Kerne schwererer Elemente.
Ein sehr kleiner Teil der kosmischen Strahlung ist jedoch etwas, das 1932 noch nie zuvor gesehen wurde - Partikel von Antimaterie , wie Positronen oder Antiprotonen .
Die Wolkenkammer
Anderson konnte kosmische Strahlen in einer sogenannten Anderson-Wolkenkammer sehen. Es handelt sich um eine versiegelte Umgebung, die einen übersättigten Dampf aus Wasser oder Alkohol enthält. Wenn ein geladenes Teilchen einer kosmischen Strahlung durch die Wolkenkammer strömt,es stößt Elektronen von den Gasmolekülen im Inneren ab und dies erzeugt eine Spur ionisierter Gaspartikel.
Eine nebelartige Spur erscheint entlang der Spur des kosmischen Strahls, die einige Sekunden anhält. Die Spuren der Alpha-Teilchen sind gerade und dick, während die Spur der Elektronen wispy und gekrümmt ist.
Anderson begann, die Spuren der kosmischen Strahlung zu fotografieren, und auf einem solchen Foto erschien eine gekrümmte Spur. Anderson erkannte, dass die Spur nur von einem Teilchen hergestellt werden konnte, das die gleiche Masse wie ein Elektron, aber ein Gegenteil oder ein Positiv hatAnderson nannte dieses neue Teilchen a Positron .
Ein Partikel "Zoo"
Das Positron war das erste identifizierte Antiteilchen. Antiteilchen wurden erstmals 1928 vom englischen theoretischen Physiker vorgeschlagen. Paul Dirac . Er schlug vor, dass jedes Atomteilchen ein Antiteilchen hat, das die gleiche Masse hat, aber die entgegengesetzte elektrische Ladung und andere Quantenunterschiede aufweist. Für seine Entdeckung erhielt Dirac 1933 den Noel-Preis für Physik zusammen mit Erwin Schrödinger .
Nach seiner Entdeckung des Positrons im Jahr 1936 entdeckte Anderson ein weiteres geladenes Teilchen in kosmischen Strahlen. Dieses neue Teilchen hatte eine Masse. ein Zehntel das eines Protons und 207 mal die Masse eines Elektrons. Es war negativ geladen und hatte Spin 1/2, genau wie ein Elektron. Anderson nannte dieses neue Teilchen ein "Mesotron", aber es wurde schnell bekannt als a Meson .
Zuerst wurde angenommen, dass dieses neue Teilchen ein Pion, was vorhergesagt wurde Hideki Yukawa zwei Jahre zuvor in seiner Theorie der starke Interaktion .
Als klar wurde, dass Andersons neues Teilchen nicht das Pion, der Physiker war II Rabi berühmt gefragt: "Wer hat das bestellt?" Schließlich wurde Andersons Meson als a angesehen Mu Meson , auch bekannt als a Myon und Yukawas Meson wurde das Pi Meson , auch bekannt als Pion .
Andersons Entdeckung war die erste einer langen Liste neu entdeckter subatomarer Teilchen, die als "Teilchenzoo" bekannt wurde. Dies lag an der Unfähigkeit der Physiker, sie in ein kohärentes Schema einzuteilen. Erst mit der Entdeckung von Quarks in den späten 1960er Jahren, dass die Standardmodell der Teilchenphysik begann sich zu entwickeln. Heute wissen wir, dass alle Materie darin besteht Quarks , Bosonen und Leptonen .
Carl Anderson verbrachte seine gesamte Karriere bei Caltech und führte dort während des Zweiten Weltkriegs Raketenforschung durch. Anderson starb 1991.