Нобелови лауреати – Карл Дейвид Андерсън

Карл Дейвид Андерсън (Carl David Anderson),

3 септември 1905 г. – 11 януари 1991 г.

Нобелова награда за физика (заедно с Виктор Хес), 1936 г.

(За откриването на позитрона.)

Американският физик Карл Андерсън е роден в Ню Йорк и е единственият син на Ема Адолфина Ейджаксън (по мъж Андерсън) и Карл Дейвид Андерсън. След като семейството му се премества в Калифорния, той посещава средно училище в Лос Анжелос, завършва го през 1924 г. и постъпва в Калифорнийския технологичен институт (Калтех), разположени в околностите на Пасадена.

Като получава в Калтех степента бакалавър по физика и инженерство през 1927 г., Андерсън започва аспирантура под ръководството на Робърт Е. Миликън. В 1930 г. той защитава блестящо докторска дисертация за пространственото разпределение на електроните, които рентгеновите лъчи избиват от газовете. След това Андерсън започва да работи като научен сътрудник на Миликън, който го съветва да се заеме с изучаването на космическото излъчване (електромагнитно излъчване и атомни частици от извънземни източници). След една година Миликън решава да довери на Андерсън ежедневното осъществяване на проекта за идентификация и измерване на различните видове космически лъчи и двамата заедно разработват по-ефективен вариант на кондензационната камера, създадена още от Ч. Т. Р. Уилсън и предназначена за откриване на заредени частици. Кондензационната камера представлява затворен съд, изпълнен с газ (обикновено въздух), който е пренаситен с водни пари; съдът е разположен между полюсите на електромагнит. Когато заредените частици минават през него, те йонизират по пътя си молекулите на газа и те изпълняват ролята на центрове за кондензация на водната пара. Различните видове частици оставят характерна кондензационна следа, която може да бъде фотографирана, като положително заредените и отрицателно заредените частици се отклоняват в противоположни посоки.

Проучвайки хиляди фотографии на кондензационните следи, оставени от високоенергетичните частици, идващи от извънземното пространство, Андерсън забелязва няколко следи, които се различават от следите на електроните само по едно: отклоняват се в противоположна посока. Други изследователи също забелязват понякога подобни следи, но понеже теоретична обосновка за съществуването на положително заредена, приличаща на електрона частица няма, те смятат, че става въпрос за грешка в експеримента. През 1928 г. обаче П. А. М. Дирак предсказва съществуването на цяло семейство античастици - частици, съответстващи на известните, но с противоположен заряд и магнитен момент. Отначало физиците се отнасят скептично към това предсказание и Андерсън не търси античастици, докато не забелязва странните следи. Откритието, за което получава Нобелова награда, казва той по-късно, е съвсем случайно. Въпреки това, вместо да отхвърли открития факт, той се опитва да определи дали следите не са следи от хипотетичните "антиелектрони". Като отстранява експериментално всички други възможни обяснения, Андерсън стига до извода, че неговото наблюдение може да се обясни само като се признае съществуването на положително заредена частица с маса, приблизително равна на масата на електрона. През септември 1932 г. той обявява за откриването на частицата, която нарича позитрон.

Откритието на Андерсън потвърждава съществуването на антиматерия и довежда до интензивни изследвания за взаимодействията на материята с антиматерията, Андерсън и други учени откриват, че когато електронът се срещне с позитрон, двете частици анихилират, създавайки гама-лъчи (високоенергетично електромагнитно излъчване). И обратното, ако гама-лъчи с достатъчно висока енергия бъдат спрени, те изчезват, оставяйки вместо себе си отново създадена двойка електрон - позитрон. Тези преходи са изразително потвърждение за еквивалентността между масата и енергията, изразена с формулата на Алберт Айнщайн E = mc2. Другите античастици (антипротони и антинеутрони) не били открити до 50-те години, но физиците били убедени, че всяка частица има своя античастица. Античастиците, достигащи Земята с космическите лъчи или създадени от гама-лъчи в лаборатоиря, се унищожават бързо при взаимодействието с обикновените частици. Но физиците са склонни да смятат, че някъде може да има галактики, състоящи се от антиматерия, в която атомните ядра съдържат антипротони и са обкръжени от позитрони, осъществявайки с това обратно съотношение между зарядите в сравнение с нашите "местни" атоми.

Андерсън е назначен за асистент-професор по физика в Калтех през 1933 г., за адюнкт-професор през 1937 г. и за професор през 1939 г. Две години след като открива позитрона, заедно със С. Недермейър успява да открие още една преди това несрещана частица в космическите лъчи. Но двамата чакат до 1937 г., като събират търпеливо допълнителни свидетелства по снимки на следи, преди да обявят за откриването на частицата, известна днес като мюон. Масата на тази частица е приблизително 200 пъти по-голяма от масата на електрона.

По време на Втората световна война Андерсън работи над военни проекти, включително и свързани със създаванета на ракети, за Националния комитет по отбранителни изследвания и Управлението за научни изследвания и развитие. През 1944 г. прекарва един месец по бреговете на Нормандия, за да наблюдава функционирането на авиационните ракети в бойни условия. След войната Андерсън се връща в Калтех, където преподава и се занимава с научно-изследователска дейност, особено в областта на космическите лъчи и елементарните частици, до оставката си през 1976 г.

Андерсън се жени за Лорейн Бергман през 1946 г., семейството има двама сина. В свободното си време той обича да играе тенис.

Освен Нобелова награда Андерсън получава много награди и почетни степени, сред които медала Елиът Кресон на Франклиновия институт (1937 г.) и медала Джон Ериксън на Американското дружество на шведските инженери (1960 г.). Има почетни научни степени от университетите "Колгейт" и "Темпъл". Член е на американската Национална академия на науките, на Американската академия на науките и изкуствата, на Американското физическо дружество и на Американското философско дружество.

Превод от руски: Павел Б. Николов