Jeho život bol úzko prepojený s Kalifornskou technickou univerzitou. Okrem pozitrónu objavil aj ďalšiu časticu, mión.
Carl David Anderson počas udeľovania Nobelovej ceny (fotografia vľavo) a na čiernobielom portréte. Zdroj: Wikimedia Commons
Americký experimentálny fyzik Carl David Anderson sa preslávil objavom pozitrónu, za čo mu v roku 1936 udelili Nobelovu cenu za fyziku spolu s Victorom Hessom, ktorý ju získal za objav kozmického žiarenia v roku 1912. V čase udelenia Nobelovej ceny mal Anderson iba 31 rokov.
V dokrútke pri príležitosti udelenia Nobelovej ceny povedal: „Pozitrón alebo kladný elektrón je identickým dvojčaťom dobre známeho záporného elektrónu. Kladné aj záporné elektróny sú základnými stavebnými kameňmi vesmíru.“
Počiatkom 20. storočia už fyzici vedeli, že hmota pozostáva z elektrónov a protónov. Pozitrón bol prvou teoreticky predpovedanou a neskôr experimentálne potvrdenou antičasticou.
Svojím objavom Anderson potvrdil to, čo ešte v roku 1928 predpovedal anglický fyzik Paul Dirac v teoretickej rovine, teda že všetka hmota má akýsi zrkadlový obraz – antihmotu. Kráľovská spoločnosť v Londýne označila Andersonovo zistenie za „jeden z najvýznamnejších objavov storočia“. Postupne pribúdali objavy ďalších častíc a viedli k celej „zoo“ zvláštnych častíc modernej fyziky.
Plodné roky na Caltechu
Carl D. Anderson sa narodil 3. septembra 1905 v New Yorku ako jediný syn švédskych prisťahovalcov Emmy Adolfiny Ajaxsonovej a Carla Davida Andersona staršieho. Keď mal sedem rokov, rodina sa presťahovala z New Yorku do Los Angeles, kde Carl navštevoval štátne školy a v roku 1923 nastúpil na čerstvo založenú Kalifornskú technickú univerzitu (California Institute of Technology, Caltech).
Caltech otvoril svoje brány v roku 1921. Výkonným riaditeľom bol nositeľ Nobelovej ceny za fyziku Robert A. Millikan. Spolu s chemikom Arthurom A. Noyesom a astronómom Georgeom Ellerym Halom nastavili latku vysoko. Caltech je aj dnes známy svojou excelentnosťou a malým počtom študentov.
Anderson promoval v roku 1927 v odbore fyzika a technika. V roku 1931 odbor zrušili a v roku 1934 ho nahradili odborom aplikovaná fyzika. V roku 1930 z neho získal titul Ph.D. magna cum laude. Jeho dizertačná práca o priestorovom rozložení elektrónov vyvrhnutých z plynov röntgenovými lúčmi bola uverejnená v časopise Physical Review.
Štúdium kozmického žiarenia a objav pozitrónu
Vo svojom ranom výskume sa Anderson venoval spomínanej oblasti röntgenového žiarenia. V roku 1930 začal na popud profesora Millikana študovať kozmické žiarenie, ktorému sa už skôr venoval Rakúšan Victor Hess. Práve tento výskum ho v roku 1932 doviedol k objaveniu pozitrónu.
Millikan vytvoril v rámci Caltechu tri výskumné skupiny pracujúce s rôznymi zariadeniami. Jedna skupina používala elektroskopy (H. Victor Neher), druhá Geigerov-Müllerov detektor (William H. Pickering) a tretia hmlové komory. Carl D. Anderson študoval kozmické žiarenie prostredníctvom fotografií, ktoré získal z hmlovej komory.
Hmlová komora (angl. cloud chamber) je experimentálne zariadenie vo fyzike častíc, ktoré umožňuje vidieť dráhy nabitých častíc. Vyvinul ju C. T. R Wilson (odtiaľ aj označenie Wilsonova komora) v roku 1911 a za svoj vynález získal Nobelovu cenu. Princíp spočíva vo vizuálnom efekte, ktorý vyvolá elektricky nabitá častica preletom cez oblasť presýtenú vodnou parou. Ionizujúci účinok častice počas preletu vytvára viditeľnú čiaru z jemných parných bubliniek. Tým je možné dokázať, že pri danom experimente sa uvoľnila častica.
Hmlovú komoru Anderson zlepšil použitím piesta, ktorý sa rozťahoval do vákua, aby veľmi rýchlo znížil tlak. V komore používal zmes vody a alkoholu, a tak získal oveľa lepšie fotografie ako väčšina ďalších výskumníkov.
Študoval energetickú distribúciu častíc kozmického žiarenia a energetickú stratu veľmi rýchlych elektrónov pri prechode hmotou. Počas tohto výskumu nečakane objavil novú časticu, ktorej dráha ukazovala na nepatrnú hmotnosť častice s kladným elektrickým nábojom, a nazval ju pozitrón.
Od roku 1933 pokračoval vo svojej práci v oblasti žiarenia a základných častíc. Objav pozitrónu v kozmickom žiarení ho podnietil k bádaniu, pri ktorom hľadal časticu aj na Zemi. V roku 1933 spolu so Sethom Neddermeyerom získali prvý priamy dôkaz, že gama žiarenie z tália-208 generuje pozitróny pri prechode cez hmotné látky.
Anderson spolu so Sethom Neddermeyerom objavil ďalšiu novú časticu. V roku 1936 objavili mión, časticu, ktorá sa pri prechode magnetickým poľom stáčala pod väčším uhlom ako elektróny, ale menším než protóny.
Fotografia hmlovej komory Carla D. Andersona a prvého identifikovaného pozitrónu. Hornú a dolnú polovicu komory Anderson oddelil šesťmilimetrovou olovenou doskou. Pozitrón musel prísť zdola, keďže horná stopa v magnetickom poli je viac ohnutá, indikujúc nižšiu energiu. Zdroj: Wikimedia Commons
Druhá svetová vojna
Andersonova kariéra je úzko prepojená s Caltechom, dá sa povedať, že v ňom strávil väčšinu pracovného života. V roku 1939 bol vymenovaný za profesora fyziky.
Počas druhej svetovej vojny sa aktívne podieľal na projektoch zadávaných Národnou bezpečnostnou komisiou a Úradom pre vedecký výskum a rozvoj. Odmietol účasť na Projekte Manhattan a venoval sa vývoju rakiet na Caltechu spolu s fyzikmi Charlesom Lauritsenom a Williem A. Fowlerom. Cieľom ich projektu bolo vyvinúť raketu na tuhé palivo s dostatočnou presnosťou na to, aby dokázala vystreliť delostreleckú salvu z jednoduchého odpaľovacieho zariadenia. Anderson sa zaoberal predovšetkým problémami spojenými s vypúšťaním rakiet z lietadiel.
Po skončení vojny sa v roku 1946 oženil s Lorraine Bergmanovou. V roku 1956 bol zvolený za člena Národnej akadémie vied USA.
Vedecké ocenenia:
- Zlatá medaila Amerického inštitútu mesta New York (1935),
- Nobelova cena za fyziku (1936),
- titul Sc.D. Colgate University (1937),
- Medaila Elliotta Cressona Franklinovho inštitútu (1937),
- Prezidentský certifikát za zásluhy (1945),
- LL.D. Temple University (1949),
- Medaila Johna Ericssona Americkej spoločnosti švédskych inžinierov (1960).
Carl David Anderson zomrel 11. januára 1991 vo veku 85 rokov v Kalifornii.
Zdroj: nobelprize.org, vesmir.cz, nuclearmuseum.org, Wikipedia
Tesařík, B.: Carl David Anderson: objevitel pozitronu
(zh)
