Biografie

Der Entdecker der Antimaterie, Kernphysiker Carl Anderson

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Carl Anderson wurde 1905 als Sohn schwedischer Einwanderereltern geboren. Er absolvierte ein Ingenieurstudium bei Caltech und schloss es 1927 ab. Bis 1930 hatte er einen Doktortitel erhalten. 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 grundlegende physikalische Konstante angesehen.

Millikan war auch einer der Entdecker des photoelektrischen Effekts, für den Albert Einstein 1922 den Nobelpreis für Physik erhielt.

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Kosmische Strahlung

Als Postdoc begann Anderson 1932, kosmische Strahlen zu untersuchen, bei denen es sich um hochenergetische Protonen und Atomkerne (Protonen und Neutronen) handelt, die sich mit nahezu Lichtgeschwindigkeit durch den Raum bewegen.

Kosmische Strahlen entstehen in unserer Sonne außerhalb des Sonnensystems, in fernen Galaxien und in Supernova-Explosionen. Ihre Existenz wurde erstmals 1912 durch Ballonexperimente entdeckt.

99% der kosmischen Strahlung 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-Teilchen, 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 worden war - Partikel von Antimaterie, sowie Positronen oder Antiprotonen.

Die Wolkenkammer

Anderson konnte kosmische Strahlen in einer letztendlich als Anderson Cloud Chamber bekannten Kammer sehen. Es ist eine versiegelte Umgebung, die einen übersättigten Dampf aus Wasser oder Alkohol enthält. Wenn ein geladenes Teilchen eines kosmischen Strahls durch die Wolkenkammer strömt, stößt es Elektronen von den Gasmolekülen im Inneren ab, und dies erzeugt eine Spur ionisierter Gasteilchen.

Entlang der Spur des kosmischen Strahls erscheint eine nebelartige Spur, die einige Sekunden anhält. Die Spuren von Alpha-Teilchen sind gerade und dick, während die Spuren von Elektronen wispy und gekrümmt sind.

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 gemacht werden konnte, das die gleiche Masse wie ein Elektron hat, aber eine entgegengesetzte oder positive Ladung. Anderson nannte dieses neue Teilchen a Positron.

Ein Partikel "Zoo"

Das Positron war das erste identifizierte Antiteilchen. Antiteilchen wurden erstmals 1928 vom englischen theoretischen Physiker Paul Dirac vorgeschlagen. 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 wurde Dirac 1933 zusammen mit Erwin Schrödinger mit dem Noel-Preis für Physik ausgezeichnet.

Nach seiner Entdeckung des Positrons entdeckte Anderson 1936 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 als bekannt Meson.

Zuerst wurde angenommen, dass dieses neue Teilchen ein Pion, das hatte Hideki Yukawa zwei Jahre zuvor in seiner Theorie der starken Wechselwirkung vorausgesagt.

Als klar wurde, dass Andersons neues Teilchen nicht das Pion war, war der Physiker I.I. Rabi fragte berühmt: "Wer hat das bestellt?" Schließlich wurde Andersons Meson als a angesehen mu meson, auch bekannt als Myonund Yukawas Meson wurde der pi meson, die auch als bekannt ist Pion.

Andersons Entdeckung war die erste einer langen Liste neu entdeckter subatomarer Partikel, die als "Partikelzoo" bekannt wurden. Dies lag an der Unfähigkeit der Physiker, sie in ein kohärentes Schema einzuteilen. Es war nicht bis zur Entdeckung von Quarks In den späten 1960er Jahren begann sich das Standardmodell der Teilchenphysik zu entwickeln. Heute wissen wir, dass alle Materie aus Quarks, Bosonen und Leptonen besteht.

Carl Anderson verbrachte seine gesamte Karriere bei Caltech und führte dort während des Zweiten Weltkriegs Raketenforschung durch. Anderson starb 1991.


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