 |
| Carl David Anderson |
Σαν σήμερα, στις 3 Σεπτεμβρίου 1905, γεννήθηκε στη Νέα Υόρκη ο Carl David Anderson (Καρλ Ντέιβιντ Άντερσον), φυσικός που βραβεύτηκε με το Νόμπελ Φυσικής για την ανακάλυψη του ποζιτρονίου.
Ήταν το μοναδικό παιδί του Carl David Anderson και της Emma Adolfina Ajaxson που ήταν μετανάστες από τη Σουηδία. Νεαρός έδειξε προσόντα ως αθλητής του άλματος σε ύψος. Η οικογένεια Άντερσον μετακόμισε στο Λος Άντζελες κι εκεί ο νεαρός Άντερσον παρακολούθησε το John H. Francis Polytechnic High School, όπου έδειξε το πρώτο ενδιαφέρον του για την επιστήμη.
Ήταν το μοναδικό παιδί του Carl David Anderson και της Emma Adolfina Ajaxson που ήταν μετανάστες από τη Σουηδία. Νεαρός έδειξε προσόντα ως αθλητής του άλματος σε ύψος. Η οικογένεια Άντερσον μετακόμισε στο Λος Άντζελες κι εκεί ο νεαρός Άντερσον παρακολούθησε το John H. Francis Polytechnic High School, όπου έδειξε το πρώτο ενδιαφέρον του για την επιστήμη.
Το 1924 ξεκίνησε τις σπουδές του στο California Institute of Technology (CalTech) με το οποίο θα συνέδεε όλη την μετέπειτα επιστημονική του εξέλιξη και καριέρα. Το 1927 πήρε μπάτσελορ (B.Sc.) στη Φυσική και τη Μηχανική. Συνέχισε την εκπαίδευσή του με το μεταπτυχιακό του να είναι σχετικό με τη φυσική και τα μαθηματικά. Το 1930 πήρε το διδακτορικό του από το CalTech με την επίβλεψη του Robert Millikan. Τα επόμενα τρία χρόνια δούλεψε ως ερευνητής με τον Millikan και το 1933 έγινε βοηθός καθηγητής στο CalTech.
 |
| Ο Καρλ Άντερσον μπροστά στον πίνακα ελέγχου ενός θαλάμου νεφών, στο Pikes Peak του Colorado. (AIP Emilio Segrè Visual Archives) |
Οι πρώτες έρευνες του Καρλ Άντερσον ήταν στον τομέα των ακτίνων Χ. Για τη διδακτορική του διατριβή μελέτησε με τη βοήθεια των ακτίνων Χ τη διαστημική κατανομή των φωτοηλεκτρονίων που εκτοξεύονταν από διάφορα αέρια.
Το 1930 άρχισε τη μελέτη των κοσμικών ακτίνων με τον καθηγητή Millikan.
Ο Anderson δημιούργησε και λειτούργησε το Caltech Magnet Cloud Chamber (μαγνητικός θάλαμος νεφών του Caltech), έναν ειδικό τύπο θαλάμου νεφών που χρησιμοποιούσε μια πλάκα μολύβδου για να επιβραδύνει αρκετά τα σωματίδια ώστε να καταφέρνει να προσδιορίζει με μεγαλύτερη ακρίβεια τα "μονοπάτια" τους. Το χρησιμοποίησε για να μετρήσει τις ενέργειες των κοσμικών ακτίνων και των ακτίνων γ, μετρώντας την καμπυλότητα των μονοπατιών τους, σε ισχυρά μαγνητικά πεδία (μέχρι περίπου 24.000 gauss ή 2.4 tesla).
 |
| Ο Καρλ Άντερσον (αρισ.) και ο Σεθ Νεντερμάγερ (δεξ.) με τον μαγνητικό θάλαμο νεφών στο Caltech. |
Το 1932 ο Άντερσον ανακάλυψε το ποζιτρόνιο (ή αντιηλεκτρόνιο) που ήταν μια επαναστατική ανακάλυψη, αφού το ποζιτρόνιο έγινε το πρώτο γνωστό σωματίδιο της αντιύλης, αλλά και το πρώτο γνωστό θετικά φορτισμένο σωματίδιο εκτός από το μέχρι τότε γνωστό πρωτόνιο. Εκείνη την εποχή ο Άντερσον με τον Μίλικαν προσπαθούσαν ν' ανακαλύψουν τη φύση των κοσμικών ακτίνων. Η παρατήρηση γινόταν καθώς οι ακτίνες περνούσαν μέσα από τον βελτιωμένο θάλαμο νεφών Wilson, που βρισκόταν σε ισχυρό μαγνητικό πεδίο. Από το 1931 ο Άντερσον είχε παρατηρήσει ότι οι τροχιές που εμφανίζονταν στο θάλαμο, όταν οι κοσμικές ακτίνες έπεφταν εκεί, ήταν όμοιες με αυτές που δημιουργούσαν τα ηλεκτρόνια, με μοναδική διαφορά την αντίθετη κατεύθυνση κίνησης. Η διάσημη φωτογραφία που πήρε ο Άντερσον στις 2 Αυγούστου 1932 έδειχνε καθαρά ένα ποζιτρόνιο να διασχίζει το θάλαμο νεφών.
 | |||
| Η πρώτη φωτογραφία τροχιάς ποζιτρονίου σε θάλαμο νέφους από τον Καρλ Άντερσον, στις 2 Αυγούστου 1932. Η διαδρομή του ποζιτρονίου ακολουθεί την πορεία από πάνω προς τα κάτω και καμπυλώνεται προς τα δεξιά. |
Την επόμενη άνοιξη οι P. M. S. Blackett και G. P. S. Occhialini εργαζόμενοι ανεξάρτητα στο Cavendish Laboratory του Cambridge παρατήρησαν σε φωτογραφίες που είχαν πάρει σε θάλαμο Wilson, ότι όταν αλληλεπιδρούσε ακτινοβολία γ με ατομικό πυρήνα ευρισκόμενο σε ισχυρό ηλεκτρομαγνητικό πεδίο, μπορούσε να δημιουργήσει ένα ζεύγος ποζιτρονίου - ηλεκτρονίου. Επίσης αναγνώρισαν, κάτι που δεν είχε κάνει ο Άντερσον μέχρι εκείνη τη στιγμή, ότι το ποζιτρόνιο που είχε ανακαλύψει ήταν το ίδιο σωματίδιο με αυτό που είχε προβλεφθεί από τον Paul Dirac το 1928.
Το 1933, ο Άντερσον μαζί με τον πρώτο διδακτορικό φοιτητή του Seth Neddermeyer (Σεθ Νεντερμάγερ) έλαβαν την πρώτη άμεση απόδειξη ότι οι ακτίνες γ που προέρχονταν από το στοιχείο ThC" (ιστορική ονομασία του στοιχείου 208Tl - Θάλλιο) παράγουν ποζιτρόνια όταν διέρχονται μέσω υλικών ουσιών. Πολλές από τις έρευνες και ανακαλύψεις του Άντερσον έχουν δημοσιευθεί στο περιοδικό "The Physical Review and Science" ("Φυσική Επισκόπηση και Επιστήμη").
Το 1936, ο Καρλ Άντερσον σε ηλικία μόλις 31 ετών, μοιράστηκε το βραβείο Νόμπελ Φυσικής με τον Αυστριακό Victor Hess (Βίκτωρ Ες). Ο Άντερσον "για την ανακάλυψη του ποζιτρονίου" και ο Hess "για την ανακάλυψη της κοσμικής ακτινοβολίας". Ο Άντερσον ήταν ένας από τους νεότερους σε ηλικία φυσικούς που έχουν τιμηθεί με το βραβείο Νόμπελ (μέχρι σήμερα, ο νεότερος φυσικός με βραβείο Νόμπελ Φυσικής (1915) παραμένει ο Lawrence Bragg σε ηλικία μόλις 25 ετών).
 |
| Ο Καρλ Άντερσον στο εργαστήριό του. |
Το 1933, ο Άντερσον μαζί με τον πρώτο διδακτορικό φοιτητή του Seth Neddermeyer (Σεθ Νεντερμάγερ) έλαβαν την πρώτη άμεση απόδειξη ότι οι ακτίνες γ που προέρχονταν από το στοιχείο ThC" (ιστορική ονομασία του στοιχείου 208Tl - Θάλλιο) παράγουν ποζιτρόνια όταν διέρχονται μέσω υλικών ουσιών. Πολλές από τις έρευνες και ανακαλύψεις του Άντερσον έχουν δημοσιευθεί στο περιοδικό "The Physical Review and Science" ("Φυσική Επισκόπηση και Επιστήμη").
 |
| Ο Καρλ Άντερσον (1η σειρά, 2ος από δεξιά) στην τελετή βράβευσης των Νόμπελ (11 Δεκεμβρίου 1936). Δεξιά του ο Victor Hess. |
Το 1936, ο Καρλ Άντερσον σε ηλικία μόλις 31 ετών, μοιράστηκε το βραβείο Νόμπελ Φυσικής με τον Αυστριακό Victor Hess (Βίκτωρ Ες). Ο Άντερσον "για την ανακάλυψη του ποζιτρονίου" και ο Hess "για την ανακάλυψη της κοσμικής ακτινοβολίας". Ο Άντερσον ήταν ένας από τους νεότερους σε ηλικία φυσικούς που έχουν τιμηθεί με το βραβείο Νόμπελ (μέχρι σήμερα, ο νεότερος φυσικός με βραβείο Νόμπελ Φυσικής (1915) παραμένει ο Lawrence Bragg σε ηλικία μόλις 25 ετών).
 |
| Καρλ Άντερσον και Arthur Compton κρατούν μια συσκευή καταγραφής της κοσμικής ακτινοβολίας. |
Την ίδια χρονιά (1936) ο Άντερσον μαζί με τον Neddermeyer έκαναν μία ακόμη σημαντική ανακάλυψη. Μελετώντας τις κοσμικές ακτίνες διαπίστωσαν την ύπαρξη φορτισμένων σωματιδίων με μάζα το 1/10 περίπου της μάζας ενός πρωτονίου. Ο Άντερσον ονόμασε αυτά τα σωματίδια μεσοτρόνια (mesotrons), που αργότερα απλουστεύθηκε σε μεσόνια (mesons). Τότε νόμισε, ότι τα σωματίδια ήταν αυτά που είχαν προβλεφθεί δύο χρόνια νωρίτερα από τον H. Yukawa. Αργότερα διαπιστώθηκε ότι τα σωματίδια που είχε ανακαλύψει ο Άντερσον ήταν τα μ μεσόνια (ή μιόνια), ενώ τα μεσόνια του Yukawa ήταν τα π μεσόνια (ή πιόνια) που ανακάλυψε ο C. F. Powell to 1946.
Το μιόνιο ήταν το πρώτο από ένα μακρύ κατάλογο υποατομικών σωματιδίων των οποίων η ανακάλυψη στην αρχή προκάλεσε σύγχυση στους θεωρητικούς φυσικούς, επειδή δυσκολεύονταν να εντάξουν το μεγάλο πλήθος τους μέσα σε κάποιο εννοιολογικό σχέδιο.
Μάλιστα, ο Willis Lamb, στην ομιλία που έδωσε το 1955 κατά την απονομή του Νόμπελ Φυσικής σ' αυτόν, είπε χαρακτηριστικά, αστειευόμενος: "(παλαιότερα) όποιος έβρισκε ένα νέο στοιχειώδες σωματίδιο έπαιρνε ως ανταμοιβή ένα βραβείο Νόμπελ, τώρα μια τέτοια ανακάλυψη θα έπρεπε να τιμωρείται με πρόστιμο 10.000 δολαρίων".
Το 1939 ο Άντερσον έγινε καθηγητής Φυσικής στο CalTech.
Μάλιστα, ο Willis Lamb, στην ομιλία που έδωσε το 1955 κατά την απονομή του Νόμπελ Φυσικής σ' αυτόν, είπε χαρακτηριστικά, αστειευόμενος: "(παλαιότερα) όποιος έβρισκε ένα νέο στοιχειώδες σωματίδιο έπαιρνε ως ανταμοιβή ένα βραβείο Νόμπελ, τώρα μια τέτοια ανακάλυψη θα έπρεπε να τιμωρείται με πρόστιμο 10.000 δολαρίων".
 |
| Robert Millikan και Καρλ Άντερσον. (AIP, Emilio Segrè Visual Archives) |
Το 1939 ο Άντερσον έγινε καθηγητής Φυσικής στο CalTech.
Κατά τη διάρκεια του Β' Παγκοσμίου Πολέμου (1941-1945) ο Άντερσον ασχολήθηκε στο Caltech με την έρευνα σε πυραύλους δουλεύοντας για τη National Defence Research Committee (Εθνική Επιτροπή Αμυντικής Έρευνας) και το Office of Scientific Research and Development (Γραφείο Επιστημονικής Έρευνας και Ανάπτυξης). Ήταν αυτός που παρακολούθησε την εγκατάσταση των πρώτων εκτοξευτών πυραύλων στα συμμαχικά αεροπλάνα.
Στην αυτοβιογραφία που έγραψε στα 70 του χρόνια, παρατηρεί: "Πιστεύω ότι η μεγαλύτερη συμβολή μου στην προσπάθεια του Β' Παγκοσμίου Πολέμου ήταν η αδυναμία μου να συμμετάσχω στην ανάπτυξη της ατομικής βόμβας. Η σκέψη αυτή μου φέρνει ειρήνη".
Το 1946 ο Άντερσον παντρεύτηκε την Lorraine Bergman και απέκτησαν 2 γιους, τον Marshall και τον David.
Το 1950 έγινε μέλος της Αμερικανικής Ακαδημίας Τεχνών και Επιστημών (American Academy of Arts and Sciences). Τιμήθηκε με πολλά ακόμη βραβεία, όπως:
 |
| 1956, ο Καρλ Άντερσον στο CalTech. |
Στην αυτοβιογραφία που έγραψε στα 70 του χρόνια, παρατηρεί: "Πιστεύω ότι η μεγαλύτερη συμβολή μου στην προσπάθεια του Β' Παγκοσμίου Πολέμου ήταν η αδυναμία μου να συμμετάσχω στην ανάπτυξη της ατομικής βόμβας. Η σκέψη αυτή μου φέρνει ειρήνη".
Βέβαια, αξίζει να σημειώσουμε ότι με το ξέσπασμα του Β' Παγκοσμίου Πολέμου, ο Άντερσον απέρριψε μια προσφορά για την άμεση εμπλοκή του στην ανάπτυξη της ατομικής βόμβας, "για καθαρά οικονομικούς λόγους" και έτσι, η δουλειά πήγε στο J. Robert Oppenheimer.
Μετά τον πόλεμο συνέχισε ν' ασχολείται με την έρευνα στο πεδίο της σωματιδιακής φυσικής, στο οποίο η ανακάλυψη του 1932 είχε ανοίξει νέους ορίζοντες. |
| Το εξώφυλλο της αυτοβιογραφίας του Καρλ Άντερσον: "The Discovery of Anti-matter" ("Η Ανακάλυψη της Αντιύλης"). |
Το 1946 ο Άντερσον παντρεύτηκε την Lorraine Bergman και απέκτησαν 2 γιους, τον Marshall και τον David.
Το 1950 έγινε μέλος της Αμερικανικής Ακαδημίας Τεχνών και Επιστημών (American Academy of Arts and Sciences). Τιμήθηκε με πολλά ακόμη βραβεία, όπως:
- Gold Medal του American Institute of City of New York (1935),
- Elliott Cresson Medal του Franklin Institute (1937),
- Presidential Certificate of Merit (1945),
- John Ericsson Medal της American Society of Swedish Engineers (1960).
 |
| Η μαρμάρινη πλάκα στον τάφο του Καρλ Άντερσον. |
Ο Καρλ Άντερσον πέθανε στις 11 Ιανουαρίου 1991, σε ηλικία 86 ετών, στο San Marino του Λος Άντζελες της Καλιφόρνια. Θάφτηκε στο κοιμητήριο Forest Lawn, Hollywood Hills Cemetery του Λος Άντζελες.
Σήμερα στην ιατρική, με την τομογραφία εκπομπής ποζιτρονίων (Positron Emmision Tomography - PET) μπορούμε να έχουμε μια τρισδιάστατη εικόνα της εσωτερικής λειτουργίας του σώματος.
- Βιογραφικό σημείωμα για τον Καρλ Άντερσον από το American Institute of Physics (AIP).
- Το επιστημονικό έργο του Καρλ Άντερσον στα αρχεία του CalTech.
- Η ομιλία του Καρλ Άντερσον για το βραβείο Νόμπελ Φυσικής (12 Δεκεμβρίου 1936) με τίτλο "The production and properties of positrons" ("Η παραγωγή και οι ιδιότητες των ποζιτρονίων").
- Συνέντευξη του Καρλ Άντερσον στον Charles Weiner στην Pasadena της Καλιφόρνια, την Πέμπτη 30 Ιουνίου 1966 (αρχεία AIP).
- Η ανακάλυψη του ποζιτρονίου από δημοσίευση του CalTech στην American Physical Society.
- Η ανακάλυψη του ποζιτρονίου από δημοσίευση (2004) της American Physical Society για την επέτειο της ανακάλυψης.
- Συνέντευξη του Καρλ Άντερσον στον Martin J. Sherwin, για την ιστορική σειρά "Voices of the Manhattan Project" (31 Μαρτίου 1983).
- "Antimatter Explained" ("Επεξήγηση της αντιύλης") από το minutephysics.
- "Hans Bethe - The discovery of positrons" ("Χανς Μπέτε - Η ανακάλυψη των ποζιτρονίων") από τον ιστότοπο Web of Stories - Life Stories of Remarkable People.
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου