Σαν σήμερα... 1991, πέθανε ο Carl Anderson, που ανακάλυψε το ποζιτρόνιο.

 Carl David Anderson

Σαν σήμερα, στις 11 Ιανουαρίου 1991, πέθανε στο San Marino του Λος Άντζελες στην Καλιφόρνια, ο Carl David Anderson (Καρλ Ντέιβιντ Άντερσον), που ασχολούμενος με την μελέτη του ατόμου, ανακάλυψε το ποζιτρόνιο και το μεσόνιο διευρύνοντας το πεδίο της σωματιδιακής φυσικής. 

Ο Καρλ Άντερσον γεννήθηκε στις 3 Σεπτεμβρίου 1905 στη Νέα Υόρκη. Ήταν το μοναδικό παιδί του Carl Anderson και της Emma Ajaxson που ήταν μετανάστες από τη Σουηδία. Ο πατέρας Άντερσον είχε φτάσει από την πατρίδα του στις ΗΠΑ το 1896. Όταν ο μικρός Καρλ ήταν 7 ετών η οικογένειά του μετακόμισε από τη Ν. Υόρκη 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. Από νεαρός ο Καρλ έδειξε προσόντα ως αθλητής του άλματος σε ύψος.  

Ο Καρλ Άντερσον το 1931 στο εργαστήριο, 
δουλεύοντας με το μαγνητικό θάλαμο νεφών.

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.) στο πεδίο "physics engineering" (φυσική και 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 (Ρόμπερτ Μίλικαν). Τα επόμενα τρία χρόνια δούλεψε ως ερευνητής με τον Μίλικαν και το 1933 έγινε βοηθός καθηγητής στο CalTech. 

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 Μίλικαν.

Ο Καρλ Άντερσον (αρισ.) και ο Σεθ Νεντερμάγερ (δεξ.) 
με τον μαγνητικό θάλαμο νεφών στο Caltech.

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).

O Άντερσον (αρισ.) με τον Άρθουρ Κόμπτον     
κρατούν στα χέρια τους ένα καταγραφέα
κοσμικής ακτινοβολίας. 

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 και η ανακάλυψη του ποζιτρονίου ήταν τυχαία. 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 1η σελίδα της εργασίας των Blackett και
Occhialini με τίτλο "Some Photographs of the
 tracks of Penetrating Radiation" ("Μερικές 
Φωτογραφίες των Ιχνών Διεισδυτικής Ακτινοβολίας").
Έκδοση της Royal Society, 1934.

Τον Μάρτιο του 1933 οι Patrick Blackett και Giuseppe 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.

Ο Καρλ Άντερσον στέκεται δίπλα στο μηχανισμό ενός 
θαλάμου νεφών στην κορυφή του όρους Pikes Peak.

Το 1933, ο Άντερσον μαζί με τον πρώτο διδακτορικό φοιτητή του Seth Neddermeyer  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 κάποιων υλικών. 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 τιμήθηκαν με το βραβείο Νόμπελ Φυσικής. Αξίζει να επισημάνω ότι οι συνθήκες ζωής του Άντερσον εκείνη την εποχή (μετά το οικονομικό κραχ του 1929) δεν ήταν ιδιαίτερα καλές. Για να πάει στη Στοκχόλμη να παραλάβει το βραβείο Νόμπελ, χρειάστηκε να δανειστεί $500 από τον Μίλικαν!

Ο Καρλ Άντερσον (1η σειρά, 2ος από δεξιά) στην
τελετή βράβευσης των Νόμπελ
(11 Δεκεμβρίου 1936). Δεξιά του ο Victor Hess.

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".

Η φωτογραφία που πήρε ο Καρλ Άντερσον από την 
πρώτη ανίχνευση ποζιτρονίου σ' ένα θάλαμο νέφους.
 Η διαδρομή του ποζιτρονίου ακολουθεί
την πορεία από πάνω προς τα κάτω
και καμπυλώνεται προς τα δεξιά.

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 εξώφυλλο της αυτοβιογραφίας του Καρλ Άντερσον:
"The Discovery of Anti-matter" ("Η Ανακάλυψη της Αντιύλης").

Βέβαια, αξίζει να σημειώσουμε ότι το 1942 ο Άντερσον ήταν το πρόσωπο στο οποίο απευθύνθηκε με δύο τηλεγραφήματα ο Arthur Compton (Άρθουρ Κόμπτον) ζητώντας του να αναλάβει επικεφαλής του κυβερνητικού προγράμματος των ΗΠΑ (Project Y) για την παραγωγή της πρώτης ατομικής βόμβας. Σύμφωνα με την αυτοβιογραφία του, ο Άντερσον απέρριψε την προσφορά για την άμεση εμπλοκή του στο πρόγραμμα, για οικονομικούς και οικογενειακούς λόγους. Πιο συγκεκριμένα, θα έπρεπε να μετακομίσει στο Σικάγο όπου θα έτρεχε το πρόγραμμα. (Το Λος Άλαμος δεν είχε ακόμη φτιαχτεί.) Όμως, οι γονείς του είχαν χωρίσει από πολλά χρόνια πριν και φρόντιζε την μητέρα του που δεν μπορούσε να μετακινηθεί στο Σικάγο. Ακόμη, η επιπλέον αμοιβή που θα είχε λόγω της μετακίνησης ήταν μόλις το 20% του μισθού που έπαιρνε ως βοηθός καθηγητής στο Caltech. Το τρίτο τηλεγράφημα του Κόμπτον είχε σταλεί την ίδια εποχή στον Robert Oppenheimer (Ρόμπερτ Οπενχάιμερ). Με αυτό του ζητούσε να συζητήσουν τις «θεωρητικές πτυχές» του προγράμματος και τον προόριζε για βοηθό του Άντερσον. Αυτός ήταν τελικά που δέχτηκε τη δουλειά και αργότερα, ο στρατηγός Leslie Groves (επικεφαλής στρατιωτικός του προγράμματος) συμφώνησε να αναλάβει επικεφαλής του επιστημονικού δυναμικού του Προγράμματος Μανχάταν. Αργότερα, ο Άντερσον έλεγε ότι είχε συζητήσει με τον Οπενχάιμερ για τα τηλεγραφήματα που τους είχε στείλει ο Κόμπτον κι εκείνος (ο Οπενχάιμερ) πίστευε ότι δεν θα έπαιρνε μέρος στο πρόγραμμα, λόγω της παλαιότερης σχέσης του με το Κομμουνιστικό Κόμμα των ΗΠΑ.  

Ο Καρλ Άντερσον στην αίθουσα διδασκαλίας.

Το 1990, σε συνέντευξή του στους Los Angeles Times, ο Άντερσον είχε πει ότι δεν είχε μετανιώσει για την απόφασή του να μην ηγηθεί του Project Y, γιατί είχε εμπιστοσύνη στον Oppie (Όπι, υποκοριστικό του Οπενχάιμερ).

Μετά τον πόλεμο ο Άντερσον συνέχισε ν' ασχολείται με την έρευνα στο πεδίο της σωματιδιακής φυσικής, στο οποίο η ανακάλυψη του 1932 είχε ανοίξει νέους ορίζοντες.

Το 1946 ο Άντερσον παντρεύτηκε την Lorraine Elvira 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.  

Το 1962 έγινε στο Caltech Πρόεδρος του Τμήματος Φυσικής, Μαθηματικών και Αστρονομίας και παρέμεινε στη θέση μέχρι το 1976, όταν συνταξιοδοτήθηκε από το Caltech κι έγινε καθηγητής  emeritus. 

Ο Καρλ Άντερσον το 1977.

Εκτός από τα επαγγελματικά του ενδιαφέροντα, ο Καρλ έδειχνε ενδιαφέρον για αυτοκίνητα και αγώνες αυτοκινήτων. Ασχολείτο ακόμη με το ερασιτεχνικό ραδιοφώνο έχοντας ως σήμα κλήσης το W6KGR. Του άρεσε το τένις, η μουσική και τα ταξίδια στο βουνό. Ήταν μέλος της λέσχης Twilight Club στην  Pasadena.

Ο Carl Anderson πέθανε σε ηλικία 86 ετών και θάφτηκε στο κοιμητήριο Forest Lawn, Hollywood Hills Cemetery του Λος Άντζελες.

• Συνέντευξη του Καρλ Άντερσον στον Charles Weiner για το "Oral Histories" της AIP (αγγλικό κείμενο, 30 Ιουνίου 1966).

• Συνέντευξη του Καρλ Άντερσον στον Martin J. Sherwin για το "Voices of the Manhattan Project" ("Φωνές από το Πρόγραμμα Μανχάταν") (αγγλικό κείμενο και ηχητικό, 31 Μαρτίου 1983).

• Βιογραφία του Καρλ Άντερσον από τον William H. Pickering στο Biographical Memoirs (τόμος 73) της National Academies of Sciences, Engineering, Medicine.

• Βίντεο "How to identify a positron" ("Πως να εξακριβώσεις ένα ποζιτρόνιο") (αγγλικά, 5:31) από τον ιστότοπο PhysicsMadeFun.

• Σύντομο βίντεο με τον Άντερσον και τον Μίλικαν (αγγλικά, 0:22),  από το στούντιο British Pathé.

Πηγή: Today in Science History,  Los Alamos National Laboratory,  notablebiographies