卡尔·安德森（1936年诺贝尔物理学奖得主）
| 姓名 | 卡尔·戴维·安德森（Carl David Anderson） |
|---|---|
| 出生 | 1905年9月3日，美国纽约市 |
| 逝世 | 1991年1月11日（85岁），美国加利福尼亚州圣马力诺 |
| 国籍 | 美国 |
| 母校 | 加州理工学院 |
| 知名于 | 发现正电子、发现μ子 |
| 奖项 | 诺贝尔物理学奖（1936年） |
| 研究领域 | 粒子物理学、宇宙射线 |
| 机构 | 加州理工学院 |
生平
卡尔·戴维·安德森1905年9月3日出生于美国纽约市，父母是瑞典移民。幼年时全家迁居加利福尼亚州洛杉矶。安德森早年在洛杉矶当地学校接受教育，后考入加州理工学院，1927年获物理学学士学位，1930年获博士学位，导师是罗伯特·密立根。博士毕业后他留在加州理工学院任教，1933年成为助理教授，1939年晋升为正教授。他几乎整个学术生涯都在加州理工学院度过。第二次世界大战期间，安德森从事火箭和军用航空技术研究。战后他重返粒子物理研究，继续利用宇宙射线和云室探索新粒子。1976年退休，1991年1月11日在加州圣马力诺去世。
学术生涯
安德森在加州理工学院期间师从密立根从事宇宙射线的云室研究。密立根当时正在系统研究宇宙射线的性质，安德森负责设计和操作云室设备。
安德森对云室技术做了重要改进。他在云室中加入了强磁场（1.2特斯拉），使带电粒子的径迹发生弯曲，通过曲率方向和半径判断粒子的电荷符号、质量和能量。更重要的是，他在云室中间放置了一块铅板，粒子穿过铅板时损失能量使曲率改变，从而可以通过比较穿过前后的曲率来判断粒子的运动方向。
1932年8月2日，安德森拍摄到了一张改变物理学史的云室照片：一条与电子径迹曲率相同但方向相反的轨迹。这只能解释为一个带正电、质量与电子相等的粒子——正电子，即电子的反粒子。安德森在1932年9月的《科学》杂志上发表了这一发现，这是人类首次发现反物质。
1936年，安德森在与尼德迈耶合作研究宇宙射线时，又发现了一种质量约为电子207倍、带单位电荷的新粒子——μ子（最初称为μ介子）。这个发现后来帮助完善了粒子物理的标准模型，尽管μ子被发现后一度令物理学界困惑（"谁点了那个介子？"），但最终被认定为第一代轻子的成员。
获奖成就
安德森因"发现正电子"获1936年诺贝尔物理学奖。得奖时年仅31岁，是当时最年轻的诺贝尔物理学奖得主之一（仅次于劳伦斯·布拉格）。有趣的是，安德森的导师密立根曾支持另一位研究者为发现正电子的优先权人，但诺贝尔委员会最终将殊荣授予了安德森。
1930年代他还获颁美国艺术与科学院的荣誉，以及富兰克林研究所的克雷森奖章。他是美国国家科学院院士、美国物理学会会士。月球上的一座环形山以安德森命名。
历史贡献
安德森发现正电子的意义远超粒子的增加本身。正电子是人类发现的第一个反物质粒子，它直接验证了狄拉克1928年提出的狄拉克方程中关于反粒子存在的预言。狄拉克方程将量子力学与狭义相对论结合起来，其解要求存在带正电的"空穴"（即电子的反粒子）。安德森的实验发现对此提供了确凿证据。
正电子的发现开辟了反物质物理学这一全新研究领域。它使人们意识到，每一种粒子都存在对应的反粒子，这一认识成为现代粒子物理的基石之一。此后，反质子（1955年）和中子反中子等反粒子陆续被发现。
安德森对μ子的发现同样影响深远。μ子是标准模型中第一代轻子之一，其性质的研究直接推动了弱相互作用理论的建立。后来的缪子催化聚变等应用也源于此。
安德森的研究方法论也树立了典范——将云室与磁场结合的实验技术，成为20世纪前半叶粒子探测的标准配置，影响了整整一代实验物理学家。
轶事典故
发现正电子时安德森年仅27岁，尚在攻读研究生阶段。据他回忆，当他向导师密立根展示那张决定性的云室照片时，密立根的第一反应是怀疑，认为可能是某种实验误差。
安德森最初并不清楚狄拉克理论中关于反粒子的预言。他完全是通过实验直接"看到"正电子径迹后才意识到发现的含义。这种来自实验直觉的发现方式，与狄拉克的理论预言形成了一次完美的理论与实验的"不谋而合"。
安德森一生致力于加州理工学院，拒绝了多所名牌大学的邀请。他性格低调，不喜社交，大部分时间都花在实验室里。他的实验室以设备精良、操作严谨著称。
关于μ子的命名有一段有趣的公案。安德森最初认为μ子是汤川秀树预言的介子，因此命名为"μ介子"。但后来发现μ子不参与强相互作用，并非真正的介子，于是改称"μ子"——其命名上的混乱也是粒子物理学发展史上的一段小插曲。
参考文献
1. Anderson, C. D. (1932). The Apparent Existence of Easily Deflectable Positives. Science, 76(1967), 238-239. 2. Anderson, C. D. (1933). The Positive Electron. Physical Review, 43(6), 491-494. 3. Anderson, C. D. & Neddermeyer, S. H. (1936). Cloud Chamber Observations of Cosmic Rays at 4300 Meters Elevation. Physical Review, 50(4), 263-271. 4. Nobel Foundation. Carl D. Anderson – Biographical. NobelPrize.org. 5. Weisskopf, V. F. (1991). Carl David Anderson (1905-1991). Nature, 349, 194.