Landmarks: Fókusz

Lawrence Berkeley National Laboratory

Lawrence Berkeley National Laboratory

×

Az APS a Physical Review teljes archívumát online tette, egészen 1893-ig visszamenőleg. A Focus Landmarks fontos cikkeket mutat be az archívumból.

A pozitív elektron vagy pozitron 1932-es felfedezése tökéletes példája volt annak, hogy egy figyelemre méltó elméleti jóslatot szorosan követő, feltűnő kísérleti eredmény született – kivéve, hogy a kísérletező nem volt tisztában az elmélettel, és véletlenül találkozott az új részecskével. De nem sokkal azután, hogy eredményeit a Physical Review című folyóiratban közzétette, másoktól is értesült a jóslatról. A pozitron felfedezése a neutron ugyanabban az évben történt azonosítása után egy évtizedekig tartó korszak kezdetét jelentette, amelyben az új szubatomi részecskék észlelései sűrűn és gyorsan történtek.

1930-ban Carl Anderson a pasadenai Kaliforniai Technológiai Intézetből elkezdte tanulmányozni a kozmikus sugárzást, az akkor még ismeretlen összetételű, nagy energiájú részecskéket, amelyekről kiderült, hogy a Földre záporoznak. Felhőkamrát használt, amelyben a részecskék nyomai apró cseppek sorozataiként jelennek meg a túltelített gőzben. Amikor a kamrát mágneses mezőbe helyezik, minden egyes részecske útja a részecske töltésének és energiájának megfelelően görbül. Anderson számos olyan pályát rögzített, amelyeket vagy az egyik irányba haladó negatív töltésű részecskék, vagy a másik irányba haladó pozitív töltésű részecskék hozhattak létre.

Azért, hogy megkülönböztesse ezt a két lehetőséget, Anderson egy 6 milliméter vastag ólomlemezt helyezett el a felhőkamra közepén. Minden, a lemezen áthaladó részecske energiát veszített, így a másik oldalon élesebben görbült a pályája, és kiderült a mozgásiránya. Összesen 1300 felhőkamrás felvételen Anderson 15 olyan nyomot talált, amely pozitív töltésű részecskéknek felelt meg. De ezek nem lehettek protonok, állapította meg, mert a megfigyelt pályagörbület létrehozásához megfelelő energiájú protonok az ütközések hatására néhány milliméter után lelassulnának, míg az általa látott pályák centiméteres hosszúságúak voltak.

Anderson a Science-ben röviden bejelentette a “könnyen eltéríthető pozitívumok” felfedezését, majd ezt egy teljes cikk követte a Physical Review-ban, amelyben gondosan elemezte a részecskék tömege és sebessége, valamint a pályák mentén bekövetkező energiaveszteségük közötti egyensúlyt. Anderson azt állította, hogy a részecskék egy pozitív töltésegységet hordoznak, és tömegük legfeljebb hússzorosa az elektronénak. A folyóirat szerkesztőjének javaslatát követve arra a következtetésre jutott, hogy ezek a részecskék valószínűleg pozitív elektronok, vagyis “pozitronok”, és azt javasolta, hogy a közeli atomok atommagjaiból a kozmikus sugárzás becsapódásakor lökődtek ki.

Anderson tudta, hogy Paul Dirac a Cambridge-i Egyetemről kidolgozott egy relativisztikus kvantummechanikai egyenletet az elektronra. De nyilvánvalóan nem tudta, hogy 1931-ben Dirac az elméletét arra használta fel, hogy megjósolja egy olyan részecske létezését, amely azonos az elektronnal, kivéve, hogy ellentétes töltéssel rendelkezik. Anderson felfedezéséről értesülve Patrick Blackett és Giuseppe Occhialini, szintén Cambridge-ben, felhőkamrás kísérleteket végeztek, amelyekben pozitív és negatív elektronpárok egyidejű keletkezését látták a kozmikus sugárzás ütközéseiben. Eredményeiket úgy jelentették be, mint a Dirac által megjósolt antirészecske közvetlen bizonyítékát, amivel Anderson hamarosan egyetértett.

Helge Kragh, a dániai Aarhusi Egyetem történésze szerint Anderson eredményeinek kezdeti értelmezését erősen befolyásolta mentora, Robert A. Millikan véleménye a Caltech-en, aki sok kozmikus sugárzás kutatásának úttörője volt, de bizalmatlan maradt az igényes kvantumelmélettel szemben. Bár Dirac jóslatának gyors igazolódása fontos lökést adott az elméletnek, Anderson mindig is ragaszkodott ahhoz, hogy “a pozitron felfedezése teljesen véletlen volt”.

-David Lindley

David Lindley szabadúszó tudományos író a virginiai Alexandriában.

1. Carl D. Anderson, Science 76, 238 (1932)
2. P.M.S. Blackett és G.P.S. Occhialini, Proc. Roy. Soc. A 139, 699 (1933)
3. Anderson idézi A. Pais, Inward Bound, Oxford University Press, p. 352 (1986)

Témakörök

További cikkek