Le physicien américain Carl David Anderson (1905-1991) a ouvert tout le champ de la physique des particules à la recherche par ses découvertes de la première antiparticule connue, le positon, et du méson.
Le 3 septembre 1905, Carl Daveid Anderson est né à New York d'origine suédoise. Il a fréquenté le Lycée Polytechnique de Los Angeles et en 1924 est entré à l'Institut de Technologie de Californie, avec lequel il serait associé tout au long de sa vie. En 1927, Anderson obtint son baccalauréat, puis, après des études supérieures en tant que chercheur Coffin et ensuite en tant que professeur, il obtint un doctorat en 1945 sous le nom de R. A. Millikan, physicien et lauréat du prix Nobel . Après avoir travaillé avec Millikan à Cal Tech en tant que chercheur pendant 3 ans, Anderson a été promu professeur adjoint en 1933, professeur agrégé en 1937, professeur titulaire en 1939 et président de la Division de physique, mathématiques et astronomie à 1962.
En 1946, il épouse Lorraine Elvira Bergman. Les Andersons ont eu deux fils, Marshall et David.
Découverte du positron
Dans les années qui suivirent son doctorat, Anderson découvrit le positron, ou électron positif – découverte révolutionnaire parce que le positron devint la première antiparticule connue et la première particule chargée positivement connue autre que le proton ordinaire. Anderson a fait sa découverte au cours de sa quête et celle de Millikan pour déterminer la nature des rayons cosmiques en leur permettant de traverser une chambre à nuages de Wilson immergée dans un fort champ magnétique. En 1931, il avait trouvé des preuves indiquant que les rayons produisaient des particules chargées dont les traces sont très semblables à celles produites par les électrons ordinaires, sauf qu'elles sont courbées par le champ magnétique dans la direction opposée.
Plusieurs explications de ces trajectoires opposées étaient possibles: qu'elles étaient dues à des protons de basse énergie; qu'ils étaient dus à des électrons ordinaires reculant; ou qu'ils étaient dus à des électrons positifs. Bien que la dernière hypothèse fut la plus logique, elle fut aussi la plus radicale, et seulement après qu'Anderson (avec l'aide de S. Neddermeyer) put éliminer définitivement les deux premiers, il se sentit obligé d'accepter le troisième. Sa célèbre photographie prise le 2 août 1932 montre sans ambiguïté un positron traversant une plaque de plomb placée dans la chambre à brouillard.
Au printemps suivant, PMS Blackett et GPS Occhialini, travaillant indépendamment au Laboratoire Cavendish en Angleterre, ont produit un certain nombre de photographies de chambre à brouillard indiquant qu'une paire positon-électron, c'est-à-dire matière, peut être créée par un rayonnement gamma. Rayon photon (électromagnétique
énergie) interagissant avec le champ électromagnétique intense entourant un noyau. Ils ont également reconnu, comme Anderson à l'époque ne l'avait pas fait, que le positron d'Anderson était la même particule qui avait été prédite par la théorie relativiste de la mécanique quantique de l'électron de P. A. M. Dirac. (Beaucoup de physiciens avaient cru que la théorie de Dirac était imparfaite parce qu'elle impliquait le positron encore inobservé!) Des travaux subséquents d'Anderson et d'autres établissaient sans aucun doute les conditions expérimentales appropriées pour la matérialisation et l'annihilation des positons.
En 1936, Anderson, de nouveau aidé par Neddermeyer, fit une seconde découverte expérimentale importante: l'existence dans le rayonnement cosmique d'une particule chargée très pénétrante d'une masse d'environ 200 masses d'électrons, ou d'environ un dixième de la masse d'un proton. . Anderson a nommé ces mésotrons de particules de masse intermédiaire (plus tard raccourcies en mésons) et les a cru être identique à la particule nucléaire H. Yukawa avait théoriquement prédit moins de 2 ans plus tôt. Il a été réalisé plus tard, cependant, que le méson d'Anderson est réellement le méson de mu (ou muon), et le méson de Yukawa est réellement le méson de pi (ou pion). Après la Seconde Guerre mondiale, Anderson continua à cultiver le champ de la physique des particules, que sa découverte mémorable de 1932 avait ouverte à la recherche.
Anderson a reçu de nombreux honneurs, commençant, à seulement 31 ans, avec le prix Nobel de physique en 1936, qu'il partageait avec V. F. Hess. La contribution d'Anderson à l'effort de guerre lui valut le certificat de mérite présidentiel en 1945. Il reçut plusieurs doctorats honorifiques et devint membre de l'Académie nationale des sciences.
Anderson a maintenu ses activités de recherche et d'enseignement jusqu'à sa retraite en 1976 avec le titre de professeur émérite. Il est décédé à San Marino, en Californie, le 11 janvier 1991, à l'âge de 85 ans.
Lectures supplémentaires sur Carl David Anderson
Il y a une brève biographie d'Anderson ainsi que sa propre description de son travail primé dans une publication de la Fondation Nobel, Conférences Nobel incluant discours de présentation et biographies des lauréats: Physique, 1922-1941 ( 1965). Niels H. de V. Heathcote, Prix Nobel de physique, 1901-1950 (1953), contient une courte biographie d'Anderson. Un traitement historico-philosophique de la découverte d'Anderson se trouve dans Norwood R. Hanson, The Concept of the Positron (1963).