正电子的发现——8月2日科学史上的今天

2018-08-06作者:科学π工作室, 编著编辑:书问阅读



1932年,正电子首先被美国加州理工学院的物理学家卡尔·安德森在探测宇宙射线中发现,证实了英国著名物理学家保罗·狄拉克的一个惊世预言,轰动了世界。


1928年1月,狄拉克在发展量子理论时,创建了著称于世的“狄拉克方程”。在求解这个方程时,惊奇地发现竟然出现了两个解,一个解标示着电子具有正能量,而另一个解中,电子的能量竟然是负的。


1930年,经过几周苦苦思考,狄拉克得出一个奇异的结论,如果宇宙中充满各种能态的电子,那首先应该充满的是负能态的电子,因为这种能量是最低的。狄拉克设想整个宇宙是物质的“海洋”,当电子从这个“海洋”里逃离出来,“海洋”里就会留下一个“空穴”,留下的“空穴”就是一个未被发现的“粒子”,它具有与电子相同的质量,却拥有“正电量”和“负能态”。狄拉克称这个具有“负能态”的“空穴”为“反电子”,由于预言它带正电,又叫它“正电子”。接着狄拉克又预言,当正、反两个电子相遇时,会相互湮没形成光子而消失;相反,一个光子可以产生出一对正反电子出来。1930年1月1日,狄拉克的论文“电子与反电子的理论”正式发表。


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1932年加州理工学院的卡尔·安德森在研究宇宙射线时,为了证实康普顿效应,在威尔逊云室中拍摄电子的轨迹图片。从图片上,他看到了一些带正电的粒子轨迹。计算结果证明,它们与狄拉克两年前所预言的反电子性质完全一致。


1932年8月2日,安德森正式宣布了这一发现。1933年9月,英国剑桥的布拉特利用云室拍摄到来自彗星的光迹,从中也发现了正负两种电子的轨迹,再次证实了狄拉克的预言。由于正电子的实验发现,卡尔·安德森与维克多·赫斯共同获得1936年诺贝尔物理学奖。



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出版清华大学出版社
定价99元
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