正電子的發現——8月2日科學史上的今天

2018-08-06作者:科學π工作室, 編著編輯:書問閱讀



1932年,正電子首先被美國加州理工學院的物理學家卡爾·安德森在探測宇宙射線中發現,證實了英國著名物理學家保羅·狄拉克的一個驚世預言,轟動了世界。


1928年1月,狄拉克在發展量子理論時,創建了著稱于世的“狄拉克方程”。在求解這個方程時,驚奇地發現竟然出現了兩個解,一個解標示著電子具有正能量,而另一個解中,電子的能量竟然是負的。


1930年,經過幾周苦苦思考,狄拉克得出一個奇異的結論,如果宇宙中充滿各種能態的電子,那首先應該充滿的是負能態的電子,因為這種能量是最低的。狄拉克設想整個宇宙是物質的“海洋”,當電子從這個“海洋”里逃離出來,“海洋”里就會留下一個“空穴”,留下的“空穴”就是一個未被發現的“粒子”,它具有與電子相同的質量,卻擁有“正電量”和“負能態”。狄拉克稱這個具有“負能態”的“空穴”為“反電子”,由于預言它帶正電,又叫它“正電子”。接著狄拉克又預言,當正、反兩個電子相遇時,會相互湮沒形成光子而消失;相反,一個光子可以產生出一對正反電子出來。1930年1月1日,狄拉克的論文“電子與反電子的理論”正式發表。


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1932年加州理工學院的卡爾·安德森在研究宇宙射線時,為了證實康普頓效應,在威爾遜云室中拍攝電子的軌跡圖片。從圖片上,他看到了一些帶正電的粒子軌跡。計算結果證明,它們與狄拉克兩年前所預言的反電子性質完全一致。


1932年8月2日,安德森正式宣布了這一發現。1933年9月,英國劍橋的布拉特利用云室拍攝到來自彗星的光跡,從中也發現了正負兩種電子的軌跡,再次證實了狄拉克的預言。由于正電子的實驗發現,卡爾·安德森與維克多·赫斯共同獲得1936年諾貝爾物理學獎。



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出版清華大學出版社
定價99元
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