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在高中物理中，我们学过洛伦兹力公式，并且都会用它来求解一些带电粒子的动力学问题，那么想必大家对下图并不陌生，这就是安德森云室实验的照片。9月3日是安德森诞辰103周年，今天我们就一起走进这位著名的物理学家。
安德森云室实验
卡尔·大卫·安德森出生于1905年的美国，从他的姓可以看出，他是瑞典人后裔。实际上，他的父亲的确是瑞典移民。1927年，安德森在加州理工获得学士学位，1933年获得博士学位，在此期间，他在罗伯特·密立根的指导下进行宇宙线观测研究，这位密立根正是完成“密立根油滴实验”测出电荷带电量的美国物理学家。
安德森和奥本海默等人合作，利用充入过饱和的乙醚气的云室来观测进入其中的宇宙射线在强磁场作用下会不会转弯。他在云室中拍摄了一张照片，这张照片使他一夜没合眼。他发现，宇宙射线进入云室穿过铅板后，轨迹确实发生了弯曲，而且，在高能宇宙射线穿过铅板时，有一个粒子的轨迹和电子的轨迹完全一样，但是弯曲的方向却“错”了。这就是说，这种前所未知的粒子与电子的质量相同，但电荷却相反，而这恰好是狄狄拉克曾通过相对论量子力学理论预言了的正电子。（狄拉克理论指的是负能量状态的无限大的狄拉克海以及电子空穴猜想，这个猜想已经被量子场论所取代）。当时，安德森和奥本海默都没有想到这一点，直到六个月后，安德森才通过阅读大量文献之后才发表了关于正电子的论文。
第二年，安德森又用γ射线轰击方法产生了正电子，从而从实验上完全证实了正电子的存在，并由此开辟了反物质领域的研究，同时，他也在31岁那年（1936年）获得了诺贝物理学奖。
在此之前，我国著名物理学家，也是安德森的同门师兄弟赵忠尧先生也取得了类似的研究成果，但是当时因为某种原因，赵先生与反物质的发现者这一殊荣失之交臂。
工作中的卡尔·安德森
1942年的时候，安德森和奥本海默同时收到了曼哈顿计划的邀请。当时，物理学家康普顿的意图是让安德森挂帅，而奥本海默作为他的副手。而由于家庭原因，安德森最终谢绝了这个项目。
如今，反物质研究已经越来越成熟，宇宙中的正反物质对称性破坏，是目前宇宙学、粒子物理学等的一个非常关键的问题。作为开拓者的安德森和赵忠尧先生，将永远是反物质绕不开的两个名字。
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配图：王纪尧
校对：叶君耀
排版：王纪尧
『天文湿刻』 牧夫出品
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