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在高中物理中，我們學過洛倫茲力公式，並且都會用它來求解一些帶電粒子的動力學問題，那麼想必大家對下圖並不陌生，這就是安德森雲室實驗的照片。9月3日是安德森誕辰103週年，今天我們就一起走進這位著名的物理學家。
安德森雲室實驗
卡爾·大衛·安德森出生於1905年的美國，從他的姓可以看出，他是瑞典人後裔。實際上，他的父親的確是瑞典移民。1927年，安德森在加州理工獲得學士學位，1933年獲得博士學位，在此期間，他在羅伯特·密立根的指導下進行宇宙線觀測研究，這位密立根正是完成“密立根油滴實驗”測出電荷帶電量的美國物理學家。
安德森和奧本海默等人合作，利用充入過飽和的乙醚氣的雲室來觀測進入其中的宇宙射線在強磁場作用下會不會轉彎。他在雲室中拍攝了一張照片，這張照片使他一夜沒閤眼。他發現，宇宙射線進入雲室穿過鉛板後，軌跡確實發生了彎曲，而且，在高能宇宙射線穿過鉛板時，有一個粒子的軌跡和電子的軌跡完全一樣，但是彎曲的方向卻“錯”了。這就是說，這種前所未知的粒子與電子的質量相同，但電荷卻相反，而這恰好是狄狄拉克曾通過相對論量子力學理論預言了的正電子。（狄拉克理論指的是負能量狀態的無限大的狄拉克海以及電子空穴猜想，這個猜想已經被量子場論所取代）。當時，安德森和奧本海默都沒有想到這一點，直到六個月後，安德森才通過閱讀大量文獻之後才發表了關於正電子的論文。
第二年，安德森又用γ射線轟擊方法產生了正電子，從而從實驗上完全證實了正電子的存在，並由此開闢了反物質領域的研究，同時，他也在31歲那年（1936年）獲得了諾貝物理學獎。
在此之前，我國著名物理學家，也是安德森的同門師兄弟趙忠堯先生也取得了類似的研究成果，但是當時因為某種原因，趙先生與反物質的發現者這一殊榮失之交臂。
工作中的卡爾·安德森
1942年的時候，安德森和奧本海默同時收到了曼哈頓計劃的邀請。當時，物理學家康普頓的意圖是讓安德森掛帥，而奧本海默作為他的副手。而由於家庭原因，安德森最終謝絕了這個項目。
如今，反物質研究已經越來越成熟，宇宙中的正反物質對稱性破壞，是目前宇宙學、粒子物理學等的一個非常關鍵的問題。作為開拓者的安德森和趙忠堯先生，將永遠是反物質繞不開的兩個名字。
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配圖：王紀堯
校對：葉君耀
排版：王紀堯
『天文溼刻』 牧夫出品
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