Carl David Anderson kimdir? Hayatı ve eserleri hakkında bilgi

33

Carl David Anderson kimdir? Hayatı ve eserleri hakkında bilgi: (1905) ABD’li fizikçi. Pozitronu bularak karşı parçacıkların varlığını kanıtladı. 3 Eylül 1905’te New York’ta doğdu. İsveç kökenli bir ailenin çocuğuydu. Los Angeles Politeknik Lisesi’nden sonra 1924’te California Institute of Technology’ye girdi ve o günden başlayarak adı hep bu kurumla birlikte anıldı. 1927’de lisans derecesini alan Anderson, lisansüstü çalışmalarını, 1923 Nobel Ödülü’nü almış olan R.A. Millikan’ın laboratuvarında yaptı. 1930 yılında doktora çalışmasını tamamla­dıktan sonra California Institute of Technology’deki deneysel fizik laboratuvarını yönetti. 1936’da V. F. Hess ile birlikte Nobel Fizik Ödülü’nü aldı, 1939’da profesör oldu.

Maddeyi oluşturan temel parçacıklardan her biri için doğada bir karşı parçacık vardır. Bilinen karşı parçacıkların ilki olan pozitronu, Anderson doktora­sını aldıktan hemen sonra buldu. Pozitif elektron olarak da adlandırılabilen pozitronun bulunması, parçacık fiziğinde bir devrim sayılabilir; çünkü pro­ton dışında bulunan ilk artı yüklü parçacık olan pozitron, gözlenen ilk karşı parçacıktır. Anderson bu buluşu, Millikan ile kozmik ışınların manyetik alan içindeki hareketlerini saptamak amacıyla yaptıkları bir deney sırasında gerçekleştirdi. İki fizikçi, kozmik ışınları oluşturan elektrik yüklü parçacıkların izlerini gözlemek için, Wilson’ın geliştirdiği bir sis odası kullanıyordu. Bu odadan geçen yüklü parçacık, yolu­nun üstündeki molekülleri iyonlaştırıyor ve böylelik­le çevresindeki buharın suya dönüşmesini sağlıyordu. Çalışmalar sürerken Anderson, Wilson sis odasından geçirilen bazı kozmik ışınların, her bakımdan elektronlarınkine benzeyen, ancak manyetik alanlarda elektronların ters yönünde dönen izler bıraktığını gözlemledi. Bu ters dönüşlü izlerin birkaç açıklaması olabilirdi; izler ya düşük enerjili protonlardan ya da sis odasındaki saçılma sırasında ters yönde hareket eden elektronlardan kaynaklanıyordu. Eldeki verileri daha iyi açıkladığı için daha akılcı ve daha sağlam temelli gözüken varsayım ise, izlerin pozitif elektron­lardan ileri geldiğiydi. Anderson, ancak ABD’li fizik­çi Seth Henri Neddermeyer’in (1907) yardımıyla tüm diğer olasılıkları bir yana bıraktıktan sonra, gözlemle­diği parçacığın pozitron olduğunu kabul etti. 2 Ağustos 1932 tarihli ünlü fotoğrafı, sis odasına yerleştirilmiş bir kurşun levhadan geçen bir pozitro­nu, bütün kuşkulan giderecek biçimde gösteriyordu.

1933 yılının ilkbaharında P. M. S. Blackett ve Pozitron C.P.S. Occhialini, İngiltere’deki Cavendish Laboratuvarı’nda birbirlerinden bağımsız olarak aynı olayı gösteren sis odası fotoğrafları elde ettiler. Bu fotoğ­raflar, bir atom çekirdeğinin elektromanyetik alanıyla etkileşmesi sonucu, ışıktan bir pozitron-elektron çifti, başka bir deyişle madde yaratılabildiğini gösteriyor­du. Ayrıca, Anderson’ın o zamana kadar dikkatini

Kozmik ışınların sis odasındaki fotoğrafında çok sayıda elektron-pozitron çiftinin yörünge izleri görülüyor. 1932 ‘de Anderson ile Millikan, pozitronu böyle bir sis odası fotoğrafından gözlemlediler.

Mezon çekmeyen bir olguyu farketmişlerdi: Anderson’ın pozitronu, Dirac’ın 1928’de elektronun göreli kuvantum-mekanik teorisiyle ortaya attığı parçacıktı. O zaman pozitron gözlenmemiş olduğu için, pek çok fizikçi Dirac’ın teorisini eksik bulmuştu. Anderson ve diğerlerinin daha sonraki çalışmaları, tüm kuşkuları giderecek biçimde, pozitronların yaratılması ve yok edilmesi için gerekli deneysel koşulları ortaya koydu.

Pozitron, elektronun karşı parçacığıdır. Bu iki parçacığın elektrik yükleri dışında bütün özellikleri aynıdır. Elektrik yükleri ise mutlak değer olarak eşit, fakat ters işaretlidir. Bir başka deyişle pozitron elektro­nun yük eşleniğidir. Bir pozitron ile bir elektron çarpıştığında her ikisi de yok olur ve ortaya yalnızca ışık çıkar. Bundan dolayı pozitron tek başına kararlı bir parçacık olmasına karşın, eninde sonunda: maddeyi oluşturan elektronlardan biriyle çarpışıp yok olacağından, yeryüzündeki normal koşullarda varlığını pek uzun süre koruyamaz. Aynı biçimde, herhangi bir parçacık ile onun karşı parçacığının çarpışması sonucu, her iki parçacık da yok olarak madde tümüyle ışımaya ya da kuvantum teorisine göre foton diye adlandırılan parçacıklara dönüşür. Bazı özel durumlarda pozitron, hidrojen atomunda protonun oynadığı rolü kısa bir süre için oynayabilir ve elektronla sanki bir atom oluşturabilir. Pozitron-yum diye adlandırılan bu “atom” uzun süre yaşayamaz ve her iki parçacığın da fotonlara dönüşüp yok olmasıyla son bulur.

1936’da, gene Neddermeyer’in yardımıyla, An­derson ikinci önemli buluşunu gerçekleştirdi. Bir protonun kütlesinin onda biri kadar, ya da 200 elektron kütlesinde, kısa ömürlü (2X10 saniye) bir yüklü parçacığın kozmik ışınlar arasında bulunduğu­nu gözlemleyen Anderson, bu orta hacimli parçacık­lara mezotron adını verdi. Bu ad sonradan kısaltılarak parçacıklara mezon denildi. Bulduğu bu parçacıkla­rın, iki yıldan az bir süre önce H. Yukava’nın kuram­sal olarak öne sürdüğü gibi, atom çekirdeğini bağla­yan kuvvetli etkileşmeleri ileten parçacık olduğunu düşünüyordu. Yukava fiziksel etkileşmenin, mikros­kobik düzeyde etkileşen sistemlerin parçacık alışverişiyle oluştuğu görüşünü ortaya koymuştu. Yukava’nın bu görüşü, Newton’dan beri süregelen uzaktan etki eden kuvvet kavramını ortadan kaldırırken, yerine fizik felsefesi açısından çok daha doyurucu olan temel parçacık alışverişi düşüncesini yerleştiri­yordu. Yukava bu düşünceyi atomun çekirdeğini bağlayan güçleri açıklamak için geliştirmişti. Çekir­dekte bulunan nötron ve protonlar, mezon diye adlandırdığı parçacıkların alışverişiyle etkileşerek çekirdeğe kararlılık sağlayabiliyordu. Daha sonraları, Anderson’ın mezonunun “mü mezon” (müon), Yukava’nın mezonunun ise “pi mezon”(pion) olduğu anlaşılmış, 1961’de müonun kütle dışındaki bütün özellikleriyle elektrona benzediği gözlemlenmiştir.

Kaynak: Türk ve Dünya Ünlüleri Ansiklopedisi, 14. cilt, Anadolu yayıncılık, 1983