宇宙射線和正電子

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1、1936年諾貝爾物理學(xué)獎一半授予奧地利茵斯布拉克（Innsbruck）大學(xué)的赫斯（VictorFranzHess，1883——1964），以表彰他發(fā)現(xiàn)了宇宙輻射；另一半授予美國加利福尼亞州帕薩迪那加州理工學(xué)院的C.D.安德森（CarlDavidAnderson，1883——1964），以表彰他發(fā)現(xiàn)了正電子。赫斯赫斯1883年6月24日出生于奧地利斯泰爾馬克地區(qū)佩格（Peggau）附近的瓦德斯泰因城堡（WaldsteinCastle）。他的學(xué)生時代都是在格拉茨（Graz）度過的，1893年——1901年進(jìn)格拉茨中學(xué)，1901年——1905年進(jìn)格拉茨大學(xué)，1910年在格拉茨大學(xué)獲博士學(xué)位

2、。赫斯在維也納物理研究所工作了很短一段時間，在那里，馮·施韋德萊（VonSchweidler）教授向他講授了放射性領(lǐng)域的新發(fā)現(xiàn)。1910年——1920年間，赫斯在維也納科學(xué)院鐳學(xué)研究所當(dāng)邁耶（S.Meyer）的助手。1919年，他由于發(fā)現(xiàn)了“超級輻射”（宇宙輻射）而獲利本（Lieben）獎，次年成為格拉茨大學(xué)特聘實驗物理學(xué)教授。宇宙輻射的發(fā)現(xiàn)宇宙輻射也叫宇宙線或宇宙射線。在現(xiàn)代物理學(xué)發(fā)展史中，宇宙射線的研究占有一定的地位，許多新的粒子都是首先在宇宙射線中發(fā)現(xiàn)的。例如：用云室發(fā)現(xiàn)了正電子、μ介子等，用原子核乳膠發(fā)現(xiàn)了π介子等。在高能加速器未出現(xiàn)以前，人們只有靠天然的源泉進(jìn)行研究，而宇宙

3、射線就是理想的觀測對象，它具有高能量、低強度的特點，很便于觀測。所以它一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，就成為人們競相研究的對象。宇宙射線的跡象早在最初運用游離室觀測放射性時就被人們注意到了。當(dāng)初曾一度認(rèn)為驗電器的殘余漏電是由于空氣或塵土中含有放射性物質(zhì)。1903年，盧瑟福和庫克（H.L.Cooke）曾研究過這個問題。他們發(fā)現(xiàn)，如果小心地把所有放射源移走，在驗電器中每立方厘米內(nèi)，每秒鐘還會有大約十對離子不斷產(chǎn)生。他們用鐵和鉛把驗電器完全屏蔽起來，離子的產(chǎn)生幾乎可減少十分之三。他們在論文中提出設(shè)想，也許有某種貫穿力極強，類似于γ射線的輻射從外面射進(jìn)驗電器，從而激發(fā)出二次放射性。為了搞清這個現(xiàn)象的緣由，萊特（W

4、right）于1909年在加拿大安大略（Ontario）湖的冰面上重復(fù)上述實驗，游離數(shù)略有減小，看來可能是離地面遠(yuǎn)的原因。1910年法國的沃爾夫（F.T.Wulf）在巴黎300m高的埃菲爾塔頂上進(jìn)行實驗，比較塔頂和地面兩種情況下殘余電離的強度，得到的結(jié)果是塔頂約為地面的64％，比他預(yù)計的10％要高。他認(rèn)為可能在大氣上層有γ源，也可能是γ射線的吸收比預(yù)期的小。1910年——1911年，哥克爾（A.Gockel）在瑞士的蘇黎世讓氣球把電離室?guī)У?500m高處，記錄下幾個不同高度的放電速率。他的結(jié)論是：“輻射隨高度的增加而降低的現(xiàn)象……比以前觀測到的還要顯著?！比藗儗@一反常輻射的來源莫衷

5、一是，但占上風(fēng)的還是來源于地上的看法。最好是作出更可靠的實驗予以證實。奧地利物理學(xué)家赫斯正好是一位氣球飛行的業(yè)余愛好者。他設(shè)計了一套裝置，吊在氣球下，里面主要是一只密閉的游離室，壁厚足以抗一個大氣壓的壓差，靜電計的指示經(jīng)過溫度補償，直接記錄。他一共制作了十只偵察氣球，每只都裝載有2～3臺能同時工作的游離室。1911年，第一只氣球升至1070m高，結(jié)果是在那一高度以下，輻射與海平面差不多。翌年，氣球達(dá)到5350m，得到精確的結(jié)果是：起初游離電流略有下降，800m以上似乎略有增加，在1400m～2500m之間顯然超過海平面的值，到5000m已數(shù)倍于地面。赫斯在1912年在《物理學(xué)雜志》發(fā)

6、表題為“在7個自由氣球飛行中的貫穿輻射”的論文，結(jié)尾寫道：“這里給出的觀測結(jié)果所反映的新發(fā)現(xiàn)，可以用下列假設(shè)作出最好的解釋，即假設(shè)強大穿透力的輻射是從外界進(jìn)入大氣的，并且甚至在大氣底層的計數(shù)器（指游離室）中都會產(chǎn)生游離。輻射的強度似乎每小時都在變化。由于我在日蝕時或在晚間進(jìn)行氣球放飛都未發(fā)現(xiàn)輻射減少，所以我們很難考慮太陽是輻射的來源?！?914年，德國物理學(xué)家柯爾霍斯特（W.Kolhorster）將氣球升至9300m，游離電流竟比海平面大50倍，確證了赫斯的判斷。赫斯的發(fā)現(xiàn)引起了人們的極大興趣，從那時開始，科學(xué)界對宇宙射線的各種效應(yīng)和起源問題進(jìn)行了廣泛的研究。C.D.安德森C.D.安

7、德森1905年9月3日生于美國紐約市，父母是瑞典人。安德森的大半生是在美國度過的。他1927年畢業(yè)于加州理工學(xué)院，取得了物理與工程學(xué)士學(xué)位，1930年在該學(xué)院獲哲學(xué)博士學(xué)位。1930年——1933年間，安德森是該學(xué)院的研究員，后來在1933年成為物理學(xué)副教授，1939年任物理學(xué)教授。第二次大戰(zhàn)的幾年中（1941年——1945年），他積極參加了國防研究委員會和科學(xué)研究發(fā)展部的工作。他的早期研究屬于X射線領(lǐng)域。為準(zhǔn)備他的博士論文，他研究了X射線使各種氣體放出的