宇宙射线和正电子

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1、1936年诺贝尔物理学奖一半授予奥地利茵斯布拉克（Innsbruck）大学的赫斯（VictorFranzHess，1883——1964），以表彰他发现了宇宙辐射；另一半授予美国加利福尼亚州帕萨迪那加州理工学院的C.D.安德森（CarlDavidAnderson，1883——1964），以表彰他发现了正电子。赫斯赫斯1883年6月24日出生于奥地利斯泰尔马克地区佩格（Peggau）附近的瓦德斯泰因城堡（WaldsteinCastle）。他的学生时代都是在格拉茨（Graz）度过的，1893年——1901年进格拉茨中学，1901年——1905年进格拉茨大学，1910年在格拉茨大学获博士学位

2、。赫斯在维也纳物理研究所工作了很短一段时间，在那里，冯·施韦德莱（VonSchweidler）教授向他讲授了放射性领域的新发现。1910年——1920年间，赫斯在维也纳科学院镭学研究所当迈耶（S.Meyer）的助手。1919年，他由于发现了“超级辐射”（宇宙辐射）而获利本（Lieben）奖，次年成为格拉茨大学特聘实验物理学教授。宇宙辐射的发现宇宙辐射也叫宇宙线或宇宙射线。在现代物理学发展史中，宇宙射线的研究占有一定的地位，许多新的粒子都是首先在宇宙射线中发现的。例如：用云室发现了正电子、μ介子等，用原子核乳胶发现了π介子等。在高能加速器未出现以前，人们只有靠天然的源泉进行研究，而宇宙

3、射线就是理想的观测对象，它具有高能量、低强度的特点，很便于观测。所以它一经发现，就成为人们竞相研究的对象。宇宙射线的迹象早在最初运用游离室观测放射性时就被人们注意到了。当初曾一度认为验电器的残余漏电是由于空气或尘土中含有放射性物质。1903年，卢瑟福和库克（H.L.Cooke）曾研究过这个问题。他们发现，如果小心地把所有放射源移走，在验电器中每立方厘米内，每秒钟还会有大约十对离子不断产生。他们用铁和铅把验电器完全屏蔽起来，离子的产生几乎可减少十分之三。他们在论文中提出设想，也许有某种贯穿力极强，类似于γ射线的辐射从外面射进验电器，从而激发出二次放射性。为了搞清这个现象的缘由，莱特（W

4、right）于1909年在加拿大安大略（Ontario）湖的冰面上重复上述实验，游离数略有减小，看来可能是离地面远的原因。1910年法国的沃尔夫（F.T.Wulf）在巴黎300m高的埃菲尔塔顶上进行实验，比较塔顶和地面两种情况下残余电离的强度，得到的结果是塔顶约为地面的64％，比他预计的10％要高。他认为可能在大气上层有γ源，也可能是γ射线的吸收比预期的小。1910年——1911年，哥克尔（A.Gockel）在瑞士的苏黎世让气球把电离室带到4500m高处，记录下几个不同高度的放电速率。他的结论是：“辐射随高度的增加而降低的现象……比以前观测到的还要显著。”人们对这一反常辐射的来源莫衷

5、一是，但占上风的还是来源于地上的看法。最好是作出更可靠的实验予以证实。奥地利物理学家赫斯正好是一位气球飞行的业余爱好者。他设计了一套装置，吊在气球下，里面主要是一只密闭的游离室，壁厚足以抗一个大气压的压差，静电计的指示经过温度补偿，直接记录。他一共制作了十只侦察气球，每只都装载有2～3台能同时工作的游离室。1911年，第一只气球升至1070m高，结果是在那一高度以下，辐射与海平面差不多。翌年，气球达到5350m，得到精确的结果是：起初游离电流略有下降，800m以上似乎略有增加，在1400m～2500m之间显然超过海平面的值，到5000m已数倍于地面。赫斯在1912年在《物理学杂志》发

6、表题为“在7个自由气球飞行中的贯穿辐射”的论文，结尾写道：“这里给出的观测结果所反映的新发现，可以用下列假设作出最好的解释，即假设强大穿透力的辐射是从外界进入大气的，并且甚至在大气底层的计数器（指游离室）中都会产生游离。辐射的强度似乎每小时都在变化。由于我在日蚀时或在晚间进行气球放飞都未发现辐射减少，所以我们很难考虑太阳是辐射的来源。”1914年，德国物理学家柯尔霍斯特（W.Kolhorster）将气球升至9300m，游离电流竟比海平面大50倍，确证了赫斯的判断。赫斯的发现引起了人们的极大兴趣，从那时开始，科学界对宇宙射线的各种效应和起源问题进行了广泛的研究。C.D.安德森C.D.安

7、德森1905年9月3日生于美国纽约市，父母是瑞典人。安德森的大半生是在美国度过的。他1927年毕业于加州理工学院，取得了物理与工程学士学位，1930年在该学院获哲学博士学位。1930年——1933年间，安德森是该学院的研究员，后来在1933年成为物理学副教授，1939年任物理学教授。第二次大战的几年中（1941年——1945年），他积极参加了国防研究委员会和科学研究发展部的工作。他的早期研究属于X射线领域。为准备他的博士论文，他研究了X射线使各种气体放出的