칼 데이비드 앤더슨

2. 생애

칼 데이비드 앤더슨은 1905년 9월 3일 뉴욕에서 스웨덴 이민자의 아들로 태어났다.^[15][16] 그는 캘리포니아 공과대학에서 물리학과 공학을 전공하여 1927년에 학사 학위를, 1930년에 박사 학위를 받았다.^[15][16] 로버트 밀리컨의 지도 아래 우주선을 연구했으며, 이 과정에서 안개 상자 사진에 나타난 예상치 못한 소립자 궤적을 발견했다. 앤더슨은 이를 전자와 질량은 같지만 전하는 반대인 입자로 해석했다.^[15]

로버트 밀리컨의 지도로 우주선(cosmic rays)을 연구하던 중, 1932년 안개 상자 사진에서 전자와 질량은 같지만 전하가 반대인 양전자를 발견했다.^[1] 이는 폴 디랙의 이론적 예측을 증명한 것이었다.^[2] 앤더슨은 자연 방사성 핵종 ThC''(²⁰⁸Tl)에서 나오는 감마선을 이용하여 전자-양전자 쌍을 생성함으로써 양전자의 존재를 직접 증명했다.^[1][9] 이 업적으로 1936년 빅토르 헤스와 함께 노벨 물리학상을 수상했다.^[2][10] 앤더슨은 캘리포니아 공과대학교 동급생이었던 자오중야오의 연구가 자신의 발견에 영감을 주었음을 인정했다.^[3][11] (자오중야오는 당시 그의 업적이 제대로 인정받지 못했다.^[3][11])

1936년 앤더슨과 그의 대학원생 친구 세스 네더마이어는 뮤온을 발견하였다.^[16] 뮤온(또는 '뮤-메손' 이라고 수년 동안 알려짐)은 전자보다 207배 무거운 아원자 입자이다.^[16] 앤더슨과 네더마이어는 처음에 유카와 히데키가 강한 상호작용의 이론에서 제안한 파이온(pion)을 발견했다고 믿었다. 이론 물리학자 이지도어 아이작 라비에 의해 앤더슨이 발견한 입자가 파이온이 아니라는 것이 밝혀졌다.

뮤온은 전자의 207배 질량을 가지며, 전자와 같은 음전하와 스핀 1/2를 가진 소립자로 우주선에서 발견되었다.^[12] 이는 처음에는 유카와 히데키가 강한 상호작용 이론에서 제창한 중간자가 검출된 것이라고 생각되어 "뮤 중간자"라고 불렸다. 그러나 그것이 중간자가 아님이 밝혀지자, 이론물리학자 I.I. 라비는 이 예상 밖의 발견이 소립자 물리학의 논리적 스킴에 어떻게 적합한지 곤혹스러워하며, "그런 것, 누가 주문했나?"라고 (동료와 중화요리점에서 식사 중에) 말했다는 일화가 있다.^[12] 뮤온은 긴 역사 속에서 발견된 소립자의 최초의 것으로, 처음에는 정연한 개념도에 맞출 수 없어 이론물리학자들을 곤혹스럽게 했다.^[12] 윌리스 램은 1955년 노벨상 수상 강연에서 "새로운 소립자 발견자는, 과거에는 노벨상으로 보상받았지만, 현재는 그러한 발견은 1만 달러의 벌금으로 처벌받아야 한다"는 이야기를 들은 적이 있다고 농담을 했다. 니시지마 가즈히코와 머레이 겔만 등에 의한, 소립자의 새로운 규칙성(나카노-니시지마-겔만 공식) 등에 의한 해명이 필요하게 되었다.

이러한 뮤온의 발견은 당시 소립자 물리학 이론으로는 설명하기 어려운 현상이었으며, 소립자 물리학의 새로운 지평을 열었다. 이는 대한민국 과학계에도 새로운 연구 과제를 제시하고, 기초과학 연구의 중요성을 강조하는 계기가 되었다.

앤더슨은 그의 학문과 연구 경력의 모든 기간을 캘리포니아 공과대학에서 보냈다.^[5][6] 제2차 세계 대전 동안에는 로켓 연구에 참여했다.^[5][6][7][8] 1938년 미국 국립 과학 아카데미와 미국 철학 학회의 회원으로 선출되었고,^[5][6] 1950년에는 미국 예술 과학 아카데미의 회원이 되었다.^[7] 1975년 미국 업적 아카데미의 골든 플레이트 상을 받았다.^[8] 1991년 1월 11일 사망했으며, 그의 유골은 캘리포니아주 로스앤젤레스의 포레스트 론 공원 묘지 (할리우드 힐스)에 안장되었다.

2. 1. 유년 시절과 교육

2. 2. 양전자 발견

2. 3. 뮤온 발견