Cecil Frank Powell studeerde niet alleen natuurkunde. Hij heeft het gevangen. Powell, geboren in Tonbridge, Engeland, in 1903, zou zijn carrière besteden aan het kijken naar de onzichtbare mechanica van het universum door de lens van een camera. Hij stierf in 1969 in Casargo, Italië. Maar daarvoor won hij in 1950 de Nobelprijs voor de natuurkunde. Zijn prijs was niet alleen voor een theorie. Het was voor een methode.
Hij vond de fotografische techniek uit om nucleaire processen te bestuderen. Deze methode leidde tot de ontdekking van de pion. Ook bekend als het pi-meson. Dit zware subatomaire deeltje was de ontbrekende schakel in de kerntheorie. Het bewees dat de Japanse natuurkundige Hideki Yukawa gelijk had. Yukawa had het deeltje in 1935 voorgesteld. Powell vond het in 1947.
De Bristol-verbinding
Powells pad begon aan de Universiteit van Bristol. In 1928 werd hij wetenschappelijk assistent bij het Henry Herbert Wills Physical Laboratory. Hij bleef daar. Hij steeg door de gelederen. In 1948 was hij hoogleraar natuurkunde. In 1964 werd hij directeur van het Wills Laboratory. Maar zijn echte werk vond plaats in het veld, niet in de collegezaal.
Tussen 1939 en 1945 ontwikkelde Powell de technieken voor het gebruik van gevoelige fotografische emulsies. Dit waren geen gewone films. Het waren gespecialiseerde platen die waren ontworpen om de paden van kosmische straling vast te leggen. Zie het als snelle fotografie van subatomair puin.
Detectie op grote hoogte
De sleutel was hoogte. Powell stuurde deze platen in ballonnen op grote hoogte. Hij plaatste ze ook op de toppen van hoge bergen. Waarom? Omdat kosmische straling daarboven harder in de atmosfeer terechtkomt. De interacties waren duidelijker. De gegevens waren schoner.
Toen hij de platen ontwikkelde, zag hij sporen. Deze sporen onthulden het bestaan van de pion. Specifiek de positieve pion (π+). Op de foto’s was ook te zien hoe het pion verging. Het splitste zich in twee andere deeltjes. Een antimuon (mu-meson). En een neutrino.
“Powells fotografische methode transformeerde de abstracte kerntheorie in een zichtbare realiteit.”
Voorbij de Pion
Powell stopte niet bij één ontdekking. Hij vond ook het antipion (π−). In 1949 bracht hij de vervalmodi van kaonen in kaart. Ook bekend als K-mesonen. Dit werk versterkte zijn plaats in de geschiedenis. Hij veranderde het hypothetische in het waarneembare.
Zijn levenswerk blijft een bewijs van de kracht van eenvoudige hulpmiddelen. Een camera. Een bord. Hoge lucht. De resultaten spreken voor zich. De pioen is echt. Wij kunnen het zien. Wij kunnen het meten. Het universum is minder mysterieus dan we dachten. Of wellicht complexer. De platen blijven praten. Wij hoeven alleen maar te luisteren.
