Keskustelu elektronin löytämisestä ei ole laantunut toistaiseksi. Alkuainehiukkasen löytäjän roolissa Joseph Thomsonin lisäksi jotkut tieteen historioitsijat näkevät Hendrik Lorentzin ja Peter Zeemanin, toiset - Emil Wiechertin, toiset - Philip Lenardin. Joten kuka on elektronin keksinyt tiedemies?
Atom tarkoittaa jakamatonta
Filosofit ottivat käyttöön "atomin" käsitteen. Antiikin kreikkalainen ajattelija Leucippus 5. vuosisadalla eKr. e. ehdotti, että kaikki maailmassa koostuu pienistä hiukkasista. Hänen oppilaansa Demokritos kutsui niitä atomeiksi. Filosofin mukaan atomit ovat maailmankaikkeuden "tiiliä", jakamattomia ja ikuisia. Aineiden ominaisuudet riippuvat niiden muodosta ja ulkoisesta rakenteesta: virtaavan veden atomit ovat sileitä, metallilla on profiilihampaat, jotka antavat keholle kovuuden.
Erinomainen venäläinen tiedemies M. V. Lomonosov, atomi-molekyyliteorian perustaja, uskoi, että yksinkertaisten aineiden koostumuksessa solut (molekyylit) muodostuvat yhden tyyppisistä atomeista, komplekseja - eri tyypeistä.
Itseoppinut kemisti John D alton (Manchester) vuonna 1803 luottaenkokeellisia tietoja ja ottamalla vetyatomien massan tavanomaiseksi yksiköksi, määritti joidenkin alkuaineiden suhteelliset atomimassat. Englantilaisen atomistisella teorialla oli suuri merkitys kemian ja fysiikan jatkokehityksen kann alta.
Kuka löysi elektronin?
1900-luvun alkuun mennessä oli kertynyt joukko kokeellisia tietoja, jotka osoittivat atomin rakenteen monimutkaisuuden. Näitä ovat valosähköilmiö (G. Hertz, A. Stoletov 1887), katodisäteiden (Yu. Plyukker, V. Kruks, 1870) ja röntgensäteiden (V. Roentgen, 1895) löytäminen, radioaktiivisuus (A. Becquerel, 1896).
Katodisäteiden kanssa työskennelleet tutkijat jakaantuivat kahteen leiriin: jotkut olettivat ilmiön a altoluonteen, toiset - korpuskulaariset. Konkreettisia tuloksia saavutti Higher Normal Schoolin (Lille, Ranska) professori Jean Baptiste Peren. Vuonna 1895 hän osoitti kokein, että katodisäteet ovat negatiivisesti varautuneiden hiukkasten virtaa. Ehkä Peren on fyysikko, joka löysi elektronin?
Hienojen asioiden partaalla
Fyysikko ja matemaatikko George Stoney (Royal Irish University, Dublin) esitti vuonna 1874 oletuksen sähkön diskreettisuudesta. Minä vuonna ja kuka elektronin löysi? Elektrolyysin kokeellisessa työssä D. Stoney määritti minimisähkövarauksen arvon (tosin saatu tulos (10-20 C) oli 16 kertaa pienempi kuin varsinainen). Vuonna 1891 irlantilainen tiedemies kutsui alkusähkövarauksen yksikköä "elektroniksi" (muinaisesta kreikasta"keltainen").
Vuotta myöhemmin Hendrik Lawrence (Leidenin yliopisto, Alankomaat) muotoili elektroniteoriansa pääsäännöt, joiden mukaan minkä tahansa aineen rakenne perustuu erillisiin sähkövarauksiin. Näitä tutkijoita ei pidetä hiukkasen löytäjinä, mutta heidän teoreettisesta ja käytännön tutkimuksestaan tuli luotettava perusta Thomsonin tulevalle löydökselle.
Häppäilemätön harrastaja
Kysymykseen siitä, kuka ja milloin löysi elektronin, tietosanakirjat antavat selkeän ja yksiselitteisen vastauksen – Joseph John Thomson vuonna 1897. Joten mikä on englantilaisen fyysikon ansio?
Lontoon kuninkaallisen seuran tulevan presidentin isä oli kirjakauppias ja juurrutti poikaansa lapsuudesta lähtien rakkauden painettua sanaa kohtaan ja halun uuteen tietoon. Valmistuttuaan Owens Collegesta (vuodesta 1903 - Manchesterin yliopisto) ja Cambridgen yliopistosta vuonna 1880 nuori matemaatikko Joseph Thomson liittyi Cavendishin laboratorioon. Kokeelliset tutkimukset valloittivat nuoren tiedemiehen täysin. Kollegat panivat merkille hänen väsymättömyytensä, päättäväisyytensä ja poikkeuksellisen innostuneen käytännön työhön.
Vuonna 1884, 28-vuotiaana, Thomson nimitettiin laboratorion johtajaksi lordi C. Rayleighin seuraajaksi. Thomsonin johdolla laboratoriosta on seuraavan 35 vuoden aikana tullut yksi maailman suurimmista fysiikan keskuksista. E. Rutherford, N. Bohr, P. Langevin aloittivat matkansa täältä.
Huomio yksityiskohtiin
Thomson aloitti työnsä katodisäteiden tutkimiseksi tarkistamalla kokeitahänen edeltäjänsä. Moniin kokeisiin tehtiin erikoislaitteet laboratorion johtajan henkilökohtaisten piirustusten mukaan. Saatuaan laadullisen vahvistuksen kokeista Thomson ei ajatellut pysähtyä tähän. Hän näki päätehtävänsä säteiden ja niitä sisältävien hiukkasten luonteen tarkassa kvantitatiivisessa määrittämisessä.
Uusi putki, joka on suunniteltu seuraaviin kokeisiin, sisälsi paitsi tavanomaisen katodin ja kiihdytyselektrodin (levyjen ja renkaiden muodossa), joissa oli poikkeutusjännite. Hiukkasten virtaus suunnattiin seulalle, joka oli peitetty ohuella ainekerroksella, joka hehkui hiukkasten osuessa. Virtausta piti ohjata sähkö- ja magneettikenttien yhteisvaikutuksella.
Atomin osia
On vaikeaa olla edelläkävijä. Vielä vaikeampaa on puolustaa vakaumuksiaan, jotka ovat ristiriidassa vuosituhansien ajan vakiintuneiden käsitteiden kanssa. Usko itseesi, tiimiisi teki Thomsonista henkilön, joka löysi elektronin.
Kokemus antoi upeita tuloksia. Hiukkasten massa osoittautui 2 tuhatta kertaa pienemmäksi kuin vetyionien massa. Kappaleen varauksen suhde sen massaan ei riipu virtausnopeudesta, katodimateriaalin ominaisuuksista tai sen kaasumaisen väliaineen luonteesta, jossa purkaus tapahtuu. Ehdotettiin johtopäätös, joka oli ristiriidassa kaikkien perusteiden kanssa: verisolut ovat atomin koostumuksen universaaleja ainehiukkasia. Kerta toisensa jälkeen Thomson tarkasti ja tarkasti kokeiden ja laskelmien tulokset. Kun ei ollut epäilystäkään jäljellä, katodisäteiden luonteesta tehtiin raportti Lontoon Royal Societylle. Keväällä 1897 atomilakannut olemasta jakamaton. Vuonna 1906 Joseph Thomsonille myönnettiin Nobelin fysiikan palkinto.
Tuntematon Johann Wiechert
Johann Emil Wiechertin, Köningsbörin ja sitten Göttingenin yliopiston geofysiikan professorin, planeettamme seismografian tutkijan, nimi tunnetaan paremmin geologien ja maantieteilijöiden ammattipiireissä. Mutta hän on tuttu myös fyysikoille. Tämä on ainoa henkilö, jonka virallinen tiede yhdessä Thomsonin kanssa tunnustaa elektronin löytäjäksi. Ja ollakseni täysin tarkka, Wiechertin kokeita ja laskelmia kuvaava teos julkaistiin tammikuussa 1897 - neljä kuukautta aikaisemmin kuin englantilaisen raportti. Kuka löysi elektronin, on jo historiallisesti päätetty, mutta tosiasia on edelleen.
Viite: Thomson ei käyttänyt termiä "elektroni" missään teoksessaan. Hän käytti nimeä "korpuskkelit".
Kuka löysi protonin, neutronin ja elektronin?
Ensimmäisen alkuainehiukkasen löytämisen jälkeen alettiin tehdä oletuksia atomin mahdollisesta rakenteesta. Thomson itse ehdotti yhtä ensimmäisistä malleista. Hän sanoo, että atomi on kuin pala rusinavanukkaa: negatiiviset hiukkaset ovat upotettuina positiivisesti varautuneeseen kappaleeseen.
Vuonna 1911 Ernest Rutherford (Uusi-Seelanti, Iso-Britannia) ehdotti, että atomin mallilla on planeettarakenne. Kaksi vuotta myöhemmin hän esitti hypoteesin positiivisesti varautuneen hiukkasen olemassaolosta atomin ytimessä ja saatuaan sen kokeellisesti kutsui sitä protoniksi. Hän ennusti myös protonin massaisen neutraalin hiukkasen läsnäolon ytimessä (englannin tiedemies J. Chadwick löysi neutronin vuonna 1932). Vuonna 1918 Joseph Thomson luovutti laboratorion johtamisen Ernest Rutherfordille.
Onko tarpeen sanoa, että elektronin löytäminen antoi meille mahdollisuuden tarkastella uudelleen aineen sähköisiä, magneettisia ja optisia ominaisuuksia. Thomsonin ja hänen seuraajiensa roolia atomi- ja ydinfysiikan kehityksessä on vaikea yliarvioida.
