Rasprava o tome tko je otkrio elektron do sada nije jenjava. U ulozi otkrivača elementarne čestice, osim Josepha Thomsona, neki povjesničari znanosti vide Hendrika Lorentza i Petera Zeemana, drugi - Emila Wiecherta, treći - Philipa Lenarda. Dakle, tko je znanstvenik koji je otkrio elektron?
Atom znači nedjeljiv
Koncept "atoma" uveli su filozofi. Starogrčki mislilac Leukip je u 5. stoljeću pr. e. sugerirao da se sve na svijetu sastoji od sićušnih čestica. Njegov učenik - Demokrit, nazvao ih je atomima. Prema filozofu, atomi su "cigle" svemira, nedjeljive i vječne. Svojstva tvari ovise o njihovom obliku i vanjskoj strukturi: atomi tekuće vode su glatki, metalni imaju profilne zube koji tijelu daju tvrdoću.
Izvanredni ruski znanstvenik M. V. Lomonosov, utemeljitelj atomsko-molekularne teorije, vjerovao je da u sastavu jednostavnih supstanci korpuskule (molekule) formira jedna vrsta atoma, složene - različite vrste.
Samouki kemičar John D alton (Manchester) 1803., oslanjajući se naeksperimentalne podatke i, uzimajući masu atoma vodika kao konvencionalnu jedinicu, utvrdio relativne atomske mase nekih elemenata. Atomistička teorija Engleza bila je od velike važnosti za daljnji razvoj kemije i fizike.
Tko je otkrio elektron?
Početkom 20. stoljeća prikupljeni su brojni eksperimentalni podaci koji dokazuju složenost strukture atoma. To uključuje fenomen fotoelektričnog efekta (G. Hertz, A. Stoletov 1887), otkriće katodnih (Yu. Plyukker, V. Kruks, 1870) i rendgenskih (V. Roentgen, 1895) zraka, radioaktivnosti (A.. Becquerel, 1896.).
Znanstvenici koji su radili s katodnim zrakama podijelili su se u dva tabora: jedni su pretpostavljali valnu prirodu fenomena, drugi - korpuskularnu. Opipljive rezultate postigao je profesor Više normalne škole (Lille, Francuska) Jean Baptiste Peren. Godine 1895. pokazao je eksperimentima da su katodne zrake mlaz negativno nabijenih čestica. Možda je Peren fizičar koji je otkrio elektron?
Na rubu velikih stvari
Fizičar i matematičar George Stoney (Kraljevsko irsko sveučilište, Dublin) je 1874. iznio pretpostavku o diskretnosti elektriciteta. Koje godine i tko je otkrio elektron? Tijekom eksperimentalnog rada na elektrolizi, D. Stoney je odredio vrijednost minimalnog električnog naboja (međutim, dobiveni rezultat (10-20 C) bio je 16 puta manji od stvarni). 1891. irski znanstvenik nazvao je jedinicu elementarnog električnog naboja "elektron" (od starogrčkog"jantar").
Godinu dana kasnije, Hendrik Lawrence (Sveučilište Leiden, Nizozemska) formulirao je glavne odredbe svoje elektroničke teorije, prema kojoj se struktura bilo koje tvari temelji na diskretnim električnim nabojima. Ovi znanstvenici se ne smatraju otkrivačima čestice, ali su njihova teorijska i praktična istraživanja postala pouzdan temelj za Thomsonovo buduće otkriće.
Nemilosrdni entuzijast
Na pitanje tko je i kada otkrio elektron, enciklopedije daju jasan i nedvosmislen odgovor - Joseph John Thomson 1897. godine. Dakle, koja je zasluga engleskog fizičara?
Otac budućeg predsjednika Londonskog kraljevskog društva bio je prodavač knjiga i od djetinjstva je svom sinu usadio ljubav prema tiskanoj riječi i žudnju za novim saznanjima. Nakon što je 1880. diplomirao na Owens Collegeu (od 1903. – Sveučilište u Manchesteru) i Sveučilištu Cambridge, mladi matematičar Joseph Thomson pridružio se Cavendish Laboratoriju. Eksperimentalne studije potpuno su osvojile mladog znanstvenika. Kolege su istaknule njegovu neumornost, odlučnost i izniman entuzijazam za praktični rad.
Godine 1884., u dobi od 28 godina, Thomson je imenovan direktorom Laboratorija, naslijedivši lorda C. Rayleigha. Pod vodstvom Thomsona, laboratorij je u sljedećih 35 godina postao jedan od najvećih centara svjetske fizike. E. Rutherford, N. Bohr, P. Langevin započeli su svoje putovanje odavde.
Pozor na detalje
Thomson je započeo svoj rad na proučavanju katodnih zraka provjeravanjem eksperimenatanjegovi prethodnici. Za mnoge pokuse izrađena je posebna oprema prema osobnim crtežima ravnatelja laboratorija. Nakon što je dobio kvalitativnu potvrdu eksperimenata, Thomson nije mislio stati na tome. Svoj glavni zadatak vidio je u točnom kvantitativnom određivanju prirode zraka i njihovih sastavnih čestica.
Nova cijev, dizajnirana za sljedeće eksperimente, nije uključivala samo uobičajenu katodu i elektrode za ubrzanje (u obliku ploča i prstenova) s otklonskim naponom. Protok tjelešca bio je usmjeren na zaslon prekriven tankim slojem materije koja je svijetlila kada su čestice udarile. Protok je trebao biti kontroliran kombiniranim učinkom električnog i magnetskog polja.
Dijelovi atoma
Teško je biti pionir. Još je teže braniti svoja uvjerenja koja su u suprotnosti s tisućljećima ustaljenim konceptima. Vjera u sebe, u svoj tim, učinila je Thomsona osobom koja je otkrila elektron.
Iskustvo je dalo zapanjujuće rezultate. Ispostavilo se da je masa čestica 2 tisuće puta manja od mase vodikovih iona. Omjer naboja čestice i njegove mase ne ovisi o brzini protoka, svojstvima materijala katode ili prirodi plinovitog medija u kojem se pražnjenje događa. Predložen je zaključak koji je u suprotnosti sa svim temeljima: korpuskule su univerzalne čestice materije u sastavu atoma. Thomson je s vremena na vrijeme marljivo i pažljivo provjeravao rezultate eksperimenata i proračuna. Kada više nije bilo sumnje, sačinjen je izvještaj o prirodi katodnih zraka za Kraljevsko društvo u Londonu. U proljeće 1897. atomprestala biti nedjeljiva. Godine 1906. Joseph Thomson dobio je Nobelovu nagradu za fiziku.
Nepoznati Johann Wiechert
Ime Johanna Emila Wiecherta, profesora geofizike na Köningsböru, a potom i na Sveučilištu Göttingen, istraživača seizmografije našeg planeta, poznatije je u stručnim krugovima geologa i geografa. Ali poznat je i fizičarima. To je jedina osoba koju službena znanost, uz Thomsona, prepoznaje kao otkrića elektrona. A da budemo potpuno precizni, rad koji opisuje Wiechertove eksperimente i izračune objavljen je u siječnju 1897. - četiri mjeseca ranije od Englezova izvješća. Tko je otkrio elektron već je povijesno odlučeno, ali činjenica ostaje.
Za referencu: Thomson nije koristio izraz "elektron" ni u jednom svom djelu. Koristio je naziv "tjelešce".
Tko je otkrio proton, neutron i elektron?
Nakon otkrića prve elementarne čestice, počele su se stvarati pretpostavke o mogućoj strukturi atoma. Jedan od prvih modela predložio je sam Thomson. Atom je, kaže on, poput komadića pudinga od grožđica: negativne čestice ugrađene su u pozitivno nabijeno tijelo.
Godine 1911. Ernest Rutherford (Novi Zeland, Velika Britanija) sugerirao je da model atoma ima planetarnu strukturu. Dvije godine kasnije iznio je hipotezu o postojanju pozitivno nabijene čestice u jezgri atoma i, nakon što ju je dobio eksperimentalno, nazvao ju je proton. Također je predvidio prisutnost u jezgri neutralne čestice s masom protona (neutron je 1932. otkrio engleski znanstvenik J. Chadwick). Godine 1918. Joseph Thomson predao je upravljanje laboratorijem Ernestu Rutherfordu.
Je li potrebno reći da nam je otkriće elektrona omogućilo novi pogled na električna, magnetska i optička svojstva materije. Teško je precijeniti ulogu Thomsona i njegovih sljedbenika u razvoju atomske i nuklearne fizike.
