Η συζήτηση για το ποιος ανακάλυψε το ηλεκτρόνιο δεν έχει υποχωρήσει μέχρι στιγμής. Στον ρόλο του ανακαλυφτή του στοιχειώδους σωματιδίου, εκτός από τον Joseph Thomson, ορισμένοι ιστορικοί της επιστήμης βλέπουν τον Hendrik Lorentz και τον Peter Zeeman, άλλοι - Emil Wiechert, άλλοι ακόμα - Philip Lenard. Ποιος είναι λοιπόν ο επιστήμονας που ανακάλυψε το ηλεκτρόνιο;
Atom σημαίνει αδιαίρετο
Η έννοια του "άτομου" εισήχθη στη χρήση από τους φιλοσόφους. Ο αρχαίος Έλληνας στοχαστής Λεύκιππος τον 5ο αιώνα π. Χ. μι. πρότεινε ότι τα πάντα στον κόσμο αποτελούνται από μικροσκοπικά σωματίδια. Ο μαθητής του - Δημόκριτος, τα ονόμασε άτομα. Σύμφωνα με τον φιλόσοφο, τα άτομα είναι τα «τούβλα» του σύμπαντος, αδιαίρετα και αιώνια. Οι ιδιότητες των ουσιών εξαρτώνται από το σχήμα και την εξωτερική τους δομή: τα άτομα του νερού που ρέει είναι λεία, αυτά του μετάλλου έχουν δόντια προφίλ που δίνουν σκληρότητα στο σώμα.
Ο εξαιρετικός Ρώσος επιστήμονας M. V. Lomonosov, ο ιδρυτής της ατομικής-μοριακής θεωρίας, πίστευε ότι στη σύνθεση απλών ουσιών, τα σωματίδια (μόρια) σχηματίζονται από έναν τύπο ατόμων, σύνθετα - από διαφορετικούς τύπους.
Αυτοδίδακτος χημικός John D alton (Μάντσεστερ) το 1803, βασιζόμενος σεπειραματικά δεδομένα και, λαμβάνοντας τη μάζα των ατόμων υδρογόνου ως συμβατική μονάδα, καθόρισε τις σχετικές ατομικές μάζες ορισμένων στοιχείων. Η ατομικιστική θεωρία του Άγγλου είχε μεγάλη σημασία για την περαιτέρω ανάπτυξη της χημείας και της φυσικής.
Ποιος ανακάλυψε το ηλεκτρόνιο;
Μέχρι τις αρχές του 20ου αιώνα, είχε συσσωρευτεί ένας αριθμός πειραματικών δεδομένων, που αποδεικνύουν την πολυπλοκότητα της δομής του ατόμου. Αυτά περιλαμβάνουν το φαινόμενο του φωτοηλεκτρικού φαινομένου (G. Hertz, A. Stoletov 1887), την ανακάλυψη της καθόδου (Yu. Plyukker, V. Kruks, 1870) και των ακτίνων Χ (V. Roentgen, 1895), τη ραδιενέργεια (A Becquerel, 1896).
Επιστήμονες που εργάστηκαν με τις καθοδικές ακτίνες χωρίστηκαν σε δύο στρατόπεδα: κάποιοι υπέθεσαν την κυματική φύση του φαινομένου, άλλοι - σωματιδιακό. Απτά αποτελέσματα πέτυχε ο καθηγητής της Ανώτερης Κανονικής Σχολής (Λιλ, Γαλλία) Jean Baptiste Peren. Το 1895, έδειξε μέσα από πειράματα ότι οι καθοδικές ακτίνες είναι ένα ρεύμα αρνητικά φορτισμένων σωματιδίων. Ίσως ο Peren είναι ο φυσικός που ανακάλυψε το ηλεκτρόνιο;
Στα όρια μεγάλων πραγμάτων
Ο φυσικός και μαθηματικός George Stoney (Βασιλικό Ιρλανδικό Πανεπιστήμιο, Δουβλίνο) το 1874 εξέφρασε μια υπόθεση σχετικά με τη διακριτικότητα του ηλεκτρισμού. Σε ποιο έτος και από ποιον ανακαλύφθηκε το ηλεκτρόνιο; Κατά τη διάρκεια της πειραματικής εργασίας για την ηλεκτρόλυση, ήταν ο D. Stoney που προσδιόρισε την τιμή του ελάχιστου ηλεκτρικού φορτίου (ωστόσο, το αποτέλεσμα που προέκυψε (10-20 C) ήταν 16 φορές μικρότερο από το πραγματικό). Το 1891, ένας Ιρλανδός επιστήμονας ονόμασε τη μονάδα στοιχειώδους ηλεκτρικού φορτίου «ηλεκτρόνιο» (από τα αρχαία ελληνικά"κεχριμπαρένιο").
Ένα χρόνο αργότερα, ο Hendrik Lawrence (Πανεπιστήμιο Leiden, Ολλανδία) διατύπωσε τις κύριες διατάξεις της ηλεκτρονικής θεωρίας του, σύμφωνα με τις οποίες η δομή κάθε ουσίας βασίζεται σε διακριτά ηλεκτρικά φορτία. Αυτοί οι επιστήμονες δεν θεωρούνται ο ανακάλυψες του σωματιδίου, αλλά η θεωρητική και πρακτική έρευνά τους αποτέλεσε αξιόπιστο θεμέλιο για τη μελλοντική ανακάλυψη του Thomson.
αδυσώπητος ενθουσιώδης
Στο ερώτημα ποιος και πότε ανακαλύφθηκε το ηλεκτρόνιο, οι εγκυκλοπαίδειες δίνουν μια σαφή και ξεκάθαρη απάντηση - Τζόζεφ Τζον Τόμσον το 1897. Ποια είναι λοιπόν η αξία του Άγγλου φυσικού;
Ο πατέρας του μελλοντικού προέδρου της Βασιλικής Εταιρείας του Λονδίνου ήταν βιβλιοπώλης και από την παιδική του ηλικία εμφύσησε στον γιο του την αγάπη για τον έντυπο λόγο και τη λαχτάρα για νέα γνώση. Μετά την αποφοίτησή του από το Owens College (από το 1903 - το Πανεπιστήμιο του Μάντσεστερ) και το Πανεπιστήμιο του Cambridge το 1880, ο νεαρός μαθηματικός Joseph Thomson εντάχθηκε στο εργαστήριο Cavendish. Οι πειραματικές μελέτες καθήλωσαν πλήρως τον νεαρό επιστήμονα. Οι συνάδελφοι σημείωσαν την ακούραστη, την αποφασιστικότητα και τον εξαιρετικό ενθουσιασμό του για πρακτική δουλειά.
Το 1884, σε ηλικία 28 ετών, ο Τόμσον διορίστηκε Διευθυντής του Εργαστηρίου, διαδεχόμενος τον Λόρδο C. Rayleigh. Υπό την ηγεσία του Thomson, το εργαστήριο τα επόμενα 35 χρόνια έχει γίνει ένα από τα μεγαλύτερα κέντρα της παγκόσμιας φυσικής. Οι E. Rutherford, N. Bohr, P. Langevin ξεκίνησαν το ταξίδι τους από εδώ.
Προσοχή στη λεπτομέρεια
Thomson ξεκίνησε την εργασία του για τη μελέτη των καθοδικών ακτίνων ελέγχοντας πειράματατους προκατόχους του. Για πολλά πειράματα κατασκευάστηκε ειδικός εξοπλισμός σύμφωνα με τα προσωπικά σχέδια του διευθυντή του εργαστηρίου. Έχοντας λάβει ποιοτική επιβεβαίωση των πειραμάτων, ο Thomson δεν σκέφτηκε να σταματήσει εκεί. Έβλεπε το κύριο καθήκον του στον ακριβή ποσοτικό προσδιορισμό της φύσης των ακτίνων και των συστατικών τους σωματιδίων.
Ο νέος σωλήνας, σχεδιασμένος για τα ακόλουθα πειράματα, περιλάμβανε όχι μόνο τη συνήθη κάθοδο και τα ηλεκτρόδια επιτάχυνσης (με τη μορφή πλακών και δακτυλίων) με τάση εκτροπής. Η ροή των σωματιδίων κατευθύνθηκε σε μια οθόνη καλυμμένη με ένα λεπτό στρώμα ύλης που έλαμπε όταν χτυπούσαν τα σωματίδια. Η ροή υποτίθεται ότι ελέγχεται από τη συνδυασμένη επίδραση ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων.
Μέρη ενός ατόμου
Είναι δύσκολο να είσαι πρωτοπόρος. Είναι ακόμη πιο δύσκολο να υπερασπιστεί κανείς τις πεποιθήσεις του, οι οποίες έρχονται σε αντίθεση με τις έννοιες που έχουν καθιερωθεί εδώ και χιλιετίες. Η πίστη στον εαυτό σου, στην ομάδα σου, έκανε τον Τόμσον το άτομο που ανακάλυψε το ηλεκτρόνιο.
Η εμπειρία έδωσε εκπληκτικά αποτελέσματα. Η μάζα των σωματιδίων αποδείχθηκε ότι ήταν 2 χιλιάδες φορές μικρότερη από αυτή των ιόντων υδρογόνου. Ο λόγος του φορτίου ενός σωματιδίου προς τη μάζα του δεν εξαρτάται από τον ρυθμό ροής, τις ιδιότητες του υλικού της καθόδου ή τη φύση του αερίου μέσου στο οποίο συμβαίνει η εκκένωση. Προτάθηκε ένα συμπέρασμα που έρχεται σε αντίθεση με όλα τα θεμέλια: τα σωματίδια είναι καθολικά σωματίδια ύλης στη σύνθεση ενός ατόμου. Κατά καιρούς, ο Thomson έλεγχε επιμελώς και προσεκτικά τα αποτελέσματα των πειραμάτων και των υπολογισμών. Όταν δεν έμεινε καμία αμφιβολία, έγινε μια αναφορά για τη φύση των καθοδικών ακτίνων στη Βασιλική Εταιρεία του Λονδίνου. Την άνοιξη του 1897, το άτομοέπαψε να είναι αδιαίρετο. Το 1906, ο Τζόζεφ Τόμσον τιμήθηκε με το Νόμπελ Φυσικής.
Άγνωστος Johann Wiechert
Το όνομα του Johann Emil Wiechert, καθηγητή γεωφυσικής στο Köningsbör και στη συνέχεια στο Πανεπιστήμιο του Göttingen, ερευνητή της σεισμογραφίας του πλανήτη μας, είναι περισσότερο γνωστό στους επαγγελματικούς κύκλους γεωλόγων και γεωγράφων. Είναι όμως εξοικειωμένος και με τους φυσικούς. Αυτό είναι το μόνο άτομο που η επίσημη επιστήμη, μαζί με τον Thomson, αναγνωρίζει ως τον ανακαλυφτή του ηλεκτρονίου. Και για να είμαστε απολύτως ακριβείς, το έργο που περιγράφει τα πειράματα και τους υπολογισμούς του Wiechert δημοσιεύτηκε τον Ιανουάριο του 1897 - τέσσερις μήνες νωρίτερα από την αναφορά του Άγγλου. Το ποιος ανακάλυψε το ηλεκτρόνιο έχει ήδη αποφασιστεί ιστορικά, αλλά το γεγονός παραμένει.
Για αναφορά: Ο Thomson δεν χρησιμοποίησε τον όρο "ηλεκτρόνιο" σε κανένα από τα έργα του. Χρησιμοποίησε το όνομα "corpuscles".
Ποιος ανακάλυψε το πρωτόνιο, το νετρόνιο και το ηλεκτρόνιο;
Μετά την ανακάλυψη του πρώτου στοιχειώδους σωματιδίου, άρχισαν να γίνονται υποθέσεις για την πιθανή δομή του ατόμου. Ένα από τα πρώτα μοντέλα προτάθηκε από τον ίδιο τον Thomson. Ένα άτομο, λέει, είναι σαν ένα κομμάτι σταφίδας: τα αρνητικά σωματίδια είναι ενσωματωμένα σε ένα θετικά φορτισμένο σώμα.
Το 1911, ο Ernest Rutherford (Νέα Ζηλανδία, Μεγάλη Βρετανία) πρότεινε ότι το μοντέλο του ατόμου έχει μια πλανητική δομή. Δύο χρόνια αργότερα, διατύπωσε μια υπόθεση για την ύπαρξη ενός θετικά φορτισμένου σωματιδίου στον πυρήνα ενός ατόμου και, αφού το απέκτησε πειραματικά, το ονόμασε πρωτόνιο. Προέβλεψε επίσης την παρουσία στον πυρήνα ενός ουδέτερου σωματιδίου με μάζα πρωτονίου (το νετρόνιο ανακαλύφθηκε το 1932 από τον Άγγλο επιστήμονα J. Chadwick). Το 1918, ο Joseph Thomson παρέδωσε τη διεύθυνση του εργαστηρίου στον Ernest Rutherford.
Είναι απαραίτητο να πούμε ότι η ανακάλυψη του ηλεκτρονίου μας επέτρεψε να ρίξουμε μια νέα ματιά στις ηλεκτρικές, μαγνητικές και οπτικές ιδιότητες της ύλης. Είναι δύσκολο να υπερεκτιμηθεί ο ρόλος του Τόμσον και των οπαδών του στην ανάπτυξη της ατομικής και πυρηνικής φυσικής.
