Het debat over wie het elektron heeft ontdekt, is tot nu toe niet geluwd. In de rol van de ontdekker van het elementaire deeltje zien naast Joseph Thomson sommige wetenschapshistorici Hendrik Lorentz en Peter Zeeman, anderen - Emil Wiechert, weer anderen - Philip Lenard. Dus wie is de wetenschapper die het elektron heeft ontdekt?
Atom betekent ondeelbaar
Het concept 'atoom' werd in gebruik genomen door filosofen. De oude Griekse denker Leucippus in de 5e eeuw voor Christus. e. suggereerde dat alles in de wereld uit kleine deeltjes bestaat. Zijn leerling - Democritus, noemde ze atomen. Volgens de filosoof zijn atomen de 'stenen' van het universum, ondeelbaar en eeuwig. De eigenschappen van stoffen zijn afhankelijk van hun vorm en externe structuur: de atomen van stromend water zijn glad, die van metaal hebben profieltanden die het lichaam hard maken.
De uitstekende Russische wetenschapper M. V. Lomonosov, de grondlegger van de atomair-moleculaire theorie, geloofde dat in de samenstelling van eenvoudige stoffen, bloedlichaampjes (moleculen) worden gevormd door één type atomen, complex - door verschillende typen.
Autodidactische scheikundige John D alton (Manchester) in 1803, vertrouwend opexperimentele gegevens en, door de massa van waterstofatomen als een conventionele eenheid te nemen, de relatieve atoommassa's van sommige elementen vast te stellen. De atomistische theorie van de Engelsman was van groot belang voor de verdere ontwikkeling van scheikunde en natuurkunde.
Wie heeft het elektron ontdekt?
Aan het begin van de 20e eeuw waren er een aantal experimentele gegevens verzameld die de complexiteit van de structuur van het atoom aantoonden. Deze omvatten het fenomeen van het foto-elektrisch effect (G. Hertz, A. Stoletov 1887), de ontdekking van kathode (Yu. Plyukker, V. Kruks, 1870) en röntgenstralen (V. Roentgen, 1895), radioactiviteit (A Becquerel, 1896).
Wetenschappers die met kathodestralen werkten, verdeelden zich in twee kampen: sommigen namen het golfkarakter van het fenomeen aan, anderen - corpusculair. Tastbare resultaten werden bereikt door de professor van de Hogere Normale School (Lille, Frankrijk) Jean Baptiste Peren. In 1895 toonde hij door experimenten aan dat kathodestralen een stroom negatief geladen deeltjes zijn. Misschien is Peren de natuurkundige die het elektron heeft ontdekt?
Op de rand van grote dingen
Natuurkundige en wiskundige George Stoney (Royal Irish University, Dublin) uitte in 1874 een veronderstelling over de discretie van elektriciteit. In welk jaar en door wie is het elektron ontdekt? Tijdens experimenteel werk aan elektrolyse was het D. Stoney die de waarde van de minimale elektrische lading bepaalde (het verkregen resultaat (10-20 C) was echter 16 keer minder dan de eigenlijke). In 1891 noemde een Ierse wetenschapper de eenheid van elementaire elektrische lading "elektron" (van het oude Griekse"oranje").
Een jaar later formuleerde Hendrik Lawrence (Universiteit Leiden, Nederland) de belangrijkste bepalingen van zijn elektronische theorie, volgens welke de structuur van elke stof is gebaseerd op discrete elektrische ladingen. Deze wetenschappers worden niet beschouwd als de ontdekker van het deeltje, maar hun theoretisch en praktisch onderzoek werd een betrouwbare basis voor Thomsons toekomstige ontdekking.
Meedogenloze liefhebber
Op de vraag wie en wanneer het elektron heeft ontdekt, geven encyclopedieën een duidelijk en ondubbelzinnig antwoord - Joseph John Thomson in 1897. Dus wat is de verdienste van de Engelse natuurkundige?
De vader van de toekomstige president van de Royal Society of London was een boekhandelaar en bracht zijn zoon van kinds af aan liefde bij voor het gedrukte woord en een verlangen naar nieuwe kennis. Na zijn afstuderen aan Owens College (sinds 1903 - de Universiteit van Manchester) en de Universiteit van Cambridge in 1880, trad de jonge wiskundige Joseph Thomson toe tot het Cavendish Laboratory. Experimentele studies boeiden de jonge wetenschapper volledig. Collega's merkten zijn onvermoeibaarheid, vastberadenheid en buitengewoon enthousiasme voor praktisch werk op.
In 1884, op 28-jarige leeftijd, werd Thomson benoemd tot directeur van het laboratorium, als opvolger van Lord C. Rayleigh. Onder leiding van Thomson is het laboratorium in de komende 35 jaar uitgegroeid tot een van de grootste centra van de wereldfysica. E. Rutherford, N. Bohr, P. Langevin begonnen hun reis vanaf hier.
Aandacht voor detail
Thomson begon zijn werk aan de studie van kathodestralen door experimenten te controlerenzijn voorgangers. Voor veel experimenten werd speciale apparatuur gemaakt volgens de persoonlijke tekeningen van de directeur van het laboratorium. Na kwalitatieve bevestiging van de experimenten te hebben ontvangen, dacht Thomson er niet aan om daar te stoppen. Hij zag zijn belangrijkste taak in de exacte kwantitatieve bepaling van de aard van de stralen en hun samenstellende deeltjes.
De nieuwe buis, ontworpen voor de volgende experimenten, bevatte niet alleen de gebruikelijke kathode en versnellingselektroden (in de vorm van platen en ringen) met een afbuigspanning. De stroom bloedlichaampjes werd naar een scherm geleid dat bedekt was met een dunne laag materie die gloeide wanneer de deeltjes raakten. De stroom moest worden gecontroleerd door het gecombineerde effect van elektrische en magnetische velden.
Delen van een atoom
Het is moeilijk om een pionier te zijn. Nog moeilijker is het om je overtuigingen te verdedigen, die indruisen tegen de concepten die al millennia gelden. Door vertrouwen in jezelf, in je team, is Thomson de persoon geworden die het elektron heeft ontdekt.
Ervaring gaf verbluffende resultaten. De massa van deeltjes bleek tweeduizend keer kleiner te zijn dan die van waterstofionen. De verhouding van de lading van een lichaampje tot zijn massa hangt niet af van de stroomsnelheid, de eigenschappen van het kathodemateriaal of de aard van het gasvormige medium waarin de ontlading plaatsvindt. Er werd een conclusie gesuggereerd die in tegenspraak was met alle grondslagen: bloedlichaampjes zijn universele deeltjes materie in de samenstelling van een atoom. Keer op keer controleerde Thomson ijverig en zorgvuldig de resultaten van experimenten en berekeningen. Toen er geen twijfel meer over was, werd een rapport gemaakt over de aard van kathodestralen aan de Royal Society of London. In het voorjaar van 1897 werd het atoomopgehouden ondeelbaar te zijn. In 1906 ontving Joseph Thomson de Nobelprijs voor de natuurkunde.
Onbekend Johann Wiechert
De naam van Johann Emil Wiechert, hoogleraar geofysica aan de Köningsbör en vervolgens de universiteit van Göttingen, een onderzoeker van de seismografie van onze planeet, is beter bekend in professionele kringen van geologen en geografen. Maar ook natuurkundigen is hij bekend. Dit is de enige persoon die door de officiële wetenschap, samen met Thomson, wordt erkend als de ontdekker van het elektron. En om absoluut precies te zijn, het werk dat de experimenten en berekeningen van Wiechert beschrijft, werd in januari 1897 gepubliceerd - vier maanden eerder dan het rapport van de Engelsman. Wie het elektron heeft ontdekt, is historisch gezien al beslist, maar het feit blijft.
Ter referentie: Thomson gebruikte in geen van zijn werken de term 'elektron'. Hij gebruikte de naam "lichaampjes".
Wie heeft het proton, neutron en elektron ontdekt?
Na de ontdekking van het eerste elementaire deeltje begon men aannames te doen over de mogelijke structuur van het atoom. Een van de eerste modellen werd door Thomson zelf voorgesteld. Een atoom, zegt hij, is als een stuk rozijnenpudding: negatieve deeltjes zijn ingebed in een positief geladen lichaam.
In 1911 suggereerde Ernest Rutherford (Nieuw-Zeeland, Groot-Brittannië) dat het model van het atoom een planetaire structuur heeft. Twee jaar later kwam hij met een hypothese over het bestaan van een positief geladen deeltje in de kern van een atoom, en nadat hij het experimenteel had verkregen, noemde hij het een proton. Hij voorspelde ook de aanwezigheid in de kern van een neutraal deeltje met de massa van een proton (het neutron werd in 1932 ontdekt door de Engelse wetenschapper J. Chadwick). In 1918 droeg Joseph Thomson het beheer van het laboratorium over aan Ernest Rutherford.
Is het nodig om te zeggen dat de ontdekking van het elektron ons in staat stelde met een frisse blik naar de elektrische, magnetische en optische eigenschappen van materie te kijken. Het is moeilijk om de rol van Thomson en zijn volgelingen in de ontwikkeling van de atoom- en kernfysica te overschatten.
