Історія відкриття електрона

У своїй роботі він писав: "Атоми тел. Містять рівні кількості електрики, природно пов'язаного з ними". Але все ж він не зробив висновок про існування мінімального елементарного заряду.

До такого висновку із законів електролізу прийшов в 1874 році ірландський фізик Стоні стогін (1826-1911), а потім в 1891 році він постулював існування в атомі заряду, назвавши його електроном. Але в цих прогнозах малося на увазі, звичайно, що носієм негативного електрики буде частинка речовини типу іонів в електроліті, що осідають на позитивних пластинах.

Однак отриманий Дж. Дж. Томсоном результат виявився цілком несподіваним і навіть парадоксальним для сучасників. Перш за все виконана серія експериментів показала, що результати вимірів з катодними променями абсолютно не залежали від типу газу, в якому проходив розряд. Крім того, виміряний відношення e / m (питома заряд) вийшло аномально великим: воно виявилося майже в 2 тисячі разів більше відношення величини елементарного електричного заряду до маси найлегшій атома водню. Він також підкреслив, що відкриті ним частки входять складовою частиною в атоми будь-якого газу. Наведемо тут слова Дж. Дж. Томсона з даного приводу: "В результаті цього, очевидно, виходить значення заряду, що не залежить від природи газу, так як носії заряду ті ж самі для будь-якого газу. Таким чином, катодні промені є новий стан матерії , стан, в якому розподіл матерії йде багато далі, ніж у випадку звичайного газоподібного стану. ця матерія є те речовина, з якого побудовані всі хімічні елементи ".

Ще до відкриття електрона Дж. Дж. Томсон достовірно довів корпускулярну природу катодних променів, які багатьма видатними вченими (Генріх Герц, Філіп Ленард і ін.) Приймалися за електромагнітні хвилі. Це ж зробив і І. Пулюй.

Пізніше (1903) Дж. Дж. Томсон висунув модель атома, в яку електрони входили у вигляді точкових окремих частинок, плаваючих в безперервній позитивно зарядженої середовищі атома. Слід усвідомлювати, наскільки важко було тоді уявити атом у вигляді порожнечі, в якій і позитивні заряди зосереджені в малому обсязі центрального ядра. (Все ж подібна планетарна модель була запропонована ще раніше французьким вченим Жан Перреном в 1901 році і потім в 1904 році японським фізиком Хантаро Нагаока, який електрони в атомі порівнював з кільцями планети Сатурн). Дж. Дж. Томсон в 1904 році ввів також уявлення про те, що електрони в атомах поділяються на окремі групи і тим самим зумовлюють періодичність властивостей хімічних елементів. Мала величина маси електрона була сприйнята як міра інерції, притаманна самому електричному полю частки. Ще на початку своєї наукової діяльності (1881) Дж. Дж. Томсон показав, що електрично заряджена сфера збільшує свою інертну масу на певну величину, залежала від величини заряду і радіусу сфери, і тим самим він увів поняття електромагнітної маси. Отримане їм співвідношення було використано для оцінки розміру електрона в припущенні, що вся його маса має електромагнітну природу. Цей класичний підхід показав, що розміри електрона в сотні тисяч разів менше розмірів атома.

Цікаво, що відкриття електрона випередило відкриття протона, до якого привели дослідження каналових променів в трубці Крукса. Ці промені були відкриті в 1886 році німецьким фізиком Еугеніу Гольштейном (1850-1930) за світінням, що утворюється в зроблене в катоді каналі.

У 1895 році Ж. Перрен встановив позитивний заряд, стерпний каналових частинками. Німецький фізик Вільгельм Він (1864-1928) в 1902 році за вимірюваннями в схрещених магнітному та електричному полях визначив питому заряд частинок, який при наповненні трубки воднем відповідав вазі позитивного іона атома водню.

Відкриття електрона відразу вплинуло на весь подальший розвиток фізики. У 1898 році кілька вчених (К. Рикке, П. Друде, і Дж. Томсон) незалежно висунули концепцію вільних електронів в металах. Ця концепція в подальшому була покладена в основу теорії Друде-Лоренца. А. Пуанкаре свою фундаментальну роботу з теорії відносності назвав "Про динаміку електрона". Але все це було не тільки початком бурхливого розвитку фізики електронів, а й початком революційного перетворення основних фізичних положень. З відкриттям електрона звалилося уявлення про неподільність атома, і слідом за цим почали формуватися базові ідеї абсолютно некласичної теорії поведінки електронів в атомах.

За минуле століття значення відкриття електрона безперервно зростала.

Його роботи присвячені вивченню проходження електричного струму через розріджені гази, дослідження катодних і рентгенівських променів, атомної фізики. Він також розробив теорію руху електрона в магнітному і електричному полях. А в 1907 році він запропонував принцип дії мас-спектрометра. За роботи по дослідженню катодних променів і відкриття електрона йому присуджено Нобелівську премію за 1906 рік.