Debata o tome ko je otkrio elektron do sada nije jenjava. U ulozi otkrivača elementarne čestice, pored Josepha Thomsona, neki istoričari nauke vide Hendrika Lorentza i Petera Zeemana, drugi - Emila Wiecherta, treći - Philipa Lenarda. Dakle, ko je naučnik koji je otkrio elektron?
Atom znači nedjeljiv
Koncept "atoma" uveli su u upotrebu filozofi. Starogrčki mislilac Leukip u 5. veku pre nove ere. e. sugerirao je da se sve na svijetu sastoji od sićušnih čestica. Njegov učenik - Demokrit, nazvao ih je atomima. Prema filozofu, atomi su "cigle" univerzuma, nedjeljive i vječne. Svojstva tvari zavise od njihovog oblika i vanjske strukture: atomi tekuće vode su glatki, metalni imaju profilne zube koji tijelu daju tvrdoću.
Izvanredni ruski naučnik M. V. Lomonosov, osnivač atomsko-molekularne teorije, smatrao je da u sastavu jednostavnih supstanci, korpuskule (molekule) formira jedna vrsta atoma, složene - različite vrste.
Samouki hemičar John D alton (Manchester) 1803. godine, oslanjajući se naeksperimentalne podatke i, uzimajući masu atoma vodika kao konvencionalnu jedinicu, utvrdio relativne atomske mase nekih elemenata. Atomistička teorija Engleza bila je od velikog značaja za dalji razvoj hemije i fizike.
Ko je otkrio elektron?
Početkom 20. vijeka prikupljen je niz eksperimentalnih podataka koji su dokazali složenost strukture atoma. Tu spadaju 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).
Naučnici koji su radili sa katodnim zracima podijelili su se u dva tabora: jedni su pretpostavljali talasnu prirodu fenomena, drugi - korpuskularnu. Opipljive rezultate postigao je profesor Više normalne škole (Lille, Francuska) Jean Baptiste Peren. Godine 1895. pokazao je kroz eksperimente da su katodne zrake tok negativno nabijenih čestica. Možda je Peren fizičar koji je otkrio elektron?
Na ivici velikih stvari
Fizičar i matematičar Džordž Stoni (Kraljevski irski univerzitet, Dablin) je 1874. izneo pretpostavku o diskretnosti elektriciteta. Koje godine i ko je otkrio elektron? U toku eksperimentalnog rada na elektrolizi, D. Stoney je bio taj koji je odredio vrijednost minimalnog električnog naboja (međutim, dobijeni rezultat (10-20 C) bio je 16 puta manji od stvarni). Godine 1891, irski naučnik nazvao je jedinicu elementarnog električnog naboja "elektron" (od starogrčkog"jantar").
Godinu dana kasnije, Hendrik Lawrence (Univerzitet Leiden, Holandija) formulisao je glavne odredbe svoje elektronske teorije, prema kojoj je struktura bilo koje supstance zasnovana na diskretnim električnim nabojima. Ovi naučnici se ne smatraju otkrivačima čestice, ali su njihova teorijska i praktična istraživanja postala pouzdan temelj za Thomsonovo buduće otkriće.
Nemilosrdni entuzijasta
Na pitanje ko je i kada otkrio elektron, enciklopedije daju jasan i nedvosmislen odgovor - Joseph John Thomson 1897. godine. Šta je onda zasluga engleskog fizičara?
Otac budućeg predsednika Londonskog kraljevskog društva bio je prodavac knjiga i od detinjstva je svom sinu usađivao ljubav prema štampanoj reči i žudnju za novim saznanjima. Nakon diplomiranja na Owens koledžu (od 1903. - Univerzitet u Mančesteru) i Univerzitetu u Kembridžu 1880. godine, mladi matematičar Džozef Tomson se pridružio Laboratoriji Kevendiš. Eksperimentalne studije su potpuno zaokupile mladog naučnika. Kolege su istakle njegovu neumornost, odlučnost i izuzetan entuzijazam za praktičan rad.
Godine 1884., u dobi od 28 godina, Thomson je imenovan za direktora laboratorije, naslijedivši lorda C. Rayleigha. Pod vodstvom Thomsona, laboratorija je u narednih 35 godina postala jedan od najvećih centara svjetske fizike. E. Rutherford, N. Bohr, P. Langevin započeli su svoje putovanje odavde.
Pažnja na detalje
Thomson je započeo svoj rad na proučavanju katodnih zraka provjeravajući eksperimentenjegovih prethodnika. Za mnoge eksperimente napravljena je posebna oprema prema ličnim crtežima direktora laboratorije. Nakon što je dobio kvalitativnu potvrdu eksperimenata, Thomson nije razmišljao da stane na tome. Svoj glavni zadatak vidio je u tačnom kvantitativnom određivanju prirode zraka i njihovih sastavnih čestica.
Nova cijev, dizajnirana za sljedeće eksperimente, uključivala je ne samo uobičajenu katodu i elektrode za ubrzanje (u obliku ploča i prstenova) sa otklonskim naponom. Tok tjelešca bio je usmjeren na ekran prekriven tankim slojem materije koja je svijetlila kada su čestice udarile. Protok je trebalo da se kontroliše kombinovanim efektom električnog i magnetnog polja.
Dijelovi atoma
Teško je biti pionir. Još je teže braniti svoja uvjerenja koja su u suprotnosti sa milenijumima 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 hiljade puta manja od mase vodonikovih jona. 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 osnovama: korpuskule su univerzalne čestice materije u sastavu atoma. S vremena na vrijeme, Thomson je marljivo i pažljivo provjeravao rezultate eksperimenata i proračuna. Kada više nije bilo sumnje, sačinjen je izvještaj o prirodi katodnih zraka Kraljevskom društvu u Londonu. U proljeće 1897. atomprestala da bude nedeljiva. Godine 1906, Joseph Thomson je dobio Nobelovu nagradu za fiziku.
Nepoznati Johann Wiechert
U stručnim krugovima geologa i geografa poznatije je ime Johanna Emila Wiecherta, profesora geofizike na Univerzitetu Köningsbör, a potom i na Univerzitetu Göttingen, istraživača seizmografije naše planete. Ali poznat je i fizičarima. Ovo je jedina osoba koju zvanična nauka, uz Thomsona, prepoznaje kao otkrića elektrona. A da budemo potpuno precizni, rad koji opisuje Wiechertove eksperimente i proračune objavljen je u januaru 1897. - četiri mjeseca ranije od Englezovog izvještaja. Ko je otkrio elektron već je istorijski odlučeno, ali činjenica ostaje.
Za referencu: Thomson nije koristio izraz "elektron" ni u jednom svom radu. Koristio je naziv "telešce".
Ko 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, kao komad pudinga od grožđica: negativne čestice su ugrađene 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, dobivši je eksperimentalno, nazvao ju je proton. Predvidio je i prisustvo u jezgru neutralne čestice mase protona (neutron je 1932. godine otkrio engleski naučnik J. Chadwick). Godine 1918. Joseph Thomson je predao upravljanje laboratorijom Ernestu Rutherfordu.
Da li je potrebno reći da nam je otkriće elektrona omogućilo da iznova pogledamo električna, magnetska i optička svojstva materije. Teško je precijeniti ulogu Thomsona i njegovih sljedbenika u razvoju atomske i nuklearne fizike.
