1897 m. britų fizikas Džozefas Džonas Tomsonas (1856–1940) atrado elektroną po daugybės eksperimentų, kurių tikslas buvo ištirti elektros iškrovos pobūdį vakuume. Garsusis mokslininkas elektra įkrautų plokščių ir magnetų pluošto nuokrypius aiškino kaip įrodymą, kad elektronai yra daug mažesni už atomus.
Puikus fizikas ir mokslininkas turėjo tapti inžinieriumi
Thomsonas Josephas Johnas, puikus mokslininkas, fizikas ir mentorius, kaip manė jo tėvas, turėjo tapti inžinieriumi, tačiau tuo metu šeima neturėjo lėšų susimokėti už mokslą. Vietoj to jaunasis Thomsonas įstojo į koledžą Macesteryje, o vėliau - Kembridže. 1884 m. jis buvo paskirtas į prestižines Kembridžo eksperimentinės fizikos profesoriaus pareigas, nors pats asmeniškai atliko labai mažai eksperimentinio darbo. Jis atrado savo talentą kurti techninę įrangą ir diagnozuoti susijusias problemas. Thomson Joseph John buvo geras mokytojas, įkvėpęs savo mokinius ir dovanojantisdaug dėmesio skiriama plačiajai mokymo mokslo plėtojimo universitete ir aukštojoje mokykloje problemai.
Nobelio premijos laureatas
Thomsonas gavo daug įvairių apdovanojimų, įskaitant Nobelio fizikos premiją 1906 m. Jam taip pat buvo labai malonu matyti, kad kai kurie jo bendražygiai gavo Nobelio premijas, įskaitant Rutherfordą chemijos srityje 1908 m. Kai kurie mokslininkai, tokie kaip Williamas Proutas ir Normanas Lockyeris, teigė, kad atomai nėra mažiausios dalelės visatoje ir kad jie yra sukurti iš svarbesnių vienetų.
Elektrono atradimas (trumpai)
1897 m. Thompsonas pasiūlė, kad vienas iš pagrindinių vienetų būtų 1000 kartų mažesnis už atomą, ši subatominė dalelė tapo žinoma kaip elektronas. Mokslininkas tai atrado tyrinėdamas katodinių spindulių savybes. Jis apskaičiavo katodinių spindulių masę, matuodamas šilumą, susidariusią pataikius šiluminiams pereinamiesiems spinduliams, ir palygino ją su spindulio magnetine deformacija. Jo eksperimentai rodo ne tik tai, kad katodiniai spinduliai yra 1000 kartų lengvesni už vandenilio atomą, bet ir tai, kad jų masė buvo vienoda nepriklausomai nuo atomo tipo. Mokslininkas padarė išvadą, kad spinduliai susideda iš labai lengvų, neigiamą krūvį turinčių dalelių, kurios yra universali statybinė medžiaga atomams. Jis pavadino šias daleles „kūneliais“, tačiau vėliau mokslininkai pirmenybę teikė pavadinimui „elektronai“, kurį 1891 m. pasiūlė George'as Johnstonas Stoney.
Thompsono eksperimentai
Palyginus katodinių pluoštų įlinkį su elektriniais ir magnetiniais laukais, fizikas gavo patikimesnius elektrono krūvio ir masės matavimus. Thomsono eksperimentas buvo atliktas specialiuose katodinių spindulių vamzdeliuose. 1904 metais jis iškėlė hipotezę, kad atomo modelis yra teigiamos materijos sfera, kurioje dalelių padėtį lemia elektrostatinės jėgos. Norėdami paaiškinti apskritai neutralų atomo krūvį, Thompsonas pasiūlė, kad korpusai būtų pasiskirstę vienodame teigiamo krūvio lauke. Elektrono atradimas leido manyti, kad atomą galima padalyti į dar mažesnes dalis, ir tai buvo pirmasis žingsnis kuriant išsamų atomo modelį.
Atradimų istorija
Joseph John Thomson yra plačiai žinomas kaip elektrono atradėjas. Didžiąją savo karjeros dalį profesorius dirbo įvairiais elektros laidumo per dujas aspektais. 1897 m. (elektrono atradimo metais) jis eksperimentiškai įrodė, kad vadinamieji katodiniai spinduliai iš tikrųjų yra neigiamo krūvio dalelės, judančios.
Daugelis įdomių klausimų yra tiesiogiai susiję su atidarymo procesu. Akivaizdu, kad katodinių spindulių apibūdinimas buvo atliktas anksčiau nei Thomsonas, ir kai kurie mokslininkai jau padarė svarbų indėlį. Ar tuomet galime tvirtai teigti, kad būtent Tomsonas pirmasis atrado elektroną? Juk ne jis išrado vakuuminį vamzdelį ar katodinių spindulių buvimą. Elektrono atradimas yra grynai kaupiamasis procesas. Labiausiai žinomas pionierius prisidedaindėlį, apibendrindamas ir susistemindamas visą iki jo sukauptą patirtį.
Thomson katodinių spindulių lempos
Didysis elektrono atradimas buvo atliktas naudojant specialią įrangą ir tam tikromis sąlygomis. Thomsonas atliko daugybę eksperimentų, naudodamas sudėtingą katodinių spindulių vamzdį, kurį sudaro dvi plokštės, tarp kurių turėjo keliauti spinduliai. Ilgą laiką trukęs ginčas dėl katodinių spindulių, kylančių elektros srovei tekant per indą, iš kurio buvo pašalinta didžioji dalis oro, prigimties, buvo sustabdytas.
Šis indas buvo katodinių spindulių vamzdis. Naudodamas patobulintą vakuuminį metodą, Thomson sugebėjo pateikti įtikinamą argumentą, kad šie spinduliai buvo sudaryti iš dalelių, nepaisant dujų tipo ir metalo, kuris buvo naudojamas kaip laidininkas. Thomsoną pagrįstai galima vadinti žmogumi, kuris suskaldė atomą.
Mokslinis atsiskyrėlis? Čia ne apie Thomsoną
Nuostabus savo laikų fizikas jokiu būdu nebuvo mokslinis atsiskyrėlis, kaip dažnai galvojama apie puikius mokslininkus. Jis buvo labai sėkmingos Cavendish laboratorijos administracijos vadovas. Būtent ten mokslininkas susipažino su Rose Elizabeth Paget, kurią vedė 1890 m.
Thomsonas ne tik vadovavo keletui mokslinių tyrimų projektų, bet ir finansavo laboratorijų patalpų atnaujinimą, mažai remiant universitetams ir kolegijoms. Tai buvo talentingamokytojas. Žmonės, kuriuos jis telkė aplinkui 1895–1914 m., buvo iš viso pasaulio. Kai kurie iš jų jam vadovaujant laimėjo septynias Nobelio premijas.
Būtent 1910 m. dirbdamas su Thomsonu Cavendish laboratorijoje Ernestas Rutherfordas atliko tyrimus, kurie padėjo šiuolaikiškai suprasti vidinę atomo struktūrą.
Thomsonas į mokymą žiūrėjo labai rimtai: ryte jis reguliariai skaitė paskaitas pradinėse klasėse, o po pietų dėstė gamtos mokslus abiturientams. Mokslininkas doktriną laikė naudinga tyrėjui, nes reikalauja periodiškai peržiūrėti pagrindines idėjas ir tuo pačiu palikti erdvės galimybei atrasti kažką naujo, į ką anksčiau niekas nekreipė dėmesio. Elektrono atradimo istorija tai aiškiai patvirtina. Thompsonas didžiąją dalį savo mokslinės veiklos skyrė elektriškai įkrautų srovės dalelių pratekėjimo per retintas dujas ir vakuuminę erdvę tyrimui. Jis užsiėmė katodo ir rentgeno spindulių tyrimais ir labai prisidėjo prie atominės fizikos studijų. Be to, Thomsonas taip pat sukūrė elektronų judėjimo magnetiniuose ir elektriniuose laukuose teoriją.
