Diskusija apie tai, kas atrado elektroną, iki šiol nenutrūko. Elementariosios dalelės atradėjo vaidmenyje, be Josepho Thomsono, vieni mokslo istorikai įžvelgia Hendriką Lorentzą ir Peterį Zeemaną, kiti – Emilį Wiechertą, treti – Philipą Lenardą. Taigi kas yra mokslininkas, atradęs elektroną?
Atom reiškia nedalomas
Sąvoką „atomas“pradėjo vartoti filosofai. Senovės graikų mąstytojas Leukipas V amžiuje prieš Kristų. e. teigė, kad viskas pasaulyje yra sudaryta iš mažų dalelių. Jo mokinys Demokritas vadino juos atomais. Pasak filosofo, atomai yra visatos „plytos“, nedalomos ir amžinos. Medžiagų savybės priklauso nuo jų formos ir išorinės struktūros: tekančio vandens atomai yra lygūs, metalo turi profilinius dantis, kurie suteikia kūnui kietumo.
Išskirtinis rusų mokslininkas M. V. Lomonosovas, atominės-molekulinės teorijos pradininkas, manė, kad paprastų medžiagų sudėtyje korpuskulai (molekulės) susidaro iš vienos rūšies atomų, kompleksiniai - iš skirtingų tipų.
Savamokslis chemikas Johnas D altonas (Mančesteris) 1803 m., remdamasiseksperimentiniais duomenimis ir, paėmus vandenilio atomų masę kaip sutartinį vienetą, nustatė kai kurių elementų santykines atomines mases. Anglų atominė teorija turėjo didelę reikšmę tolesnei chemijos ir fizikos raidai.
Kas atrado elektroną?
Iki XX amžiaus pradžios buvo sukaupta nemažai eksperimentinių duomenų, įrodančių atomo sandaros sudėtingumą. Tai fotoelektrinio efekto fenomenas (G. Hertz, A. Stoletov 1887), katodo (Yu. Plyukker, V. Kruks, 1870) ir rentgeno (V. Rentgen, 1895) spindulių atradimas, radioaktyvumas (A. Becquerel, 1896).
Mokslininkai, dirbę su katodiniais spinduliais, pasidalijo į dvi stovyklas: vieni manė banginį reiškinio pobūdį, kiti – korpuskulinį. Apčiuopiamų rezultatų pasiekė Aukštosios normaliosios mokyklos (Lille, Prancūzija) profesorius Jeanas Baptiste'as Perenas. 1895 m. jis eksperimentais parodė, kad katodiniai spinduliai yra neigiamo krūvio dalelių srautas. Galbūt Perenas yra fizikas, atradęs elektroną?
Ant puikių dalykų slenksčio
Fizikas ir matematikas George'as Stoney (Karališkasis Airijos universitetas, Dublinas) 1874 m. išsakė prielaidą apie elektros diskretiškumą. Kuriais metais ir kas atrado elektroną? Atliekant eksperimentinius elektrolizės darbus, D. Stoney nustatė minimalaus elektros krūvio reikšmę (tačiau gautas rezultatas (10-20 C) buvo 16 kartų mažesnis nei tikrasis). 1891 metais airių mokslininkas elementaraus elektros krūvio vienetą pavadino „elektronu“(iš senovės graikų k."gintaras").
Po metų Hendrikas Lawrence'as (Leideno universitetas, Nyderlandai) suformulavo pagrindines savo elektroninės teorijos nuostatas, pagal kurias bet kurios medžiagos struktūra yra pagrįsta diskretiniais elektros krūviais. Šie mokslininkai nėra laikomi dalelės atradėjais, tačiau jų teoriniai ir praktiniai tyrimai tapo patikimu būsimojo Thomsono atradimo pagrindu.
Negailestingas entuziastas
Į klausimą, kas ir kada atrado elektroną, enciklopedijos pateikia aiškų ir nedviprasmišką atsakymą – Joseph John Thomson 1897 m. Taigi koks yra anglų fiziko nuopelnas?
Būsimo Londono karališkosios draugijos prezidento tėvas buvo knygnešys ir nuo vaikystės įskiepijo sūnui meilę spausdintam žodžiui ir naujų žinių troškimą. Baigęs Owens koledžą (nuo 1903 m. – Mančesterio universitetą) ir Kembridžo universitetą 1880 m., jaunasis matematikas Josephas Thomsonas įstojo į Cavendish laboratoriją. Eksperimentiniai tyrimai visiškai sužavėjo jaunąjį mokslininką. Kolegos pastebėjo jo nenuobodžiavimą, ryžtą ir nepaprastą entuziazmą praktiniam darbui.
1884 m., būdamas 28 metų, Thomsonas buvo paskirtas laboratorijos direktoriumi, pakeitęs lordą C. Rayleigh. Vadovaujant Thomsonui, laboratorija per ateinančius 35 metus tapo vienu didžiausių pasaulio fizikos centrų. E. Rutherford, N. Bohr, P. Langevin pradėjo savo kelionę iš čia.
Dėmesys detalėms
Thomsonas pradėjo savo katodinių spindulių tyrimo darbą tikrindamas eksperimentusjo pirmtakai. Daugeliui eksperimentų buvo gaminama speciali įranga pagal asmeninius laboratorijos direktoriaus brėžinius. Gavęs kokybinį eksperimentų patvirtinimą, Thomsonas negalvojo tuo sustoti. Jis matė savo pagrindinę užduotį tiksliai kiekybiškai nustatyti spindulių ir juos sudarančių dalelių prigimtį.
Naujasis vamzdis, skirtas šiems eksperimentams, apėmė ne tik įprastą katodą ir greitinamuosius elektrodus (plokštelių ir žiedų pavidalu) su nukreipiančia įtampa. Korpusų srautas buvo nukreiptas į ekraną, padengtą plonu medžiagos sluoksniu, kuris švytėjo, kai dalelės atsitrenkė. Srauto turėjo būti kontroliuojamas bendras elektrinių ir magnetinių laukų poveikis.
Atomo dalys
Sunku būti pionieriumi. Dar sunkiau apginti savo įsitikinimus, kurie prieštarauja tūkstantmečius nusistovėjusioms sąvokoms. Tikėjimas savimi, savo komanda padarė Thomsoną asmeniu, atradusiu elektroną.
Patirtis davė nuostabių rezultatų. Dalelių masė pasirodė 2 tūkstančius kartų mažesnė nei vandenilio jonų. Korpuso krūvio ir jo masės santykis nepriklauso nuo srauto greičio, katodo medžiagos savybių ar dujinės terpės, kurioje vyksta išlydis, pobūdžio. Buvo pasiūlyta išvada, kuri prieštarauja visiems pagrindams: korpuso kūnai yra universalios medžiagos dalelės atomo sudėtyje. Kartas po karto Thomsonas stropiai ir kruopščiai tikrino eksperimentų ir skaičiavimų rezultatus. Kai neliko jokių abejonių, Londono karališkajai draugijai buvo pateikta ataskaita apie katodinių spindulių prigimtį. 1897 metų pavasarį atomasnustojo būti nedalomas. 1906 m. Josephas Thomsonas buvo apdovanotas Nobelio fizikos premija.
Nežinomas Johanas Wiechertas
Johanno Emilio Wiecherto, Köningsboro, o vėliau Getingeno universiteto geofizikos profesoriaus, mūsų planetos seismografijos tyrinėtojo, vardas yra geriau žinomas profesionaliuose geologų ir geografų sluoksniuose. Tačiau jis pažįstamas ir fizikai. Tai vienintelis asmuo, kurį oficialus mokslas kartu su Thomsonu pripažįsta elektrono atradėju. O jei absoliučiai tiksliai, veikalas, aprašantis Wiecherto eksperimentus ir skaičiavimus, buvo paskelbtas 1897 metų sausį – keturiais mėnesiais anksčiau nei anglo ataskaita. Kas atrado elektroną, jau istoriškai nuspręsta, bet faktas išlieka.
Nurodymui: Thomsonas jokiame savo darbe nevartojo termino „elektronas“. Jis vartojo pavadinimą „kūneliai“.
Kas atrado protoną, neutroną ir elektroną?
Atradus pirmąją elementariąją dalelę, imta daryti prielaidas apie galimą atomo sandarą. Vieną pirmųjų modelių pasiūlė pats Thomsonas. Atomas, anot jo, yra tarsi razinų pudingo gabalėlis: neigiamos dalelės yra įterptos į teigiamai įkrautą kūną.
1911 m. Ernestas Rutherfordas (Naujoji Zelandija, Didžioji Britanija) pasiūlė, kad atomo modelis turi planetinę struktūrą. Po dvejų metų jis iškėlė hipotezę apie teigiamai įkrautos dalelės egzistavimą atomo branduolyje ir, gavęs ją eksperimentiniu būdu, pavadino protonu. Jis taip pat numatė neutralios protono masės dalelės buvimą branduolyje (neutroną 1932 m. atrado anglų mokslininkas J. Chadwickas). 1918 m. Josephas Thomsonas perdavė laboratorijos valdymą Ernestui Rutherfordui.
Ar būtina pasakyti, kad elektrono atradimas leido naujai pažvelgti į elektrines, magnetines ir optines materijos savybes. Sunku pervertinti Thomsono ir jo pasekėjų vaidmenį plėtojant atominę ir branduolinę fiziką.
