През 1897 г. британският физик Джоузеф Джон Томсън (1856-1940) открива електрона след серия от експерименти, насочени към изследване на природата на електрическия разряд във вакуум. Известният учен интерпретира отклоненията на лъча на електрически заредени плочи и магнити като доказателство, че електроните са много по-малки от атомите.
Великият физик и учен трябваше да стане инженер
Томсън Джоузеф Джон, велик учен, физик и ментор, трябваше да стане инженер, както смята баща му, но по това време семейството нямаше средства да плаща за образование. Вместо това младият Томсън посещава колеж в Мачестър и по-късно в Кеймбридж. През 1884 г. той е назначен на престижния пост професор по експериментална физика в Кеймбридж, въпреки че лично извършва много малко експериментална работа. Той открива таланта си за разработване на хардуер и диагностициране на свързани проблеми. Томсън Джоузеф Джон беше добър учител, вдъхновяваше учениците си и давазначително внимание към широкия проблем за развитието на науката за преподаване в университета и гимназията.
Нобелов лауреат
Томсън получи много различни награди, включително Нобеловата награда по физика през 1906 г. Той също имаше голямо удоволствие да види как някои от неговите сътрудници получават своите Нобелови награди, включително Ръдърфорд по химия през 1908 г. Редица учени като Уилям Праут и Норман Локиър предполагат, че атомите не са най-малките частици във Вселената и че са изградени от по-фундаментални единици.
Откриване на електрона (накратко)
През 1897 г. Томпсън предполага, че една от основните единици е 1000 пъти по-малка от атом, тази субатомна частица става известна като електрон. Ученият открива това чрез своите изследвания върху свойствата на катодните лъчи. Той оцени масата на катодните лъчи чрез измерване на топлината, генерирана при удар на лъчите на топлинния преход и я сравни с магнитното отклонение на лъча. Неговите експерименти показват не само, че катодните лъчи са 1000 пъти по-леки от водороден атом, но и че масата им е била еднаква независимо от вида на атома. Ученият стига до заключението, че лъчите са съставени от много леки, отрицателно заредени частици, които са универсалният строителен материал за атомите. Той нарече тези частици "тела", но по-късно учените предпочитат името "електрони", предложено от Джордж Джонстън Стоуни през 1891 г.
Експериментите на Томпсън
Сравнявайки отклонението на катодните лъчи с електрически и магнитни полета, физикът получи по-надеждни измервания на заряда и масата на електрона. Експериментът на Томсън е проведен в специални електронно-лъчеви тръби. През 1904 г. той предполага, че моделът на атома е сфера от положителна материя, в която позицията на частиците се определя от електростатични сили. За да обясни като цяло неутралния заряд на атома, Томпсън предполага, че частиците са разпределени в еднакво поле с положителен заряд. Откриването на електрона направи възможно да се повярва, че атомът може да бъде разделен на още по-малки части и беше първата стъпка към създаването на подробен модел на атома.
История на откриването
Джоузеф Джон Томсън е широко известен като откривателят на електрона. През по-голямата част от кариерата си професорът е работил върху различни аспекти на провеждането на електричество през газове. През 1897 г. (годината на откриването на електрона) той експериментално доказва, че така наречените катодни лъчи всъщност са отрицателно заредени частици в движение.
Много интересни въпроси са свързани директно с процеса на отваряне. Ясно е, че характеризирането на катодните лъчи е предшествано от Томсън и няколко учени вече са направили важен принос. Можем ли тогава да кажем със сигурност, че именно Томсън е първият, който открива електрона? В крайна сметка той не е изобретил вакуумната тръба или наличието на катодни лъчи. Откриването на електрона е чисто кумулативен процес. Кредитният пионер допринася най-важнопринос, обобщаващ и систематизиращ целия опит, натрупан преди него.
Електронно-лъчеви тръби на Thomson
Великото откритие на електрона е направено със специално оборудване и при определени условия. Томсън проведе серия от експерименти, използвайки сложна електронно-лъчева тръба, която включва две плочи, между които трябваше да пътуват лъчи. Дългогодишният спор относно естеството на катодните лъчи, които възникват, когато електрически ток преминава през съд, от който е евакуиран по-голямата част от въздуха, е спрян..
Този съд беше електронно-лъчева тръба. Използвайки подобрен вакуумен метод, Томсън успява да направи убедителен аргумент, че тези лъчи са съставени от частици, независимо от вида на газа и вида на метала, който е бил използван като проводник. Томсън с право може да бъде наречен човекът, който е разделил атома.
Научен отшелник? Тук не става въпрос за Thomson
Изключителният физик на своето време в никакъв случай не е бил научен отшелник, както често се мисли за брилянтни учени. Той беше административен ръководител на много успешната лаборатория Кавендиш. Именно там ученият среща Роуз Елизабет Пейджет, за която се жени през 1890 г.
Томсън не само управлява редица изследователски проекти, той също така финансира обновяването на лабораторните съоръжения с малка подкрепа от университета и колежите. Беше талантливоучител. Хората, които той събирал около себе си от 1895 до 1914 г., идвали от цял свят. Някои от тях спечелиха седем Нобелови награди при него.
Точно докато работи с Томсън в лабораторията Кавендиш през 1910 г., Ърнест Ръдърфорд провежда изследвания, които доведоха до съвременното разбиране на вътрешната структура на атома.
Томсън приемаше преподаването си много сериозно: той редовно изнасяше лекции в началните класове сутрин и преподаваше наука на студенти следобед. Ученият смята, че доктрината е полезна за изследователя, тъй като изисква периодично преразглеждане на основните идеи и същевременно оставяне на място за възможността да се открие нещо ново, на което никой не е обръщал внимание преди. Историята на откриването на електрона ясно потвърждава това. Томпсън посвещава по-голямата част от научната си дейност на изследването на преминаването на електрически заредени токови частици през разредени газове и вакуумно пространство. Той се занимава с изучаване на катода и рентгеновите лъчи и има огромен принос в изучаването на атомната физика. Освен това Томсън разработва и теория за движението на електрони в магнитни и електрически полета.
