У якім годзе і кім адкрыты электрон? Фізік, які адкрыў электрон: імя, гісторыя адкрыцця і цікавыя факты

Дэбаты аб тым, кім адкрыты электрон, не сціхаюць да гэтага часу. У ролі першаадкрывальніка элементарнай часціцы, акрамя Джозэфа Томсана, адны гісторыкі навукі бачаць Гендрика Лорэнца і Піцера Зеемана, іншыя - Эміля Вихерта, трэція - Піліпа Ленард. Дык хто ён - навуковец, які адкрыў электрон?

Атам - значыць непадзельны

Паняцце "атам" ва ўжытак было ўведзена філосафамі. Старажытнагрэцкі мысляр Левкипп яшчэ ў V стагоддзі да н. э. выказаў здагадку, што ўсё ў свеце складаецца з драбнюткіх часціц. Яго вучань - Дэмакрыт, назваў іх атамамі. На думку філосафа, атамы - "цаглінкі" светабудовы, непадзельныя і вечныя. Ад іх формы і знешняй структуры залежаць ўласцівасці рэчываў: атамы цякучай вады - гладкія, металу - з профільнымі зубчыкамі, якія надаюць цвёрдасць целе.

Выбітны рускі навуковец М. В. Ламаносаў, заснавальнік атамна-малекулярнай тэорыі лічыў, што ў складзе простых рэчываў корпускул (малекулы) ўтвораны адным відаў атамаў, складаных - рознымі.

Хімік-самавук Джон Дальтона (Манчэстэр) у 1803 г., абапіраючыся на эксперыментальныя дадзеныя і, прыняўшы за ўмоўную адзінку масу атамаў вадароду, усталяваў адносныя атамныя масы некаторых элементаў. Атомистическая тэорыя ангельца мела вялікае значэнне для далейшага развіцця хіміі і фізікі.

Кім адкрыты электрон?

Да пачатку XX стагоддзя быў назапашаны цэлы шэраг эксперыментальных дадзеных, якія даказваюць складанасць будовы атама. Сюды можна аднесці з'ява фотаэфекту (Г. Герц, А. Сталетаў 1887 г.), адкрыццё катодных (Ю. Плюккер, В. Крукс, 1870 г.) і рэнтгенаўскіх (В. Рэнтген, 1895 г.) прамянёў, радыеактыўнасці (А. бекерэль, 1896 г.).

Навукоўцы, якія працавалі з катоднымі прамянямі, падзяліліся на два лагеры: адны меркавалі хвалевую прыроду з'явы, іншыя - карпускулярна. Адчувальных вынікаў дамогся прафесар Вышэйшай нармальнай школы (Ліль, Францыя) Жан Батыст Перэн. У 1895 г. ён паказаў у ходзе эксперыментаў, што катодныя прамяні ўяўляюць сабой паток адмоўна зараджаных часціц. Можа Перэн - фізік, які адкрыў электрон?

На парозе вялікіх здзяйсненняў

Фізік і матэматык Джордж Стогн (Каралеўскі Ірландскі універсітэт, Дублін) ў 1874 годзе агучыў здагадка аб дыскрэтнасці электрычнасці. У якім годзе і кім быў адкрыты электрон? У ходзе эксперыментальных работ па электролізу менавіта Д. Стогн вызначыў сэнс мінімальнага электрычнага зарада (праўда, атрыманы вынік (10 ^-20 Кл) быў у 16 разоў менш сапраўднага). Адзінку элементарнага электрычнага зарада ў 1891 году ірландская навуковец назваў "электрон" (ад старажытнагрэцкага "бурштын").

Праз год Гендрик Лорэнс (Лейдэнскага універсітэта, Нідэрланды) сфармуляваў галоўныя палажэнні сваёй электроннай тэорыі, згодна з якой у аснове будовы любога рэчыва ляжаць дыскрэтныя электрычныя зарады. Гэтых навукоўцаў не лічаць першаадкрывальнікам часціцы, але іх тэарэтычныя і практычныя пошукі сталі надзейным падмуркам для будучага адкрыцця Томсана.

непахісны энтузіяст

На пытанне аб тым, хто і калі адкрыў электрон, энцыклапедыі даюць выразны і адназначны адказ - Джозэф Джон Томсан ў 1897 годзе. Так у чым жа заслуга ангельскага фізіка?

Бацька будучага прэзідэнта Лонданскага Каралеўскага таварыства быў прадаўцом кніг і з дзіцячых гадоў прывіў сыну любоў да друкаванага слова і цягу да новых ведаў. Пасля заканчэння Оуэнс-каледжа (з 1903 г. - Манчэстэрскага універсітэт) і Кембрыджскага універсітэта ў 1880 годзе малады матэматык Джозэф Томсан паступіў на працу ў Кавендишскую лабараторыю. Эксперыментальныя даследаванні цалкам захапілі маладога навукоўца. Калегі адзначалі яго нястомнасць, мэтанакіраванасць і незвычайную захопленасць практычнай працай.

У 1884 годзе, ва ўзросце 28 гадоў, Томсан быў прызначаны дырэктарам лабараторыі, змяніўшы на гэтай пасадзе лорда К. Рэлея. Пад кіраўніцтвам Томсана, лабараторыя ў наступныя 35 гадоў ператварылася ў адзін з найбуйнейшых цэнтраў сусветнай фізікі. Адсюль пачалі свой шлях Э. Радэрфорд, Н. Бор, П. Ланжевена.

Ўвага да дэталяў

Работы па даследаванні катодных прамянёў Томсан пачаў з праверкі досведаў яго папярэднікаў. Для многіх эксперыментаў была выраблена спецыяльная апаратура па асабістых чарцяжах дырэктара лабараторыі. Атрымаўшы якаснае пацверджанне досведаў, Томсан і не думаў спыняцца на дасягнутым. Асноўную сваю задачу ён бачыў у дакладнай колькасным вызначэнне прыроды прамянёў і складнікаў іх часціц.

Новая трубка, сканструяваная для наступных досведаў, мела ў сваім складзе не толькі звыклыя катод і паскараюць электроды (у выглядзе пласцін і кольцаў) з адхіляцца напругай. Паток корпускул накіроўваўся на экран, пакрыты тонкім пластом рэчывы, святлівага пры ўдарах часціц. Патокам меркавалася кіраваць сумесным уздзеяннем электрычных і магнітных палёў.

Складовыя часткі атама

Першаадкрывальнікам быць цяжка. Яшчэ цяжэй адстаяць свае перакананні, якія ідуць насуперак з устоянымі тысячагоддзямі паняццямі. Вера ў сябе, у сваю каманду і зрабіла Томсана тым чалавекам, кім адкрыты электрон.

Вопыт даў ашаламляльныя вынікі. Маса часціц апынулася ў 2 тыс. Разоў менш, чым у іёнаў вадароду. Стаўленне зарада корпускул да яе масе не залежыць ад хуткасці патоку, уласцівасцяў матэрыялу катода, прыроды газавай асяроддзя, у якой адбываецца разрад. Напрошваецца выснова, супярэчны ўсім асновам: корпускул - універсальныя часціцы рэчывы ў складзе атама. Раз за разам, Томсан старанна і ўважліва правяраў вынікі эксперыментаў і разлікаў. Калі сумневаў не засталося, адбыўся даклад аб прыродзе катодных прамянёў Лонданскаму каралеўскаму грамадству. Вясной 1897 года атам перастаў быць непадзельнай. У 1906 году Джозэф Томсан быў ганараваны Нобелеўскай прэміі па фізіцы.

Невядомы Ёган Вихерт

Імя выкладчыка геафізікі Кёнингсбёрского, а затым Гётынгенскі універсітэта, даследчыка сейсмограф нашай планеты Іагана Эміля Вихерта, больш вядома ў прафесійных колах геолагаў і географаў. Але знакам ён і навукоўцам-фізікам. Гэта адзіны чалавек, каго афіцыйная навука, нароўні з Томсанам, прызнае першаадкрывальнікам электрона. І калі ўжо быць абсалютна дакладным, праца з апісаннем досведаў і разлікаў Вихерта была апублікавана ў студзені 1897 году - на чатыры месяцы раней дакладу ангельца. Кім адкрыты электрон - ужо гістарычна вырашана, але факт застаецца фактам.

Да ведама: ні ў адной са сваіх работ Томсан не ўжыў тэрмін "электрон". Ён выкарыстаў назву "корпускул".

Хто адкрыў пратон, нейтрон і электрон?

Пасля выяўлення першай элементарнай часціцы сталі вылучацца здагадкі аб магчымым будынку атама. Адна з першых мадэляў была прапанаваная самім Томсанам. Атам, паводле яго слоў, нагадвае кавалачак пудынгу з разынкамі: у станоўча зараджанае цела вкраплены адмоўныя часціцы.

1911 Эрнэст Радэрфорд (Новая Зеландыя, Вялікабрытанія) выказаў здагадку, што мадэль атама мае планетарную структуру. Праз два гады ён высунуў гіпотэзу аб існаванні ў ядры атама станоўча зараджанай часціцы і, атрымаўшы яе эксперыментальна, назваў пратонам. Ён жа прадказаў наяўнасць у ядры нейтральнай часціцы з масай пратона (нейтрон быў адкрыты ў 1932 г. ангельскай навукоўцам Дж. Чедвиком). У 1918 году Джозэф Томсан перадаў кіраванне лабараторыі Эрнэст Радэрфорд.

Ці трэба казаць, што адкрыццё электрона дазволіла па-новаму зірнуць на электрычныя, магнітныя і аптычныя ўласцівасці рэчывы. Цяжка пераацаніць ролю Томсана і яго паслядоўнікаў у развіцці атамнай і ядзернай фізікі.