W 1897 roku brytyjski fizyk Joseph John Thomson (1856-1940) odkrył elektron po serii eksperymentów mających na celu zbadanie natury wyładowania elektrycznego w próżni. Słynny naukowiec zinterpretował odchylenia wiązki elektrycznie naładowanych płyt i magnesów jako dowód na to, że elektrony są znacznie mniejsze niż atomy.
Wielki fizyk i naukowiec powinien zostać inżynierem
Thomson Joseph John, wielki naukowiec, fizyk i mentor, miał zostać inżynierem, jak myślał jego ojciec, ale w tym czasie rodzina nie miała środków na opłacenie edukacji. Zamiast tego młody Thomson uczęszczał do college'u w Macester, a później do Cambridge. W 1884 został mianowany na prestiżowe stanowisko profesora fizyki doświadczalnej w Cambridge, chociaż osobiście wykonał bardzo niewiele prac doświadczalnych. Odkrył swój talent do tworzenia sprzętu i diagnozowania związanych z nim problemów. Thomson Joseph John był dobrym nauczycielem, inspirował swoich uczniów i dawałdużą wagę do szeroko zakrojonego problemu rozwoju nauki o nauczaniu na uczelni i w szkole średniej.
Laureat Nagrody Nobla
Thomson otrzymał wiele różnych nagród, w tym Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki w 1906 roku. Miał również wielką przyjemność widząc, że niektórzy z jego współpracowników otrzymują Nagrody Nobla, w tym Rutherforda z chemii w 1908 roku. Wielu naukowców, takich jak William Prout i Norman Lockyer, zasugerowało, że atomy nie są najmniejszymi cząstkami we wszechświecie i że są zbudowane z bardziej podstawowych jednostek.
Odkrycie elektronu (na krótko)
W 1897 Thompson zaproponował, że jedna z podstawowych jednostek jest 1000 razy mniejsza od atomu, ta cząstka subatomowa stała się znana jako elektron. Naukowiec odkrył to dzięki swoim badaniom nad właściwościami promieni katodowych. Oszacował masę promieni katodowych, mierząc ciepło wytwarzane podczas uderzenia promieni termicznych i porównał je z magnetycznym ugięciem wiązki. Jego eksperymenty pokazują nie tylko, że promienie katodowe są 1000 razy lżejsze od atomu wodoru, ale także, że ich masa była taka sama niezależnie od rodzaju atomu. Naukowiec doszedł do wniosku, że promienie składają się z bardzo lekkich, ujemnie naładowanych cząstek, które są uniwersalnym budulcem atomów. Nazwał te cząstki „korpuskułami”, ale później naukowcy woleli nazwę „elektrony”, zaproponowaną przez George'a Johnstona Stoneya w 1891 roku.
Eksperymenty Thompsona
Porównując ugięcie wiązek katodowych z polem elektrycznym i magnetycznym, fizyk uzyskał bardziej wiarygodne pomiary ładunku i masy elektronu. Eksperyment Thomsona przeprowadzono w specjalnych lampach katodowych. W 1904 postawił hipotezę, że model atomu jest sferą materii dodatniej, w której położenie cząstek jest określane przez siły elektrostatyczne. Aby wyjaśnić ogólnie obojętny ładunek atomu, Thompson zasugerował, że ciałka są rozmieszczone w jednorodnym polu ładunku dodatniego. Odkrycie elektronu pozwoliło uwierzyć, że atom można podzielić na jeszcze mniejsze części i było pierwszym krokiem do stworzenia szczegółowego modelu atomu.
Historia odkryć
Joseph John Thomson jest powszechnie znany jako odkrywca elektronu. Przez większość swojej kariery profesor zajmował się różnymi aspektami przewodzenia elektryczności przez gazy. W 1897 (rok odkrycia elektronu) udowodnił eksperymentalnie, że tak zwane promienie katodowe są w rzeczywistości ujemnie naładowanymi cząstkami w ruchu.
Wiele interesujących pytań jest związanych bezpośrednio z procesem otwierania. Jasne jest, że charakterystyka promieni katodowych jest starsza niż Thomson, a kilku naukowców wniosło już ważny wkład. Czy możemy zatem powiedzieć z całą pewnością, że to Thomson jako pierwszy odkrył elektron? W końcu nie wynalazł lampy próżniowej ani obecności promieni katodowych. Odkrycie elektronu jest procesem czysto kumulacyjnym. Uznany pionier wnosi najważniejszewkład, podsumowując i systematyzując wszystkie zebrane przed nim doświadczenia.
Lampy elektronopromieniowe Thomsona
Wielkie odkrycie elektronu zostało dokonane przy użyciu specjalnego sprzętu iw określonych warunkach. Thomson przeprowadził serię eksperymentów przy użyciu skomplikowanej lampy elektronopromieniowej, która zawiera dwie płyty, między którymi miały przemieszczać się wiązki. Trwająca od dawna kontrowersja dotycząca natury promieni katodowych, które powstają, gdy prąd elektryczny przepływa przez naczynie, z którego usunięto większość powietrza, została zawieszona.
Ten statek był kineskopem. Korzystając z ulepszonej metody próżniowej, Thomson był w stanie przedstawić przekonujący argument, że wiązki te składały się z cząstek, niezależnie od rodzaju gazu i rodzaju metalu użytego jako przewodnik. Thomsona można słusznie nazwać człowiekiem, który rozszczepił atom.
Odludek naukowy? Tu nie chodzi o Thomsona
Wybitny fizyk swoich czasów nie był naukowym odludkiem, jak często myśli się o błyskotliwych naukowcach. Był kierownikiem administracyjnym bardzo udanego Laboratorium Cavendisha. To właśnie tam naukowiec poznał Rose Elizabeth Paget, którą poślubił w 1890 roku.
Thomson nie tylko zarządzał wieloma projektami badawczymi, ale także sfinansował renowację obiektów laboratoryjnych przy niewielkim wsparciu ze strony uniwersytetu i kolegiów. To było utalentowanenauczyciel. Ludzie, których zgromadził wokół siebie w latach 1895-1914 pochodzili z całego świata. Niektórzy z nich zdobyli pod nim siedem Nagród Nobla.
Podczas współpracy z Thomsonem w Cavendish Laboratory w 1910 roku Ernest Rutherford przeprowadził badania, które doprowadziły do nowoczesnego zrozumienia wewnętrznej struktury atomu.
Thomson traktował swoje nauczanie bardzo poważnie: regularnie wykładał rano w klasach podstawowych, a popołudniami uczył studentów studiów magisterskich. Naukowiec uznał doktrynę za przydatną dla badacza, ponieważ wymaga ona okresowego rewidowania podstawowych idei i jednocześnie pozostawiania miejsca na możliwość odkrycia czegoś nowego, na co nikt wcześniej nie zwracał uwagi. Historia odkrycia elektronu wyraźnie to potwierdza. Thompson poświęcił większość swojej działalności naukowej na badanie przechodzenia elektrycznie naładowanych cząstek prądu przez rozrzedzone gazy i próżnię. Zajmował się badaniem katody i promieni rentgenowskich i wniósł ogromny wkład w badania fizyki atomowej. Ponadto Thomson opracował również teorię ruchu elektronów w polach magnetycznych i elektrycznych.
