Leta 1897 je britanski fizik Joseph John Thomson (1856-1940) odkril elektron po vrsti poskusov, katerih cilj je bil preučiti naravo električnega razelektritve v vakuumu. Slavni znanstvenik je razlagal odklone žarka električno nabitih plošč in magnetov kot dokaz, da so elektroni veliko manjši od atomov.
Veliki fizik in znanstvenik bi moral postati inženir
Thomson Joseph John, velik znanstvenik, fizik in mentor, je moral postati inženir, kot je mislil njegov oče, a takrat družina ni imela sredstev za plačilo izobraževanja. Namesto tega je mladi Thomson obiskoval kolidž v Macestru in kasneje v Cambridgeu. Leta 1884 je bil imenovan na prestižno mesto profesorja eksperimentalne fizike na Cambridgeu, čeprav je osebno opravil zelo malo eksperimentalnega dela. Odkril je svoj talent za razvoj strojne opreme in diagnosticiranje povezanih težav. Thomson Joseph John je bil dober učitelj, navdihoval je svoje učence in dajalveliko pozornosti širšemu problemu razvoja znanosti poučevanja na univerzi in srednji šoli.
Nobelov nagrajenec
Thomson je prejel veliko različnih nagrad, vključno z Nobelovo nagrado za fiziko leta 1906. Imel je tudi veliko veselje, ko je videl, da so nekateri njegovi sodelavci prejeli svoje Nobelove nagrade, vključno z Rutherfordom za kemijo leta 1908. Številni znanstveniki, kot sta William Prout in Norman Lockyer, so predlagali, da atomi niso najmanjši delci v vesolju in da so zgrajeni iz bolj temeljnih enot.
Odkritje elektrona (na kratko)
Leta 1897 je Thompson predlagal, da je ena od osnovnih enot 1000-krat manjša od atoma, ta subatomski delec je postal znan kot elektron. Znanstvenik je to odkril s svojo raziskavo lastnosti katodnih žarkov. Ocenil je maso katodnih žarkov z merjenjem toplote, ki nastane ob udaru žarkov toplotnega prehoda, in jo primerjal z magnetnim odklonom žarka. Njegovi poskusi ne kažejo le, da so katodni žarki 1000-krat lažji od atoma vodika, ampak tudi, da je bila njihova masa enaka ne glede na vrsto atoma. Znanstvenik je prišel do zaključka, da so žarki sestavljeni iz zelo lahkih, negativno nabitih delcev, ki so univerzalni gradbeni material za atome. Te delce je poimenoval "telesca", kasneje pa so znanstveniki raje izbrali ime "elektroni", ki ga je leta 1891 predlagal George Johnston Stoney.
Thompsonovi eksperimenti
Pri primerjavi odklona katodnih žarkov z električnim in magnetnim poljem je fizik dobil zanesljivejše meritve naboja in mase elektrona. Thomsonov poskus je bil izveden znotraj posebnih katodnih cevi. Leta 1904 je postavil hipotezo, da je model atoma krogla pozitivne snovi, v kateri položaj delcev določajo elektrostatične sile. Da bi razložil na splošno nevtralni naboj atoma, je Thompson predlagal, da so celice razporejene v enotnem polju pozitivnega naboja. Odkritje elektrona je omogočilo verjeti, da je atom mogoče razdeliti na še manjše dele, in je bilo prvi korak k ustvarjanju podrobnega modela atoma.
zgodovina odkritij
Joseph John Thomson je splošno znan kot odkritelj elektrona. Večji del svoje kariere se je profesor ukvarjal z različnimi vidiki prevodnosti električne energije skozi pline. Leta 1897 (leto odkritja elektrona) je eksperimentalno dokazal, da so tako imenovani katodni žarki dejansko negativno nabiti delci v gibanju.
Veliko zanimivih vprašanj je neposredno povezanih s postopkom odpiranja. Jasno je, da je karakterizacija katodnih žarkov nastala pred Thomsonom in številni znanstveniki so že pomembno prispevali. Ali lahko potem z gotovostjo trdimo, da je bil Thomson tisti, ki je prvi odkril elektron? Navsezadnje ni izumil vakuumske cevi ali prisotnosti katodnih žarkov. Odkritje elektrona je zgolj kumulativen proces. Zaslužni pionir prispeva najpomembnejšeprispevek, ki povzema in sistematizira vse izkušnje, ki so se nabrale pred njim.
Thomsonove katodne cevi
Veliko odkritje elektrona je bilo narejeno s posebno opremo in pod določenimi pogoji. Thomson je izvedel vrsto poskusov z uporabo dovršene katodne cevi, ki vključuje dve plošči, med katerimi naj bi potovali žarki. Dolgoletna polemika o naravi katodnih žarkov, ki nastanejo, ko električni tok teče skozi posodo, iz katere je bila evakuirana večina zraka, je prekinjena.
Ta posoda je bila katodna cev. Z izboljšano vakuumsko metodo je Thomsonu uspelo podati prepričljiv argument, da so ti žarki sestavljeni iz delcev, ne glede na vrsto plina in vrsto kovine, ki je bila uporabljena kot prevodnik. Thomsona lahko upravičeno imenujemo človek, ki je razdelil atom.
Znanstveni samotar? Ne gre za Thomson
Izjemni fizik svojega časa nikakor ni bil znanstveni samotar, kot pogosto pomislimo na briljantne znanstvenike. Bil je upravni vodja zelo uspešnega Cavendishovega laboratorija. Tam je znanstvenik spoznal Rose Elizabeth Paget, s katero se je poročil leta 1890.
Thomson ni vodil le številnih raziskovalnih projektov, financiral je tudi obnovo laboratorijskih prostorov z malo podpore univerze in visokih šol. Bilo je nadarjenoučitelj. Ljudje, ki jih je zbiral okoli sebe od leta 1895 do 1914, so prihajali z vsega sveta. Nekateri so pod njim osvojili sedem Nobelovih nagrad.
Ernest Rutherford je med delom s Thomsonom v laboratoriju Cavendish leta 1910 izvedel raziskavo, ki je privedla do sodobnega razumevanja notranje strukture atoma.
Thomson je svoje poučevanje jemal zelo resno: zjutraj je redno predaval v osnovnih razredih, popoldne pa je poučeval naravoslovje podiplomskim študentom. Znanstvenik je menil, da je doktrina uporabna za raziskovalca, saj zahteva občasno pregledovanje osnovnih idej in hkrati puščanje prostora za možnost odkrivanja nečesa novega, na kar nihče prej ni bil pozoren. Zgodovina odkritja elektrona to jasno potrjuje. Thompson je večino svoje znanstvene dejavnosti posvetil preučevanju prehoda električno nabitih tokovnih delcev skozi redke pline in vakuumski prostor. Ukvarjal se je s študijem katode in rentgenskih žarkov ter veliko prispeval k študiju atomske fizike. Poleg tega je Thomson razvil tudi teorijo gibanja elektronov v magnetnih in električnih poljih.
