Diskusijas par to, kurš atklāja elektronu, līdz šim nav norimušas. Elementārdaļiņas atklājēja lomā bez Džozefa Tomsona daži zinātnes vēsturnieki saskata Hendriku Lorencu un Pīteru Zēmanu, citi - Emīlu Vīhertu, vēl citi - Filipu Lenardu. Tātad, kurš ir zinātnieks, kurš atklāja elektronu?
Atom nozīmē nedalāms
Jēdzienu "atoms" lietošanā ieviesa filozofi. Sengrieķu domātājs Leikips 5. gadsimtā pirms mūsu ēras. e. ierosināja, ka viss pasaulē sastāv no sīkām daļiņām. Viņa skolnieks Demokrits tos sauca par atomiem. Pēc filozofa domām, atomi ir Visuma "ķieģeļi", nedalāmi un mūžīgi. Vielu īpašības ir atkarīgas no to formas un ārējās struktūras: plūstošā ūdens atomi ir gludi, metāliem ir profila zobi, kas piešķir ķermenim cietību.
Izcilais krievu zinātnieks M. V. Lomonosovs, atomu molekulārās teorijas pamatlicējs, uzskatīja, ka vienkāršu vielu sastāvā asinsķermenīšus (molekulas) veido viena veida atomi, kompleksos - dažādu veidu atomi.
Autodidakts ķīmiķis Džons D altons (Mančestra) 1803. gadā, paļaujoties uzeksperimentālos datus un, ņemot ūdeņraža atomu masu par konvencionālu vienību, noteica dažu elementu relatīvās atomu masas. Angļu atomisma teorijai bija liela nozīme turpmākajā ķīmijas un fizikas attīstībā.
Kas atklāja elektronu?
Līdz 20. gadsimta sākumam bija uzkrāti vairāki eksperimentāli dati, kas pierāda atoma uzbūves sarežģītību. Tie ietver fotoelektriskā efekta fenomenu (G. Hercs, A. Stoletovs 1887), katoda (Yu. Plyukker, V. Kruks, 1870) un rentgenstaru (V. Rentgens, 1895) staru atklāšanu, radioaktivitāti (A. Bekerels, 1896).
Zinātnieki, kas strādāja ar katodstariem, sadalījās divās nometnēs: daži pieņēma fenomena viļņveida raksturu, citi - korpuskulāro. Taustāmus rezultātus sasniedza Augstākās normālās skolas (Lille, Francija) profesors Žans Batists Perens. 1895. gadā viņš ar eksperimentiem parādīja, ka katoda stari ir negatīvi lādētu daļiņu plūsma. Varbūt Perens ir fiziķis, kurš atklāja elektronu?
Uz lielu lietu robežas
Fiziķis un matemātiķis Džordžs Stounijs (Karaliskā Īrijas universitāte, Dublina) 1874. gadā izteica pieņēmumu par elektrības diskrētumu. Kurā gadā un kas atklāja elektronu? Veicot eksperimentālo darbu pie elektrolīzes, tieši D. Stounijs noteica minimālā elektriskā lādiņa vērtību (tomēr iegūtais rezultāts (10-20 C) bija 16 reizes mazāks nekā faktiskais). 1891. gadā īru zinātnieks elementārā elektriskā lādiņa vienību nosauca par "elektronu" (no sengrieķu val."dzintars").
Gadu vēlāk Hendriks Lorenss (Leidenas Universitāte, Nīderlande) formulēja savas elektroniskās teorijas galvenos nosacījumus, saskaņā ar kuriem jebkuras vielas struktūra balstās uz diskrētiem elektriskiem lādiņiem. Šie zinātnieki netiek uzskatīti par daļiņas atklājējiem, taču viņu teorētiskie un praktiskie pētījumi kļuva par uzticamu pamatu Tomsona turpmākajam atklājumam.
Nežēlīgs entuziasts
Uz jautājumu, kas un kad atklāja elektronu, enciklopēdijas sniedz skaidru un nepārprotamu atbildi – Džozefs Džons Tomsons 1897. gadā. Kāds tad ir angļu fiziķa nopelns?
Londonas Karaliskās biedrības topošā prezidenta tēvs bija grāmatu tirgotājs un kopš bērnības ieaudzināja dēlā mīlestību pret drukāto vārdu un tieksmi pēc jaunām zināšanām. Pēc Ouena koledžas (kopš 1903. gada - Mančestras Universitātes) un Kembridžas universitātes absolvēšanas 1880. gadā jaunais matemātiķis Džozefs Tomsons pievienojās Kavendiša laboratorijai. Eksperimentālie pētījumi jauno zinātnieku pilnībā aizrāva. Kolēģi atzīmēja viņa nenogurdināmību, apņēmību un neparasto entuziasmu par praktisko darbu.
1884. gadā 28 gadu vecumā Tomsons tika iecelts par laboratorijas direktoru, aizstājot lordu C. Reiliju. Tomsona vadībā laboratorija nākamajos 35 gados ir kļuvusi par vienu no lielākajiem pasaules fizikas centriem. E. Raterfords, N. Bors, P. Langevins sāka savu ceļojumu no šejienes.
Uzmanību detaļām
Tomsons sāka darbu pie katodstaru izpētes, pārbaudot eksperimentusviņa priekšgājēji. Daudziem eksperimentiem tika izgatavots īpašs aprīkojums pēc laboratorijas direktora personīgajiem rasējumiem. Saņēmis kvalitatīvu eksperimentu apstiprinājumu, Tomsons nedomāja pie tā apstāties. Viņš redzēja savu galveno uzdevumu precīzā kvantitatīvā staru rakstura un to daļiņu noteikšanā.
Jaunā caurule, kas paredzēta šādiem eksperimentiem, ietvēra ne tikai parasto katodu un paātrināšanas elektrodus (plākšņu un gredzenu veidā) ar novirzošo spriegumu. Asinsķermenīšu plūsma tika novirzīta uz ekrānu, kas pārklāts ar plānu vielas slāni, kas spīdēja, kad daļiņas skāra. Plūsmu vajadzēja kontrolēt ar elektrisko un magnētisko lauku kombinēto iedarbību.
Atoma daļas
Ir grūti būt pionierim. Vēl grūtāk ir aizstāvēt savu pārliecību, kas ir pretrunā ar tūkstošiem gadu iedibinātajiem jēdzieniem. Ticība sev, savai komandai padarīja Tomsonu par cilvēku, kurš atklāja elektronu.
Pieredze sniedza satriecošus rezultātus. Daļiņu masa izrādījās 2 tūkstošus reižu mazāka nekā ūdeņraža jonu masa. Korpusa lādiņa attiecība pret tā masu nav atkarīga no plūsmas ātruma, katoda materiāla īpašībām vai gāzveida vides rakstura, kurā notiek izlāde. Tika ierosināts secinājums, kas bija pretrunā ar visiem pamatiem: asinsķermenīši ir universālas vielas daļiņas atoma sastāvā. Ik pa laikam Tomsons cītīgi un rūpīgi pārbaudīja eksperimentu un aprēķinu rezultātus. Kad vairs nebija šaubu, Londonas Karaliskajai biedrībai tika sagatavots ziņojums par katodstaru raksturu. 1897. gada pavasarī atomspārstāja būt nedalāms. 1906. gadā Džozefam Tomsonam tika piešķirta Nobela prēmija fizikā.
Nezināms Johans Vīherts
Kēningsboras un pēc tam Getingenes universitātes ģeofizikas profesora Johana Emīla Vīherta vārds, mūsu planētas seismogrāfijas pētnieks, ir labāk zināms profesionālajās ģeologu un ģeogrāfu aprindās. Bet viņš ir pazīstams arī fiziķiem. Šī ir vienīgā persona, kuru oficiālā zinātne kopā ar Tomsonu atzīst par elektrona atklājēju. Un, lai būtu pilnīgi precīzi, darbs, kurā aprakstīti Vīherta eksperimenti un aprēķini, tika publicēts 1897. gada janvārī - četrus mēnešus agrāk nekā angļa ziņojums. Tas, kurš atklāja elektronu, jau ir vēsturiski izlemts, taču fakts paliek fakts.
Atsaucei: Tomsons nevienā no saviem darbiem neizmantoja terminu "elektrons". Viņš izmantoja nosaukumu "ķermeņi".
Kas atklāja protonu, neitronu un elektronu?
Pēc pirmās elementārdaļiņas atklāšanas sāka izteikt pieņēmumus par iespējamo atoma uzbūvi. Vienu no pirmajiem modeļiem piedāvāja pats Tomsons. Viņš saka, ka atoms ir kā rozīņu pudiņa gabals: negatīvās daļiņas ir iestrādātas pozitīvi lādētā ķermenī.
1911. gadā Ernests Raterfords (Jaunzēlande, Lielbritānija) ierosināja, ka atoma modelim ir planētu struktūra. Divus gadus vēlāk viņš izvirzīja hipotēzi par pozitīvi lādētas daļiņas esamību atoma kodolā un, eksperimentāli ieguvis to, nosauca to par protonu. Viņš arī paredzēja neitrālas daļiņas ar protona masu klātbūtni kodolā (neitronu 1932. gadā atklāja angļu zinātnieks Dž. Čadviks). 1918. gadā Džozefs Tomsons laboratorijas vadību nodeva Ernestam Raterfordam.
Vai jāsaka, ka elektrona atklāšana ļāva mums no jauna aplūkot matērijas elektriskās, magnētiskās un optiskās īpašības. Tomsona un viņa sekotāju lomu atomu un kodolfizikas attīstībā ir grūti pārvērtēt.
