Arutelu selle üle, kes elektroni avastas, pole siiani vaibunud. Elementaarosakese avastaja rollis näevad mõned teadusajaloolased peale Joseph Thomsoni Hendrik Lorentzi ja Peter Zeemani, teised - Emil Wiecherti, kolmandad - Philip Lenardi. Kes on siis teadlane, kes avastas elektroni?
Atom tähendab jagamatut
Filosoofid võtsid kasutusele mõiste "aatom". Vana-Kreeka mõtleja Leucippus 5. sajandil eKr. e. väitis, et kõik maailmas koosneb pisikestest osakestest. Tema õpilane Demokritos nimetas neid aatomiteks. Filosoofi arvates on aatomid universumi "tellised", jagamatud ja igavesed. Ainete omadused sõltuvad nende kujust ja välisstruktuurist: voolava vee aatomid on siledad, metallil on profiilhambad, mis annavad kehale kõvaduse.
Venemaa silmapaistev teadlane M. V. Lomonosov, aatomi-molekulaarse teooria rajaja, uskus, et lihtainete koostises moodustavad korpusklid (molekulid) ühte tüüpi aatomitest, komplekssed - erinevat tüüpi aatomid.
Iseõppinud keemik John D alton (Manchester) aastal 1803, tuginedeskatseandmed ja, võttes vesinikuaatomite massi konventsionaalseks ühikuks, määras kindlaks mõne elemendi suhtelised aatommassid. Inglaste atomistlikul teoorial oli suur tähtsus keemia ja füüsika edasisele arengule.
Kes avastas elektroni?
20. sajandi alguseks oli kogunenud hulk katseandmeid, mis tõestasid aatomi ehituse keerukust. Nende hulka kuuluvad fotoelektrilise efekti fenomen (G. Hertz, A. Stoletov 1887), katoodi (Yu. Plyukker, V. Kruks, 1870) ja röntgenkiirte (V. Roentgen, 1895) avastamine, radioaktiivsus (A. Becquerel, 1896).
Katoodkiirtega töötanud teadlased jagunesid kahte leeri: ühed eeldasid nähtuse lainelist olemust, teised - korpuskulaarset. Käegakatsutavaid tulemusi saavutas Higher Normal School (Lille, Prantsusmaa) professor Jean Baptiste Peren. 1895. aastal näitas ta katsetega, et katoodkiired on negatiivselt laetud osakeste voog. Võib-olla on Peren füüsik, kes avastas elektroni?
Suurepäraste asjade äärel
Füüsik ja matemaatik George Stoney (Iiri Kuninglik Ülikool, Dublin) väljendas 1874. aastal oletust elektri diskreetsuse kohta. Mis aastal ja kes avastas elektroni? Elektrolüüsi eksperimentaalse töö käigus määras D. Stoney minimaalse elektrilaengu väärtuse (saadud tulemus (10-20 C) oli aga 16 korda väiksem kui tegelik). 1891. aastal nimetas Iiri teadlane elementaarse elektrilaengu ühikut "elektroniks" (vanakreeka keelest"merevaigukollane").
Aasta hiljem sõnastas Hendrik Lawrence (Leideni ülikool, Holland) oma elektroonilise teooria põhisätted, mille kohaselt mis tahes aine struktuur põhineb diskreetsetel elektrilaengutel. Neid teadlasi ei peeta osakese avastajateks, kuid nende teoreetilised ja praktilised uuringud said usaldusväärseks aluse Thomsoni tulevasele avastusele.
Hakkamatu entusiast
Küsimusele, kes ja millal elektroni avastas, annavad entsüklopeediad selge ja ühemõttelise vastuse – Joseph John Thomson 1897. aastal. Mis on siis inglise füüsiku teene?
Londoni Kuningliku Seltsi tulevase presidendi isa oli raamatumüüja ja sisendas oma pojale lapsepõlvest peale armastust trükisõna vastu ja iha uute teadmiste järele. Pärast Owensi kolledži (alates 1903. aastast – Manchesteri ülikool) ja Cambridge’i ülikooli lõpetamist 1880. aastal liitus noor matemaatik Joseph Thomson Cavendishi laboratooriumiga. Eksperimentaalsed uuringud võlusid noore teadlase täielikult. Kolleegid märkisid ära tema väsimatust, sihikindlust ja erakordset entusiasmi praktilise töö vastu.
Aastal 1884, 28-aastaselt, määrati Thomson lord C. Rayleigh' järglaseks labori direktoriks. Thomsoni juhtimisel on laborist järgmise 35 aastaga saanud üks maailma suurimaid füüsikakeskusi. E. Rutherford, N. Bohr, P. Langevin alustasid oma teekonda siit.
Tähelepanu detailidele
Thomson alustas oma tööd katoodkiirte uurimisel katsete kontrollimisegatema eelkäijad. Paljude katsete jaoks valmistati labori direktori isiklike jooniste järgi spetsiaalsed seadmed. Saanud katsetele kvalitatiivse kinnituse, ei mõelnud Thomson sellega peatuda. Ta nägi oma peamist ülesannet kiirte ja nende koostises olevate osakeste olemuse täpses kvantitatiivses määramises.
Uus toru, mis oli mõeldud järgmisteks katseteks, ei sisaldanud mitte ainult tavalist katoodi ja kiirenduselektroode (plaatide ja rõngaste kujul), millel oli kõrvalekalduv pinge. Kerekehade vool suunati ekraanile, mis oli kaetud õhukese ainekihiga, mis osakeste kokkupõrkel helendas. Voolu pidi juhtima elektri- ja magnetvälja koosmõju.
Aatomi osad
Pioneeriks olemine on raske. Veelgi keerulisem on kaitsta oma veendumusi, mis lähevad vastuollu aastatuhandeid väljakujunenud kontseptsioonidega. Usk iseendasse, oma meeskonda tegi Thomsonist inimese, kes avastas elektroni.
Kogemus andis vapustavaid tulemusi. Osakeste mass osutus 2 tuhat korda väiksemaks kui vesinikuioonidel. Korpuskli laengu ja selle massi suhe ei sõltu voolukiirusest, katoodi materjali omadustest ega gaasilise keskkonna olemusest, milles tühjenemine toimub. Pakuti välja järeldus, mis on vastuolus kõigi alustega: korpusklid on aatomi koostises olevad universaalsed aineosakesed. Aeg-aj alt kontrollis Thomson usin alt ja hoolik alt katsete ja arvutuste tulemusi. Kui kahtlust ei jäänud, tehti katoodkiirte olemuse kohta aruanne Londoni Kuninglikule Seltsile. 1897. aasta kevadel aatomlakkas olemast jagamatu. 1906. aastal pälvis Joseph Thomson Nobeli füüsikaauhinna.
Tundmatu Johann Wiechert
Meie planeedi seismograafia uurija, Köningsböri ja seejärel Göttingeni ülikooli geofüüsika professori Johann Emil Wiecherti nimi on geoloogide ja geograafide erialaringkondades rohkem tuntud. Kuid ta on tuttav ka füüsikutele. See on ainus inimene, keda ametlik teadus koos Thomsoniga elektroni avastajana tunnistab. Ja kui olla täiesti täpne, siis Wiecherti katseid ja arvutusi kirjeldav töö avaldati 1897. aasta jaanuaris – neli kuud varem kui inglase aruanne. Kes elektroni avastas, on juba ajalooliselt otsustatud, kuid fakt jääb faktiks.
Viide: Thomson ei kasutanud üheski oma teoses mõistet "elektron". Ta kasutas nimetust "kehad".
Kes avastas prootoni, neutroni ja elektroni?
Pärast esimese elementaarosakese avastamist hakati tegema oletusi aatomi võimaliku ehituse kohta. Ühe esimese mudeli pakkus välja Thomson ise. Ta ütleb, et aatom on nagu tükk rosinapudingit: negatiivsed osakesed on põimitud positiivselt laetud kehasse.
1911. aastal pakkus Ernest Rutherford (Uus-Meremaa, Suurbritannia) välja, et aatomi mudelil on planetaarne struktuur. Kaks aastat hiljem esitas ta hüpoteesi positiivselt laetud osakese olemasolu kohta aatomi tuumas ja, olles selle katseliselt saanud, nimetas seda prootoniks. Samuti ennustas ta prootoni massiga neutraalse osakese olemasolu tuumas (neutroni avastas 1932. aastal inglise teadlane J. Chadwick). 1918. aastal andis Joseph Thomson labori juhtimise üle Ernest Rutherfordile.
Kas on vaja öelda, et elektroni avastamine võimaldas heita uue pilgu aine elektrilistele, magnetilistele ja optilistele omadustele. Thomsoni ja tema järgijate rolli aatomi- ja tuumafüüsika arengus on raske üle hinnata.
