1.1 کشف الکترون و رادیواکتیویته.

تولد ایده هایی در مورد ساختار پیچیده اتم

ماهیت گسسته جریان الکتریکی در کار فارادی در مورد الکترولیز منعکس شده است - همین جریان منجر به آزاد شدن مقادیر مختلفی از ماده روی الکترودها می شود، بسته به اینکه چه ماده ای حل شده است. هنگامی که یک مول از یک ماده تک ظرفیتی آزاد می شود، بار 96500 درجه سانتیگراد از الکترولیت عبور می کند و با یک ماده دو ظرفیتی، بار دو برابر می شود. پس از اینکه در پایان قرن 19 تعریف شد. عدد آووگادرو تخمین مقدار بار الکتریکی اولیه را ممکن کرد. از آنجایی که 6.02 10 23 اتم بار 96500 C را منتقل می کند، پس سهم یک 1.2-10 -19 C است. بنابراین، این کوچکترین بخش برق یا یک "اتم الکتریسیته" است. گئورگ استونی پیشنهاد کرد که این "اتم الکتریسیته" را الکترون بنامیم.

کار با جریان در گازها به دلیل مشکلات به دست آوردن یک محیط گازی کمیاب پیچیده است. شیشه‌گر آلمانی G. Geisler لوله‌هایی را برای سرگرمی با گاز کمیاب ساخت که با عبور جریان الکتریکی از آن می‌درخشید. در آنها، وی. پرتوهای کاتدیهمانطور که W. Crookes فیزیکدان انگلیسی تأیید کرد، این پرتوها در یک خط مستقیم منتشر می شوند، توسط یک میدان مغناطیسی منحرف می شوند و یک اثر مکانیکی دارند.

فیزیکدان فرانسوی J. Perrin یک استوانه فلزی با سوراخ در مقابل کاتد در داخل لوله در مقابل کاتد قرار داد و متوجه شد که استوانه دارای بار منفی است. هنگامی که پرتوها توسط میدان مغناطیسی منحرف شدند و وارد سیلندر نشدند، معلوم شد که بدون بار است. دو سال بعد، جی. تامسون استوانه را نه در جلوی کاتد، بلکه در کنار آن قرار داد: یک آهنربای آورده شده پرتوهای کاتد را خم کرد به طوری که آنها وارد سیلندر شدند و آن را بار منفی کردند، اما نقطه فلورسنت روی شیشه جابجا شد. این بدان معناست که پرتوها ذرات با بار منفی هستند. چنین وسیله اندازه گیری را لوله اشعه کاتدی با خلاء بالا می نامند. تحت تأثیر نیروی لورنتس ناشی از میدان مغناطیسی روشن شده در ناحیه خازن، اثر نورانی فرود پرتو روی صفحه جابجا می شود. بنابراین در سال 1895 علم جدیدی متولد شد - الکترونیک

تامسون با عمل همزمان با میدان های الکتریکی و مغناطیسی و تغییر بزرگی آنها، آنها را طوری انتخاب کرد که جبران شوند، پرتوهای کاتدی منحرف نشوند و نقطه روی شیشه حرکت نکند. او نسبت بار الکتریکی به جرم ذره را به دست آورد e/t = 1.3 10 -7 C/g. مستقل از تامسون، این مقدار برای پرتوهای کاتدی توسط V. Kaufman اندازه گیری شد و مقدار مشابهی به دست آمد. تامسون این ذره را نامگذاری کرد جسم،و یک الکترون فقط بار آن است، اما پس از آن ذره پرتوهای کاتدی خود الکترون نامیده شد (از یونانی. الکترون - کهربا).

کشف الکترون و مطالعه خواص منحصر به فرد آن باعث تحریک تحقیقات در مورد ساختار اتم شد. فرآیندهای جذب و انتشار انرژی توسط ماده مشخص شد. شباهت ها و تفاوت های عناصر شیمیایی، فعالیت شیمیایی و بی اثر بودن آنها. معنای درونی جدول تناوبی عناصر شیمیایی مندلیف، ماهیت پیوندهای شیمیایی و مکانیسم های واکنش های شیمیایی؛ دستگاه های کاملا جدیدی ظاهر شده اند که حرکت الکترون ها در آنها نقش تعیین کننده ای دارد. دیدگاه ها در مورد ماهیت ماده تغییر کرد. کشف الکترون (1897) عصر فیزیک اتمی را آغاز کرد.

جی تامسون از آزمایش‌های متعدد در مورد انتقال الکترون‌ها از طریق ماده به این نتیجه رسید که تعداد الکترون‌های یک اتم به اندازه جرم اتمی مرتبط است. اما در حالت عادی، اتم باید از نظر الکتریکی خنثی باشد و بنابراین در هر اتم تعداد بارهای علائم مختلف برابر است. از آنجایی که جرم یک الکترون تقریباً 1/2000 جرم اتم هیدروژن است، جرم بار مثبت باید 2000 برابر جرم الکترون باشد. به عنوان مثال، هیدروژن تقریباً تمام جرم خود را با بار مثبت مرتبط است. با کشف الکترون، بلافاصله مشکلات جدیدی ظاهر شد. یک اتم خنثی است، به این معنی که باید ذرات دیگری با بار مثبت در آن وجود داشته باشد. هنوز باز نشده اند

فیزیکدان فرانسوی A. Becquerel در حین مطالعه بر روی لومینسانس (1896) پدیده رادیواکتیویته را کشف کرد. او به رابطه بین فلورسانس از پرتوهای کاتدی روی دیواره لوله و اشعه ایکس ساطع شده از این قسمت لوله علاقه مند بود. او با تابش مواد مختلف تلاش کرد تا دریابد که آیا اشعه ایکس می تواند از اجسام فسفری تابش شده با نور خورشید ساطع شود یا خیر. به زودی کوری ها به این موضوع پرداختند و عنصر فعال تری را کشف کردند که به افتخار لهستان، زادگاه ماری کوری، آن را پلونیوم نامیدند. اسکلودوسکا-کوری با اندازه گیری بزرگی اثر، عنصر جدیدی را کشف کرد - رادیوم، و خود اثر تشعشع را نامید. رادیواکتیویته(از لات رادیو- من اشعه ساطع می کنم). شدت تابش رادیوم صدها هزار بار بیشتر از اورانیوم است. سپس سومین عنصر رادیواکتیو کشف شد - اکتینیم. و "رونق" خاصی در مطالعه رادیواکتیویته وجود داشت.

در پایان سال 1899، همکار جی. تامسون، ای. رادرفورد، به این نتیجه رسید: «... آزمایش‌ها نشان می‌دهند که تشعشع اورانیوم پیچیده است و حداقل از دو نوع مختلف تشکیل شده است: یکی، سریع جذب می‌شود، اجازه دهید آن را a-تابش بنامیم. یکی دیگر، نافذتر، بیایید آن را بنامیم

-تابش - تشعشع." سه سال بعد، پی ویلار جزء دیگری از تشعشعات را پیدا کرد که توسط میدان مغناطیسی منحرف نمی شد؛ آن را -اشعه نامیدند. رادیواکتیویته به سرعت در علوم طبیعی و پزشکی کاربرد پیدا کرد.

اتم دیگر تجزیه ناپذیر در نظر گرفته نمی شد. ایده ساختار تمام اتم ها از اتم های هیدروژن در سال 1815 توسط پزشک انگلیسی W. Prout بیان شد. شک در مورد تقسیم ناپذیری اتم ها باعث کشف تجزیه و تحلیل طیفی و جدول تناوبی عناصر شیمیایی شد. معلوم شد که خود اتم یک ساختار پیچیده با حرکات داخلی اجزای سازنده آن است که مسئول طیف های مشخصه است. مدل های ساختار آن شروع به ظاهر شدن کردند.

مدل یک اتم - یک بار مثبت در یک ناحیه نسبتاً بزرگ با بار مثبت توزیع می شود (احتمالاً به شکل کروی)، و الکترون ها در آن پراکنده می شوند، مانند "کشمش در پودینگ" - توسط کلوین در سال 1902 ارائه شد. جی. تامسون ایده خود را توسعه داد: اتم قطره ای از پودینگ ماده با بار مثبت است که در داخل آن الکترون هایی که در حالت ارتعاش هستند توزیع می شوند. به دلیل این ارتعاشات، اتم ها انرژی الکترومغناطیسی ساطع می کنند. به این ترتیب او توانست پراکندگی نور را توضیح دهد، اما سؤالات زیادی پیش آمد. او برای توضیح جدول تناوبی عناصر شیمیایی، پیکربندی‌های مختلف الکترون‌ها را مطالعه کرد و پیشنهاد کرد که پیکربندی‌های پایدار با ساختار عناصر غیرفعال مانند گازهای نجیب و عناصر ناپایدار با عناصر فعال‌تر مطابقت دارند. تامسون بر اساس طول موج های نور ساطع شده توسط اتم ها، مساحت اشغال شده توسط چنین اتمی را حدود 10-10 متر تخمین زد. معتقد بود که فقط نیروهای الکترومغناطیسی در داخل اتم عمل می کنند. در سال 1903، تامسون به این نتیجه رسید که الکترون ها هنگام حرکت باید امواج بیضوی ساطع کنند، در سال 1904 - که وقتی تعداد الکترون ها بیش از 8 است، باید در حلقه ها مرتب شوند و تعداد آنها در هر حلقه باید با کاهش شعاع حلقه کاهش یابد. تعداد الکترون‌ها اجازه نمی‌دهد اتم‌های رادیواکتیو پایدار باشند؛ آنها ذرات آلفا را ساطع می‌کنند و ساختار اتمی جدیدی ایجاد می‌شود. آزمایش ای. رادرفورد، یکی از شاگردان تامسون، منجر به مدل هسته ای ساختار اتم شد.

اکتشافات در پایان قرن نوزدهم. - پرتوهای ایکس (1895)، رادیواکتیویته طبیعی (بکرل، 1896)، الکترون (جی. تامسون، 1897)، رادیوم (پیر و ماری کوری، 1898)، ماهیت کوانتومی تابش (پلانک، 1900) آغاز یک انقلاب در علم

1.2 مدل سیاره ای ساختار اتم. علم مدرن و فرضیات بور

مدل سیاره ای ساختار اتم برای اولین بار توسط جی پرین ارائه شد و سعی داشت خواص مشاهده شده را با حرکت مداری الکترون ها توضیح دهد. اما وی وین آن را غیرقابل دفاع می دانست. اولاً، هنگامی که یک الکترون می‌چرخد، طبق الکترودینامیک کلاسیک، باید پیوسته انرژی بتابد و در نهایت روی هسته بیفتد. ثانیاً به دلیل اتلاف مداوم انرژی، تابش یک اتم باید طیف پیوسته داشته باشد، اما طیف خطی مشاهده می شود.

آزمایش‌هایی بر روی عبور ذرات α از میان صفحات نازک طلا و سایر فلزات توسط کارکنان E. Rutherford، E. Marsden و H. Geiger (1908) انجام شد. آنها دریافتند که تقریباً همه ذرات آزادانه از صفحه عبور می کنند و تنها 1/10000 آنها انحراف شدید را تجربه می کنند - تا 150 درجه. مدل تامسون نتوانست این را توضیح دهد، اما رادرفورد، دستیار سابق او، کسری انحرافات را تخمین زد و به مدل سیاره ای رسید: بار مثبت در حجمی از مرتبه 10 تا 15 با جرم قابل توجهی متمرکز شده است.

تامسون در سال 1913 با در نظر گرفتن مدارهای الکترون‌ها در یک اتم، به مدل سیاره‌ای از ساختار اتم رسید. اما با حل مشکل پایداری چنین اتمی با استفاده از قانون کولن، مداری پایدار برای تنها یک الکترون پیدا کرد. نه تامسون و نه رادرفورد نتوانستند گسیل ذرات آلفا را در هنگام واپاشی رادیواکتیو توضیح دهند - معلوم شد که باید در مرکز اتم الکترون وجود داشته باشد؟! دستیار او G. Moseley فرکانس خطوط طیفی تعدادی از اتم های جدول تناوبی را اندازه گیری کرد و دریافت که "اتم با یک مقدار مشخصه مشخص مشخص می شود که به طور منظم هنگام حرکت از اتم به اتم افزایش می یابد. این مقدار نمی تواند چیزی غیر از بار هسته داخلی باشد.

ساخت یک نظریه ساختار اتمی بر اساس مدل سیاره ای با تضادهای زیادی مواجه شد.

در ابتدا، فیزیکدان دانمارکی N. Bohr تلاش کرد تا مکانیک کلاسیک و الکترودینامیک را برای مسئله کاهش سرعت ذرات باردار هنگام حرکت در ماده به کار گیرد، اما برای مقدار معینی از انرژی الکترون، تعیین پارامترهای مداری دلخواه (یا فرکانس ها) ممکن شد. ) به آن، که منجر به پارادوکس شد.

بور در مورد نظریه ساختار اتمی با مسئله منشاء طیف موافق بود. او مدل رادرفورد را با فرضیه هایی تکمیل کرد که پایداری اتم و طیف خطی تابش آن را تضمین می کرد. بور ایده های مکانیک کلاسیک را رها کرد و به فرضیه کوانتومی پلانک روی آورد: یک رابطه معین بین انرژی جنبشی در حلقه و دوره انقلاب انتقال رابطه است. E= hv , بیان رابطه بین انرژی و فرکانس نوسانگر برای سیستمی که در حال حرکت تناوبی است. فرمول های طیفی Balmer، Rydberg و Ritz امکان فرموله کردن الزامات برای اطمینان از ثبات اتم و ماهیت خطی طیف اتم هیدروژن را فراهم می کند: در اتم چندین حالت ثابت (یا مدارهای الکترون در سیاره وجود دارد. مدل) که در آن اتم انرژی ساطع نمی کند. هنگامی که یک الکترون از یک مدار ثابت به مدار دیگر حرکت می کند، اتم بخشی از انرژی را متناسب با فرکانس ساطع یا جذب می کند که مطابق با قانون فرکانس ریدبرگ-ریتس است.

30 آوریل 1897 رسماً روز تولد اولین ذره بنیادی - الکترون در نظر گرفته می شود. در این روز، رئیس آزمایشگاه کاودیش و یکی از اعضای انجمن سلطنتی لندن، جوزف جان تامسون، اعلامیه ای تاریخی ارائه کرد. پرتوهای کاتدیدر مؤسسه سلطنتی بریتانیا، که در آن او اعلام کرد که تحقیقات چندین ساله خود در مورد تخلیه الکتریکی در گازها در فشار پایین منجر به روشن شدن ماهیت پرتوهای کاتدی شده است. با قرار دادن یک لوله تخلیه گاز در مغناطیسی و الکتریکی متقاطع میدان‌ها، او با مشاهده اثر جبران‌کننده این میدان‌ها، بار ویژه ذرات را به‌طور مطمئن تعیین کرد که جریان آن پرتوهای کاتدی.

ایده ماهیت گسسته بار الکتریکی به لطف مطالعات قبلی در مورد پدیده های الکتریکی به طور محکم در علم تثبیت شد. حتی مایکل فارادی (1791-1867) در نیمه اول دهه 1830، هنگام مطالعه عبور جریان از الکترولیت‌ها، دریافت که برای آزاد کردن یک گرم معادل هر ماده روی الکترود، باید همان مقدار الکتریسیته از آن عبور کرد. راه حلی که به عدد فارادی معروف شد.

او در کار خود نوشت: «اتم‌های اجسام... حاوی مقادیر مساوی الکتریسیته هستند که به طور طبیعی با آنها مرتبط است». اما هنوز او در مورد وجود حداقل شارژ اولیه به این نتیجه نرسید.

فیزیکدان ایرلندی استونی استونی (1826-1911) از قوانین الکترولیز در سال 1874 به این نتیجه رسید و سپس در سال 1891 وجود بار در اتم را فرض کرد و آن را الکترون نامید. اما این پیش‌بینی‌ها البته حاکی از آن بود که حامل الکتریسیته منفی ذره‌ای از ماده‌ای مانند یون‌های یک الکترولیت است که روی الکترود مثبت رسوب می‌کند.

با این حال، نتیجه ای که جی جی تامسون به دست آورد برای هم عصرانش کاملاً غیرمنتظره و حتی متناقض بود. اول از همه، یک سری آزمایش های انجام شده نشان داد که نتایج اندازه گیری با پرتوهای کاتدی کاملاً مستقل از نوع گازی است که در آن تخلیه انجام شده است. علاوه بر این، نسبت اندازه گیری شده e/m (بار ویژه) به طور غیرعادی بزرگ بود: معلوم شد که تقریباً 2 هزار برابر بیشتر از نسبت مقدار بار الکتریکی اولیه به جرم سبک ترین اتم هیدروژن است. او همچنین تاکید کرد که ذرات کشف شده بخشی از اتم های هر گازی هستند. اجازه دهید در اینجا سخنان جی جی تامسون را در این مورد نقل کنیم: "نتیجه این، بدیهی است که مقدار بار مستقل از ماهیت گاز است، زیرا حامل های بار برای هر گازی یکسان هستند. پرتوهای کاتدیحالت جدیدی از ماده را نشان می دهد، حالتی که در آن تقسیم ماده بسیار فراتر از حالت گازی معمولی است، ... این ماده نشان دهنده ماده ای است که همه عناصر شیمیایی از آن ساخته شده اند."

حتی قبل از کشف الکترون، J. J. Thomson ماهیت جسمی پرتوهای کاتدی را که توسط بسیاری از دانشمندان برجسته (هاینریش هرتز، فیلیپ لنارد و غیره) به عنوان امواج الکترومغناطیسی گرفته شده بود، به طور قابل اعتماد ثابت کرد. I. Pulyuy همین کار را کرد.

بعدها (1903)، J. J. Thomson مدلی از اتم ارائه کرد که در آن الکترون ها به شکل ذرات منفرد نقطه مانند شناور در محیط با بار مثبت پیوسته اتم گنجانده شده بودند. باید بدانیم که تصور کردن اتمی به شکل یک فضای خالی که در آن بارهای مثبت در حجم کمی از هسته مرکزی متمرکز شده باشد، چقدر دشوار بود. (با این حال یک مدل سیاره ای مشابه حتی قبل از آن توسط دانشمند فرانسوی ژان پرین در سال 1901 و سپس در سال 1904 توسط فیزیکدان ژاپنی هانتارو ناگائوکا پیشنهاد شد که الکترون های یک اتم را با حلقه های سیاره زحل مقایسه کرد). J. J. Thomson در سال 1904 نیز این ایده را مطرح کرد که الکترون‌های اتم‌ها به گروه‌های جداگانه تقسیم می‌شوند و در نتیجه تناوب ویژگی‌های عناصر شیمیایی را تعیین می‌کنند. مقدار کوچک جرم الکترون به عنوان معیاری از اینرسی ذاتی در میدان الکتریکی خود ذره در نظر گرفته شد. جی جی تامسون در آغاز فعالیت علمی خود (1881) نشان داد که یک کره باردار الکتریکی جرم اینرسی خود را به مقدار معینی افزایش می دهد که به بزرگی بار و شعاع کره بستگی دارد و بدین وسیله مفهوم کره را معرفی کرد. جرم الکترومغناطیسی رابطه ای که او به دست آورد برای تخمین اندازه یک الکترون با این فرض که تمام جرم آن ماهیت الکترومغناطیسی دارد استفاده شد. این رویکرد کلاسیک نشان داد که اندازه یک الکترون صدها هزار بار کوچکتر از اندازه یک اتم است.

جالب است که کشف الکترون قبل از کشف پروتون بود که با مطالعه پرتوهای کانال در لوله کروکس انجام شد. اینها اشعه هادر سال 1886 توسط فیزیکدان آلمانی یوگن هلشتاین (1850-1930) از درخشش ایجاد شده در کانال ساخته شده در کاتد کشف شدند.

در سال 1895، جی پرین بار مثبت حمل شده توسط ذرات کانال را ایجاد کرد. فیزیکدان آلمانی ویلهلم وین (1864-1928) در سال 1902، با استفاده از اندازه گیری در میدان های مغناطیسی و الکتریکی متقاطع، بار ویژه ذرات را تعیین کرد که هنگام پر کردن لوله با هیدروژن، با وزن یون مثبت اتم هیدروژن مطابقت دارد. .

کشف الکترون فوراً بر کل پیشرفت بیشتر فیزیک تأثیر گذاشت. در سال 1898، چندین دانشمند (K. Rikke، P. Drude و J. Thomson) به طور مستقل مفهوم الکترون های آزاد در فلزات را مطرح کردند. این مفهوم بعدها به عنوان مبنایی برای نظریه درود-لورنتس مورد استفاده قرار گرفت. A. Poincaré عنوان کار بنیادی خود در مورد نظریه نسبیت را «در دینامیک الکترون» گذاشت. اما همه اینها نه تنها آغاز توسعه سریع فیزیک الکترون بود، بلکه شروع یک دگرگونی انقلابی در اصول اولیه فیزیکی بود. با کشف الکترون، ایده تقسیم ناپذیری اتم از بین رفت و پس از آن، ایده های اولیه یک نظریه کاملا غیر کلاسیک در مورد رفتار الکترون ها در اتم ها شکل گرفت.

در طول قرن گذشته، اهمیت کشف الکترون به طور مداوم افزایش یافته است.

آثار او به مطالعه عبور جریان الکتریکی از گازهای کمیاب، مطالعه کاتد و اشعه ایکس و فیزیک اتمی اختصاص دارد. او همچنین تئوری حرکت الکترون در میدان های مغناطیسی و الکتریکی را توسعه داد. و در سال 1907، او اصل عملکرد یک طیف سنج جرمی را پیشنهاد کرد. به خاطر کار بر روی پرتوهای کاتدی و کشف الکترون، جایزه نوبل در سال 1906 به او تعلق گرفت.

?وزارت آموزش و علوم فدراسیون روسیه
موسسه آموزشی بودجه ایالتی فدرال
آموزش عالی حرفه ای
"آکادمی آموزشی دولتی Sterlitamak
آنها را زینب بیشوا"
دانشکده ریاضی و علوم طبیعی

گروه فیزیک عمومی

انشا
تاریخچه کشف الکترون

تکمیل شده توسط: دانشجوی گروه FM-52
سیفت الدینوف آرتور
بررسی شده توسط: Ph.D.، دانشیار Korkeshko O.I.

Sterlitamak 2011 مقدمه
فصل اول. پیشینه کشف
فصل دوم. کشف الکترون

3.1. آزمایش تامسون
3.2. تجربه رادرفورد
3.3. روش میلیکان
3.3.1. بیوگرافی کوتاه:

3.3.3. توضیحات نصب



نتیجه
ادبیات

معرفی

ELECTRON - اولین ذره بنیادی که کشف شد. حامل مواد با کوچکترین جرم و کوچکترین بار الکتریکی در طبیعت؛ جزء یک اتم
بار الکترون 1.6021892 است. پایه های 10-19
- 4.803242. 10-10 واحد SGSE.
جرم الکترون 9.109534 است. 10-31 کیلوگرم
شارژ ویژه e/me 1.7588047. 1011 Cl. کیلوگرم -1.
اسپین الکترون برابر است با 1/2 (بر حسب واحد ساعت) و دارای دو برجستگی 1/2 ± است. الکترون ها از آمار فرمی دیراک پیروی می کنند، فرمیون ها. آنها مشمول اصل طرد پائولی هستند.
گشتاور مغناطیسی یک الکترون برابر با - 1.00116 mb است که mb مگنتون بور است.
الکترون یک ذره پایدار است. با توجه به داده های تجربی، طول عمر te> 2 است. 1022 ساله
در تعامل قوی، لپتون شرکت نمی کند. فیزیک مدرن، الکترون را ذره ای واقعاً بنیادی می داند که ساختار یا اندازه ندارد. اگر دومی غیر صفر باشد، شعاع الکترون re< 10 -18 м.

فصل اول. پیشینه کشف

کشف الکترون نتیجه آزمایش های متعدد بود. با آغاز قرن بیستم. وجود الکترون در تعدادی آزمایش مستقل ثابت شد. اما، با وجود مواد آزمایشی عظیمی که توسط کل مدارس ملی انباشته شده بود، الکترون یک ذره فرضی باقی ماند، زیرا تجربه هنوز به تعدادی از سؤالات اساسی پاسخ نداده بود. در واقع، "کشف" الکترون بیش از نیم قرن طول کشید و در سال 1897 به پایان نرسید. بسیاری از دانشمندان و مخترعان در آن شرکت کردند.
اول از همه، یک آزمایش واحد که شامل تک تک الکترون ها باشد وجود نداشت. بار اولیه بر اساس اندازه گیری بار میکروسکوپی با فرض اعتبار تعدادی از فرضیه ها محاسبه شد.
در یک نقطه اساساً مهم عدم اطمینان وجود داشت. الکترون ابتدا در نتیجه تفسیر اتمی قوانین الکترولیز ظاهر شد، سپس در تخلیه گاز کشف شد. مشخص نبود که آیا فیزیک واقعاً با همان جسم سروکار دارد یا خیر. گروه بزرگی از دانشمندان علوم طبیعی شک بر این باور بودند که بار ابتدایی میانگین آماری بارها با متفاوت ترین اندازه ها است. علاوه بر این، هیچ یک از آزمایش‌هایی که بار الکترون را اندازه‌گیری می‌کرد، مقادیر کاملاً تکرارپذیر را ارائه نکرد.
بدبینانی بودند که عموماً کشف الکترون را نادیده گرفتند. دانشگاهیان A.F. آیوف در خاطراتش از معلمش V.K. Roentgene نوشت: "تا سال 1906 - 1907. کلمه الکترون نباید در موسسه فیزیک دانشگاه مونیخ گفته می شد. رونتگن آن را فرضیه ای اثبات نشده در نظر گرفت که اغلب بدون دلیل کافی و بیهوده مورد استفاده قرار می گیرد.
مسئله جرم الکترون حل نشده است و ثابت نشده است که بارهای رسانا و دی الکتریک از الکترون تشکیل شده است. مفهوم "الکترون" تفسیر روشنی نداشت، زیرا آزمایش هنوز ساختار اتم را آشکار نکرده بود (مدل سیاره ای رادرفورد در سال 1911 و نظریه بور در سال 1913 ظاهر شد).
الکترون هنوز وارد ساختارهای نظری نشده است. تئوری الکترونیکی لورنتز دارای چگالی بار توزیع شده پیوسته بود. تئوری رسانایی فلزی که توسط درود توسعه داده شد، با بارهای گسسته سروکار داشت، اما اینها بارهای دلخواه بودند که هیچ محدودیتی بر ارزش آنها اعمال نمی شد.
الکترون هنوز از چارچوب علم «خالص» خارج نشده است. بیایید به یاد بیاوریم که اولین لوله الکترونی تنها در سال 1907 ظاهر شد. برای حرکت از ایمان به اعتقاد، اول از همه، جداسازی الکترون و ابداع روشی برای اندازه گیری مستقیم و دقیق بار اولیه ضروری بود.
راه حل این مشکل دیری نپایید. در سال 1752، ایده گسسته بودن بار الکتریکی برای اولین بار توسط B. Franklin بیان شد. از نظر تجربی، گسست بارها با قوانین الکترولیز که توسط M. Faraday در سال 1834 کشف شد، توجیه شد. . اندازه گیری آزمایشی مستقیم بار اولیه توسط R. Millikan در آزمایش های کلاسیک انجام شده در سال های 1908 - 1916 انجام شد. این آزمایش ها همچنین اثبات انکارناپذیری بر اتمیسم الکتریسیته ارائه کردند. طبق مفاهیم اولیه تئوری الکترونیک، بار جسم در نتیجه تغییر تعداد الکترون های موجود در آن (یا یون های مثبت که مقدار بار آن مضربی از بار الکترون است) به وجود می آید. بنابراین، بار هر جسمی باید به طور ناگهانی و در قسمت هایی که دارای تعداد صحیح بارهای الکترون باشد تغییر کند. R. Millikan با مشخص کردن تجربی ماهیت گسسته تغییر بار الکتریکی، توانست تأیید وجود الکترون ها را به دست آورد و مقدار بار یک الکترون (بار اولیه) را با استفاده از روش قطره روغن تعیین کند. این روش بر اساس مطالعه حرکت قطرات نفت باردار در یک میدان الکتریکی یکنواخت با قدرت شناخته شده E است.

فصل دوم. کشف الکترون

اگر آنچه را که قبل از کشف اولین ذره بنیادی - الکترون انجام شد، نادیده بگیریم، و آنچه را که با این رویداد برجسته همراه بود، نادیده بگیریم، می توان به اختصار گفت: در سال 1897، فیزیکدان مشهور انگلیسی تامسون جوزف جان (1856-1940) بار خاص q/m را اندازه گرفت. ذرات پرتو کاتدی - همانطور که او آنها را "جسم" نامید، بر اساس انحراف پرتوهای کاتدی *) در میدان های الکتریکی و مغناطیسی.
با مقایسه عدد به‌دست‌آمده با بار ویژه یون هیدروژن تک ظرفیتی شناخته شده در آن زمان، با استدلال غیرمستقیم به این نتیجه رسید که جرم این ذرات که بعداً نام «الکترون» را دریافت کردند، به‌طور قابل توجهی کمتر است (بیش از هزار برابر) از جرم سبک ترین یون هیدروژن.
در همان سال 1897، او این فرضیه را مطرح کرد که الکترون ها جزء لاینفک اتم ها هستند و پرتوهای کاتدی اتم یا تابش الکترومغناطیسی نیستند، همانطور که برخی از محققان خواص پرتوها معتقد بودند. تامسون نوشت: "بنابراین پرتوهای کاتدی حالت جدیدی از ماده را نشان می دهند که اساساً با حالت گازی معمولی متفاوت است...؛ در این حالت جدید ماده ماده ای است که همه عناصر از آن ساخته شده اند."
از سال 1897، مدل جسمی پرتوهای کاتدی مورد پذیرش عمومی قرار گرفت، اگرچه نظرات مختلفی در مورد ماهیت الکتریسیته وجود داشت. بنابراین، فیزیکدان آلمانی E. Wichert معتقد بود که "الکتریسیته چیزی خیالی است که واقعاً فقط در افکار وجود دارد" و فیزیکدان مشهور انگلیسی لرد کلوین در همان سال، 1897، در مورد الکتریسیته به عنوان نوعی "سیال پیوسته" نوشت.
ایده تامسون در مورد ذرات پرتو کاتدی به عنوان اجزای اساسی اتم با اشتیاق چندانی مواجه نشد. برخی از همکارانش فکر می‌کردند که وقتی پیشنهاد کرد ذرات پرتو کاتدی باید به عنوان اجزای احتمالی اتم در نظر گرفته شوند، آنها را ابهام کرده است. نقش واقعی ذرات تامسون در ساختار اتم را می توان در ترکیب با نتایج سایر مطالعات، به ویژه با نتایج تجزیه و تحلیل طیف ها و مطالعه رادیواکتیویته درک کرد.
در 29 آوریل 1897، تامسون پیام معروف خود را در جلسه انجمن سلطنتی لندن بیان کرد. زمان دقیق کشف الکترون - روز و ساعت - را نمی توان به دلیل منحصر به فرد بودن آن نام برد. این رویداد نتیجه سال ها کار تامسون و کارمندانش بود. نه تامسون و نه هیچ کس دیگری هرگز یک الکترون را مشاهده نکرده بودند، و نه کسی قادر به جداسازی یک ذره از پرتوی پرتوهای کاتدی و اندازه‌گیری بار ویژه آن بود. نویسنده این کشف، جی جی تامسون است، زیرا ایده های او در مورد الکترون به ایده های مدرن نزدیک بود. در سال 1903، او یکی از اولین مدل های اتم - "پودینگ کشمشی" را پیشنهاد کرد و در سال 1904 پیشنهاد کرد که الکترون های یک اتم به گروه هایی تقسیم می شوند و پیکربندی های مختلفی را تشکیل می دهند که تناوب عناصر شیمیایی را تعیین می کند.
محل کشف دقیقاً مشخص است - آزمایشگاه کاوندیش (کمبریج، انگلستان). در سال 1870 توسط جی سی ماکسول ایجاد شد و طی صد سال آینده به "مهد" زنجیره کاملی از اکتشافات درخشان در زمینه های مختلف فیزیک، به ویژه در فیزیک اتمی و هسته ای تبدیل شد. کارگردانان آن عبارت بودند از: Maxwell J.K. - از 1871 تا 1879، لرد ریلی - از 1879 تا 1884، تامسون جی. - از 1884 تا 1919، رادرفورد ای. - از 1919 تا 1937، براگ ال. - از 1938 تا 1953. معاون مدیر 1923-1935 - چادویک جی.
تحقیقات علمی تجربی توسط یک دانشمند یا یک گروه کوچک در فضایی از اکتشاف خلاقانه انجام شد. لارنس براگ بعداً کار خود را در سال 1913 با پدرش هنری براگ به یاد آورد: «زمان فوق‌العاده‌ای بود که تقریباً هر هفته نتایج هیجان‌انگیز جدیدی به دست می‌آمد، مانند کشف نواحی طلادار جدید که می‌توان قطعات را مستقیماً از روی زمین برداشت. این کار تا آغاز جنگ ادامه داشت*) که کار مشترک ما را متوقف کرد.»

فصل سوم روشهای کشف الکترون

3.1. آزمایش تامسون

جوزف جان تامسون جوزف جان تامسون، 1856-1940 فیزیکدان انگلیسی، که بیشتر با نام جی جی تامسون شناخته می شود. در چیتام هیل، حومه منچستر، در خانواده یک دلال عتیقه دست دوم متولد شد. در سال 1876 بورسیه تحصیلی کمبریج را دریافت کرد. در سالهای 1884-1919، او استاد گروه فیزیک تجربی در دانشگاه کمبریج و همزمان رئیس آزمایشگاه کاوندیش بود که با تلاش تامسون به یکی از مشهورترین مراکز تحقیقاتی جهان تبدیل شد. در همان زمان، در سالهای 1905-1918، استاد مؤسسه سلطنتی لندن بود. برنده جایزه نوبل فیزیک در سال 1906 با عبارت "برای مطالعات خود در مورد عبور الکتریسیته از گازها" که طبیعتاً شامل کشف الکترون نیز می شود. جورج پاجت تامسون، پسر تامسون (1892-1975) نیز سرانجام برنده جایزه نوبل فیزیک شد - در سال 1937 برای کشف تجربی پراش الکترون توسط کریستال‌ها.
در سال 1897، فیزیکدان جوان انگلیسی جی جی تامسون در طول قرن ها به عنوان کاشف الکترون مشهور شد. تامسون در آزمایش خود از یک لوله پرتو کاتدی بهبود یافته استفاده کرد که طراحی آن با سیم پیچ های الکتریکی تکمیل شد که (طبق قانون آمپر) یک میدان مغناطیسی در داخل لوله ایجاد کرد و مجموعه ای از صفحات خازن الکتریکی موازی که یک میدان الکتریکی در داخل ایجاد می کرد. لوله. به لطف این، مطالعه رفتار پرتوهای کاتدی تحت تأثیر میدان های مغناطیسی و الکتریکی امکان پذیر شد.
تامسون با استفاده از یک طراحی لوله جدید، پی در پی نشان داد که: (1) پرتوهای کاتدی در یک میدان مغناطیسی در غیاب میدان الکتریکی منحرف می شوند. (2) پرتوهای کاتدی در یک میدان الکتریکی در غیاب میدان مغناطیسی منحرف می شوند. و (3) تحت عمل همزمان میدان های الکتریکی و مغناطیسی با شدت متعادل، جهت گیری در جهت هایی که به طور جداگانه باعث انحراف در جهات مخالف می شوند، پرتوهای کاتدی به صورت مستقیم منتشر می شوند، یعنی عمل دو میدان متقابلا متعادل است.
تامسون دریافت که رابطه بین میدان های الکتریکی و مغناطیسی که در آن اثرات آنها متعادل می شود به سرعت حرکت ذرات بستگی دارد. پس از انجام یک سری اندازه گیری، تامسون توانست سرعت حرکت پرتوهای کاتدی را تعیین کند. معلوم شد که آنها بسیار کندتر از سرعت نور حرکت می کنند، به این معنی که پرتوهای کاتدی فقط می توانند ذرات باشند، زیرا هر تابش الکترومغناطیسی، از جمله خود نور، با سرعت نور حرکت می کند (به طیف تابش الکترومغناطیسی مراجعه کنید). این ذرات ناشناخته تامسون آنها را "جسم" نامید، اما به زودی به عنوان "الکترون" شناخته شدند.
بلافاصله مشخص شد که الکترون ها باید به عنوان بخشی از اتم ها وجود داشته باشند - در غیر این صورت، آنها از کجا می آیند؟ 30 آوریل 1897 - تاریخ گزارش تامسون از نتایج خود در جلسه انجمن سلطنتی لندن - روز تولد الکترون در نظر گرفته می شود. و در این روز ایده "تقسیم ناپذیری" اتم ها به گذشته تبدیل شد (به نظریه اتمی ساختار ماده مراجعه کنید). همراه با کشف هسته اتم که اندکی بیش از ده سال بعد دنبال شد (به آزمایش رادرفورد مراجعه کنید)، کشف الکترون پایه و اساس مدل مدرن اتم را گذاشت.
لوله‌های «کاتدی» که در بالا توضیح داده شد، یا دقیق‌تر، لوله‌های پرتو کاتدی، به ساده‌ترین پیشینیان لوله‌های تصویر تلویزیونی و مانیتورهای رایانه‌ای مدرن تبدیل شدند که در آن‌ها مقادیر کاملاً کنترل‌شده‌ای از الکترون‌ها از سطح کاتد داغ، تحت تأثیر خارج می‌شوند. میدان‌های مغناطیسی متناوب در زوایای کاملاً مشخص منحرف می‌شوند و سلول‌های فسفری صفحه‌ها را بمباران می‌کنند و تصویر واضحی از اثر فوتوالکتریک روی آن‌ها تشکیل می‌دهند که کشف آن نیز بدون اطلاع ما از ماهیت واقعی کاتد غیرممکن خواهد بود. اشعه ها

3.2. تجربه رادرفورد

ارنست رادرفورد، اولین بارون رادرفورد نلسون، فیزیکدان نیوزلندی 1871–1937. در نلسون متولد شد، پسر یک کشاورز صنعتگر. برنده بورسیه تحصیلی در دانشگاه کمبریج انگلستان. پس از فارغ التحصیلی، به دانشگاه مک گیل کانادا منصوب شد و در آنجا به همراه فردریک سودی (1966-1877)، قوانین اساسی پدیده رادیواکتیویته را وضع کرد و به همین دلیل در سال 1908 جایزه نوبل شیمی را دریافت کرد. به زودی دانشمند به دانشگاه منچستر نقل مکان کرد، جایی که هانس گایگر (1945-1882) تحت رهبری او شمارنده گایگر معروف خود را اختراع کرد، شروع به تحقیق در مورد ساختار اتم کرد و در سال 1911 وجود هسته اتم را کشف کرد. در طول جنگ جهانی اول، او در توسعه سونارها (رادارهای صوتی) برای شناسایی زیردریایی های دشمن شرکت داشت. در سال 1919 او به عنوان استاد فیزیک و مدیر آزمایشگاه کاوندیش در دانشگاه کمبریج منصوب شد و در همان سال تجزیه هسته ای را در نتیجه بمباران توسط ذرات سنگین پر انرژی کشف کرد. رادرفورد تا پایان عمر در این سمت باقی ماند و در عین حال سالها رئیس انجمن علمی سلطنتی بود. او در کلیسای وست مینستر در کنار نیوتن، داروین و فارادی به خاک سپرده شد.
ارنست رادرفورد دانشمندی منحصر به فرد است به این معنا که اکتشافات اصلی خود را پس از دریافت جایزه نوبل انجام داد. در سال 1911، او در آزمایشی موفق شد که نه تنها به دانشمندان اجازه داد تا به اعماق اتم نگاه کنند و ساختار آن را به دست آورند، بلکه به الگویی از لطف و عمق طراحی تبدیل شد.

رادرفورد با استفاده از منبع طبیعی تشعشعات رادیواکتیو، توپی ساخت که جریان مستقیم و متمرکزی از ذرات را تولید می کرد. اسلحه یک جعبه سربی با شکاف باریکی بود که در داخل آن مواد رادیواکتیو قرار داده شده بود. به همین دلیل، ذرات (در این مورد ذرات آلفا، متشکل از دو پروتون و دو نوترون) که توسط ماده رادیواکتیو در همه جهات به جز یک جهات ساطع می‌شوند، توسط صفحه سرب جذب می‌شوند و تنها یک پرتو جهت‌دار از ذرات آلفا از طریق شکاف آزاد می‌شود. .
بیشتر در امتداد مسیر پرتو چندین صفحه سربی دیگر با شکاف های باریک وجود داشت که ذرات منحرف شده از یک جهت کاملاً مشخص را قطع می کردند. در نتیجه یک پرتو کاملاً متمرکز از ذرات آلفا به سمت هدف پرواز کرد و خود هدف یک ورقه نازک از ورق طلا بود. این اشعه آلفا بود که به او برخورد کرد. پس از برخورد با اتم های فویل، ذرات آلفا مسیر خود را ادامه دادند و به صفحه نورانی نصب شده در پشت هدف برخورد کردند که هنگام برخورد ذرات آلفا به آن فلاش ها ثبت شد. از روی آنها، آزمایشگر می تواند قضاوت کند که ذرات آلفا در اثر برخورد با اتم های فویل در چه مقدار و چه مقدار از جهت حرکت مستقیم منحرف می شوند.
رادرفورد، با این حال، اشاره کرد که هیچ یک از پیشینیان او حتی سعی نکرده بودند آزمایش کنند که آیا برخی از ذرات آلفا در زوایای بسیار بزرگ منحرف شده اند یا خیر. مدل شبکه کشمشی به سادگی اجازه وجود عناصر ساختاری در اتم را نمی داد که آنقدر متراکم و سنگین باشند که بتوانند ذرات آلفای سریع را در زوایای قابل توجهی منحرف کنند، بنابراین هیچ کس زحمت آزمایش این احتمال را به خود نمی داد. رادرفورد از یکی از شاگردانش خواست تا نصب را مجدداً به گونه‌ای تجهیز کند که امکان مشاهده پراکندگی ذرات آلفا در زوایای انحراف بزرگ وجود داشته باشد - فقط برای پاک کردن وجدان خود، تا در نهایت این احتمال را رد کند. این آشکارساز صفحه ای بود که با سولفید سدیم پوشانده شده بود، ماده ای که با برخورد ذره آلفا به آن فلاش فلورسنت تولید می کند. تصور کنید که نه تنها دانش آموزی که مستقیماً آزمایش را انجام داد، بلکه خود رادرفورد را نیز متعجب کرد که مشخص شد برخی از ذرات در زوایای 180 درجه منحرف شده اند!
تصویری از اتم که رادرفورد بر اساس نتایج آزمایش او کشیده است، امروزه برای ما کاملاً شناخته شده است. یک اتم از یک هسته فشرده و فوق متراکم تشکیل شده است که حامل بار مثبت و الکترون های نوری با بار منفی در اطراف آن است. بعدها، دانشمندان یک مبنای نظری قابل اعتماد برای این تصویر ارائه کردند (به اتم بور مراجعه کنید)، اما همه چیز با یک آزمایش ساده با یک نمونه کوچک از مواد رادیواکتیو و یک تکه ورق طلا آغاز شد.

3.3. روش میلیکان

3.3.1. بیوگرافی کوتاه:

رابرت میلیکن در سال 1868 در ایلینوی در یک خانواده کشیش فقیر به دنیا آمد. او دوران کودکی خود را در شهر استانی ماکوکتا گذراند، جایی که توجه زیادی به ورزش و تدریس ضعیف شد. یکی از مدیران دبیرستانی که فیزیک تدریس می کرد، به عنوان مثال، به دانش آموزان جوان خود گفت: «چطور می توان از امواج صدا تولید کرد؟ مزخرفات، پسران، همه چیز مزخرف است!»
کالج اوبردین بهتر از این نبود، اما میلیکن که هیچ حمایت مالی نداشت، مجبور شد خودش فیزیک دبیرستان را تدریس کند. در آن زمان در آمریکا تنها دو کتاب درسی فیزیک وجود داشت که از زبان فرانسه ترجمه شده بود و این جوان با استعداد هیچ مشکلی در مطالعه و آموزش موفقیت آمیز آنها نداشت. در سال 1893 وارد دانشگاه کلمبیا شد و سپس برای تحصیل به آلمان رفت.
میلیکن 28 ساله بود که پیشنهادی از سوی A. Michelson برای گرفتن سمت دستیار در دانشگاه شیکاگو دریافت کرد. در ابتدا او تقریباً به طور انحصاری در اینجا مشغول کار آموزشی بود و تنها در سن چهل سالگی تحقیقات علمی را آغاز کرد که شهرت جهانی را برای او به ارمغان آورد.

3.3.2. اولین تجربیات و راه حل مشکلات

اولین آزمایش ها به موارد زیر خلاصه شد. بین صفحات یک خازن تخت، که ولتاژ 4000 ولت به آن اعمال می شود، ابری ایجاد شد که از قطرات آب رسوب شده روی یون ها تشکیل شده است. ابتدا مشاهده شد که بالای ابر در غیاب میدان الکتریکی سقوط می کند. سپس در حالی که ولتاژ روشن بود ابری ایجاد شد. سقوط ابر تحت تأثیر گرانش و نیروی الکتریکی رخ داده است.
نسبت نیروی وارد بر یک قطره در ابر به سرعتی که به دست می آورد در حالت اول و دوم یکسان است. در حالت اول نیرو برابر mg است، در حالت دوم mg + qE که q بار قطره است، E شدت میدان الکتریکی است. اگر سرعت در حالت اول ?1 در دومی؟2 باشد، پس

آیا می دانید وابستگی سرعت سقوط ابر چیست؟ از ویسکوزیته هوا می توانیم بار مورد نیاز q را محاسبه کنیم. با این حال، این روش به دلیل اینکه حاوی مفروضات فرضی خارج از کنترل آزمایشگر بود، دقت مطلوب را ارائه نکرد.
برای افزایش دقت اندازه گیری ها، قبل از هر چیز لازم بود راهی برای در نظر گرفتن تبخیر ابر، که به ناچار در طی فرآیند اندازه گیری رخ می داد، پیدا کنیم.
با تأمل در مورد این مشکل، Millikan روش کلاسیک دراپ را ارائه کرد که تعدادی از احتمالات غیرمنتظره را باز کرد. ما به خود نویسنده اجازه می دهیم داستان اختراع را تعریف کند:
"با درک اینکه میزان تبخیر قطرات ناشناخته مانده است، سعی کردم روشی را ارائه کنم که این مقدار نامشخص را کاملاً حذف کند. برنامه من به شرح زیر بود. در آزمایش‌های قبلی، میدان الکتریکی فقط می‌توانست سرعت سقوط بالای ابر تحت تأثیر گرانش را اندکی افزایش یا کاهش دهد. حالا می خواستم آنقدر این میدان را تقویت کنم که سطح بالایی ابر در یک ارتفاع ثابت بماند. در این مورد، تعیین دقیق میزان تبخیر ابر و در نظر گرفتن آن در محاسبات ممکن شد.
برای اجرای این ایده، Millikan یک باتری قابل شارژ با اندازه کوچک طراحی کرد که ولتاژی تا 104 ولت تولید می کرد (برای آن زمان این یک دستاورد برجسته یک آزمایشگر بود). باید میدانی به اندازه کافی قوی ایجاد می کرد که ابر را معلق نگه دارد، مانند «تابوت محمد». میلیکن می گوید: «وقتی همه چیز را آماده کردم، و وقتی ابر شکل گرفت، کلید را چرخاندم و ابر در میدان الکتریکی قرار گرفت. و در آن لحظه در مقابل چشمانم ذوب شد، به عبارت دیگر، حتی یک تکه کوچک از کل ابر باقی نمانده بود که با کمک یک ابزار نوری کنترلی قابل مشاهده بود، همانطور که ویلسون انجام داد و من می خواستم انجام دهم. همانطور که در ابتدا به نظرم رسید، ناپدید شدن ابر بدون هیچ اثری در میدان الکتریکی بین صفحات بالایی و پایینی به این معنی بود که آزمایش بدون نتیجه به پایان رسید...» با این حال، همانطور که اغلب در تاریخ علم اتفاق افتاده است، شکست باعث شد به یک ایده جدید برخاست منجر به روش معروف دراپ شد. میلیکان می نویسد: "آزمایش های مکرر نشان داد که پس از پراکندگی ابر در یک میدان الکتریکی قدرتمند، چندین قطره آب جداگانه در جای خود قابل تشخیص است" (تاکید من - V.D.). آزمایش "ناموفق" منجر به کشف امکان حفظ تک تک قطرات در تعادل و مشاهده آنها برای مدت طولانی شد.
اما در حین مشاهده، جرم یک قطره آب در اثر تبخیر به طور قابل توجهی تغییر کرد و میلیکان پس از چندین روز جستجو، به آزمایش با قطرات روغن رفت.
روش آزمایشی ساده بود. انبساط آدیاباتیک ابری را بین صفحات خازن تشکیل می دهد. از قطرات با بارهای با قدر و نشانه های مختلف تشکیل شده است. هنگامی که میدان الکتریکی روشن می شود، قطرات با بارهای یکسان با بار صفحه بالایی خازن به سرعت سقوط می کنند و قطرات با بار مخالف توسط صفحه بالایی جذب می شوند. اما تعداد معینی از قطره ها دارای چنان باری هستند که نیروی گرانش با نیروی الکتریکی متعادل می شود.
بعد از 7 یا 8 دقیقه. ابر پراکنده می شود و تعداد کمی قطره در میدان دید باقی می ماند که بار آن با توازن نیروها مطابقت دارد.
میلیکان این قطرات را به صورت نقاط روشن متمایز مشاهده کرد. او می نویسد: «تاریخچه این قطرات معمولاً به این صورت است.» در صورت غلبه جزئی گرانش بر نیروی میدان، به آرامی شروع به سقوط می کنند، اما از آنجایی که به تدریج تبخیر می شوند، حرکت رو به پایین آنها به زودی متوقف می شود و آنها برای مدتی طولانی بی حرکت بمانند.» سپس میدان شروع به تسلط می کند و قطرات به آرامی شروع به بالا رفتن می کنند. در پایان عمر آنها در فضای بین صفحات، این حرکت رو به بالا به شدت تسریع می شود و با سرعت زیادی به صفحه بالایی جذب می شوند.

3.3.3. توضیحات نصب

نمودار نصب Millikan، که با آن نتایج قاطع در سال 1909 به دست آمد، در شکل 17 نشان داده شده است.
یک خازن تخت ساخته شده از صفحات گرد برنجی M و N با قطر 22 سانتی متر (فاصله بین آنها 1.6 سانتی متر) در محفظه C قرار داده شد. یک سوراخ کوچک p در مرکز صفحه بالایی ایجاد شد که قطرات روغن از آن عبور می کرد. دومی با تزریق یک جریان روغن با استفاده از یک اسپری تشکیل شد. هوا قبلاً با عبور دادن آن از لوله ای با پشم شیشه از گرد و غبار پاک می شد. قطر قطرات روغن حدود 10-4 سانتی متر بود.
ولتاژ 104 ولت از باتری B به صفحات خازن می رسید که با استفاده از کلید می توان صفحات را اتصال کوتاه کرد و میدان الکتریکی را از بین برد.
قطرات روغنی که بین صفحات M و N می افتند توسط یک منبع قوی روشن می شوند. رفتار قطرات عمود بر جهت پرتوها از طریق تلسکوپ مشاهده شد.
یون های لازم برای چگالش قطرات توسط تابش یک قطعه رادیوم به وزن 200 میلی گرم که در فاصله 3 تا 10 سانتی متری از کنار صفحات قرار دارد ایجاد شد.
با استفاده از دستگاه مخصوص، پایین آوردن پیستون باعث انبساط گاز شد. 1 - 2 ثانیه پس از انبساط، رادیوم توسط یک صفحه نمایشگر حذف یا پنهان شد. سپس میدان الکتریکی روشن شد و رصد قطرات به داخل تلسکوپ آغاز شد. لوله دارای مقیاسی بود که بر اساس آن می‌توان مسیر طی شده توسط قطره را در مدت زمان معینی شمارش کرد. زمان با استفاده از یک ساعت دقیق با قفل ثبت شد.
میلیکان در طول مشاهدات خود پدیده ای را کشف کرد که به عنوان کلید کل مجموعه اندازه گیری های دقیق بعدی بارهای اولیه فردی عمل می کرد.
میلیکان می نویسد: «در حین کار بر روی قطرات معلق، چندین بار فراموش کردم که آنها را در برابر پرتوهای رادیوم محافظت کنم. سپس به طور اتفاقی متوجه شدم که هر از گاهی یکی از قطره ها به طور ناگهانی شارژ خود را تغییر می دهد و شروع به حرکت در امتداد میدان یا در مقابل آن می کند، ظاهراً در مورد اول یک یون مثبت و در مورد دوم یک یون منفی می گیرد. این امکان را برای اندازه‌گیری قابل اعتماد نه تنها بارهای تک تک قطره‌ها، همانطور که تا آن زمان انجام می‌دادم، بلکه بار یک یون اتمسفر را نیز باز کرد.
در واقع، با اندازه‌گیری سرعت یک قطره دو بار، یک بار قبل و یک بار بعد از گرفتن یون، به وضوح می‌توانم خصوصیات قطره و خواص محیط را کاملاً حذف کنم و با مقداری متناسب با بار عمل کنم. یون گرفته شده.»

3.3.4. محاسبه شارژ اولیه

بار اولیه توسط Millikan بر اساس ملاحظات زیر محاسبه شد. سرعت حرکت یک قطره متناسب با نیروی وارد بر آن است و به بار قطره بستگی ندارد.
اگر قطره ای بین صفحات خازن تحت تأثیر گرانش به تنهایی با سرعت بیفتد؟
?1=kg (1)

هنگامی که میدانی که در برابر گرانش قرار دارد روشن می شود، نیروی عمل کننده تفاوت qE - mg خواهد بود، جایی که q بار افت است، E مدول قدرت میدان است.
سرعت افت برابر با:
?2 =k(qE-mg) (2)

اگر برابری (1) را بر (2) تقسیم کنیم، به دست می آید

از اینجا
(3)

اجازه دهید قطره یک یون را بگیرد و بار آن برابر با q شود، و سرعت حرکت؟
سپس e= q"- q.
با استفاده از (3) دریافت می کنیم

مقدار برای یک افت معین ثابت است.

3.3.5. نتیجه گیری از روش میلیکان

در نتیجه، هر باری که توسط یک قطره گرفته شود، متناسب با اختلاف سرعت (?2 - ?2) خواهد بود، به عبارت دیگر، متناسب با تغییر سرعت افت در اثر گرفتن یک یون است! بار اولیه به اندازه گیری مسیر طی شده توسط افت و مدت زمانی که طی آن مسیر طی شد کاهش یافت. مشاهدات متعدد اعتبار فرمول (4) را نشان داد. معلوم شد که مقدار e فقط می تواند به طور ناگهانی تغییر کند! e، 2e، 3e، 4e و غیره همیشه رعایت می شود.
میلیکان می نویسد: «در بسیاری از موارد، این افت به مدت پنج یا شش ساعت مشاهده شد و در این مدت نه هشت یا ده یون، بلکه صدها یون را جذب کرد. در مجموع، من جذب هزاران یون را به این طریق مشاهده کرده ام، و در همه موارد، بار گرفته شده... یا دقیقاً برابر با کوچکترین بارهای گرفته شده بود، یا برابر با یک مضرب صحیح کوچک از این بود. ارزش. این اثبات مستقیم و غیرقابل انکار است که الکترون یک «میانگین آماری» نیست، بلکه تمام بارهای الکتریکی یون‌ها یا دقیقاً برابر با بار الکترون هستند یا مضرب‌های صحیح کوچک آن بار را نشان می‌دهند.
بنابراین، اتمی بودن، گسستگی یا به زبان امروزی کوانتیزه شدن بار الکتریکی به یک واقعیت تجربی تبدیل شده است. اکنون مهم بود که نشان دهیم الکترون، به اصطلاح، در همه جا حاضر است. هر بار الکتریکی در جسمی با هر ماهیتی مجموع همان بارهای اولیه است.
روش Millikan این امکان را فراهم کرد که بدون ابهام به این سوال پاسخ دهیم. در اولین آزمایش‌ها، بارها با یونیزاسیون مولکول‌های گاز خنثی توسط جریانی از تشعشعات رادیواکتیو ایجاد شدند. بار یون های جذب شده توسط قطرات اندازه گیری شد.
هنگامی که مایعی با یک بطری اسپری پاشیده می شود، قطرات به دلیل اصطکاک برق می شوند. این در قرن نوزدهم به خوبی شناخته شده بود. آیا این بارها نیز مانند بارهای یونی کوانتیزه می شوند؟ Millikan قطرات را پس از پاشش "وزن" می کند و بارها را به روشی که در بالا توضیح داده شد اندازه گیری می کند. تجربه همان گسستگی بار الکتریکی را نشان می دهد.
علاوه بر این، هویت بارهای الکتریکی روی اجسام با ماهیت فیزیکی متفاوت نشان داده شد.
پاشیدن قطرات روغن (دی الکتریک)، گلیسیرین (نیمه رسانا)، جیوه (رسانا)، میلیکان ثابت می کند که بارهای اجسام با هر ماهیت فیزیکی در همه موارد، بدون استثنا، شامل بخش های اولیه منفرد با قدر کاملاً ثابت است. در سال 1913، Millikan نتایج آزمایش های متعدد را خلاصه کرد و مقدار زیر را برای بار اولیه ارائه کرد: e = 4.774.10-10 واحد. شارژ SGSE این گونه بود که یکی از مهم ترین ثابت های فیزیک مدرن ایجاد شد. تعیین بار الکتریکی به یک مسئله ساده حسابی تبدیل شد.

3.4. روش تصویربرداری کامپتون

کشف C.T.R نقش مهمی در تقویت ایده واقعیت الکترون ایفا کرد. ویلسون، اثر تراکم بخار آب بر روی یون ها، که منجر به امکان عکاسی از ردهای ذرات شد.
آنها می گویند که A. Compton در طول یک سخنرانی نتوانست شنونده شکاک را به واقعیت وجود ریزذرات متقاعد کند. او اصرار داشت که تنها پس از دیدن آنها با چشمان خود باور خواهد کرد.
سپس کامپتون عکسی از یک مسیر ذرات را نشان داد که در کنار آن اثر انگشت وجود داشت. "آیا میدانید این چیست؟" - از کامپتون پرسید. شنونده پاسخ داد: «انگشت». کامپتون با جدیت گفت: «در این صورت، این نوار درخشان همان ذره است.»
عکس‌های ردهای الکترونی نه تنها گواه واقعیت الکترون‌ها بود. آنها فرض کوچک بودن الکترون ها را تایید کردند و امکان مقایسه نتایج محاسبات نظری که شامل شعاع الکترون بود را با آزمایش ممکن کردند. آزمایش‌هایی که با مطالعه لنارد درباره قدرت نفوذ پرتوهای کاتدی آغاز شد، نشان داد که الکترون‌های بسیار سریعی که از مواد رادیواکتیو ساطع می‌شوند، مسیرهایی را در گاز به شکل خطوط مستقیم تولید می‌کنند. طول مسیر متناسب با انرژی الکترون است. عکس‌های ردیابی ذرات پرانرژی نشان می‌دهد که مسیرها از تعداد زیادی نقطه تشکیل شده‌اند. هر نقطه یک قطره آبی است که روی یک یون ظاهر می شود که در نتیجه برخورد یک الکترون با یک اتم ایجاد می شود. با دانستن ابعاد یک اتم و غلظت آنها، می توانیم تعداد اتم هایی را محاسبه کنیم که یک ذره باید در یک فاصله معین از آنها عبور کند. یک محاسبه ساده نشان می دهد که ذره؟
و غیره.................

فرضیه وجود اتم ها، آن ذرات غیرقابل تقسیم، که پیکربندی های مختلف آنها در فضای خالی جهان عینی اطراف ما را تشکیل می دهد، به قدمت تمدن ما است:

"طبیعت همه چیز را به اجسام اساسی تجزیه می کند."

اتم های جامد، جرمی و غیر قابل تقسیم نیوتن؛ اتم ها در تئوری جنبشی که میانگین انرژی جنبشی آنها با دمای بدن مشخص می شود. اتم ها در شیمی که ترکیبات هماهنگ آنها در واکنش های شیمیایی یافت می شود. اتم هیدروژن، از ترکیبات مختلف که پروت تمام عناصر را تشکیل می دهد. مفهوم اتم حداقل 25 قرن است که وجود داشته است، اگرچه اغلب به پس‌زمینه یا سرکوب شده است.

اما اتم چیست؟ و چه معنایی باید به این سوال داد؟ در پایان قرن نوزدهم، زمانی که ایجاد نظریه کلاسیک تکمیل شد و ابزارهای فنی جدید ظاهر شد، همه

این سوال قدیمی با اصرار بیشتری به صدا درآمد: ماهیت اتم چیست؟ این مضمون و تغییرات آن به لایت موتیف فیزیک قرن بیستم تبدیل شد.

در پایان قرن نوزدهم، آزمایش‌های زیادی برای مطالعه تخلیه الکتریکی در گازهای کمیاب انجام شد. تخلیه (با استفاده از یک سیم پیچ القایی یا ماشین الکترواستاتیکی که اختلاف پتانسیل زیادی ایجاد می کند) بین یک الکترود منفی به نام کاتد و یک الکترود مثبت به نام آند برانگیخته می شود. تخلیه شد. هنگامی که هوا در لوله به اندازه کافی کمیاب شد، منطقه تاریک اطراف کاتد، که به عنوان نقطه تاریک کروکس شناخته می شود، به تدریج گسترش یافت تا زمانی که به انتهای مخالف لوله رسید، که سپس شروع به درخشش کرد، رنگ درخشش بستگی به نوع شیشه ای که لوله از آن ساخته شده است.

اگر صفحات مختلفی در لوله قرار داده شود، برای مثال، مانند شکل. 62، سپس یک نقطه کوچک واقع در انتهای لوله می درخشد، گویی چیزی از سوراخ های صفحه عبور می کند و با رسیدن به شیشه، باعث درخشش آن می شود. این چیزی را پرتوهای کاتدی می نامیدند.

در پایان قرن نوزدهم بحث های پرشوری در مورد ماهیت این پرتوها وجود داشت. برخی معتقد بودند که پرتوها، مانند نور، منشأ خود را مدیون فرآیندهای موجود در اتر هستند. برخی دیگر معتقد بودند که آنها از ذرات باردار الکتریکی تشکیل شده اند. در سال 1895، ژان پرین موفق شد این پرتوها را در یک ظرف جدا شده جمع آوری کند و ثابت کند که حامل بار منفی هستند. اندکی پس از آن، جی جی تامسون آزمایش کلاسیک خود را انجام داد، که در آن اولین بار پرتوهای کاتدی را با ذراتی شناسایی کرد که بعداً الکترون نامیده شدند. او نوشت:

آزمایش‌هایی که در این مقاله توضیح داده شد، با هدف به دست آوردن اطلاعاتی در مورد ماهیت پرتوهای کاتدی انجام شد. دیدگاه‌های کاملاً متضادی در مورد این پرتوها وجود دارد. طبق نظر تقریباً متفق القول فیزیکدانان آلمانی، آنها توسط نوعی فرآیند در اتر ایجاد می شوند که - به دلیل این واقعیت که مسیر آنها در یک میدان مغناطیسی یکنواخت مستطیل نیست، بلکه دایره ای است - در هیچ یک از آنها مشابه نیست. پدیده های قبلا مشاهده شده؛ مطابق با

نظر دیگر این است که این پرتوها به دور از منشاء اثیری، اما منشأ مادی هستند و صرفاً جریانی از ذرات ماده هستند که با الکتریسیته منفی باردار شده اند.

شکل. 63. نمودار نصب تامسون (برگرفته از).

با ایجاد میدان الکتریکی بین صفحات نشان داده شده در شکل. تامسون با 63 حرف و یا یک میدان مغناطیسی عمود بر جهت انتشار پرتوها، جابجایی یک نقطه درخشان را در انتهای لوله مشاهده کرد. هر چه میدان های الکتریکی یا مغناطیسی قوی تر باشد، لکه بیشتر جابه جا می شود. تامسون با اطمینان از اینکه این پدیده به نوع گازی که در لوله است بستگی ندارد، نوشت:

از آنجایی که پرتوهای کاتدی حامل بار منفی هستند، با نیروی الکترواستاتیکی منحرف می‌شوند که گویی بار منفی دارند، و به نیروی مغناطیسی واکنش نشان می‌دهند، همانطور که اجسام با بار منفی که در امتداد خط انتشار پرتوها حرکت می‌کنند، به آن واکنش نشان می‌دهند. نمی توانم به این نتیجه برسم که پرتوهای کاتدی بارهای الکتریسیته منفی هستند که توسط ذرات ماده حمل می شوند. سپس این سوال مطرح می شود: این ذرات چیست؟ آیا اتم‌ها، مولکول‌ها یا ماده در حالت جدایی بهتری هستند؟ به منظور روشن کردن این سوال، تعدادی اندازه گیری از نسبت جرم این ذرات به مقدار بار حمل شده توسط آنها انجام دادم.

در همان زمان، نیروی وارد بر یک ذره باردار از میدان مغناطیسی B، عمود بر جهت حرکت آن:

به عنوان مثال، اگر ذره بار منفی داشته باشد و میدان الکتریکی از تا به دور باشد، نیروی الکتریکی ذره را به سمت پایین منحرف می کند. نیروی مغناطیسی وارد بر ذره ای که در یک میدان مغناطیسی حرکت می کند، همانطور که در شکل نشان داده شده است. 64، ذره را به سمت بالا منحرف می کند: بنابراین، با انتخاب قدرت میدان های الکتریکی و مغناطیسی به طوری که نقطه نورانی بدون جابجایی باقی بماند، تامسون در نتیجه نیروهای وارد بر ذرات از میدان های الکتریکی و مغناطیسی را برابر می کند:

از اینجا سرعت ذرات فرضی را آموخت. سپس با خاموش کردن میدان الکتریکی و تغییر قدرت میدان مغناطیسی، می‌توانست میزان انحراف ذرات انتهای لوله را تغییر دهد. تامسون با دانستن زمانی که ذرات در میدان مغناطیسی قرار داشتند (از آنجایی که سرعت آنها را می دانست)، می توانست تأثیر این میدان را بر آنها محاسبه کند. از اینجا، از انحراف اندازه گیری شده، او توانست نسبت بار ذرات به جرم آنها را تعیین کند.

او در نهایت به نسبت جرم به بار زیر برای ذرات فرضی خود رسید:

تامسون نتیجه گرفت:

از این اندازه‌گیری‌ها مشخص می‌شود که این مقدار به ماهیت گاز بستگی ندارد و مقدار آن در مقایسه با مقداری که کوچک‌ترین مقدار شناخته شده قبلی برای این نسبت است و مربوط به یون‌های هیدروژن است که در الکترولیز شرکت می‌کنند بسیار کوچک است. .

بنابراین، مقدار نسبت های حامل های الکتریکی در پرتوهای کاتدی به طور قابل توجهی کمتر از مقدار مربوطه در الکترولیز است. کوچکی یا با کوچکی یا با اهمیت بزرگ یا هر دو در یک زمان توضیح داده می شود.

این حامل الکتریسیته، ذره سازنده فعال پرتوهای کاتدی، در نهایت الکترون نامیده شد که اولین ذره بنیادی قرن بیستم بود.

تامسون بعداً نوشت:

اولین تلاش من برای منحرف کردن پرتوهای کاتدی این بود که آنها را از بین دو صفحه فلزی موازی که در داخل یک لوله تخلیه نصب شده بودند عبور دهم و یک میدان الکتریکی بین این صفحات را تحریک کنم. من نتوانستم انحراف معمولی را به این ترتیب به دست بیاورم... عدم انحراف با وجود گاز در لوله توضیح داده شد (فشار خیلی بالا باقی ماند) بنابراین لازم بود خلاء بالاتری به دست آید. اما گفتن این کار آسان تر از انجام آن بود. تکنیک به دست آوردن خلاء بالا در آن روزها در ابتدای راه بود.

نه برای اولین بار، اجرای یک آزمایش سرنوشت ساز با مشکلات مفهوم ایدئولوژیک آن مواجه نشد، بلکه با کمبود وسایل فنی لازم روبرو شد.

پس از اندازه گیری های تامسون، تعیین مقدار بار یا جرم این ذرات به طور جداگانه بسیار مهم بود. بار یون‌های گازی که قبلاً در آزمایشگاه تامسون اندازه‌گیری شده بود، تقریباً با فرض اینکه بار این یون‌ها با بار حمل شده توسط ذره کاتد برابر است، نشان دادن اینکه جرم این ذرات بسیار کوچک است دشوار نیست:

در آن سال‌ها تامسون ذرات کاتد را «جسم» یا اتم‌های اولیه نامید. کلمه "الکترون" توسط او برای نشان دادن مقدار بار حمل شده توسط "جسم" استفاده شد. با این حال، با گذشت زمان، خود ذره شروع به الکترون نامید. خیلی بعد (در سال 1909)، میلیکان، با اندازه‌گیری مقدار بار روی قطرات نفت، ثابت کرد که بار اولیه (فرض می‌رفت که مقدار آن برابر با بار الکترون است) تقریباً برابر است با اجازه دهید مقادیر مدرن را بدهیم. بار و جرم الکترون:

در این مورد اختلاف نظر کامل وجود دارد. برخی از مورخان علم کشف الکترون را با نام‌های G. Lorentz و P. Zeeman مرتبط می‌کنند، برخی دیگر آن را به E. Wiechert نسبت می‌دهند، برخی دیگر - به سایر محققان، در حالی که اکثریت بر اولویت جوزف جان تامسون یا GG بزرگ، همانطور که او در دنیای علمی نیز نامیده می شود.

حتی برجسته‌ترین مقاماتی که از نزدیک درگیر مسائل فیزیک اتمی هستند، کاملاً متضرر هستند: افتخار کاشف کیست؟ فیزیکدان نظری برجسته N. Bohr به اولویت F.E.A. Lenard و فیزیکدان تجربی بی نظیر E. Rutherford به F. Kaufman متقاعد شده است.

با گذشت زمان، دوره بحث برانگیز کشف واقعی الکترون 28 سال طول می کشد: از 1871 تا 1899. چه کسی در سرچشمه این اکتشاف مهم ایستاده است، که منجر به چنین نبردهای علمی طولانی شد، زمانی که نیزه ها به طور جدی شکسته شدند؟ علاوه بر این، در شرایطی که برخی از مناقشه‌کنندگان قبلاً توانسته‌اند مشکلات زیادی ایجاد کنند. برخی از آنها به تحقیقات علمی و برخی به دسیسه های علمی مشغول بودند. درست مثل بحث هایی که برای روشن شدن ماهیت نور انجام می شود.

در ابتدا، در سال 1894، هرمان لودویگ هلمهولتز، طبیعت شناس برجسته آلمانی و مخالف علمی او، جرج استونی ایرلندی، با یکدیگر جنگیدند. هر کدام از آنها اولویت کشف الکترون را به خود نسبت دادند. استونی، در برابر همه افراد صادق، هلمهولتز را به سرقت علمی آشکار متهم کرد و حقایقی را منتشر کرد که او را در مقاله "درباره الکترون یا اتم الکتریسیته" که در یکی از شماره های مجله فلسفه (1894، جلد 1.38) منتشر شد، متهم کرد. ، R.418). چقدر این اتهام صحت داشت؟

دوازده سال قبل از این انتشار در همان مجله (1882، جلد 11، R. 361)، استونی اثری را منتشر کرد که در آن نظرات خود را در مورد وجود الکترون بیان کرد و استدلال کرد که «به ازای هر پیوند شیمیایی شکسته در یک الکترولیت وجود دارد. مقدار برق معین و در همه موارد یکسان است."

کمتر از دو ماه نگذشته بود که مقاله ای از هلمهولتز در مجله منتشر شده توسط انجمن شیمی منتشر شد و کشف الکترون را اعلام کرد. در این بیانیه آمده است: «اگر ایده ساختار اتمی مواد ساده درست تلقی شود، نمی توان از این نتیجه گیری اجتناب کرد که الکتریسیته، اعم از منفی و مثبت، به بخش های ابتدایی تقسیم می شود که مانند اتم های الکتریسیته در کنار هم قرار دارند.»

آیا هلمهولتز هنگام نوشتن این سطور از کار استونی اطلاع داشت؟ ظاهراً او نمی‌توانست نداند. همچنین غیر قابل توضیح است که چرا او با حدس و گمان در مورد اختیارات خود، به معنای واقعی کلمه در هر فرصتی استونی را در هم می کوبید و دائماً اولویت خود را از آن خود می دانست؟ به خاطر افزایش شهرت؟ اما هلمهولتز قبلاً اغلب در پرتوهای خود غسل می کرد. استونی به دلیل غوطه ور شدن در ایده "الکترونیکی" که به توسعه آن ادامه داد، به سادگی زمان کافی برای خنثی کردن محرک در شخص هلمهولتز نداشت.

توسعه آن چنان او را جذب کرد که او نه تنها موفق شد یک ارزیابی کمی از کوچکترین بار الکتریکی ارائه دهد، و اصرار بر گنجاندن آن در تعداد ثابت های طبیعی اساسی داشت، بلکه نامی پایدار برای یک ذره بنیادی با بار منفی پیدا کرد - " الکترون».

ظاهراً حسادت پنهان از پیشرفت استونی سختکوش در آینده علم هلمهولتز را مجبور کرد که ابتدا به همکار خود در همه جا حمله کند و سپس عاقلانه سکوت کند. پیش بینی اینکه آیا اقدام فعال، متقابل یا انفعال به بهترین وجه دشمن را شکست می دهد دشوار است. پس موقتا ساکت شد.

با این حال، اگر ساعت را کمی بیشتر به عقب برگردانیم، شروع مبارزه برای رهبری علمی اصلاً فایده ای نداشت، زیرا پس از مطالعه دقیق تاریخچه موضوع، دو نام دیگر ظاهر شد. به نظر می رسد که در سال 1878 قبل از استونی، یکی از ارکان علم فیزیکی، هندریک لورنتس هلندی، قبلاً توجه دانشمندان را به ایده گسستگی بارهای الکتریکی جلب کرده بود و هفت سال قبل از لورنتس، ویلهلم فیزیکدان آلمانی. ادوارد وبر در مورد الکترون صحبت کرد و تحقیقات مرد ایرلندی و سایر پیروان آنها را پیش بینی کرد. به عنوان مثال، وبر با بینش شگفت انگیزی اظهار داشت: "... با گسترش جهانی الکتریسیته، می توان دریافت که یک اتم الکتریکی با هر اتم یک ماده مرتبط است." شاید باید لوح افتخار می گرفت؟

بعید. به هر حال، بیان یک ایده ارزشمند یک چیز است، کمک به هر طریق ممکن در توسعه آن چیز دیگری است. و بنابراین، بدون عذاب وجدان، اولویت در اثبات نظری وجود الکترون، در واقع در پیش بینی یک ذره بنیادی با بار منفی، را می توان با خیال راحت به استونی ایرلندی داد که متأسفانه نام او ذکر نشده است. در هر کجا: نه در کتاب های مرجع و نه در دایره المعارف ها.

به هر حال، نه تنها نظریه پردازان، بلکه آزمایشگران نیز برای حق تقدم برای کشف الکترون مبارزه کردند، تا بفهمند چه کسی ذره بار منفی را به طور تجربی کشف کرده است؟ امروزه، هر دانش آموز مدرسه ای نام جی جی تامسون را می شناسد، که به گفته اکثر تاریخ نگاران علم، "والد" واقعی الکترون است. به خاطر همین کشف خیره کننده بود که در سال 1906 جایزه نوبل را دریافت کرد.

اولویت انکارناپذیر تلقی می شود، اگرچه در واقع واقعیت تاریخی با آن در تضاد است. برای قانع شدن در این مورد، کافی است مجله دانشگاه کونیگزبرگ برای ژانویه 1897 را برداریم، جایی که آخرین تحقیقات در زمینه شیمی و فیزیک در آن منتشر شده است. در جلد 38 ژانویه، در صفحه 12 این نشریه، مقاله ای از فیزیکدان آلمانی امیل ویچرت منتشر شد که بدون ابهام اولویت را در کشف تجربی الکترون پشت آن نشان می دهد.

تامسون همین کشف را دو ماه بعد - در 30 آوریل 1897 - به شورای علمی مؤسسه سلطنتی انگلستان گزارش داد و اولین انتشار او در مورد جزئیات این موضوع تنها در ماه می منتشر شد. دانشمندان توسط مجله "Electricity" (1897, ou1.39, R.104) با آن آشنا شدند.

بنابراین، ویچرت پنج ماه جلوتر از GG بزرگ بود. اما وقتی صحبت از کار یک مرجع بی چون و چرا در دنیای علمی به میان آمد، چه کسی به زمان بندی وقایع علاقه مند بود؟ در اینجا به این سؤال باز می گردیم که چه چیزی را باید به عنوان نقطه شروع در توزیع مالکیت فکری گرفت: خود ایده، توسعه و توجیه آن، یا کار چاپی پیشگام که هر دو را در بر می گیرد؟

به نظر می رسد در هر صورت نمی توان ترتیب زمانی ورود یک کشف یا اختراع به قدرت را نادیده گرفت. حتی به شرطی که در ابتدا فرضیه‌ای وجود داشته باشد که باید در زمان و ذهن «قرار گیرد». بنابراین، به همان میزان، اگر نگوییم بیشتر از استونی، وبر و تامسون معروف، ویچرت کمتر شناخته شده در کشف الکترون مشارکت داشت.

اما فقط در چند کتاب مرجع خاص می توان خواند که مستقل از جی جی تامسون، این فیزیکدان الکترون را کشف و بار نسبی آن را تعیین کرد. در این مثال، ما به قدرت واقعی در علم که قدرت اختیار دارد، متقاعد شده ایم.