1.1 इलेक्ट्रॉन और रेडियोधर्मिता की खोज।

परमाणु की जटिल संरचना के बारे में विचारों का जन्म

विद्युत धारा की पृथक प्रकृति इलेक्ट्रोलिसिस पर फैराडे के काम में परिलक्षित होती है - एक ही धारा इलेक्ट्रोड पर अलग-अलग मात्रा में पदार्थ छोड़ती है, जो इस बात पर निर्भर करता है कि कौन सा पदार्थ घुल गया है। जब एक मोल मोनोवैलेंट पदार्थ छोड़ा जाता है, तो 96,500 C का चार्ज इलेक्ट्रोलाइट से होकर गुजरता है, और एक डाइवैलेंट पदार्थ के साथ, चार्ज दोगुना हो जाता है। 19वीं सदी के अंत में परिभाषित होने के बाद। एवोगैड्रो की संख्या ने प्राथमिक विद्युत आवेश के परिमाण का अनुमान लगाना संभव बना दिया। चूँकि 6.02 · 10 23 परमाणु 96,500 C का आवेश स्थानांतरित करते हैं, तो एक का अंश 1.2-10 -19 C होता है। इसलिए, यह बिजली का सबसे छोटा हिस्सा या "बिजली का परमाणु" है। जॉर्ज स्टोनी ने इस "बिजली के परमाणु" को इलेक्ट्रॉन कहने का सुझाव दिया।

गैसों में धाराओं के साथ काम करना एक दुर्लभ गैसीय वातावरण प्राप्त करने की कठिनाइयों से जटिल है। जर्मन ग्लासब्लोअर जी. गीस्लर ने दुर्लभ गैस से मनोरंजन के लिए ट्यूब बनाईं जो विद्युत प्रवाह प्रवाहित करने पर चमकती थीं। उनमें, वी. गिथॉफ ने कैथोड से विकिरण की खोज की जो ट्यूब की दीवारों की प्रतिदीप्ति का कारण बनती थी, जिसे कहा जाता था कैथोड किरणें.जैसा कि अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी डब्लू क्रुक्स ने स्थापित किया था, ये किरणें एक सीधी रेखा में फैलती थीं, एक चुंबकीय क्षेत्र द्वारा विक्षेपित होती थीं और एक यांत्रिक प्रभाव डालती थीं।

फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानी जे. पेरिन ने कैथोड के सामने ट्यूब के अंदर कैथोड के विपरीत एक छेद वाला एक धातु सिलेंडर रखा और पाया कि सिलेंडर नकारात्मक रूप से चार्ज किया गया था। जब किरणें चुंबकीय क्षेत्र से विक्षेपित हो गईं और सिलेंडर में प्रवेश नहीं कर पाईं, तो यह अनावेशित हो गया। दो साल बाद, जे. थॉमसन ने सिलेंडर को कैथोड के सामने नहीं, बल्कि किनारे पर रखा: एक लाए गए चुंबक ने कैथोड किरणों को मोड़ दिया ताकि वे सिलेंडर में प्रवेश करें और इसे नकारात्मक रूप से चार्ज करें, लेकिन कांच पर फ्लोरोसेंट स्पॉट स्थानांतरित हो गया। इसका मतलब यह है कि किरणें नकारात्मक रूप से आवेशित कण हैं। ऐसे मापने वाले उपकरण को हाई-वैक्यूम कैथोड रे ट्यूब कहा जाता है। संधारित्र के क्षेत्र में चालू चुंबकीय क्षेत्र के कारण लोरेंत्ज़ बल के प्रभाव में, स्क्रीन पर किरण की घटना का चमकदार निशान बदल जाता है। तो 1895 में एक नये विज्ञान का जन्म हुआ - इलेक्ट्रॉनिक्स.

विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों के साथ एक साथ कार्य करते हुए और उनके परिमाण को बदलते हुए, थॉमसन ने उन्हें चुना ताकि उन्हें मुआवजा दिया जा सके, कैथोड किरणें विचलित न हों, और कांच पर दाग न हिले। उन्होंने विद्युत आवेश और कण द्रव्यमान का अनुपात प्राप्त किया ई/टी = 1.3 10 -7 सी/जी. थॉमसन से स्वतंत्र रूप से, इस मान को वी. कॉफ़मैन द्वारा कैथोड किरणों के लिए मापा गया और एक समान मान प्राप्त किया गया। थॉमसन ने इस कण को ​​नाम दिया कणिका,और एक इलेक्ट्रॉन केवल उसका आवेश होता है, लेकिन तब कैथोड किरणों के कण को ​​ही इलेक्ट्रॉन (ग्रीक से) कहा जाता था। इलेक्ट्रॉन - एम्बर)।

इलेक्ट्रॉन की खोज और उसके अद्वितीय गुणों के अध्ययन ने परमाणु की संरचना में अनुसंधान को प्रेरित किया। पदार्थ द्वारा ऊर्जा के अवशोषण और उत्सर्जन की प्रक्रियाएँ स्पष्ट हो गईं; रासायनिक तत्वों की समानताएं और अंतर, उनकी रासायनिक गतिविधि और जड़ता; डी.आई. मेंडेलीव की रासायनिक तत्वों की आवर्त सारणी का आंतरिक अर्थ, रासायनिक बंधों की प्रकृति और रासायनिक प्रतिक्रियाओं के तंत्र; पूरी तरह से नए उपकरण सामने आए हैं जिनमें इलेक्ट्रॉनों की गति निर्णायक भूमिका निभाती है। पदार्थ की प्रकृति पर विचार बदल गये। इलेक्ट्रॉन की खोज (1897) ने परमाणु भौतिकी के युग की शुरुआत की।

पदार्थ के माध्यम से इलेक्ट्रॉनों के संचरण के कई प्रयोगों से, जे. थॉमसन ने निष्कर्ष निकाला कि एक परमाणु में इलेक्ट्रॉनों की संख्या परमाणु द्रव्यमान के आकार से संबंधित है। लेकिन सामान्य अवस्था में, परमाणु को विद्युत रूप से तटस्थ होना चाहिए, और इसलिए प्रत्येक परमाणु में विभिन्न संकेतों के आवेशों की संख्या समान होती है। चूँकि एक इलेक्ट्रॉन का द्रव्यमान हाइड्रोजन परमाणु के द्रव्यमान का लगभग 1/2000 होता है, इसलिए धनात्मक आवेश का द्रव्यमान इलेक्ट्रॉन के द्रव्यमान का 2000 गुना होना चाहिए। उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन का लगभग सारा द्रव्यमान धनात्मक आवेश से जुड़ा होता है। इलेक्ट्रॉन की खोज के साथ, नई समस्याएं तुरंत सामने आईं। एक परमाणु तटस्थ होता है, जिसका अर्थ है कि इसमें सकारात्मक चार्ज वाले अन्य कण भी होने चाहिए। इन्हें अभी तक नहीं खोला गया है.

फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानी ए. बेकरेल ने ल्यूमिनसेंस का अध्ययन करते हुए रेडियोधर्मिता की घटना की खोज (1896) की। वह ट्यूब की दीवारों पर कैथोड किरणों से प्रतिदीप्ति और ट्यूब के इस हिस्से से उत्सर्जित एक्स-रे के बीच संबंध में रुचि रखते थे। विभिन्न पदार्थों को विकिरणित करके, उन्होंने यह पता लगाने की कोशिश की कि क्या सूरज की रोशनी से विकिरणित फॉस्फोरसेंट निकायों द्वारा एक्स-रे उत्सर्जित किया जा सकता है। जल्द ही क्यूरीज़ ने इस मामले को उठाया और एक अधिक सक्रिय तत्व की खोज की, जिसे उन्होंने मैरी क्यूरी के जन्मस्थान पोलैंड के सम्मान में पोलोनियम नाम दिया। प्रभाव की भयावहता को मापते हुए, स्कोलोडोव्स्का-क्यूरी ने एक नए तत्व - रेडियम की खोज की, और इसे विकिरण प्रभाव कहा। रेडियोधर्मिता(अक्षांश से. रेडियो- मैं किरणें उत्सर्जित करता हूं)। रेडियम की विकिरण तीव्रता यूरेनियम की तुलना में सैकड़ों-हजारों गुना अधिक है। फिर तीसरे रेडियोधर्मी तत्व की खोज हुई - एक्टिनियम। और रेडियोधर्मिता के अध्ययन में एक निश्चित "उछाल" था।

1899 के अंत तक, जे. थॉमसन के सहयोगी ई. रदरफोर्ड ने निष्कर्ष निकाला: "... प्रयोगों से पता चलता है कि यूरेनियम का विकिरण जटिल है और इसमें कम से कम दो अलग-अलग प्रकार होते हैं: एक, जल्दी से अवशोषित हो जाता है, चलो इसे विकिरण कहते हैं; दूसरा, अधिक मर्मज्ञ, चलो इसे कहते हैं

-विकिरण।" तीन साल बाद, पी. विलार ने विकिरण का एक और घटक पाया जो चुंबकीय क्षेत्र द्वारा विक्षेपित नहीं होता था; इसे -किरणें कहा जाता था। रेडियोधर्मिता को शीघ्र ही प्राकृतिक विज्ञान और चिकित्सा में अनुप्रयोग मिल गया।

परमाणु को अब अविभाज्य नहीं माना जाता था। हाइड्रोजन परमाणुओं से सभी परमाणुओं की संरचना का विचार 1815 में अंग्रेजी चिकित्सक डब्ल्यू. प्राउट द्वारा व्यक्त किया गया था। परमाणुओं की अविभाज्यता के बारे में संदेह ने वर्णक्रमीय विश्लेषण और रासायनिक तत्वों की आवर्त सारणी की खोज को जन्म दिया। यह पता चला कि परमाणु स्वयं एक जटिल संरचना है, जिसके घटक भागों की आंतरिक गतिविधियाँ विशिष्ट स्पेक्ट्रा के लिए जिम्मेदार हैं। इसकी संरचना के मॉडल सामने आने लगे।

एक परमाणु का मॉडल - एक सकारात्मक चार्ज एक सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए काफी बड़े क्षेत्र (संभवतः गोलाकार आकार में) में वितरित किया जाता है, और इलेक्ट्रॉनों को "पुडिंग में किशमिश" की तरह इसमें मिलाया जाता है - केल्विन द्वारा 1902 में प्रस्तावित किया गया था। जे. थॉमसन ने अपना विचार विकसित किया: एक परमाणु धनात्मक आवेशित पदार्थ की एक बूंद है, जिसके अंदर इलेक्ट्रॉन वितरित होते हैं, जो कंपन की स्थिति में होते हैं। इन कंपनों के कारण, परमाणु विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा उत्सर्जित करते हैं; इस तरह वह प्रकाश के फैलाव को समझाने में सफल रहे, लेकिन कई सवाल उठे। रासायनिक तत्वों की आवर्त सारणी को समझाने के लिए, उन्होंने इलेक्ट्रॉनों के विभिन्न विन्यासों का अध्ययन किया, जिससे पता चला कि स्थिर विन्यास निष्क्रिय गैसों जैसे निष्क्रिय तत्वों की संरचना के अनुरूप हैं, और अस्थिर विन्यास अधिक सक्रिय तत्वों के अनुरूप हैं। परमाणुओं द्वारा उत्सर्जित प्रकाश की तरंग दैर्ध्य के आधार पर, थॉमसन ने अनुमान लगाया कि ऐसे परमाणु द्वारा कब्जा कर लिया गया क्षेत्र लगभग 10 -10 मीटर होगा। उन्होंने मैक्सवेल के सिद्धांत के अनुसार विकिरण की विशेषताओं की गणना करके बहुत सारी धारणाएँ बनाईं, क्योंकि उन्होंने उनका मानना ​​था कि परमाणु के अंदर केवल विद्युत चुम्बकीय बल ही कार्य करते हैं। 1903 में, थॉमसन ने प्राप्त किया कि चलते समय इलेक्ट्रॉनों को अण्डाकार तरंगें उत्सर्जित करनी चाहिए, 1904 में - कि जब इलेक्ट्रॉनों की संख्या 8 से अधिक हो, तो उन्हें रिंगों में व्यवस्थित किया जाना चाहिए और रिंग की घटती त्रिज्या के साथ प्रत्येक रिंग में उनकी संख्या कम होनी चाहिए। इलेक्ट्रॉनों की संख्या रेडियोधर्मी परमाणुओं को स्थिर नहीं रहने देती; वे अल्फा कणों का उत्सर्जन करते हैं, और एक नई परमाणु संरचना स्थापित होती है। थॉमसन के छात्रों में से एक, ई. रदरफोर्ड के प्रयोग से परमाणु की संरचना का परमाणु मॉडल तैयार हुआ।

19वीं सदी के अंत में खोजें। - एक्स-रे (1895), प्राकृतिक रेडियोधर्मिता (बेकेरेल, 1896), इलेक्ट्रॉन (जे. थॉमसन, 1897), रेडियम (पियरे और मैरी क्यूरी, 1898), विकिरण की क्वांटम प्रकृति (प्लैंक, 1900) एक की शुरुआत थी विज्ञान में क्रांति.

1.2 परमाणु की संरचना का ग्रहीय मॉडल। आधुनिक विज्ञान और बोह्र की अभिधारणाएँ

परमाणु की संरचना का ग्रहीय मॉडल सबसे पहले जे. पेरिन द्वारा प्रस्तावित किया गया था, जिसमें इलेक्ट्रॉनों की कक्षीय गति द्वारा देखे गए गुणों को समझाने की कोशिश की गई थी। लेकिन वी. विन ने इसे अस्थिर माना। सबसे पहले, जब एक इलेक्ट्रॉन घूमता है, तो शास्त्रीय इलेक्ट्रोडायनामिक्स के अनुसार, इसे लगातार ऊर्जा उत्सर्जित करनी चाहिए और अंततः, नाभिक पर गिरना चाहिए। दूसरे, ऊर्जा की निरंतर हानि के कारण, किसी परमाणु के विकिरण का एक सतत स्पेक्ट्रम होना चाहिए, लेकिन एक रेखा स्पेक्ट्रम देखा जाता है।

सोने और अन्य धातुओं की पतली प्लेटों के माध्यम से α-कणों के पारित होने पर प्रयोग ई. रदरफोर्ड के कर्मचारियों, ई. मार्सडेन और एच. गीगर (1908) द्वारा किए गए थे। उन्होंने पाया कि लगभग सभी कण प्लेट से स्वतंत्र रूप से गुजरते हैं, और उनमें से केवल 1/10,000 ही मजबूत विक्षेपण का अनुभव करते हैं - 150° तक। थॉमसन का मॉडल इसकी व्याख्या नहीं कर सका, लेकिन उनके पूर्व सहायक रदरफोर्ड ने विचलन के अंश का अनुमान लगाया और ग्रहीय मॉडल पर आए: सकारात्मक चार्ज एक महत्वपूर्ण द्रव्यमान के साथ 10 - 15 के क्रम की मात्रा में केंद्रित है।

एक परमाणु में इलेक्ट्रॉनों की कक्षाओं को निश्चित मानते हुए, थॉमसन 1913 में परमाणु की संरचना का एक ग्रहीय मॉडल भी लेकर आए। लेकिन, कूलम्ब के नियम का उपयोग करके ऐसे परमाणु की स्थिरता की समस्या को हल करते हुए, उन्होंने केवल एक इलेक्ट्रॉन के लिए एक स्थिर कक्षा पाई। न तो थॉमसन और न ही रदरफोर्ड रेडियोधर्मी क्षय के दौरान अल्फा कणों के उत्सर्जन की व्याख्या कर सके - यह पता चला कि परमाणु के केंद्र में इलेक्ट्रॉन होने चाहिए?! उनके सहायक जी. मोसले ने आवर्त सारणी के कई परमाणुओं की वर्णक्रमीय रेखाओं की आवृत्ति को मापा और पाया कि “एक परमाणु का एक निश्चित विशिष्ट मान होता है जो एक परमाणु से दूसरे परमाणु पर जाने पर नियमित रूप से बढ़ता है।” यह मात्रा आंतरिक कोर के आवेश के अलावा और कुछ नहीं हो सकती।”

ग्रहीय मॉडल पर आधारित परमाणु संरचना के सिद्धांत के निर्माण में बहुत सारे विरोधाभासों का सामना करना पड़ा।

सबसे पहले, डेनिश भौतिक विज्ञानी एन. बोह्र ने पदार्थ के माध्यम से चलते समय आवेशित कणों के मंदी की समस्या के लिए शास्त्रीय यांत्रिकी और इलेक्ट्रोडायनामिक्स को लागू करने की कोशिश की, लेकिन इलेक्ट्रॉन ऊर्जा के दिए गए मूल्य के लिए, मनमाना कक्षीय पैरामीटर (या आवृत्तियों) निर्दिष्ट करना संभव हो गया ) इसके लिए, जिससे विरोधाभास पैदा हुआ।

बोहर स्पेक्ट्रा की उत्पत्ति की समस्या के साथ परमाणु संरचना के सिद्धांत पर सहमत हुए। उन्होंने रदरफोर्ड के मॉडल को उन सिद्धांतों के साथ पूरक किया जो परमाणु की स्थिरता और उसके विकिरण के लाइन स्पेक्ट्रम को सुनिश्चित करते थे। बोह्र ने शास्त्रीय यांत्रिकी के विचारों को त्याग दिया और प्लैंक की क्वांटम परिकल्पना की ओर रुख किया: रिंग में गतिज ऊर्जा और क्रांति की अवधि के बीच एक निश्चित संबंध रिश्ते का स्थानांतरण है ई= एचवी , आवधिक गति से गुजरने वाली प्रणाली के लिए थरथरानवाला की ऊर्जा और आवृत्ति के बीच संबंध को व्यक्त करना। बामर, रिडबर्ग और रिट्ज के वर्णक्रमीय सूत्रों ने परमाणु की स्थिरता और हाइड्रोजन परमाणु के स्पेक्ट्रम की रेखा प्रकृति को सुनिश्चित करने के लिए आवश्यकताओं को तैयार करना संभव बना दिया: परमाणु में कई स्थिर अवस्थाएं (या ग्रहों में इलेक्ट्रॉन कक्षाएं) होती हैं मॉडल) जिसमें परमाणु ऊर्जा उत्सर्जित नहीं करता है; जब एक इलेक्ट्रॉन एक स्थिर कक्षा से दूसरी कक्षा में जाता है, तो परमाणु रिडबर्ग-रिट्ज़ आवृत्ति नियम के अनुरूप, आवृत्ति के आनुपातिक ऊर्जा के एक हिस्से को उत्सर्जित या अवशोषित करता है।

30 अप्रैल, 1897 को आधिकारिक तौर पर पहले प्राथमिक कण - इलेक्ट्रॉन का जन्मदिन माना जाता है। इस दिन कैवेडिश प्रयोगशाला के प्रमुख और रॉयल सोसाइटी ऑफ लंदन के सदस्य जोसेफ जॉन थॉमसन ने एक ऐतिहासिक घोषणा की। कैथोड किरणें"ग्रेट ब्रिटेन के रॉयल इंस्टीट्यूशन में, जिसमें उन्होंने घोषणा की कि कम दबाव पर गैसों में विद्युत निर्वहन पर उनके कई वर्षों के शोध के परिणामस्वरूप कैथोड किरणों की प्रकृति स्पष्ट हो गई। पार चुंबकीय और विद्युत में गैस-डिस्चार्ज ट्यूब रखकर फ़ील्ड्स, उन्होंने इन फ़ील्ड्स के क्षतिपूर्ति प्रभाव को देखकर, कणों के विशिष्ट चार्ज को विश्वसनीय रूप से निर्धारित किया, जिसका प्रवाह था कैथोड किरणें.

विद्युत परिघटनाओं के पिछले अध्ययनों की बदौलत विद्युत आवेश की असतत प्रकृति का विचार विज्ञान में मजबूती से स्थापित हो गया है। यहां तक ​​कि 1830 के दशक की पहली छमाही में माइकल फैराडे (1791-1867) ने भी इलेक्ट्रोलाइट्स के माध्यम से करंट के पारित होने का अध्ययन करते हुए स्थापित किया कि इलेक्ट्रोड पर किसी भी पदार्थ के एक ग्राम के बराबर मात्रा को छोड़ने के लिए, उतनी ही मात्रा में बिजली प्रवाहित की जानी चाहिए। समाधान, जिसे फैराडे संख्या के रूप में जाना जाने लगा।

अपने काम में उन्होंने लिखा: "पिंडों के परमाणुओं... में प्राकृतिक रूप से समान मात्रा में बिजली जुड़ी होती है।" लेकिन फिर भी उन्होंने न्यूनतम प्राथमिक प्रभार के अस्तित्व के बारे में निष्कर्ष नहीं निकाला।

आयरिश भौतिक विज्ञानी स्टोनी स्टोनी (1826-1911) 1874 में इलेक्ट्रोलिसिस के नियमों से इस निष्कर्ष पर पहुंचे, और फिर 1891 में उन्होंने एक परमाणु में एक चार्ज के अस्तित्व की परिकल्पना की, इसे एक इलेक्ट्रॉन कहा। लेकिन इन भविष्यवाणियों में निश्चित रूप से निहित है कि नकारात्मक बिजली का वाहक सकारात्मक इलेक्ट्रोड पर जमा इलेक्ट्रोलाइट में आयन जैसे पदार्थ का एक कण होगा।

हालाँकि, जे. जे. थॉमसन द्वारा प्राप्त परिणाम उनके समकालीनों के लिए पूरी तरह से अप्रत्याशित और यहाँ तक कि विरोधाभासी निकला। सबसे पहले, किए गए प्रयोगों की एक श्रृंखला से पता चला कि कैथोड किरणों के साथ माप के परिणाम उस गैस के प्रकार से पूरी तरह से स्वतंत्र थे जिसमें निर्वहन हुआ था। इसके अलावा, मापा गया अनुपात ई/एम (विशिष्ट चार्ज) असामान्य रूप से बड़ा निकला: यह सबसे हल्के हाइड्रोजन परमाणु के द्रव्यमान के लिए प्राथमिक विद्युत चार्ज के मूल्य के अनुपात से लगभग 2 हजार गुना अधिक निकला। उन्होंने इस बात पर भी जोर दिया कि उनके द्वारा खोजे गए कण किसी भी गैस के परमाणुओं का हिस्सा हैं। आइए हम यहां इस विषय पर जे. जे. थॉमसन के शब्दों को उद्धृत करें: "इसका परिणाम, जाहिर है, गैस की प्रकृति से स्वतंत्र चार्ज का मूल्य है, क्योंकि चार्ज वाहक किसी भी गैस के लिए समान होते हैं। इस प्रकार, कैथोड किरणेंपदार्थ की एक नई अवस्था का प्रतिनिधित्व करता है, एक ऐसी अवस्था जिसमें पदार्थ का विभाजन सामान्य गैसीय अवस्था की तुलना में बहुत आगे तक जाता है, ... यह पदार्थ उस पदार्थ का प्रतिनिधित्व करता है जिससे सभी रासायनिक तत्व निर्मित होते हैं।"

इलेक्ट्रॉन की खोज से पहले ही, जे. जे. थॉमसन ने कैथोड किरणों की कणिका प्रकृति को विश्वसनीय रूप से साबित कर दिया था, जिसे कई प्रमुख वैज्ञानिकों (हेनरिक हर्ट्ज़, फिलिप लेनार्ड, आदि) ने विद्युत चुम्बकीय तरंगें माना था। I. पुल्युय ने वैसा ही किया।

बाद में (1903), जे. जे. थॉमसन ने परमाणु का एक मॉडल सामने रखा जिसमें परमाणु के निरंतर धनावेशित वातावरण में तैरते बिंदु जैसे व्यक्तिगत कणों के रूप में इलेक्ट्रॉनों को शामिल किया गया था। किसी को इस बात की जानकारी होनी चाहिए कि उस समय शून्य के रूप में एक परमाणु की कल्पना करना कितना मुश्किल था, जिसमें केंद्रीय नाभिक की एक छोटी मात्रा में सकारात्मक चार्ज केंद्रित थे। (फिर भी इसी तरह का एक ग्रह मॉडल पहले भी 1901 में फ्रांसीसी वैज्ञानिक जीन पेरिन द्वारा और फिर 1904 में जापानी भौतिक विज्ञानी हंटारो नागाओका द्वारा प्रस्तावित किया गया था, जिन्होंने एक परमाणु में इलेक्ट्रॉनों की तुलना शनि ग्रह के छल्लों से की थी)। 1904 में जे. जे. थॉमसन ने यह विचार भी पेश किया कि परमाणुओं में इलेक्ट्रॉनों को अलग-अलग समूहों में विभाजित किया जाता है और इस तरह रासायनिक तत्वों के गुणों की आवधिकता निर्धारित की जाती है। इलेक्ट्रॉन के द्रव्यमान का छोटा मान कण के विद्युत क्षेत्र में निहित जड़ता के माप के रूप में लिया गया था। अपने वैज्ञानिक करियर (1881) की शुरुआत में, जे. जे. थॉमसन ने दिखाया कि एक विद्युत आवेशित गोला अपने जड़त्वीय द्रव्यमान को एक निश्चित मात्रा तक बढ़ा देता है, जो आवेश के परिमाण और गोले की त्रिज्या पर निर्भर करता है, और इस तरह उन्होंने की अवधारणा पेश की विद्युत चुम्बकीय द्रव्यमान. उनके द्वारा प्राप्त संबंध का उपयोग एक इलेक्ट्रॉन के आकार का अनुमान लगाने के लिए इस धारणा के तहत किया गया था कि इसका सारा द्रव्यमान विद्युत चुम्बकीय प्रकृति का है। इस शास्त्रीय दृष्टिकोण से पता चला कि एक इलेक्ट्रॉन का आकार एक परमाणु के आकार से सैकड़ों-हजारों गुना छोटा होता है।

यह दिलचस्प है कि इलेक्ट्रॉन की खोज प्रोटॉन की खोज से पहले हुई थी, जिसका नेतृत्व क्रुक्स ट्यूब में चैनल किरणों के अध्ययन से हुआ था। इन किरणोंइनकी खोज 1886 में जर्मन भौतिक विज्ञानी यूजेन होल्स्टीन (1850-1930) ने कैथोड में बने एक चैनल में बनी चमक से की थी।

1895 में, जे. पेरिन ने चैनल कणों द्वारा वहन किये जाने वाले धनात्मक आवेश की स्थापना की। 1902 में जर्मन भौतिक विज्ञानी विल्हेम विएन (1864-1928) ने पार किए गए चुंबकीय और विद्युत क्षेत्रों में माप का उपयोग करके, कणों के विशिष्ट चार्ज को निर्धारित किया, जो ट्यूब को हाइड्रोजन से भरते समय, हाइड्रोजन परमाणु के सकारात्मक आयन के वजन के अनुरूप होता था। .

इलेक्ट्रॉन की खोज ने तुरंत भौतिकी के संपूर्ण विकास को प्रभावित किया। 1898 में, कई वैज्ञानिकों (के. रिक्के, पी. ड्रूड और जे. थॉमसन) ने स्वतंत्र रूप से धातुओं में मुक्त इलेक्ट्रॉनों की अवधारणा को सामने रखा। इस अवधारणा को बाद में ड्रूड-लोरेंत्ज़ सिद्धांत के आधार के रूप में इस्तेमाल किया गया था। ए. पोंकारे ने सापेक्षता के सिद्धांत पर अपने मौलिक कार्य का शीर्षक "इलेक्ट्रॉन की गतिशीलता पर" रखा। लेकिन यह सब न केवल इलेक्ट्रॉन भौतिकी के तीव्र विकास की शुरुआत थी, बल्कि बुनियादी भौतिक सिद्धांतों के क्रांतिकारी परिवर्तन की शुरुआत भी थी। इलेक्ट्रॉन की खोज के साथ, परमाणु की अविभाज्यता का विचार ध्वस्त हो गया और इसके बाद, परमाणुओं में इलेक्ट्रॉनों के व्यवहार के एक पूरी तरह से गैर-शास्त्रीय सिद्धांत के प्रारंभिक विचार बनने लगे।

पिछली शताब्दी में इलेक्ट्रॉन की खोज का महत्व लगातार बढ़ा है।

उनका काम दुर्लभ गैसों के माध्यम से विद्युत प्रवाह के पारित होने, कैथोड और एक्स-रे के अध्ययन और परमाणु भौतिकी के अध्ययन के लिए समर्पित है। उन्होंने चुंबकीय और विद्युत क्षेत्रों में इलेक्ट्रॉन गति का सिद्धांत भी विकसित किया। और 1907 में उन्होंने मास स्पेक्ट्रोमीटर के संचालन का सिद्धांत प्रस्तावित किया। कैथोड किरणों पर उनके काम और इलेक्ट्रॉन की खोज के लिए उन्हें 1906 में नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया था।

?रूसी संघ के शिक्षा और विज्ञान मंत्रालय
संघीय राज्य बजटीय शैक्षिक संस्थान
उच्च व्यावसायिक शिक्षा
"स्टरलिटमैक राज्य शैक्षणिक अकादमी
उन्हें। ज़ैनब बिशेवा"
गणित और प्राकृतिक विज्ञान संकाय

सामान्य भौतिकी विभाग

निबंध
इलेक्ट्रॉनों की खोज का इतिहास

द्वारा पूरा किया गया: समूह एफएम-52 का छात्र
सैफेटडिनोव आर्थर
जाँच की गई: पीएच.डी., एसोसिएट प्रोफेसर कोरकेश्को ओ.आई.

स्टरलिटमैक 2011परिचय
अध्याय I. खोज की पृष्ठभूमि
दूसरा अध्याय। इलेक्ट्रॉन की खोज

3.1. थॉमसन का प्रयोग
3.2. रदरफोर्ड का अनुभव
3.3. मिलिकन विधि
3.3.1. संक्षिप्त जीवनी:

3.3.3. स्थापना का विवरण



निष्कर्ष
साहित्य

परिचय

इलेक्ट्रॉन - खोजा जाने वाला पहला प्राथमिक कण; प्रकृति में सबसे छोटे द्रव्यमान और सबसे छोटे विद्युत आवेश का भौतिक वाहक; एक परमाणु का घटक.
इलेक्ट्रॉन आवेश 1.6021892 है। 10-19 ग्रेड
- 4.803242. 10-10 इकाइयाँ एसजीएसई.
इलेक्ट्रॉन का द्रव्यमान 9.109534 है। 10-31 किग्रा.
विशिष्ट शुल्क ई/एमई 1.7588047। 1011 सीएल. किग्रा -1.
इलेक्ट्रॉन स्पिन 1/2 (h की इकाइयों में) के बराबर है और इसके दो प्रक्षेपण ±1/2 हैं; इलेक्ट्रॉन फ़र्मी-डिराक सांख्यिकी, फ़र्मिअन का पालन करते हैं। वे पाउली अपवर्जन सिद्धांत के अधीन हैं।
एक इलेक्ट्रॉन का चुंबकीय क्षण - 1.00116 mb के बराबर होता है, जहाँ mb बोह्र मैग्नेटोन है।
इलेक्ट्रॉन एक स्थिर कण है। प्रायोगिक आंकड़ों के अनुसार, जीवनकाल te > 2 है। 1022 साल पुराना.
मजबूत अंतःक्रिया, लेप्टान में भाग नहीं लेता है। आधुनिक भौतिकी इलेक्ट्रॉन को वास्तव में एक प्राथमिक कण मानती है जिसकी कोई संरचना या आकार नहीं होता है। यदि उत्तरार्द्ध शून्येतर हैं, तो इलेक्ट्रॉन त्रिज्या पुनः< 10 -18 м.

अध्याय I. खोज की पृष्ठभूमि

इलेक्ट्रॉन की खोज अनेक प्रयोगों का परिणाम थी। 20वीं सदी की शुरुआत तक. कई स्वतंत्र प्रयोगों में इलेक्ट्रॉन का अस्तित्व स्थापित किया गया। लेकिन, संपूर्ण राष्ट्रीय विद्यालयों द्वारा संचित विशाल प्रायोगिक सामग्री के बावजूद, इलेक्ट्रॉन एक काल्पनिक कण बना रहा, क्योंकि अनुभव ने अभी तक कई मूलभूत प्रश्नों का उत्तर नहीं दिया है। वास्तव में, इलेक्ट्रॉन की "खोज" में आधी सदी से अधिक का समय लगा और यह 1897 तक समाप्त नहीं हुई; इसमें कई वैज्ञानिकों और अन्वेषकों ने भाग लिया।
सबसे पहले, व्यक्तिगत इलेक्ट्रॉनों से जुड़ा एक भी प्रयोग नहीं हुआ है। कई परिकल्पनाओं की वैधता को मानते हुए, प्राथमिक चार्ज की गणना सूक्ष्म चार्ज के माप के आधार पर की गई थी।
मूलभूत रूप से महत्वपूर्ण बिंदु पर अनिश्चितता थी। इलेक्ट्रॉन पहली बार इलेक्ट्रोलिसिस के नियमों की परमाणु व्याख्या के परिणामस्वरूप प्रकट हुआ, फिर इसे गैस डिस्चार्ज में खोजा गया। यह स्पष्ट नहीं था कि क्या भौतिकी वास्तव में उसी वस्तु से निपट रही थी। संशयवादी प्राकृतिक वैज्ञानिकों के एक बड़े समूह का मानना ​​था कि प्राथमिक आवेश सबसे विविध आकारों के आवेशों का एक सांख्यिकीय औसत है। इसके अलावा, इलेक्ट्रॉन चार्ज को मापने वाले किसी भी प्रयोग ने कड़ाई से दोहराए जाने योग्य मान नहीं दिए।
ऐसे संशयवादी थे जिन्होंने आम तौर पर इलेक्ट्रॉन की खोज को नजरअंदाज कर दिया था। शिक्षाविद् ए.एफ. इओफ़े ने अपने शिक्षक वी.के. की यादों में रोएंटजीन ने लिखा: “1906-1907 तक। म्यूनिख विश्वविद्यालय के भौतिकी संस्थान में इलेक्ट्रॉन शब्द का उच्चारण नहीं किया जाना चाहिए था। रोएंटजेन ने इसे एक अप्रमाणित परिकल्पना माना, जिसका प्रयोग अक्सर पर्याप्त आधार के बिना और अनावश्यक रूप से किया जाता है।''
इलेक्ट्रॉन के द्रव्यमान का प्रश्न हल नहीं हुआ है, और यह साबित नहीं हुआ है कि कंडक्टर और डाइइलेक्ट्रिक्स दोनों पर चार्ज इलेक्ट्रॉनों से बने होते हैं। "इलेक्ट्रॉन" की अवधारणा की कोई स्पष्ट व्याख्या नहीं थी, क्योंकि प्रयोग ने अभी तक परमाणु की संरचना का खुलासा नहीं किया था (रदरफोर्ड का ग्रहीय मॉडल 1911 में सामने आया, और बोह्र का सिद्धांत 1913 में)।
इलेक्ट्रॉन ने अभी तक सैद्धांतिक निर्माणों में प्रवेश नहीं किया है। लोरेंत्ज़ के इलेक्ट्रॉनिक सिद्धांत में निरंतर वितरित चार्ज घनत्व दिखाया गया है। ड्रूड द्वारा विकसित धात्विक चालकता का सिद्धांत अलग-अलग आवेशों से संबंधित था, लेकिन ये मनमाने आवेश थे, जिनके मूल्य पर कोई प्रतिबंध नहीं लगाया गया था।
इलेक्ट्रॉन ने अभी तक "शुद्ध" विज्ञान का ढाँचा नहीं छोड़ा है। आइए हम याद करें कि पहली इलेक्ट्रॉन ट्यूब केवल 1907 में दिखाई दी थी। विश्वास से दृढ़ विश्वास की ओर बढ़ने के लिए, सबसे पहले, इलेक्ट्रॉन को अलग करना और प्राथमिक चार्ज के प्रत्यक्ष और सटीक माप के लिए एक विधि का आविष्कार करना आवश्यक था।
इस समस्या का समाधान आने में ज्यादा समय नहीं था। 1752 में विद्युत आवेश की विसंगति का विचार सबसे पहले बी फ्रैंकलिन ने व्यक्त किया था। प्रयोगात्मक रूप से, आरोपों की विसंगति को 1834 में एम. फैराडे द्वारा खोजे गए इलेक्ट्रोलिसिस के नियमों द्वारा उचित ठहराया गया था। प्राथमिक चार्ज (प्रकृति में पाया जाने वाला सबसे छोटा विद्युत चार्ज) का संख्यात्मक मूल्य सैद्धांतिक रूप से एवोगैड्रो की संख्या का उपयोग करके इलेक्ट्रोलिसिस के नियमों के आधार पर गणना की गई थी। . प्रारंभिक आवेश का प्रत्यक्ष प्रयोगात्मक माप 1908-1916 में किए गए शास्त्रीय प्रयोगों में आर. मिलिकन द्वारा किया गया था। इन प्रयोगों ने बिजली के परमाणुवाद का अकाट्य प्रमाण भी प्रदान किया। इलेक्ट्रॉनिक सिद्धांत की मूल अवधारणाओं के अनुसार, किसी पिंड का आवेश उसमें निहित इलेक्ट्रॉनों की संख्या (या सकारात्मक आयन, जिसका आवेश मान इलेक्ट्रॉन के आवेश का गुणक होता है) में परिवर्तन के परिणामस्वरूप उत्पन्न होता है। इसलिए, किसी भी पिंड का आवेश अचानक और ऐसे भागों में बदलना चाहिए जिसमें इलेक्ट्रॉन आवेशों की पूर्णांक संख्या हो। प्रयोगात्मक रूप से विद्युत आवेश में परिवर्तन की असतत प्रकृति को स्थापित करने के बाद, आर. मिलिकन इलेक्ट्रॉनों के अस्तित्व की पुष्टि प्राप्त करने और तेल ड्रॉप विधि का उपयोग करके एक इलेक्ट्रॉन (प्राथमिक आवेश) के आवेश का मूल्य निर्धारित करने में सक्षम थे। यह विधि ज्ञात शक्ति ई के एक समान विद्युत क्षेत्र में आवेशित तेल की बूंदों की गति के अध्ययन पर आधारित है।

दूसरा अध्याय। इलेक्ट्रॉन की खोज

यदि हम इस बात को नजरअंदाज कर दें कि पहले प्राथमिक कण - इलेक्ट्रॉन की खोज से पहले क्या हुआ और इस उत्कृष्ट घटना के साथ क्या हुआ, तो हम संक्षेप में कह सकते हैं: 1897 में, प्रसिद्ध अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी थॉमसन जोसेफ जॉन (1856-1940) ने विशिष्ट चार्ज q/m मापा था। कैथोड किरण कण - "कॉर्पसकल", जैसा कि उन्होंने उन्हें कहा, विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों में कैथोड किरणों *) के विक्षेपण पर आधारित है।
अप्रत्यक्ष तर्क के माध्यम से उस समय ज्ञात मोनोवालेंट हाइड्रोजन आयन के विशिष्ट आवेश के साथ प्राप्त संख्या की तुलना करके, वह इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि इन कणों का द्रव्यमान, जिसे बाद में "इलेक्ट्रॉन" नाम मिला, काफी कम (से अधिक) है सबसे हल्के हाइड्रोजन आयन के द्रव्यमान से एक हजार गुना)।
उसी वर्ष, 1897 में, उन्होंने परिकल्पना की कि इलेक्ट्रॉन परमाणुओं का एक अभिन्न अंग हैं, और कैथोड किरणें परमाणु या विद्युत चुम्बकीय विकिरण नहीं हैं, जैसा कि किरणों के गुणों के कुछ शोधकर्ताओं का मानना ​​था। थॉमसन ने लिखा: "इस प्रकार कैथोड किरणें पदार्थ की एक नई अवस्था का प्रतिनिधित्व करती हैं, जो सामान्य गैसीय अवस्था से अनिवार्य रूप से भिन्न होती हैं...; इस नई अवस्था में पदार्थ वह पदार्थ है जिससे सभी तत्वों का निर्माण होता है।"
1897 से, कैथोड किरणों के कणिका मॉडल को सामान्य स्वीकृति मिलनी शुरू हुई, हालाँकि बिजली की प्रकृति के बारे में विभिन्न प्रकार की राय थी। इस प्रकार, जर्मन भौतिक विज्ञानी ई. विचर्ट का मानना ​​था कि "बिजली कुछ काल्पनिक है, जो वास्तव में केवल विचारों में विद्यमान है," और उसी वर्ष, 1897 में प्रसिद्ध अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी लॉर्ड केल्विन ने बिजली के बारे में एक प्रकार के "निरंतर तरल पदार्थ" के रूप में लिखा था।
परमाणु के मूल घटक के रूप में कैथोड किरण कणिका के थॉमसन के विचार को अधिक उत्साह नहीं मिला। उनके कुछ सहकर्मियों ने सोचा कि जब उन्होंने सुझाव दिया कि कैथोड किरण कणों को परमाणु के संभावित घटकों के रूप में माना जाना चाहिए तो उन्होंने उन्हें भ्रमित कर दिया है। परमाणु की संरचना में थॉमसन कणिकाओं की वास्तविक भूमिका को अन्य अध्ययनों के परिणामों के साथ संयोजन में समझा जा सकता है, विशेष रूप से स्पेक्ट्रा के विश्लेषण और रेडियोधर्मिता के अध्ययन के परिणामों के साथ।
29 अप्रैल, 1897 को थॉमसन ने रॉयल सोसाइटी ऑफ लंदन की एक बैठक में अपना प्रसिद्ध संदेश दिया। इलेक्ट्रॉन की खोज का सही समय - दिन और घंटा - इसकी विशिष्टता के कारण नहीं बताया जा सकता है। यह आयोजन थॉमसन और उनके कर्मचारियों के कई वर्षों के काम का परिणाम था। न तो थॉमसन और न ही किसी अन्य ने वास्तव में कभी किसी इलेक्ट्रॉन का अवलोकन किया था, न ही कोई कैथोड किरणों की किरण से एक कण को ​​​​अलग करने और उसके विशिष्ट चार्ज को मापने में सक्षम था। इस खोज के लेखक जे.जे. थॉमसन हैं क्योंकि इलेक्ट्रॉन के बारे में उनके विचार आधुनिक विचारों के करीब थे। 1903 में, उन्होंने परमाणु के पहले मॉडल में से एक - "किशमिश का हलवा" प्रस्तावित किया, और 1904 में उन्होंने प्रस्तावित किया कि परमाणु में इलेक्ट्रॉनों को समूहों में विभाजित किया जाता है, जो विभिन्न विन्यास बनाते हैं जो रासायनिक तत्वों की आवधिकता निर्धारित करते हैं।
खोज का स्थान सटीक रूप से ज्ञात है - कैवेंडिश प्रयोगशाला (कैम्ब्रिज, यूके)। 1870 में जे.सी. मैक्सवेल द्वारा बनाया गया, अगले सौ वर्षों में यह भौतिकी के विभिन्न क्षेत्रों, विशेषकर परमाणु और परमाणु भौतिकी में शानदार खोजों की एक पूरी श्रृंखला का "पालना" बन गया। इसके निदेशक थे: मैक्सवेल जे.के. - 1871 से 1879 तक, लॉर्ड रेले - 1879 से 1884 तक, थॉमसन जे.जे. - 1884 से 1919 तक, रदरफोर्ड ई. - 1919 से 1937 तक, ब्रैग एल. - 1938 से 1953 तक; उप निदेशक 1923-1935 - चैडविक जे.
वैज्ञानिक प्रायोगिक अनुसंधान रचनात्मक अन्वेषण के माहौल में एक वैज्ञानिक या एक छोटे समूह द्वारा किया गया था। लॉरेंस ब्रैग ने बाद में 1913 में अपने पिता, हेनरी ब्रैग के साथ किए गए अपने काम को याद किया: "यह एक अद्भुत समय था जब लगभग हर हफ्ते नए रोमांचक परिणाम प्राप्त होते थे, जैसे नए सोने के क्षेत्रों की खोज जहां सोने की डली सीधे जमीन से उठाई जा सकती थी . यह युद्ध की शुरुआत तक जारी रहा*), जिससे हमारा संयुक्त कार्य रुक गया।"

अध्याय III. इलेक्ट्रॉन की खोज के तरीके

3.1. थॉमसन का प्रयोग

जोसेफ जॉन थॉमसन जोसेफ जॉन थॉमसन, 1856-1940 अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी, जिन्हें जे जे थॉमसन के नाम से बेहतर जाना जाता है। मैनचेस्टर के उपनगर चीथम हिल में एक सेकेंड-हैंड एंटीक डीलर के परिवार में जन्मे। 1876 ​​में उन्होंने कैंब्रिज में छात्रवृत्ति प्राप्त की। 1884-1919 में, वह कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय में प्रायोगिक भौतिकी विभाग में प्रोफेसर थे और साथ ही, कैवेंडिश प्रयोगशाला के प्रमुख थे, जो थॉमसन के प्रयासों से दुनिया के सबसे प्रसिद्ध अनुसंधान केंद्रों में से एक बन गया। वहीं, 1905-1918 में वह लंदन में रॉयल इंस्टीट्यूशन में प्रोफेसर थे। 1906 में "गैसों के माध्यम से बिजली के पारित होने के अध्ययन के लिए" शब्द के साथ भौतिकी में नोबेल पुरस्कार के विजेता, जिसमें स्वाभाविक रूप से, इलेक्ट्रॉन की खोज शामिल है। थॉमसन के बेटे जॉर्ज पगेट थॉमसन (1892-1975) भी अंततः 1937 में क्रिस्टल द्वारा इलेक्ट्रॉन विवर्तन की प्रायोगिक खोज के लिए भौतिकी में नोबेल पुरस्कार विजेता बने।
1897 में, युवा अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी जे.जे. थॉमसन इलेक्ट्रॉन के खोजकर्ता के रूप में सदियों से प्रसिद्ध हो गए। अपने प्रयोग में, थॉमसन ने एक बेहतर कैथोड रे ट्यूब का उपयोग किया, जिसके डिज़ाइन को इलेक्ट्रिक कॉइल्स द्वारा पूरक किया गया था जो ट्यूब के अंदर एक चुंबकीय क्षेत्र बनाता था (एम्पीयर के नियम के अनुसार), और समानांतर इलेक्ट्रिक कैपेसिटर प्लेटों का एक सेट जिसने अंदर एक विद्युत क्षेत्र बनाया था नली। इसके लिए धन्यवाद, चुंबकीय और विद्युत दोनों क्षेत्रों के प्रभाव में कैथोड किरणों के व्यवहार का अध्ययन करना संभव हो गया।
एक नए ट्यूब डिज़ाइन का उपयोग करते हुए, थॉमसन ने क्रमिक रूप से दिखाया कि: (1) कैथोड किरणें विद्युत की अनुपस्थिति में चुंबकीय क्षेत्र में विक्षेपित हो जाती हैं; (2) चुंबकीय क्षेत्र की अनुपस्थिति में कैथोड किरणें विद्युत क्षेत्र में विक्षेपित हो जाती हैं; और (3) संतुलित तीव्रता के विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों की एक साथ कार्रवाई के तहत, उन दिशाओं में उन्मुख जो अलग-अलग दिशाओं में विचलन का कारण बनते हैं, कैथोड किरणें सीधी रेखा में फैलती हैं, यानी, दोनों क्षेत्रों की कार्रवाई पारस्परिक रूप से संतुलित होती है।
थॉमसन ने पाया कि विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों के बीच का संबंध जिस पर उनका प्रभाव संतुलित होता है, उस गति पर निर्भर करता है जिस पर कण चलते हैं। मापों की एक श्रृंखला आयोजित करने के बाद, थॉमसन कैथोड किरणों की गति की गति निर्धारित करने में सक्षम थे। यह पता चला कि वे प्रकाश की गति से बहुत धीमी गति से चलते हैं, जिसका अर्थ है कि कैथोड किरणें केवल कण हो सकती हैं, क्योंकि प्रकाश सहित कोई भी विद्युत चुम्बकीय विकिरण, प्रकाश की गति से यात्रा करता है (विद्युत चुम्बकीय विकिरण का स्पेक्ट्रम देखें)। ये अज्ञात कण. थॉमसन ने उन्हें "कॉर्पसकल" कहा, लेकिन वे जल्द ही "इलेक्ट्रॉन" के रूप में जाने जाने लगे।
यह तुरंत स्पष्ट हो गया कि इलेक्ट्रॉनों को परमाणुओं के हिस्से के रूप में मौजूद होना चाहिए - अन्यथा, वे कहां से आएंगे? 30 अप्रैल, 1897 - रॉयल सोसाइटी ऑफ़ लंदन की एक बैठक में थॉमसन द्वारा अपने परिणामों की रिपोर्ट की तारीख - को इलेक्ट्रॉन का जन्मदिन माना जाता है। और इस दिन परमाणुओं की "अविभाज्यता" का विचार अतीत की बात बन गया (पदार्थ की संरचना का परमाणु सिद्धांत देखें)। दस साल से कुछ अधिक समय बाद परमाणु नाभिक की खोज के साथ (रदरफोर्ड का प्रयोग देखें), इलेक्ट्रॉन की खोज ने परमाणु के आधुनिक मॉडल की नींव रखी।
ऊपर वर्णित "कैथोड" ट्यूब, या अधिक सटीक रूप से, कैथोड रे ट्यूब, आधुनिक टेलीविजन पिक्चर ट्यूब और कंप्यूटर मॉनिटर के सबसे सरल पूर्ववर्ती बन गए, जिसमें इलेक्ट्रॉनों की सख्ती से नियंत्रित मात्रा को गर्म कैथोड की सतह से बाहर निकाल दिया जाता है। वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्रों में वे कड़ाई से निर्दिष्ट कोणों पर विक्षेपित होते हैं और स्क्रीन की फॉस्फोरसेंट कोशिकाओं पर बमबारी करते हैं, जिससे उन पर फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव के परिणामस्वरूप एक स्पष्ट छवि बनती है, जिसकी खोज कैथोड की वास्तविक प्रकृति के बारे में हमारे ज्ञान के बिना असंभव होगी। किरणें.

3.2. रदरफोर्ड का अनुभव

अर्नेस्ट रदरफोर्ड, नेल्सन के प्रथम बैरन रदरफोर्ड, 1871-1937 न्यूजीलैंड के भौतिक विज्ञानी। नेल्सन में जन्मे, एक कारीगर किसान के बेटे। इंग्लैंड में कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय में अध्ययन करने के लिए छात्रवृत्ति प्राप्त की। स्नातक होने के बाद, उन्हें कनाडाई मैकगिल विश्वविद्यालय में नियुक्त किया गया, जहां उन्होंने फ्रेडरिक सोड्डी (1877-1966) के साथ मिलकर रेडियोधर्मिता की घटना के बुनियादी कानून स्थापित किए, जिसके लिए उन्हें 1908 में रसायन विज्ञान में नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया। जल्द ही वैज्ञानिक मैनचेस्टर विश्वविद्यालय चले गए, जहां, उनके नेतृत्व में, हंस गीगर (1882-1945) ने अपने प्रसिद्ध गीगर काउंटर का आविष्कार किया, परमाणु की संरचना पर शोध करना शुरू किया और 1911 में परमाणु नाभिक के अस्तित्व की खोज की। प्रथम विश्व युद्ध के दौरान, वह दुश्मन की पनडुब्बियों का पता लगाने के लिए सोनार (ध्वनिक रडार) के विकास में शामिल थे। 1919 में उन्हें कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय में भौतिकी के प्रोफेसर और कैवेंडिश प्रयोगशाला के निदेशक नियुक्त किया गया और उसी वर्ष उन्होंने उच्च-ऊर्जा भारी कणों द्वारा बमबारी के परिणामस्वरूप परमाणु क्षय की खोज की। रदरफोर्ड अपने जीवन के अंत तक इस पद पर बने रहे, साथ ही कई वर्षों तक रॉयल साइंटिफिक सोसाइटी के अध्यक्ष भी रहे। उन्हें न्यूटन, डार्विन और फैराडे के बगल में वेस्टमिंस्टर एबे में दफनाया गया था।
अर्नेस्ट रदरफोर्ड इस मायने में अद्वितीय वैज्ञानिक हैं कि उन्होंने अपनी मुख्य खोजें नोबेल पुरस्कार प्राप्त करने के बाद कीं। 1911 में, वह एक ऐसे प्रयोग में सफल हुए जिसने न केवल वैज्ञानिकों को परमाणु में गहराई से देखने और इसकी संरचना में अंतर्दृष्टि प्राप्त करने की अनुमति दी, बल्कि डिजाइन की सुंदरता और गहराई का एक मॉडल भी बन गया।

रेडियोधर्मी विकिरण के प्राकृतिक स्रोत का उपयोग करते हुए, रदरफोर्ड ने एक तोप का निर्माण किया जो कणों की एक निर्देशित और केंद्रित धारा उत्पन्न करती थी। बंदूक एक संकीर्ण स्लॉट वाला एक सीसा बॉक्स था, जिसके अंदर रेडियोधर्मी सामग्री रखी गई थी। इसके कारण, एक को छोड़कर सभी दिशाओं में रेडियोधर्मी पदार्थ द्वारा उत्सर्जित कण (इस मामले में अल्फा कण, जिसमें दो प्रोटॉन और दो न्यूट्रॉन शामिल थे) को लीड स्क्रीन द्वारा अवशोषित कर लिया गया था, और अल्फा कणों की केवल एक निर्देशित किरण स्लॉट के माध्यम से जारी की गई थी .
इसके अलावा बीम के रास्ते में संकीर्ण स्लिट्स के साथ कई और लीड स्क्रीन थीं जो कड़ाई से निर्दिष्ट दिशा से भटकने वाले कणों को काट देती थीं। परिणामस्वरूप, अल्फा कणों की एक पूरी तरह से केंद्रित किरण लक्ष्य की ओर उड़ गई, और लक्ष्य स्वयं सोने की पन्नी की एक पतली शीट थी। यह अल्फ़ा किरण थी जिसने उसे मारा। फ़ॉइल परमाणुओं से टकराने के बाद, अल्फा कणों ने अपना रास्ता जारी रखा और लक्ष्य के पीछे स्थापित एक ल्यूमिनसेंट स्क्रीन से टकराया, जिस पर अल्फा कणों के टकराने पर चमक दर्ज की गई। उनसे, प्रयोगकर्ता यह अनुमान लगा सकता है कि फ़ॉइल परमाणुओं के साथ टकराव के परिणामस्वरूप अल्फा कण किस मात्रा में और कितने रेक्टिलिनियर गति की दिशा से विचलित होते हैं।
हालाँकि, रदरफोर्ड ने कहा कि उनके किसी भी पूर्ववर्तियों ने प्रयोगात्मक रूप से यह परीक्षण करने की कोशिश भी नहीं की थी कि क्या कुछ अल्फा कण बहुत बड़े कोण पर विक्षेपित हुए थे। किशमिश ग्रिड मॉडल ने परमाणु में इतने घने और भारी संरचनात्मक तत्वों के अस्तित्व की अनुमति नहीं दी कि वे महत्वपूर्ण कोणों पर तेज अल्फा कणों को विक्षेपित कर सकें, इसलिए किसी ने भी इस संभावना का परीक्षण करने की जहमत नहीं उठाई। रदरफोर्ड ने अपने छात्रों में से एक को इंस्टॉलेशन को इस तरह से फिर से सुसज्जित करने के लिए कहा कि बड़े विक्षेपण कोणों पर अल्फा कणों के बिखरने का निरीक्षण करना संभव हो - बस अपने विवेक को साफ़ करने के लिए, अंततः इस संभावना को बाहर करने के लिए। डिटेक्टर एक स्क्रीन थी जो सोडियम सल्फाइड से लेपित थी, एक ऐसी सामग्री जो अल्फा कण के टकराने पर फ्लोरोसेंट फ्लैश पैदा करती है। न केवल उस छात्र के आश्चर्य की कल्पना करें जिसने सीधे प्रयोग किया, बल्कि स्वयं रदरफोर्ड के भी, जब यह पता चला कि कुछ कण 180° तक के कोण पर विक्षेपित हुए थे!
रदरफोर्ड ने अपने प्रयोग के परिणामों के आधार पर परमाणु का जो चित्र खींचा था, वह आज हम सर्वविदित है। एक परमाणु में एक सुपर-सघन, कॉम्पैक्ट नाभिक होता है जो सकारात्मक चार्ज रखता है, और इसके चारों ओर नकारात्मक चार्ज वाले प्रकाश इलेक्ट्रॉन होते हैं। बाद में, वैज्ञानिकों ने इस चित्र के लिए एक विश्वसनीय सैद्धांतिक आधार प्रदान किया (बोहर का एटम देखें), लेकिन यह सब रेडियोधर्मी सामग्री के एक छोटे नमूने और सोने की पन्नी के एक टुकड़े के साथ एक सरल प्रयोग से शुरू हुआ।

3.3. मिलिकन विधि

3.3.1. संक्षिप्त जीवनी:

रॉबर्ट मिलिकेन का जन्म 1868 में इलिनोइस में एक गरीब पुजारी के परिवार में हुआ था। उन्होंने अपना बचपन प्रांतीय शहर माकोओकेटा में बिताया, जहां खेल और खराब शिक्षण पर बहुत ध्यान दिया जाता था। उदाहरण के लिए, भौतिकी पढ़ाने वाले एक हाई स्कूल के प्रिंसिपल ने अपने युवा छात्रों से कहा: “तरंगों से ध्वनि बनाना कैसे संभव है? बकवास, लड़कों, यह सब बकवास है!”
ओबरडीन कॉलेज कोई बेहतर नहीं था, लेकिन मिलिकेन, जिनके पास कोई वित्तीय सहायता नहीं थी, को स्वयं हाई स्कूल भौतिकी पढ़ानी पड़ी। उस समय अमेरिका में भौतिकी पर फ्रेंच से अनुवादित केवल दो पाठ्यपुस्तकें थीं और प्रतिभाशाली युवक को उनका अध्ययन करने और उन्हें सफलतापूर्वक पढ़ाने में कोई कठिनाई नहीं हुई। 1893 में उन्होंने कोलंबिया विश्वविद्यालय में प्रवेश लिया, फिर जर्मनी में अध्ययन करने चले गये।
मिलिकेन 28 वर्ष के थे जब उन्हें ए. मिशेलसन से शिकागो विश्वविद्यालय में सहायक पद लेने का प्रस्ताव मिला। सबसे पहले, वह यहाँ लगभग विशेष रूप से शैक्षणिक कार्यों में लगे हुए थे, और केवल चालीस वर्ष की आयु में उन्होंने वैज्ञानिक अनुसंधान शुरू किया, जिससे उन्हें विश्व प्रसिद्धि मिली।

3.3.2. पहला अनुभव और समस्याओं का समाधान

पहले प्रयोग निम्नलिखित तक सीमित थे। एक फ्लैट कैपेसिटर की प्लेटों के बीच, जिस पर 4000 वी का वोल्टेज लागू किया गया था, एक बादल बनाया गया था, जिसमें आयनों पर जमा पानी की बूंदें शामिल थीं। सबसे पहले, विद्युत क्षेत्र की अनुपस्थिति में बादल का शीर्ष गिरता हुआ देखा गया। फिर वोल्टेज चालू होने पर बादल बन गया। बादल का गिरना गुरुत्वाकर्षण और विद्युत बल के प्रभाव में हुआ।
बादल में एक बूंद पर लगने वाले बल और उसके द्वारा प्राप्त गति का अनुपात पहले और दूसरे मामले में समान है। पहले मामले में, बल mg के बराबर है, दूसरे mg + qE में, जहां q ड्रॉप का चार्ज है, E विद्युत क्षेत्र की ताकत है। यदि पहले मामले में गति?1 है तो दूसरे में?2 है

बादल गिरने की गति की निर्भरता को जानना? वायु की श्यानता से, हम आवश्यक आवेश q की गणना कर सकते हैं। हालाँकि, यह विधि वांछित सटीकता प्रदान नहीं करती क्योंकि इसमें प्रयोगकर्ता के नियंत्रण से परे काल्पनिक धारणाएँ शामिल थीं।
माप की सटीकता बढ़ाने के लिए, सबसे पहले बादल के वाष्पीकरण को ध्यान में रखने का एक तरीका खोजना आवश्यक था, जो माप प्रक्रिया के दौरान अनिवार्य रूप से हुआ था।
इस समस्या पर विचार करते हुए, मिलिकन शास्त्रीय ड्रॉप पद्धति लेकर आए, जिसने कई अप्रत्याशित संभावनाओं को खोल दिया। हम लेखक को स्वयं आविष्कार की कहानी बताने देंगे:
“यह महसूस करते हुए कि बूंदों के वाष्पीकरण की दर अज्ञात बनी हुई है, मैंने एक ऐसी विधि के साथ आने की कोशिश की जो इस अनिश्चित मूल्य को पूरी तरह से खत्म कर देगी। मेरी योजना इस प्रकार थी. पिछले प्रयोगों में, विद्युत क्षेत्र गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में गिरने वाले बादल के शीर्ष की गति को केवल थोड़ा बढ़ा या घटा सकता था। अब मैं इस क्षेत्र को इतना मजबूत करना चाहता था कि बादल की ऊपरी सतह लगातार ऊंचाई पर बनी रहे। इस मामले में, बादल के वाष्पीकरण की दर को सटीक रूप से निर्धारित करना और गणना में इसे ध्यान में रखना संभव हो गया।
इस विचार को लागू करने के लिए, मिलिकन ने एक छोटे आकार की रिचार्जेबल बैटरी डिज़ाइन की जो 104 V तक का वोल्टेज उत्पन्न करती थी (उस समय के लिए यह एक प्रयोगकर्ता की उत्कृष्ट उपलब्धि थी)। इसे "मोहम्मद के ताबूत" की तरह बादल को लटकाए रखने के लिए पर्याप्त मजबूत क्षेत्र बनाना था। मिलिकेन कहते हैं, ''जब मेरे पास सब कुछ तैयार था, और जब बादल बना, तो मैंने स्विच घुमाया, और बादल एक विद्युत क्षेत्र में था। और उस क्षण वह मेरी आंखों के सामने पिघल गया, दूसरे शब्दों में, पूरे बादल का एक छोटा सा टुकड़ा भी नहीं बचा जिसे नियंत्रण ऑप्टिकल उपकरण की मदद से देखा जा सके, जैसा कि विल्सन ने किया था और मैं करने जा रहा था। जैसा कि मुझे पहले लगा, ऊपरी और निचली प्लेटों के बीच विद्युत क्षेत्र में बिना किसी निशान के बादल के गायब होने का मतलब था कि प्रयोग बिना परिणाम के समाप्त हो गया...'' हालाँकि, जैसा कि विज्ञान के इतिहास में अक्सर हुआ, असफलता मिली एक नए विचार का उदय. इससे प्रसिद्ध ड्रॉप विधि का जन्म हुआ। "बार-बार किए गए प्रयोग," मिलिकन लिखते हैं, "दिखाया कि एक शक्तिशाली विद्युत क्षेत्र में बादल के विलुप्त होने के बाद, उसके स्थान पर कई अलग-अलग पानी की बूंदों को पहचाना जा सकता है" (मेरे द्वारा जोर दिया गया - वी.डी.)। "असफल" प्रयोग ने व्यक्तिगत बूंदों को संतुलन में रखने और उन्हें काफी लंबे समय तक देखने की संभावना की खोज की।
लेकिन अवलोकन के दौरान, वाष्पीकरण के परिणामस्वरूप पानी की एक बूंद का द्रव्यमान काफी बदल गया, और मिलिकन, कई दिनों की खोज के बाद, तेल की बूंदों के साथ प्रयोग करने के लिए आगे बढ़े।
प्रायोगिक प्रक्रिया सरल निकली. रुद्धोष्म विस्तार संधारित्र प्लेटों के बीच एक बादल बनाता है। इसमें विभिन्न परिमाण और चिह्न के आवेश वाली बूंदें होती हैं। जब विद्युत क्षेत्र चालू किया जाता है, तो संधारित्र की ऊपरी प्लेट के चार्ज के समान चार्ज वाली बूंदें तेजी से गिरती हैं, और विपरीत चार्ज वाली बूंदें ऊपरी प्लेट द्वारा आकर्षित होती हैं। लेकिन एक निश्चित संख्या में बूंदों में इतना आवेश होता है कि गुरुत्वाकर्षण बल विद्युत बल द्वारा संतुलित हो जाता है।
7 या 8 मिनिट बाद. बादल छंट जाता है, और देखने के क्षेत्र में थोड़ी संख्या में बूंदें रह जाती हैं, जिनका आवेश बलों के संकेतित संतुलन से मेल खाता है।
मिलिकन ने इन बूंदों को विशिष्ट चमकीले बिंदुओं के रूप में देखा। वह लिखते हैं, ''इन बूंदों का इतिहास आम तौर पर इस तरह होता है।'' ''क्षेत्रीय बल पर गुरुत्वाकर्षण की थोड़ी प्रबलता के मामले में, वे धीरे-धीरे गिरना शुरू कर देते हैं, लेकिन चूंकि वे धीरे-धीरे वाष्पित हो जाते हैं, इसलिए उनकी नीचे की ओर गति जल्द ही रुक जाती है, और वे काफी देर तक गतिहीन हो जाओ।'' फिर मैदान हावी होने लगता है और बूंदें धीरे-धीरे ऊपर उठने लगती हैं। प्लेटों के बीच की जगह में उनके जीवन के अंत में, यह ऊपर की ओर गति बहुत तेज हो जाती है, और वे बड़ी तेजी से ऊपरी प्लेट की ओर आकर्षित होते हैं।

3.3.3. स्थापना का विवरण

मिलिकन की स्थापना का एक आरेख, जिसके साथ 1909 में निर्णायक परिणाम प्राप्त हुए थे, चित्र 17 में दिखाया गया है।
22 सेमी (उनके बीच की दूरी 1.6 सेमी) के व्यास के साथ गोल पीतल की प्लेटों एम और एन से बना एक फ्लैट संधारित्र कक्ष सी में रखा गया था। शीर्ष प्लेट के केंद्र में एक छोटा छेद पी बनाया गया था, जिसके माध्यम से तेल की बूंदें गुजरती थीं। बाद वाले का निर्माण एक स्प्रेयर का उपयोग करके तेल की एक धारा को इंजेक्ट करके किया गया था। हवा को पहले कांच के ऊन वाले पाइप के माध्यम से पारित करके धूल से साफ किया गया था। तेल की बूंदों का व्यास लगभग 10-4 सेमी था।
बैटरी बी से कैपेसिटर की प्लेटों को 104 वी का वोल्टेज आपूर्ति की गई थी। एक स्विच का उपयोग करके, प्लेटों को शॉर्ट-सर्किट करना संभव था और इससे विद्युत क्षेत्र नष्ट हो जाएगा।
प्लेटों एम और एन के बीच गिरने वाली तेल की बूंदें एक मजबूत स्रोत से प्रकाशित हुईं। दूरबीन के माध्यम से बूंदों का व्यवहार किरणों की दिशा के लंबवत देखा गया।
बूंदों के संघनन के लिए आवश्यक आयन प्लेटों के किनारे 3 से 10 सेमी की दूरी पर स्थित 200 मिलीग्राम वजन वाले रेडियम के एक टुकड़े से विकिरण द्वारा बनाए गए थे।
एक विशेष उपकरण का उपयोग करके, पिस्टन को नीचे करके गैस का विस्तार किया गया। 1 - 2 सेकंड के विस्तार के बाद, रेडियम को हटा दिया गया या लीड स्क्रीन द्वारा अस्पष्ट कर दिया गया। फिर विद्युत क्षेत्र चालू किया गया और दूरबीन में बूंदों का अवलोकन शुरू हुआ। पाइप में एक पैमाना था जिस पर एक निश्चित अवधि में बूंद द्वारा तय किए गए पथ को गिनना संभव था। ताले के साथ एक सटीक घड़ी का उपयोग करके समय दर्ज किया गया था।
अपनी टिप्पणियों के दौरान, मिलिकन ने एक ऐसी घटना की खोज की जो व्यक्तिगत प्राथमिक आवेशों के बाद के सटीक माप की पूरी श्रृंखला की कुंजी के रूप में कार्य करती है।
मिलिकन लिखते हैं, "निलंबित बूंदों पर काम करते समय, मैं कई बार उन्हें रेडियम किरणों से बचाना भूल गया। तब मैंने नोटिस किया कि समय-समय पर बूंदों में से एक ने अचानक अपना चार्ज बदल दिया और क्षेत्र के साथ या उसके विपरीत चलना शुरू कर दिया, जाहिर तौर पर पहले मामले में एक सकारात्मक और दूसरे मामले में एक नकारात्मक आयन को कैप्चर किया। इससे न केवल व्यक्तिगत बूंदों के चार्ज को विश्वसनीय रूप से मापने की संभावना खुल गई, जैसा कि मैंने तब तक किया था, बल्कि एक व्यक्तिगत वायुमंडलीय आयन के चार्ज को भी मापने की संभावना खुल गई।
वास्तव में, एक ही बूंद के वेग को दो बार मापकर, एक बार आयन को पकड़ने से पहले और एक बार बाद में, मैं स्पष्ट रूप से बूंद के गुणों और माध्यम के गुणों को पूरी तरह से बाहर कर सकता हूं और केवल आवेश के आनुपातिक मूल्य के साथ काम कर सकता हूं। पकड़ा गया आयन।"

3.3.4. प्राथमिक प्रभार गणना

प्राथमिक प्रभार की गणना मिलिकन द्वारा निम्नलिखित विचारों के आधार पर की गई थी। एक बूंद की गति की गति उस पर लगने वाले बल के समानुपाती होती है और यह बूंद के आवेश पर निर्भर नहीं करती है।
यदि एक बूंद संधारित्र की प्लेटों के बीच अकेले गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में वेग से गिरी, तो?
?1=किमीजी (1)

जब गुरुत्वाकर्षण के विरुद्ध निर्देशित क्षेत्र को चालू किया जाता है, तो अभिनय बल में अंतर qE - mg होगा, जहां q बूंद का आवेश है, E क्षेत्र की ताकत का मापांक है।
गिरने की गति बराबर होगी:
?2 =k(qE-मिलीग्राम) (2)

यदि हम समानता (1) को (2) से विभाजित करते हैं, तो हमें मिलता है

यहाँ से
(3)

मान लीजिए कि बूंद एक आयन को ग्रहण करती है और इसका आवेश q" के बराबर हो जाता है, और गति की गति? 2. आइए इस पकड़े गए आयन के आवेश को e से निरूपित करें।
तब e= q"- q.
(3) का प्रयोग करने पर हमें प्राप्त होता है

किसी दी गई गिरावट के लिए मान स्थिर है।

3.3.5. मिलिकन विधि से निष्कर्ष

नतीजतन, एक बूंद द्वारा कैप्चर किया गया कोई भी चार्ज गति में अंतर (?2 - ?2) के समानुपाती होगा, दूसरे शब्दों में, आयन के कैप्चर के कारण ड्रॉप की गति में परिवर्तन के लिए आनुपातिक होगा! तो, माप प्रारंभिक आवेश का उपयोग बूंद द्वारा तय किए गए पथ और उस पथ को पारित करने के समय को मापने के लिए कम किया गया था। कई अवलोकनों ने सूत्र (4) की वैधता को दिखाया। यह पता चला कि ई का मूल्य केवल अचानक बदल सकता है! शुल्क ई, 2ई, 3ई, 4ई, आदि हमेशा देखे जाते हैं।
मिलिकन लिखते हैं, "कई मामलों में, गिरावट पांच या छह घंटे तक देखी गई, और इस दौरान इसने आठ या दस नहीं, बल्कि सैकड़ों आयनों को ग्रहण किया। कुल मिलाकर मैंने इस तरह से कई हजारों आयनों को कैप्चर करते हुए देखा है, और सभी मामलों में कैप्चर किया गया चार्ज... या तो कैप्चर किए गए सभी चार्जों में से सबसे छोटे के बराबर था, या यह इसके एक छोटे पूर्णांक गुणज के बराबर था। कीमत। यह प्रत्यक्ष और अकाट्य प्रमाण है कि इलेक्ट्रॉन एक "सांख्यिकीय औसत" नहीं है, बल्कि आयनों पर सभी विद्युत आवेश या तो इलेक्ट्रॉन के आवेश के बराबर हैं या उस आवेश के छोटे पूर्णांक गुणकों का प्रतिनिधित्व करते हैं।
तो, परमाणुता, विसंगति या, आधुनिक भाषा में, विद्युत आवेश की मात्रा का ठहराव एक प्रयोगात्मक तथ्य बन गया है। अब यह दिखाना महत्वपूर्ण था कि इलेक्ट्रॉन, यूं कहें तो, सर्वव्यापी है। किसी भी प्रकृति के पिंड में कोई भी विद्युत आवेश समान प्राथमिक आवेशों का योग होता है।
मिलिकन की विधि ने इस प्रश्न का स्पष्ट उत्तर देना संभव बना दिया। पहले प्रयोगों में, रेडियोधर्मी विकिरण की एक धारा द्वारा तटस्थ गैस अणुओं के आयनीकरण द्वारा चार्ज बनाए गए थे। बूंदों द्वारा पकड़े गए आयनों के आवेश को मापा गया।
जब किसी तरल पदार्थ को स्प्रे बोतल से छिड़का जाता है, तो घर्षण के कारण बूंदें विद्युतीकृत हो जाती हैं। यह 19वीं शताब्दी में सर्वविदित था। क्या ये शुल्क भी आयन शुल्क की तरह परिमाणित हैं? मिलिकन छिड़काव के बाद बूंदों का "वजन" करता है और ऊपर वर्णित तरीके से आरोपों को मापता है। अनुभव से विद्युत आवेश की इसी विसंगति का पता चलता है।
इसके अलावा, विभिन्न भौतिक प्रकृति के पिंडों पर विद्युत आवेशों की पहचान दिखाई गई।
तेल (ढांकता हुआ), ग्लिसरीन (अर्धचालक), पारा (कंडक्टर), मिलिकन की बूंदों को छिड़कने से यह साबित होता है कि किसी भी भौतिक प्रकृति के पिंडों पर आवेश, बिना किसी अपवाद के, सख्ती से स्थिर परिमाण के व्यक्तिगत प्राथमिक भागों से बने होते हैं। 1913 में, मिलिकन ने कई प्रयोगों के परिणामों का सारांश दिया और प्राथमिक चार्ज के लिए निम्नलिखित मूल्य दिया: ई = 4.774.10-10 इकाइयाँ। एसजीएसई चार्ज. इस प्रकार आधुनिक भौतिकी के सबसे महत्वपूर्ण स्थिरांकों में से एक की स्थापना हुई। विद्युत आवेश का निर्धारण एक साधारण अंकगणितीय समस्या बन गई।

3.4. कॉम्पटन इमेजिंग विधि

सी.टी.आर. की खोज ने इलेक्ट्रॉन की वास्तविकता के विचार को मजबूत करने में प्रमुख भूमिका निभाई। विल्सन, आयनों पर जल वाष्प के संघनन का प्रभाव, जिसके कारण कण ट्रैक की तस्वीरें खींचने की संभावना पैदा हुई।
वे कहते हैं कि ए. कॉम्पटन एक व्याख्यान के दौरान सूक्ष्म कणों के अस्तित्व की वास्तविकता के बारे में संदेह करने वाले श्रोता को आश्वस्त नहीं कर सके। उन्होंने जोर देकर कहा कि वह उन्हें अपनी आंखों से देखने के बाद ही विश्वास करेंगे।
फिर कॉम्पटन ने एक कण ट्रैक की तस्वीर दिखाई, जिसके बगल में एक फिंगरप्रिंट था। "क्या आपको पता है कि यह क्या है?" - कॉम्पटन ने पूछा। "उंगली," श्रोता ने उत्तर दिया। "उस मामले में," कॉम्पटन ने गंभीरता से कहा, "यह चमकदार पट्टी कण है।"
इलेक्ट्रॉन ट्रैक की तस्वीरें न केवल इलेक्ट्रॉनों की वास्तविकता की गवाही देती हैं। उन्होंने इलेक्ट्रॉनों के छोटे आकार की धारणा की पुष्टि की और प्रयोग के साथ सैद्धांतिक गणनाओं के परिणामों की तुलना करना संभव बना दिया, जिसमें इलेक्ट्रॉन त्रिज्या भी शामिल थी। प्रयोग, जो कैथोड किरणों की भेदन शक्ति के लेनार्ड के अध्ययन के साथ शुरू हुए, से पता चला कि रेडियोधर्मी पदार्थों द्वारा उत्सर्जित बहुत तेज़ इलेक्ट्रॉन गैस में सीधी रेखाओं के रूप में ट्रैक बनाते हैं। ट्रैक की लंबाई इलेक्ट्रॉन ऊर्जा के समानुपाती होती है। उच्च-ऊर्जा कणों के ट्रैक की तस्वीरों से पता चलता है कि ट्रैक में बड़ी संख्या में बिंदु होते हैं। प्रत्येक बिंदु एक पानी की बूंद है जो एक आयन पर दिखाई देती है, जो एक परमाणु के साथ एक इलेक्ट्रॉन की टक्कर के परिणामस्वरूप बनती है। एक परमाणु के आयाम और उनकी सांद्रता को जानकर, हम उन परमाणुओं की संख्या की गणना कर सकते हैं जिनसे होकर एक कण को ​​एक निश्चित दूरी से गुजरना होगा। एक साधारण गणना से पता चलता है कि?-कण
वगैरह.................

परमाणुओं के अस्तित्व के बारे में परिकल्पना, वे अविभाज्य कण, जिनके विभिन्न विन्यास शून्य में हमारे चारों ओर वस्तुगत दुनिया बनाते हैं, हमारी सभ्यता जितनी ही पुरानी है:

"प्रकृति हर चीज़ को मूल निकायों में विघटित कर देती है।"

न्यूटन के ठोस, द्रव्यमान और अविभाज्य परमाणु; गतिज सिद्धांत में परमाणु, जिनकी औसत गतिज ऊर्जा शरीर के तापमान से पहचानी जाती है; रसायन विज्ञान में परमाणु, जिनके सामंजस्यपूर्ण संयोजन रासायनिक प्रतिक्रियाओं में पाए जाते हैं; हाइड्रोजन परमाणु, जिसके विभिन्न संयोजनों से प्राउट ने सभी तत्वों की रचना की। परमाणु की अवधारणा कम से कम 25 शताब्दियों से चली आ रही है, हालाँकि इसे अक्सर पृष्ठभूमि में धकेल दिया गया है या दबा दिया गया है।

लेकिन परमाणु क्या है? और इस प्रश्न का क्या अर्थ लगाया जाना चाहिए? उन्नीसवीं सदी के अंत तक, जब शास्त्रीय सिद्धांत का निर्माण पूरा हो गया और नए तकनीकी साधन सामने आए, तो सभी

पुराना प्रश्न अधिक आग्रहपूर्ण लगने लगा: परमाणु की प्रकृति क्या है? यह विषय और इसकी विविधताएं बीसवीं सदी के भौतिकी का मूलमंत्र बन गईं।

उन्नीसवीं सदी के अंत में, दुर्लभ गैसों में विद्युत निर्वहन का अध्ययन करने के लिए कई प्रयोग किए गए। डिस्चार्ज को एक नकारात्मक इलेक्ट्रोड, जिसे कैथोड कहा जाता है, और एक सकारात्मक इलेक्ट्रोड, जिसे एनोड कहा जाता है, के बीच उत्तेजित किया गया था (एक इंडक्शन कॉइल या इलेक्ट्रोस्टैटिक मशीन के माध्यम से, बड़े संभावित अंतर पैदा करते हुए), दोनों इलेक्ट्रोड को एक ग्लास ट्यूब के अंदर सील कर दिया गया था, जहां से हवा निकलती थी। खाली करा लिया गया. जब ट्यूब में हवा पर्याप्त रूप से विरल हो गई, तो कैथोड के चारों ओर का अंधेरा क्षेत्र, जिसे डार्क क्रुक्स स्पॉट के रूप में जाना जाता है, धीरे-धीरे विस्तारित हुआ जब तक कि यह ट्यूब के विपरीत छोर तक नहीं पहुंच गया, जो तब चमकने लगा, चमक का रंग निर्भर करता है कांच का प्रकार जिससे ट्यूब बनाई जाती थी।

यदि विभिन्न स्क्रीनें ट्यूब में डाली जाती हैं, उदाहरण के लिए, जैसा कि चित्र में है। 62, तो ट्यूब के अंत में स्थित एक छोटा सा स्थान चमक उठेगा, जैसे कि स्क्रीन में छेद से होकर कुछ गुजर रहा हो और कांच तक पहुंच रहा हो, जिससे वह चमकने लगे। इस चीज़ को कैथोड किरणें कहा गया।

उन्नीसवीं सदी के अंत में इन किरणों की प्रकृति के बारे में जीवंत बहस छिड़ गई। कुछ लोगों का मानना ​​था कि किरणें, प्रकाश की तरह, ईथर में होने वाली प्रक्रियाओं से उत्पन्न होती हैं; दूसरों का मानना ​​था कि उनमें विद्युत आवेशित कण शामिल हैं। 1895 में, जीन पेरिन इन किरणों को एक अलग बर्तन में इकट्ठा करने में कामयाब रहे और साबित किया कि उनमें नकारात्मक चार्ज होता है। इसके तुरंत बाद, जे जे थॉमसन ने अपना क्लासिक प्रयोग किया, जिसमें उन्होंने पहले कैथोड किरणों की पहचान उन कणों से की जिन्हें बाद में इलेक्ट्रॉन कहा गया। उन्होंने लिखा है:

“इस लेख में वर्णित प्रयोग कैथोड किरणों की प्रकृति के बारे में कुछ जानकारी प्राप्त करने के उद्देश्य से किए गए थे। इन किरणों के संबंध में बिल्कुल विपरीत दृष्टिकोण हैं; जर्मन भौतिकविदों की लगभग सर्वसम्मत राय के अनुसार, वे ईथर में कुछ प्रकार की प्रक्रियाओं के कारण होते हैं, जो - इस तथ्य के कारण कि एक समान चुंबकीय क्षेत्र में उनका पथ सीधा नहीं है, बल्कि गोलाकार है - इनमें से किसी में भी कोई एनालॉग नहीं है पहले देखी गई घटनाएँ; के अनुसार

एक अन्य मत यह है कि ये किरणें ईथर मूल की नहीं, बल्कि भौतिक मूल की हैं और नकारात्मक विद्युत से आवेशित पदार्थ के कणों की एक धारा मात्र हैं।

अंजीर। 63. थॉमसन स्थापना आरेख (से लिया गया)।

चित्र में दर्शाई गई प्लेटों के बीच एक विद्युत क्षेत्र बनाकर। 63 अक्षरों और या किरणों के प्रसार की दिशा के लंबवत निर्देशित एक चुंबकीय क्षेत्र, थॉमसन ने ट्यूब के अंत में एक चमकदार स्थान के विस्थापन को देखा; विद्युत या चुंबकीय क्षेत्र जितना मजबूत होगा, स्थान उतना ही अधिक स्थानांतरित होगा। यह सुनिश्चित करने के बाद कि यह घटना इस बात पर निर्भर नहीं करती कि ट्यूब में किस प्रकार की गैस है, थॉमसन ने लिखा:

"चूंकि कैथोड किरणें एक नकारात्मक चार्ज लेती हैं, इलेक्ट्रोस्टैटिक बल द्वारा विक्षेपित होती हैं जैसे कि वे नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए हों, और चुंबकीय बल पर उसी तरह प्रतिक्रिया करते हैं जैसे कि किरणों के प्रसार की रेखा के साथ चलने वाले नकारात्मक चार्ज वाले पिंड इस पर प्रतिक्रिया करते हैं, मैं इस निष्कर्ष पर पहुंचे बिना नहीं रह सकता कि कैथोड किरणें पदार्थ के कणों द्वारा वहन की जाने वाली नकारात्मक बिजली के आवेश हैं। फिर सवाल उठता है कि ये कण क्या हैं? क्या वे परमाणु, अणु या पदार्थ अलग होने की बेहतर स्थिति में हैं? इस प्रश्न पर कुछ प्रकाश डालने के लिए, मैंने इन कणों के द्रव्यमान और उनके द्वारा वहन किए गए आवेश की मात्रा के अनुपात के कई माप किए।

उसी समय, चुंबकीय क्षेत्र बी से आवेशित कण पर उसकी गति की दिशा के लंबवत कार्य करने वाला बल:

उदाहरण के लिए, यदि कण ऋणात्मक रूप से आवेशित है और विद्युत क्षेत्र को से दूर निर्देशित किया गया है, तो विद्युत बल कण को ​​नीचे की ओर विक्षेपित कर देगा। चुंबकीय क्षेत्र में घूम रहे किसी कण पर लगने वाला चुंबकीय बल चित्र में दर्शाए अनुसार निर्देशित होता है। 64, कण को ​​ऊपर की ओर विक्षेपित करेगा: इसलिए, विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र की शक्तियों का चयन करके ताकि चमकदार स्थान विस्थापित न रहे, थॉमसन इस प्रकार विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र से कणों पर कार्य करने वाले बलों को बराबर कर देता है:

यहीं से उन्होंने काल्पनिक कणों की गति सीखी। फिर, विद्युत क्षेत्र को बंद करके और चुंबकीय क्षेत्र की ताकत को अलग-अलग करके, वह ट्यूब के अंत में कणों के विक्षेपण की मात्रा को बदल सकता है। उस समय को जानने के दौरान जब कण चुंबकीय क्षेत्र में थे (क्योंकि वह उनकी गति जानते थे), थॉमसन इस प्रकार उन पर इस क्षेत्र के प्रभाव की गणना कर सकते थे। यहां से, मापे गए विचलन से, वह कणों के आवेश और उनके द्रव्यमान का अनुपात निर्धारित करने में सक्षम था।

वह अंततः अपने काल्पनिक कणों के लिए निम्नलिखित द्रव्यमान-से-आवेश अनुपात पर पहुंचे:

थॉमसन ने निष्कर्ष निकाला:

"इन मापों से यह स्पष्ट है कि मूल्य गैस की प्रकृति पर निर्भर नहीं करता है, और इसका मूल्य उस मूल्य की तुलना में बहुत छोटा है जो इस अनुपात के लिए पहले से ज्ञात सबसे छोटा मूल्य है और इलेक्ट्रोलिसिस में भाग लेने वाले हाइड्रोजन आयनों से संबंधित है .

इस प्रकार, कैथोड किरणों में विद्युत वाहकों के अनुपात का परिमाण इलेक्ट्रोलिसिस में संबंधित मान से काफी कम है। छोटेपन को या तो छोटेपन से या बड़े महत्व से, या एक ही समय में दोनों द्वारा समझाया जाता है।

बिजली के इस वाहक, कैथोड किरणों के सक्रिय घटक कण को ​​अंततः इलेक्ट्रॉन कहा गया, जो बीसवीं सदी का पहला प्राथमिक कण था।

थॉमसन ने बाद में लिखा:

“कैथोड किरणों की एक किरण को विक्षेपित करने का मेरा पहला प्रयास उन्हें एक डिस्चार्ज ट्यूब के अंदर स्थापित दो समानांतर धातु प्लेटों के बीच से गुजारना और इन प्लेटों के बीच एक विद्युत क्षेत्र को उत्तेजित करना था। मैं इस तरह से एक नियमित विक्षेपण प्राप्त करने में असमर्थ था... विक्षेपण की कमी को ट्यूब में गैस की उपस्थिति (दबाव बहुत अधिक बना हुआ) द्वारा समझाया गया था, इसलिए एक उच्च वैक्यूम प्राप्त करना आवश्यक था। लेकिन यह कहना जितना आसान था, करना उतना आसान नहीं। उन दिनों उच्च निर्वात प्राप्त करने की तकनीक अपनी प्रारंभिक अवस्था में थी।”

यह पहली बार नहीं है कि किसी निर्णायक प्रयोग के कार्यान्वयन में उसकी वैचारिक अवधारणा की कठिनाइयों का सामना नहीं करना पड़ा, बल्कि आवश्यक तकनीकी साधनों की कमी का सामना करना पड़ा।

थॉमसन के माप के बाद, आवेश के परिमाण या इन कणों के द्रव्यमान को अलग से निर्धारित करना बेहद महत्वपूर्ण था। गैसीय आयनों का आवेश, जो पहले थॉमसन की प्रयोगशाला में मापा गया था, लगभग था। यह मानते हुए कि इन आयनों का आवेश कैथोड कण द्वारा किए गए आवेश के समान है, यह दिखाना मुश्किल नहीं है कि इन कणों का द्रव्यमान बेहद छोटा है:

उन वर्षों में थॉमसन ने कैथोड कणों को "कॉर्पसकल" या प्राइमर्डियल परमाणु कहा था; "इलेक्ट्रॉन" शब्द का उपयोग उनके द्वारा "कॉर्पसकल" द्वारा वहन किए गए आवेश की मात्रा को दर्शाने के लिए किया गया था। हालाँकि, समय के साथ कण को ​​ही इलेक्ट्रॉन कहा जाने लगा। बहुत बाद में (1909 में), मिलिकन ने तेल की बूंदों पर आवेश की मात्रा को मापते हुए स्थापित किया कि प्राथमिक आवेश (यह माना गया कि इसका मान इलेक्ट्रॉन के आवेश के समान था) लगभग बराबर है आइए हम आधुनिक मान दें इलेक्ट्रॉन के आवेश और द्रव्यमान का:

इस मामले पर पूर्ण असहमति है. विज्ञान के कुछ इतिहासकार इलेक्ट्रॉन की खोज को जी. लोरेंत्ज़ और पी. ज़ीमैन के नाम से जोड़ते हैं, अन्य इसका श्रेय ई. विचर्ट को देते हैं, अन्य - अन्य शोधकर्ताओं को, जबकि बहुमत जोसेफ जॉन थॉमसन, या की प्राथमिकता पर जोर देते हैं। महान जीजी, जैसा कि उन्हें वैज्ञानिक जगत में भी कहा जाता है।

यहां तक ​​कि सबसे प्रमुख अधिकारी जो परमाणु भौतिकी की समस्याओं से निकटता से जुड़े हुए हैं, पूरी तरह से भ्रमित हैं: खोजकर्ता के सम्मान का मालिक कौन है? उत्कृष्ट सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी एन. बोह्र एफ.ई.ए. लेनार्ड की प्राथमिकता के प्रति आश्वस्त हैं, और नायाब प्रयोगात्मक भौतिक विज्ञानी ई. रदरफोर्ड एफ. कॉफमैन के प्रति आश्वस्त हैं।

समय के साथ, इलेक्ट्रॉन की वास्तविक खोज की विवादास्पद अवधि 28 वर्षों तक फैली हुई है: 1871 से 1899 तक। इस महत्वपूर्ण खोज के मूल में कौन खड़ा था, जिसने इतनी लंबी वैज्ञानिक लड़ाई को जन्म दिया, जब भाले गंभीर रूप से टूट गए थे? इसके अलावा, ऐसी स्थिति में जहां कुछ विवादकर्ता पहले से ही बहुत अधिक परेशानी खड़ी करने में कामयाब हो चुके हैं। उनमें से कुछ वैज्ञानिक अनुसंधान में व्यस्त थे, और कुछ वैज्ञानिक साज़िशों में। ठीक वैसे ही जैसे प्रकाश की प्रकृति को स्पष्ट करने के लिए चर्चाओं में होता है।

सबसे पहले, 1894 में, प्रमुख जर्मन प्रकृतिवादी हरमन लुडविग हेल्महोल्ट्ज़ और उनके वैज्ञानिक प्रतिद्वंद्वी, आयरिशमैन जॉर्ज स्टोनी, आपस में लड़े। उनमें से प्रत्येक ने इलेक्ट्रॉन की खोज की प्राथमिकता स्वयं को बताई। स्टोनी ने, सभी ईमानदार लोगों के सामने, हेल्महोल्ट्ज़ पर स्पष्ट साहित्यिक चोरी का आरोप लगाया, लेख "ऑन द इलेक्ट्रॉन या एटम ऑफ इलेक्ट्रिसिटी" में उन पर आरोप लगाने वाले तथ्य प्रकाशित किए, जो फिलॉसॉफिक्स मैगज़ीन (1894, vo1.38) के एक अंक में छपा था। , आर.418). यह आरोप कितना सच था?

इसी पत्रिका (1882, खंड 11, आर. 361) में इस प्रकाशन से बारह साल पहले, स्टोनी ने एक काम प्रकाशित किया था जिसमें उन्होंने इलेक्ट्रॉन के अस्तित्व पर अपने विचारों को रेखांकित किया था, जिसमें तर्क दिया गया था कि "इलेक्ट्रोलाइट में हर टूटे हुए रासायनिक बंधन के लिए बिजली की मात्रा एक निश्चित, सभी मामलों में समान है।"

दो महीने से भी कम समय बीता था जब हेल्महोल्ट्ज़ का एक लेख केमिकल सोसाइटी द्वारा प्रकाशित पत्रिका में छपा, जिसमें इलेक्ट्रॉन की उनकी खोज की घोषणा की गई थी। इसमें कहा गया है: "यदि सरल पदार्थों की परमाणु संरचना के विचार को सही माना जाता है, तो कोई भी इस निष्कर्ष से बच नहीं सकता है कि बिजली, नकारात्मक और सकारात्मक दोनों, प्राथमिक भागों में विभाजित है, जो बिजली के परमाणुओं की तरह एक साथ जुड़ी हुई हैं।"

क्या हेल्महोल्ट्ज़ को स्टोनी के काम के बारे में पता था जब उन्होंने ये पंक्तियाँ लिखी थीं? जाहिरा तौर पर, वह मदद नहीं कर सका लेकिन जान गया। यह भी स्पष्टीकरण से परे है कि क्यों, अपने अधिकार पर अटकलें लगाते हुए, उन्होंने हर अवसर पर स्टोनी को सचमुच कुचल दिया, लगातार अपनी प्राथमिकता को अपनी प्राथमिकता के रूप में पेश किया? प्रसिद्धि बढ़ाने के लिए? लेकिन हेल्महोल्ट्ज़ पहले से ही अक्सर इसकी किरणों में नहाता था। स्टोनी, "इलेक्ट्रॉनिक" विचार में डूबे रहने के कारण, जिसे उन्होंने विकसित करना जारी रखा, उनके पास हेल्महोल्ट्ज़ के व्यक्ति में जलन को बेअसर करने के लिए पर्याप्त समय नहीं था।

इसके विकास ने उन्हें इतना आत्मसात कर लिया कि वे न केवल सबसे छोटे विद्युत आवेश का मात्रात्मक मूल्यांकन करने में कामयाब रहे, इसे मौलिक प्राकृतिक स्थिरांक की संख्या में शामिल करने पर जोर दिया, बल्कि एक नकारात्मक रूप से आवेशित प्राथमिक कण के लिए एक स्थिर नाम भी दिया - " इलेक्ट्रॉन”

जाहिर है, विज्ञान के भविष्य में कड़ी मेहनत करने वाले स्टोनी की सफलता की छिपी ईर्ष्या ने हेल्महोल्त्ज़ को पहले अपने सहयोगी पर हर जगह हमला करने के लिए मजबूर किया, और फिर बुद्धिमानी से चुप रहे। यह अनुमान लगाना कठिन है कि क्या सक्रिय कार्रवाई, प्रतिकार या निष्क्रियता दुश्मन को सर्वोत्तम रूप से हरा देगी। इसलिए वह अस्थायी रूप से चुप हो गया।

हालाँकि, अगर हम घड़ी को थोड़ा और पीछे घुमाएँ, तो वैज्ञानिक नेतृत्व के लिए लड़ाई शुरू करने का कोई मतलब नहीं था, क्योंकि मुद्दे के इतिहास के सूक्ष्म अध्ययन के बाद, दो और नाम सामने आए। यह पता चला है कि 1878 में स्टोनी से पहले, भौतिक विज्ञान के स्तंभों में से एक, डचमैन हेंड्रिक लोरेंत्ज़ ने पहले ही वैज्ञानिकों का ध्यान विद्युत आवेशों की विसंगति के विचार की ओर आकर्षित किया था, और लोरेंत्ज़ से सात साल पहले, जर्मन भौतिक विज्ञानी विल्हेम एडवर्ड वेबर ने आयरिशमैन और उनके अन्य सभी अनुयायियों के शोध की आशा करते हुए इलेक्ट्रॉन के बारे में बात की। उदाहरण के लिए, वेबर ने अद्भुत अंतर्दृष्टि के साथ कहा: "... बिजली के सार्वभौमिक प्रसार के साथ, यह समझना स्वीकार्य है कि एक विद्युत परमाणु किसी पदार्थ के प्रत्येक परमाणु से जुड़ा हुआ है।" शायद उन्हें मानद पुरस्कार मिलना चाहिए था?

असंभावित. आख़िरकार, किसी मूल्यवान विचार को व्यक्त करना एक बात है, उसके विकास में हर संभव तरीके से योगदान देना दूसरी बात है। और इसलिए, अंतरात्मा की आवाज़ के बिना, इलेक्ट्रॉन के अस्तित्व की सैद्धांतिक पुष्टि में प्राथमिकता, वास्तव में एक नकारात्मक चार्ज किए गए प्राथमिक कण की भविष्यवाणी में, आयरिशमैन स्टोनी को सुरक्षित रूप से दी जा सकती है, जिसका नाम, दुर्भाग्य से, उल्लेख नहीं किया गया है कहीं भी: न संदर्भ पुस्तकों में, न विश्वकोशों में।

वैसे, न केवल सिद्धांतकारों, बल्कि प्रयोगकर्ताओं ने भी इलेक्ट्रॉन की खोज के प्राथमिकता अधिकार के लिए लड़ाई लड़ी, यह पता लगाने के लिए कि प्रयोगात्मक रूप से नकारात्मक चार्ज किए गए कण की खोज किसने की? आज, हर स्कूली बच्चा जे. जे. थॉमसन का नाम जानता है, जो विज्ञान के अधिकांश इतिहासकारों के अनुसार, इलेक्ट्रॉन के सच्चे "माता-पिता" हैं। इस आश्चर्यजनक खोज के लिए उन्हें 1906 में नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया था।

प्राथमिकता को निर्विवाद माना जाता है, हालाँकि वास्तव में ऐतिहासिक वास्तविकता इसका खंडन करती है। इस पर आश्वस्त होने के लिए, जनवरी 1897 के कोनिग्सबर्ग विश्वविद्यालय के जर्नल को उठाना पर्याप्त है, जहां रसायन विज्ञान और भौतिकी के क्षेत्र में नवीनतम शोध प्रकाशित हुआ था। जनवरी खंड 38 में, इस पत्रिका के पृष्ठ 12 पर, जर्मन भौतिक विज्ञानी एमिल विचर्ट का एक लेख प्रकाशित हुआ था, जो स्पष्ट रूप से इसके पीछे इलेक्ट्रॉन की प्रायोगिक खोज में प्राथमिकता पर जोर देता है।

थॉमसन ने उसी खोज की रिपोर्ट इंग्लैंड के रॉयल इंस्टीट्यूशन की वैज्ञानिक परिषद को दो महीने बाद - 30 अप्रैल, 1897 को दी, और इस मुद्दे का विवरण देने वाला उनका पहला प्रकाशन मई में ही प्रकाशित हुआ। वैज्ञानिकों को इसका परिचय पत्रिका "इलेक्ट्रिसिटी" (1897, ou1.39, R.104) द्वारा हुआ।

इस प्रकार, विचर्ट महान जीजी से पांच महीने आगे था। लेकिन जब वैज्ञानिक दुनिया में एक निर्विवाद प्राधिकारी के काम की बात आई तो घटनाओं के कालक्रम में किसकी दिलचस्पी थी? यहां हम उस प्रश्न पर लौटते हैं कि बौद्धिक संपदा के वितरण में शुरुआती बिंदु के रूप में क्या लिया जाना चाहिए: स्वयं विचार, इसका विकास और औचित्य, या अग्रणी मुद्रित कार्य जिसमें दोनों शामिल हैं?

ऐसा लगता है कि, किसी भी स्थिति में, किसी खोज या आविष्कार के सत्ता में प्रवेश के कालानुक्रमिक क्रम को नजरअंदाज नहीं किया जा सकता है। यहां तक ​​कि बशर्ते कि शुरू में एक परिकल्पना थी जिसे समय और दिमाग में "बसने" की जरूरत थी। इसलिए, स्टोनी, वेबर और प्रसिद्ध थॉमसन की तुलना में, यदि अधिक नहीं तो, अल्पज्ञात विचर्ट इलेक्ट्रॉन की खोज में शामिल थे।

लेकिन केवल कुछ विशेष संदर्भ पुस्तकों में ही कोई यह पढ़ सकता है कि, जे जे थॉमसन से स्वतंत्र रूप से, इस भौतिक विज्ञानी ने इलेक्ट्रॉन की खोज की और इसके सापेक्ष चार्ज का निर्धारण किया। इस उदाहरण में, हम विज्ञान में उस वास्तविक शक्ति के प्रति आश्वस्त हैं जो अधिकार की शक्ति के पास है।