1.1 ელექტრონისა და რადიოაქტიურობის აღმოჩენა.

ატომის რთული სტრუქტურის შესახებ იდეების დაბადება

ელექტრული დენის დისკრეტული ბუნება აისახება ფარადეის მუშაობაში ელექტროლიზზე - ერთი და იგივე დენი იწვევს ელექტროდებზე სხვადასხვა რაოდენობის ნივთიერების გამოყოფას, იმისდა მიხედვით, თუ რა ნივთიერება იხსნება. როდესაც ერთვალენტიანი ნივთიერების ერთი მოლი გამოიყოფა, ელექტროლიტში გადის 96500 C მუხტი, ხოლო ორვალენტიანი ნივთიერებით მუხტი გაორმაგდება. მე-19 საუკუნის ბოლოს განსაზღვრის შემდეგ. ავოგადროს რიცხვმა შესაძლებელი გახადა ელემენტარული ელექტრული მუხტის სიდიდის შეფასება. ვინაიდან 6.02 10 23 ატომი გადასცემს მუხტს 96500 C, მაშინ ერთის წილი არის 1.2-10 -19 C. ამრიგად, ეს არის ელექტროენერგიის უმცირესი ნაწილი ან "ელექტროენერგიის ატომი". გეორგ სტოუნიმ შესთავაზა ამ "ელექტროენერგიის ატომს" ეწოდოს ელექტრონი.

აირებში დენებთან მუშაობა გართულებულია იშვიათი აირისებრი გარემოს მიღების სირთულეებით. გერმანელმა შუშის მწარმოებელმა G. Geisler-მა გააკეთა გასართობი მილები იშვიათი გაზით, რომლებიც ანათებდნენ მასში ელექტრული დენის გავლისას. მათში ვ.გიტჰოფმა აღმოაჩინა გამოსხივება კათოდიდან, რომელიც იწვევდა მილის კედლების ფლუორესცენციას, რომელსაც ე.წ. კათოდური სხივები.როგორც ინგლისელმა ფიზიკოსმა W. Crookes-მა დაადგინა, ეს სხივები გავრცელდა სწორი ხაზით, გადახრილი იყო მაგნიტური ველით და ჰქონდა მექანიკური ეფექტი.

ფრანგმა ფიზიკოსმა ჯ. როდესაც სხივები გადაიხარა მაგნიტურმა ველმა და არ შეაღწია ცილინდრში, აღმოჩნდა დაუმუხტველი. ორი წლის შემდეგ ჯ.ტომსონმა ცილინდრი მოათავსა არა კათოდის წინ, არამედ გვერდით: მოტანილმა მაგნიტმა კათოდური სხივები ისე მოაქცია, რომ ისინი ცილინდრში შედიოდნენ და უარყოფითად დამუხტავდნენ, მაგრამ მინაზე ფლუორესცენტური ლაქა გადავიდა. ეს ნიშნავს, რომ სხივები უარყოფითად დამუხტული ნაწილაკებია. ასეთ საზომ მოწყობილობას უწოდებენ მაღალი ვაკუუმის კათოდური სხივის მილს. ლორენცის ძალის გავლენის ქვეშ, რომელიც გამოწვეულია კონდენსატორის არეში ჩართული მაგნიტური ველით, ეკრანზე სხივის დაცემის მანათობელი კვალი იცვლება. ასე რომ, 1895 წელს დაიბადა ახალი მეცნიერება - ელექტრონიკა.

ელექტრულ და მაგნიტურ ველებთან ერთდროულად მოქმედებით და მათი სიდიდის შეცვლით, ტომსონმა შეარჩია ისინი ისე, რომ კომპენსირებული ყოფილიყო, კათოდური სხივები არ გადახრილიყო და მინაზე ლაქა არ მოძრაობდა. მან მიიღო ელექტრული მუხტის შეფარდება ნაწილაკების მასასთან e/t = 1.3 10 -7 ც/გ. ტომსონისგან დამოუკიდებლად ეს მნიშვნელობა კათოდური სხივებისთვის გაზომა ვ.კაუფმანმა და მიიღო მსგავსი მნიშვნელობა. ტომსონმა დაასახელა ეს ნაწილაკი კორპუსკული,და ელექტრონი მხოლოდ მისი მუხტია, მაგრამ შემდეგ თავად კათოდური სხივების ნაწილაკს ეწოდა ელექტრონი (ბერძნულიდან. ელექტრონი - ქარვა).

ელექტრონის აღმოჩენამ და მისი უნიკალური თვისებების შესწავლამ ხელი შეუწყო ატომის სტრუქტურის კვლევას. ცხადი გახდა მატერიის მიერ ენერგიის შთანთქმისა და ემისიის პროცესები; ქიმიური ელემენტების მსგავსება და განსხვავებები, მათი ქიმიური აქტივობა და ინერტულობა; მენდელეევის ქიმიური ელემენტების პერიოდული ცხრილის შინაგანი მნიშვნელობა, ქიმიური ბმების ბუნება და ქიმიური რეაქციების მექანიზმები; გამოჩნდა სრულიად ახალი მოწყობილობები, რომლებშიც ელექტრონების მოძრაობა გადამწყვეტ როლს თამაშობს. შეიცვალა შეხედულებები მატერიის ბუნებაზე. ელექტრონის აღმოჩენამ (1897) დაიწყო ატომური ფიზიკის ხანა.

მატერიის მეშვეობით ელექტრონების გადაცემის მრავალი ექსპერიმენტიდან ჯ.ტომსონმა დაასკვნა, რომ ატომში ელექტრონების რაოდენობა დაკავშირებულია ატომის მასის ზომასთან. მაგრამ ნორმალურ მდგომარეობაში, ატომი უნდა იყოს ელექტრულად ნეიტრალური და, შესაბამისად, თითოეულ ატომში სხვადასხვა ნიშნის მუხტების რაოდენობა ტოლია. ვინაიდან ელექტრონის მასა არის წყალბადის ატომის მასის დაახლოებით 1/2000, დადებითი მუხტის მასა უნდა იყოს 2000-ჯერ მეტი ელექტრონის მასაზე. მაგალითად, წყალბადის თითქმის მთელი მასა დაკავშირებულია დადებით მუხტთან. ელექტრონის აღმოჩენით მაშინვე გაჩნდა ახალი პრობლემები. ატომი ნეიტრალურია, რაც იმას ნიშნავს, რომ მასში უნდა იყოს სხვა ნაწილაკები დადებითი მუხტით. ჯერ არ გახსნილა.

ფრანგმა ფიზიკოსმა ა.ბეკერელმა ლუმინესცენციის შესწავლისას აღმოაჩინა (1896წ.) რადიოაქტიურობის ფენომენი. მას აინტერესებდა კავშირი მილის კედლებზე კათოდური სხივების ფლუორესცენციასა და მილის ამ ნაწილიდან გამოსხივებულ რენტგენის სხივებს შორის. სხვადასხვა ნივთიერების დასხივებით ის ცდილობდა გაერკვია, შეიძლებოდა თუ არა რენტგენის გამოსხივება მზის შუქით დასხივებული ფოსფორესცენტური სხეულებისგან. მალე კურიელებმა საქმე მიიღეს და აღმოაჩინეს უფრო აქტიური ელემენტი, რომელსაც პოლონიუმი დაარქვეს მარი კიურის დაბადების ადგილის, პოლონეთის პატივსაცემად. ეფექტის სიდიდის გაზომვისას სკლოდოვსკა-კიურიმ აღმოაჩინა ახალი ელემენტი - რადიუმი და თავად რადიაციული ეფექტი უწოდა. რადიოაქტიურობა(ლათ. რადიო- სხივებს გამოვყოფ). რადიუმის გამოსხივების ინტენსივობა ასობით ათასი ჯერ აღემატება ურანს. შემდეგ აღმოაჩინეს მესამე რადიოაქტიური ელემენტი - აქტინიუმი. და იყო გარკვეული „ბუმი“ რადიოაქტიურობის შესწავლაში.

1899 წლის ბოლოს ჯ. ტომსონის თანამშრომელმა ე. რეზერფორდმა დაასკვნა: „... ექსპერიმენტებმა აჩვენა, რომ ურანის გამოსხივება რთულია და შედგება სულ მცირე ორი განსხვავებული ტიპისგან: ერთი, სწრაფად შეიწოვება, მოდით ვუწოდოთ მას ა-გამოსხივება; კიდევ ერთი, უფრო გამჭოლი, მოდით დავარქვათ

- რადიაცია." სამი წლის შემდეგ პ. ვილარმა აღმოაჩინა რადიაციის კიდევ ერთი კომპონენტი, რომელიც არ იყო გადახრილი მაგნიტური ველის მიერ; მას ეწოდა -სხივები. რადიოაქტიურობამ სწრაფად მოიპოვა გამოყენება ბუნებისმეტყველებასა და მედიცინაში.

ატომი აღარ ითვლებოდა განუყოფლად. წყალბადის ატომებიდან ყველა ატომის სტრუქტურის იდეა ჯერ კიდევ 1815 წელს გამოთქვა ინგლისელმა ექიმმა ვ. პროუტმა. ატომების განუყოფლობის შესახებ ეჭვებმა გამოიწვია სპექტრული ანალიზისა და ქიმიური ელემენტების პერიოდული ცხრილის აღმოჩენა. აღმოჩნდა, რომ ატომი თავისთავად რთული სტრუქტურაა მისი შემადგენელი ნაწილების შიდა მოძრაობებით, რომლებიც პასუხისმგებელნი არიან დამახასიათებელ სპექტრებზე. დაიწყო მისი სტრუქტურის მოდელების გამოჩენა.

ატომის მოდელი - დადებითი მუხტი ნაწილდება დადებითად დამუხტულ საკმაოდ დიდ რეგიონში (შესაძლოა სფერული ფორმის) და მასში ელექტრონები იკვეთება, როგორც "ქიშმიში პუდინგში" - შემოთავაზებული იყო კელვინმა 1902 წელს. ჯ.ტომსონმა განავითარა თავისი იდეა: ატომი არის დადებითად დამუხტული მატერიის პუდინგის წვეთი, რომლის შიგნით ნაწილდება ელექტრონები, რომლებიც ვიბრაციის მდგომარეობაში არიან. ამ ვიბრაციების გამო ატომები ასხივებენ ელექტრომაგნიტურ ენერგიას; ამ გზით მან შეძლო სინათლის დისპერსიის ახსნა, მაგრამ მრავალი კითხვა გაჩნდა. ქიმიური ელემენტების პერიოდული ცხრილის ასახსნელად მან შეისწავლა ელექტრონების სხვადასხვა კონფიგურაცია, ვარაუდით, რომ სტაბილური კონფიგურაციები შეესაბამება არააქტიური ელემენტების სტრუქტურას, როგორიცაა კეთილშობილი აირები, ხოლო არასტაბილურები უფრო აქტიურებს. ატომების მიერ გამოსხივებული სინათლის ტალღის სიგრძეებზე დაყრდნობით, ტომსონმა შეაფასა ასეთი ატომის ფართობი დაახლოებით 10-10 მ. მან ბევრი ვარაუდი გამოთქვა, გატაცებული იყო რადიაციის მახასიათებლების გამოთვლით მაქსველის თეორიის მიხედვით, რადგან მან სჯეროდა, რომ მხოლოდ ელექტრომაგნიტური ძალები მოქმედებენ ატომის შიგნით. 1903 წელს ტომსონმა დაადგინა, რომ ელექტრონები გადაადგილებისას უნდა გამოსცემდნენ ელიფსურ ტალღებს, 1904 წელს - როდესაც ელექტრონების რაოდენობა 8-ზე მეტია, ისინი უნდა განლაგდნენ რგოლებად და მათი რაოდენობა თითოეულ რგოლში უნდა შემცირდეს რგოლის რადიუსის შემცირებით. ელექტრონების რაოდენობა არ იძლევა რადიოაქტიურ ატომებს სტაბილურობის საშუალებას, ისინი ასხივებენ ალფა ნაწილაკებს და იქმნება ახალი ატომური სტრუქტურა. ტომსონის ერთ-ერთი მოსწავლის ე.რეზერფორდის ექსპერიმენტმა გამოიწვია ატომის სტრუქტურის ბირთვული მოდელი.

აღმოჩენები XIX საუკუნის ბოლოს. - რენტგენის სხივები (1895), ბუნებრივი რადიოაქტიურობა (ბეკერელი, 1896), ელექტრონი (ჯ. ტომსონი, 1897), რადიუმი (პიერ და მარი კიური, 1898), რადიაციის კვანტური ბუნება (პლანკი, 1900) იყო დასაწყისი. რევოლუცია მეცნიერებაში.

1.2 ატომის სტრუქტურის პლანეტარული მოდელი. თანამედროვე მეცნიერება და ბორის პოსტულატები

ატომის სტრუქტურის პლანეტარული მოდელი პირველად შემოგვთავაზა ჯ. მაგრამ ვ.ვინმა ეს დაუსაბუთებლად მიიჩნია. უპირველეს ყოვლისა, როდესაც ელექტრონი ბრუნავს, კლასიკური ელექტროდინამიკის მიხედვით, ის მუდმივად უნდა ასხივებდეს ენერგიას და, საბოლოოდ, დაეცეს ბირთვს. მეორეც, ენერგიის უწყვეტი დაკარგვის გამო, ატომის გამოსხივებას უნდა ჰქონდეს უწყვეტი სპექტრი, მაგრამ შეინიშნება ხაზის სპექტრი.

ექსპერიმენტები α-ნაწილაკების ოქროსა და სხვა ლითონების თხელ ფირფიტებში გავლის შესახებ ჩაატარეს ე. რეზერფორდის თანამშრომლებმა, ე. მარსდენმა და ჰ. გეიგერმა (1908). მათ დაადგინეს, რომ თითქმის ყველა ნაწილაკი თავისუფლად გადის ფირფიტაში და მათგან მხოლოდ 1/10 000 განიცდის ძლიერ გადახრას - 150°-მდე. ტომსონის მოდელმა ვერ ახსნა ეს, მაგრამ რეზერფორდმა, მისმა ყოფილმა თანაშემწემ, შეაფასა გადახრების ფრაქცია და მივიდა პლანეტურ მოდელამდე: დადებითი მუხტი კონცენტრირებულია 10-15 რიგის მოცულობაში მნიშვნელოვანი მასით.

იმის გათვალისწინებით, რომ ატომში ელექტრონების ორბიტები უნდა იყოს დაფიქსირებული, ტომსონი 1913 წელს ასევე მივიდა ატომის სტრუქტურის პლანეტარული მოდელამდე. მაგრამ კულონის კანონის გამოყენებით ასეთი ატომის სტაბილურობის პრობლემის გადაჭრისას მან იპოვა სტაბილური ორბიტა მხოლოდ ერთი ელექტრონისთვის. ვერც ტომსონმა და ვერც რეზერფორდმა ვერ ახსნეს ალფა ნაწილაკების გამოსხივება რადიოაქტიური დაშლის დროს – აღმოჩნდა, რომ ატომის ცენტრში უნდა იყოს ელექტრონები?! მისმა ასისტენტმა გ. მოსელიმ გაზომა პერიოდული ცხრილის ატომების სპექტრული ხაზების სიხშირე და აღმოაჩინა, რომ „ატომს აქვს გარკვეული დამახასიათებელი მნიშვნელობა, რომელიც რეგულარულად იზრდება ატომიდან ატომზე გადაადგილებისას. ეს რაოდენობა არ შეიძლება იყოს სხვა არაფერი, გარდა შიდა ბირთვის მუხტისა“.

პლანეტარული მოდელის საფუძველზე ატომური სტრუქტურის თეორიის აგებამ ბევრი წინააღმდეგობა წააწყდა.

თავდაპირველად, დანიელი ფიზიკოსი ნ. ბორი ცდილობდა კლასიკური მექანიკა და ელექტროდინამიკა გამოეყენებინა დამუხტული ნაწილაკების შენელების პრობლემაზე მატერიაში გადაადგილებისას, მაგრამ ელექტრონის ენერგიის მოცემული მნიშვნელობისთვის შესაძლებელი გახდა თვითნებური ორბიტალური პარამეტრების (ან სიხშირის) მინიჭება. ) მას, რამაც გამოიწვია პარადოქსები.

ბორი დაეთანხმა ატომის სტრუქტურის თეორიას სპექტრების წარმოშობის პრობლემას. მან შეავსო რეზერფორდის მოდელი პოსტულატებით, რომლებიც უზრუნველყოფდნენ ატომის სტაბილურობას და მისი გამოსხივების ხაზის სპექტრს. ბორმა მიატოვა კლასიკური მექანიკის იდეები და მიმართა პლანკის კვანტურ ჰიპოთეზას: გარკვეული კავშირი რგოლში კინეტიკურ ენერგიასა და რევოლუციის პერიოდს შორის არის ურთიერთობის გადაცემა. E= hv , პერიოდულ მოძრაობაში მყოფი სისტემისთვის ოსცილატორის ენერგიასა და სიხშირეს შორის კავშირის გამოხატვა. ბალმერის, რიდბერგის და რიცის სპექტრულმა ფორმულებმა შესაძლებელი გახადა ატომის სტაბილურობისა და წყალბადის ატომის სპექტრის ხაზის ბუნების უზრუნველსაყოფად მოთხოვნების ფორმულირება: ატომში არის რამდენიმე სტაციონარული მდგომარეობა (ან ელექტრონის ორბიტა პლანეტაზე. მოდელი), რომელშიც ატომი არ ასხივებს ენერგიას; როდესაც ელექტრონი ერთი სტაციონარული ორბიტიდან მეორეზე გადადის, ატომი ასხივებს ან შთანთქავს ენერგიის ნაწილს სიხშირის პროპორციულად, რაც შეესაბამება რიდბერგ-რიცის სიხშირის წესს.

1897 წლის 30 აპრილი ოფიციალურად ითვლება პირველი ელემენტარული ნაწილაკის - ელექტრონის დაბადების დღედ. ამ დღეს კავედიშის ლაბორატორიის ხელმძღვანელმა და ლონდონის სამეფო საზოგადოების წევრმა ჯოზეფ ჯონ ტომსონმა ისტორიული განცხადება გააკეთა. კათოდური სხივები"დიდი ბრიტანეთის სამეფო ინსტიტუტში, სადაც მან გამოაცხადა, რომ მისმა მრავალწლიანმა კვლევამ აირებში ელექტრული განმუხტვის შესახებ დაბალ წნევაზე გამოიწვია კათოდური სხივების ბუნების გარკვევა. ველები, მან, ამ ველების კომპენსატორულ ეფექტზე დაკვირვებით, საიმედოდ განსაზღვრა ნაწილაკების სპეციფიკური მუხტი, რომლის დინება იყო კათოდური სხივები.

ელექტრული მუხტის დისკრეტული ბუნების იდეა მტკიცედ დამკვიდრდა მეცნიერებაში ელექტრული ფენომენების წინა კვლევების წყალობით. მაიკლ ფარადეიმ (1791-1867) კი 1830-იანი წლების პირველ ნახევარში ელექტროლიტების მეშვეობით დენის გავლის შესწავლისას დაადგინა, რომ ელექტროდზე რაიმე ნივთიერების ერთი გრამი ეკვივალენტის გამოსაყოფად, ელექტროენერგიის იგივე რაოდენობა უნდა გაიაროს. გამოსავალი, რომელიც ცნობილი გახდა როგორც ფარადეის რიცხვი.

თავის ნაშრომში მან დაწერა: „სხეულების ატომები... შეიცავს მათთან ბუნებრივად ასოცირებულ ელექტროენერგიის თანაბარ რაოდენობას“. მაგრამ მაინც არ გაუკეთებია დასკვნა მინიმალური ელემენტარული მუხტის არსებობის შესახებ.

ირლანდიელი ფიზიკოსი სტოუნი სტოუნი (1826-1911) ამ დასკვნამდე მივიდა ელექტროლიზის კანონებიდან 1874 წელს, შემდეგ კი 1891 წელს მან დაადგინა ატომში მუხტის არსებობა და მას ელექტრონი უწოდა. მაგრამ ეს პროგნოზები, რა თქმა უნდა, გულისხმობდა, რომ უარყოფითი ელექტროენერგიის მატარებელი იქნებოდა ისეთი ნივთიერების ნაწილაკი, როგორიცაა იონები ელექტროლიტში, რომელიც დეპონირდება დადებით ელექტროდზე.

თუმცა, J. J. Thomson-ის მიერ მიღებული შედეგი მისი თანამედროვეებისთვის სრულიად მოულოდნელი და პარადოქსულიც კი აღმოჩნდა. უპირველეს ყოვლისა, ჩატარებულმა ექსპერიმენტების სერიამ აჩვენა, რომ კათოდური სხივებით გაზომვის შედეგები სრულიად დამოუკიდებელი იყო გაზის ტიპისგან, რომელშიც ხდებოდა გამონადენი. გარდა ამისა, გაზომილი თანაფარდობა e/m (სპეციფიკური მუხტი) აღმოჩნდა ანომალიურად დიდი: აღმოჩნდა, რომ იგი თითქმის 2 ათასჯერ აღემატება ელემენტარული ელექტრული მუხტის მნიშვნელობის თანაფარდობას ყველაზე მსუბუქი წყალბადის ატომის მასასთან. მან ასევე ხაზი გაუსვა, რომ მის მიერ აღმოჩენილი ნაწილაკები ნებისმიერი გაზის ატომის ნაწილია. მოდი აქ მოვიყვანოთ J.J.Tomson-ის სიტყვები ამ თემაზე: ”ამის შედეგი, ცხადია, არის მუხტის მნიშვნელობა გაზის ბუნებისაგან დამოუკიდებელი, ვინაიდან მუხტის მატარებლები იგივეა ნებისმიერი გაზისთვის. კათოდური სხივებიწარმოადგენს მატერიის ახალ მდგომარეობას, მდგომარეობას, რომელშიც მატერიის დაყოფა ბევრად უფრო შორს მიდის, ვიდრე ჩვეულებრივი აირისებრი მდგომარეობის შემთხვევაში, ... ეს მატერია წარმოადგენს ნივთიერებას, საიდანაც აგებულია ყველა ქიმიური ელემენტი."

ჯერ კიდევ ელექტრონის აღმოჩენამდე, ჯ.ჯ. ტომსონმა საიმედოდ დაამტკიცა კათოდური სხივების კორპუსკულარული ბუნება, რომლებიც ბევრმა გამოჩენილმა მეცნიერმა (ჰაინრიხ ჰერცი, ფილიპ ლენარდი და სხვ.) ელექტრომაგნიტურ ტალღებად მიიღო. ი. პულიუიმ იგივე გააკეთა.

მოგვიანებით (1903), ჯ.ჯ. ტომსონმა წამოაყენა ატომის მოდელი, რომელშიც ელექტრონები შედიოდა წერტილოვანი ინდივიდუალური ნაწილაკების სახით, რომლებიც მცურავდნენ ატომის უწყვეტ დადებითად დამუხტულ გარემოში. ადამიანმა უნდა იცოდეს, რამდენად რთული იყო მაშინ წარმოდგენა ატომის სიცარიელის სახით, რომელშიც დადებითი მუხტები კონცენტრირებული იყო ცენტრალური ბირთვის მცირე მოცულობაში. (თუმცა მსგავსი პლანეტარული მოდელი კიდევ უფრო ადრე შემოგვთავაზა ფრანგმა მეცნიერმა ჟან პერენმა 1901 წელს და შემდეგ 1904 წელს იაპონელმა ფიზიკოსმა ჰანტარო ნაგაოკამ, რომელმაც ატომში ელექტრონები პლანეტა სატურნის რგოლებს შეადარა). ჯ.ჯ. ტომსონმა 1904 წელს ასევე შემოიღო იდეა, რომ ატომებში ელექტრონები იყოფა ცალკეულ ჯგუფებად და ამით განსაზღვრავენ ქიმიური ელემენტების თვისებების პერიოდულობას. ელექტრონის მასის მცირე მნიშვნელობა იქნა აღებული, როგორც თვით ნაწილაკების ელექტრული ველის თანდაყოლილი ინერციის საზომი. თავისი სამეცნიერო კარიერის დასაწყისში (1881) ჯ.ჯ. ტომსონმა აჩვენა, რომ ელექტრული დამუხტული სფერო ზრდის თავის ინერციულ მასას გარკვეული რაოდენობით, რაც დამოკიდებული იყო მუხტის სიდიდეზე და სფეროს რადიუსზე, და ამით მან შემოიტანა კონცეფცია. ელექტრომაგნიტური მასა. მის მიერ მიღებული კავშირი გამოიყენებოდა ელექტრონის ზომის შესაფასებლად იმ ვარაუდით, რომ მთელი მისი მასა ელექტრომაგნიტური ხასიათისაა. ამ კლასიკურმა მიდგომამ აჩვენა, რომ ელექტრონის ზომა ასობით ათასი ჯერ უფრო მცირეა, ვიდრე ატომის ზომა.

საინტერესოა, რომ ელექტრონის აღმოჩენას წინ უძღოდა პროტონის აღმოჩენა, რასაც სათავეში უძღვებოდა კრუკსის მილში არხის სხივების შესწავლა. ესენი სხივებიაღმოაჩინეს 1886 წელს გერმანელმა ფიზიკოსმა ევგენ ჰოლშტაინმა (1850-1930) კათოდში გაკეთებულ არხში წარმოქმნილი ბზინვარებისგან.

1895 წელს ჯ.პერინმა დაადგინა არხის ნაწილაკების მიერ გადატანილი დადებითი მუხტი. გერმანელმა ფიზიკოსმა ვილჰელმ ვიენმა (1864-1928) 1902 წელს, ჯვარედინი მაგნიტური და ელექტრული ველების გაზომვების გამოყენებით, დაადგინა ნაწილაკების სპეციფიკური მუხტი, რომელიც წყალბადით მილის შევსებისას შეესაბამებოდა წყალბადის ატომის დადებითი იონის წონას. .

ელექტრონის აღმოჩენამ მაშინვე მოახდინა გავლენა ფიზიკის შემდგომ განვითარებაზე. 1898 წელს რამდენიმე მეცნიერმა (კ. რიკემ, პ. დრუდმა და ჯ. ტომსონმა) დამოუკიდებლად წამოაყენეს მეტალებში თავისუფალი ელექტრონების კონცეფცია. ეს კონცეფცია მოგვიანებით გამოიყენეს დრუდ-ლორენცის თეორიის საფუძვლად. ა. პუანკარემ თავისი ფუნდამენტური ნაშრომი ფარდობითობის თეორიაზე დაასახელა „ელექტრონის დინამიკის შესახებ“. მაგრამ ეს ყველაფერი იყო არა მხოლოდ ელექტრონული ფიზიკის სწრაფი განვითარების დასაწყისი, არამედ ძირითადი ფიზიკური პრინციპების რევოლუციური ტრანსფორმაციის დასაწყისი. ელექტრონის აღმოჩენით, ატომის განუყოფლობის იდეა დაინგრა და ამის შემდეგ დაიწყო ატომებში ელექტრონების ქცევის სრულიად არაკლასიკური თეორიის საწყისი იდეების ჩამოყალიბება.

გასული საუკუნის განმავლობაში, ელექტრონის აღმოჩენის მნიშვნელობა მუდმივად გაიზარდა.

მისი ნაშრომები ეძღვნება იშვიათი გაზების მეშვეობით ელექტრული დენის გავლის შესწავლას, კათოდისა და რენტგენის სხივების შესწავლას და ატომურ ფიზიკას. მან ასევე შეიმუშავა ელექტრონების მოძრაობის თეორია მაგნიტურ და ელექტრულ ველებში. და 1907 წელს მან შესთავაზა მასის სპექტრომეტრის მუშაობის პრინციპი. კათოდური სხივების მუშაობისთვის და ელექტრონის აღმოჩენისთვის, 1906 წელს მას მიენიჭა ნობელის პრემია.

?რუსეთის ფედერაციის განათლებისა და მეცნიერების სამინისტრო
ფედერალური სახელმწიფო საბიუჯეტო საგანმანათლებლო დაწესებულება
უმაღლესი პროფესიული განათლება
„სტერლიტამაკის სახელმწიფო პედაგოგიური აკადემია
მათ. ზაინაბ ბიიშევა"
მათემატიკისა და საბუნებისმეტყველო მეცნიერებათა ფაკულტეტი

ზოგადი ფიზიკის კათედრა

ესე
ელექტრონების აღმოჩენის ისტორია

დაასრულა: FM-52 ჯგუფის სტუდენტი
საიფეტინოვი არტურ
შეამოწმა: დოქტორი, ასოცირებული პროფესორი კორკეშკო ო.ი.

Sterlitamak 2011 შესავალი
თავი I. აღმოჩენის ფონი
თავი II. ელექტრონის აღმოჩენა

3.1. ტომსონის ექსპერიმენტი
3.2. რეზერფორდის გამოცდილება
3.3. მილიკანის მეთოდი
3.3.1. მოკლე ბიოგრაფია:

3.3.3. ინსტალაციის აღწერა



დასკვნა
ლიტერატურა

შესავალი

ელექტრონი - აღმოჩენილი პირველი ელემენტარული ნაწილაკი; ბუნებაში ყველაზე მცირე მასისა და უმცირესი ელექტრული მუხტის მატერიალური მატარებელი; ატომის კომპონენტი.
ელექტრონის მუხტი არის 1,6021892. 10-19 კლასები
- 4.803242. 10-10 ერთეული SGSE.
ელექტრონის მასა არის 9,109534. 10-31 კგ.
სპეციფიკური გადასახადი e/me 1.7588047. 1011 კლ. კგ -1.
ელექტრონის სპინი უდრის 1/2-ს (სთ ერთეულებში) და აქვს ორი პროექცია ±1/2; ელექტრონები ემორჩილებიან ფერმი-დირაკის სტატისტიკას, ფერმიონებს. ისინი ექვემდებარებიან პაულის გამორიცხვის პრინციპს.
ელექტრონის მაგნიტური მომენტი უდრის - 1,00116 მბ, სადაც mb არის ბორის მაგნეტონი.
ელექტრონი არის სტაბილური ნაწილაკი. ექსპერიმენტული მონაცემებით, სიცოცხლის ხანგრძლივობაა te > 2. 1022 წლის.
არ მონაწილეობს ძლიერ ურთიერთქმედებაში, ლეპტონი. თანამედროვე ფიზიკა ელექტრონს განიხილავს, როგორც ჭეშმარიტად ელემენტარულ ნაწილაკს, რომელსაც არ აქვს სტრუქტურა და ზომა. თუ ეს უკანასკნელი ნულოვანია, მაშინ ელექტრონის რადიუსი რე< 10 -18 м.

თავი I. აღმოჩენის ფონი

ელექტრონის აღმოჩენა მრავალი ექსპერიმენტის შედეგი იყო. მე-20 საუკუნის დასაწყისისთვის. ელექტრონის არსებობა დადგინდა არაერთი დამოუკიდებელი ექსპერიმენტის შედეგად. მაგრამ, მიუხედავად მთელი ეროვნული სკოლების მიერ დაგროვილი კოლოსალური ექსპერიმენტული მასალისა, ელექტრონი რჩებოდა ჰიპოთეტურ ნაწილაკად, რადგან გამოცდილებას ჯერ არ უპასუხა უამრავ ფუნდამენტურ კითხვაზე. სინამდვილეში, ელექტრონის "აღმოჩენას" ნახევარ საუკუნეზე მეტი დასჭირდა და არ დასრულებულა 1897 წელს; მასში მონაწილეობა ბევრმა მეცნიერმა და გამომგონებელმა მიიღო.
ჯერ ერთი, არ ყოფილა არც ერთი ექსპერიმენტი ცალკეულ ელექტრონებთან ერთად. ელემენტარული მუხტი გამოითვალა მიკროსკოპული მუხტის გაზომვების საფუძველზე, რამდენიმე ჰიპოთეზის მართებულობის გათვალისწინებით.
ფუნდამენტურად მნიშვნელოვან მომენტში გაურკვევლობა იყო. ელექტრონი პირველად გამოჩნდა ელექტროლიზის კანონების ატომური ინტერპრეტაციის შედეგად, შემდეგ იგი აღმოაჩინეს გაზის გამონადენში. გაურკვეველი იყო, რეალურად ჰქონდა თუ არა საქმე ფიზიკას იმავე ობიექტთან. სკეპტიკურად განწყობილი ბუნებისმეტყველების დიდი ჯგუფი თვლიდა, რომ ელემენტარული მუხტი არის ყველაზე მრავალფეროვანი ზომის მუხტების სტატისტიკური საშუალო. უფრო მეტიც, ელექტრონის მუხტის გაზომვის არცერთი ექსპერიმენტი არ აძლევდა მკაცრად განმეორებად მნიშვნელობებს.
იყვნენ სკეპტიკოსები, რომლებიც საერთოდ უგულებელყოფდნენ ელექტრონის აღმოჩენას. აკადემიკოსმა ა.ფ. იოფე თავის მოგონებებში მასწავლებლის ვ.კ. რენტგენი წერდა: ”1906 - 1907 წლამდე. სიტყვა ელექტრონი არ უნდა ყოფილიყო წარმოთქმული მიუნხენის უნივერსიტეტის ფიზიკის ინსტიტუტში. რენტგენმა მიიჩნია ეს დაუმტკიცებელი ჰიპოთეზა, რომელიც ხშირად გამოიყენება საკმარისი საფუძვლების გარეშე და უაზროდ.
ელექტრონის მასის საკითხი არ არის გადაწყვეტილი და არ არის დადასტურებული, რომ როგორც გამტარებზე, ასევე დიელექტრიკებზე მუხტები ელექტრონებისაგან შედგება. "ელექტრონის" კონცეფციას არ ჰქონდა ცალსახა ინტერპრეტაცია, რადგან ექსპერიმენტმა ჯერ არ გამოავლინა ატომის სტრუქტურა (რაზერფორდის პლანეტარული მოდელი გამოჩნდა 1911 წელს, ხოლო ბორის თეორია 1913 წელს).
ელექტრონი ჯერ არ შესულა თეორიულ კონსტრუქციებში. ლორენცის ელექტრონულ თეორიაში წარმოდგენილი იყო მუდმივად განაწილებული მუხტის სიმკვრივე. დრუდის მიერ შემუშავებული ლითონის გამტარობის თეორია ეხებოდა დისკრეტულ მუხტებს, მაგრამ ეს იყო თვითნებური მუხტები, რომელთა ღირებულებაზე არანაირი შეზღუდვა არ იყო დაწესებული.
ელექტრონს ჯერ კიდევ არ დაუტოვებია „სუფთა“ მეცნიერების ჩარჩო. შეგახსენებთ, რომ პირველი ელექტრონული მილი გამოჩნდა მხოლოდ 1907 წელს. რწმენიდან რწმენაზე გადასასვლელად, პირველ რიგში, საჭირო იყო ელექტრონის იზოლირება და ელემენტარული მუხტის პირდაპირი და ზუსტი გაზომვის მეთოდის გამოგონება.
ამ პრობლემის გადაწყვეტა არ დააყოვნა. 1752 წელს ელექტრული მუხტის დისკრეტულობის იდეა პირველად გამოთქვა ბ. ფრანკლინმა. ექსპერიმენტულად, მუხტების დისკრეტულობა გამართლდა ელექტროლიზის კანონებით, რომელიც აღმოაჩინა მ. ფარადეიმ 1834 წელს. ელემენტარული მუხტის რიცხვითი მნიშვნელობა (ბუნებაში ნაპოვნი უმცირესი ელექტრული მუხტი) თეორიულად გამოითვალა ელექტროლიზის კანონების საფუძველზე ავოგადროს რიცხვის გამოყენებით. . ელემენტარული მუხტის პირდაპირი ექსპერიმენტული გაზომვა განხორციელდა რ.მილიკანის მიერ 1908 - 1916 წლებში ჩატარებულ კლასიკურ ექსპერიმენტებში. ამ ექსპერიმენტებმა ასევე წარმოადგინა ელექტროენერგიის ატომიზმის უტყუარი მტკიცებულება. ელექტრონული თეორიის ძირითადი ცნებების მიხედვით, სხეულის მუხტი წარმოიქმნება მასში შემავალი ელექტრონების რაოდენობის ცვლილების შედეგად (ან დადებითი იონები, რომელთა მუხტის ღირებულება ელექტრონის მუხტის ჯერადია). მაშასადამე, ნებისმიერი სხეულის მუხტი უნდა შეიცვალოს მკვეთრად და ისეთ ნაწილებში, რომლებიც შეიცავენ ელექტრონების მუხტების მთელ რიცხვს. ექსპერიმენტულად დაადგინა ელექტრული მუხტის ცვლილების დისკრეტული ბუნება, რ. მილიკანმა შეძლო მიეღო ელექტრონების არსებობის დადასტურება და ერთი ელექტრონის მუხტის (ელემენტარული მუხტის) მნიშვნელობის დადგენა ზეთის წვეთოვანი მეთოდით. მეთოდი დაფუძნებულია დამუხტული ზეთის წვეთების მოძრაობის შესწავლაზე ცნობილი სიძლიერის E, ერთგვაროვან ელექტრულ ველში.

თავი II. ელექტრონის აღმოჩენა

თუ უგულებელვყოფთ იმას, რაც წინ უძღოდა პირველი ელემენტარული ნაწილაკის - ელექტრონის აღმოჩენას და რასაც თან ახლდა ეს გამორჩეული მოვლენა, შეიძლება მოკლედ ვთქვათ: 1897 წელს ცნობილმა ინგლისელმა ფიზიკოსმა თომსონ ჯოზეფ ჯონმა (1856-1940) გაზომა კონკრეტული მუხტი q/m. კათოდური სხივების ნაწილაკები - ”სხეულები”, როგორც მან უწოდა მათ, კათოდური სხივების გადახრის საფუძველზე *) ელექტრულ და მაგნიტურ ველებში.
მიღებული რიცხვის შედარებით იმ დროს ცნობილ მონოვალენტური წყალბადის იონის სპეციფიკურ მუხტთან, არაპირდაპირი მსჯელობით, მან მივიდა დასკვნამდე, რომ ამ ნაწილაკების მასა, რომლებმაც მოგვიანებით მიიღეს სახელი "ელექტრონები", მნიშვნელოვნად ნაკლებია (ზე მეტი ათასჯერ) ვიდრე ყველაზე მსუბუქი წყალბადის იონის მასა.
იმავე 1897 წელს მან წამოაყენა ჰიპოთეზა, რომ ელექტრონები ატომების განუყოფელი ნაწილია, ხოლო კათოდური სხივები არ არის ატომები ან ელექტრომაგნიტური გამოსხივება, როგორც სხივების თვისებების ზოგიერთი მკვლევარი თვლიდა. ტომსონი წერდა: „ამგვარად, კათოდური სხივები წარმოადგენს მატერიის ახალ მდგომარეობას, რომელიც არსებითად განსხვავდება ჩვეულებრივი აირისებრი მდგომარეობიდან...; ამ ახალ მდგომარეობაში მატერია არის ნივთიერება, საიდანაც აგებულია ყველა ელემენტი“.
1897 წლიდან კათოდური სხივების კორპუსკულურმა მოდელმა დაიწყო საყოველთაო აღიარება, თუმცა იყო მრავალფეროვანი მოსაზრებები ელექტროენერგიის ბუნების შესახებ. ამრიგად, გერმანელი ფიზიკოსი ე. ვიჩერტი თვლიდა, რომ "ელექტროენერგია არის რაღაც წარმოსახვითი, რომელიც რეალურად მხოლოდ ფიქრებში არსებობს" და ცნობილმა ინგლისელმა ფიზიკოსმა ლორდ კელვინმა იმავე 1897 წელს დაწერა ელექტროენერგიის შესახებ, როგორც ერთგვარი "უწყვეტი სითხე".
ტომსონის იდეა კათოდური სხივების კორპუსების, როგორც ატომის ძირითადი კომპონენტების შესახებ, დიდი ენთუზიაზმით არ მოჰყვა. ზოგიერთი მისი კოლეგა ფიქრობდა, რომ მან გააიდუმალა ისინი, როდესაც შესთავაზა კათოდური სხივების ნაწილაკები ატომის შესაძლო კომპონენტებად ჩაითვალოს. ტომსონის კორპუსკულების ნამდვილი როლი ატომის სტრუქტურაში შეიძლება გავიგოთ სხვა კვლევების შედეგებთან ერთად, კერძოდ, სპექტრების ანალიზისა და რადიოაქტიურობის შესწავლის შედეგებთან ერთად.
1897 წლის 29 აპრილს ტომსონმა თავისი ცნობილი მესიჯი ლონდონის სამეფო საზოგადოების შეხვედრაზე გააკეთა. ელექტრონის აღმოჩენის ზუსტი დრო - დღე და საათი - მისი უნიკალურობის გამო ვერ დასახელდება. ეს ღონისძიება ტომსონისა და მისი თანამშრომლების მრავალწლიანი მუშაობის შედეგი იყო. არც ტომსონს და არც სხვას არასოდეს დაუკვირვებია ელექტრონი, არც ვინმეს შეეძლო გამოეყო ერთი ნაწილაკი კათოდური სხივების სხივიდან და გაეზომა მისი სპეციფიკური მუხტი. აღმოჩენის ავტორი ჯ.ჯ.ტომსონია, რადგან მისი იდეები ელექტრონის შესახებ თანამედროვესთან ახლოს იყო. 1903 წელს მან შემოგვთავაზა ატომის ერთ-ერთი პირველი მოდელი - "ქიშმიშის პუდინგი", ხოლო 1904 წელს მან შესთავაზა, რომ ატომში ელექტრონები იყოფა ჯგუფებად, ქმნიან სხვადასხვა კონფიგურაციას, რომლებიც განსაზღვრავენ ქიმიური ელემენტების პერიოდულობას.
აღმოჩენის ადგილი ზუსტად ცნობილია - კავენდიშის ლაბორატორია (კემბრიჯი, დიდი ბრიტანეთი). 1870 წელს შექმნილი ჯ. მისი რეჟისორები იყვნენ: Maxwell J.K. - 1871 წლიდან 1879 წლამდე, ლორდ რეილი - 1879 წლიდან 1884 წლამდე, ტომსონ ჯ. - 1884 წლიდან 1919 წლამდე, Rutherford E. - 1919 წლიდან 1937 წლამდე, Bragg L. - 1938 წლიდან 1953 წლამდე; დირექტორის მოადგილე 1923-1935 წლებში - ჩადვიკ ჯ.
სამეცნიერო ექსპერიმენტული კვლევა ჩატარდა ერთი მეცნიერის ან მცირე ჯგუფის მიერ შემოქმედებითი ძიების ატმოსფეროში. მოგვიანებით ლოურენს ბრაგმა გაიხსენა 1913 წელს მამამისთან, ჰენრი ბრეგთან ერთად შესრულებული ნამუშევარი: „ეს იყო მშვენიერი დრო, როდესაც თითქმის ყოველ კვირას მიიღებდნენ ახალ საინტერესო შედეგებს, როგორიცაა ახალი ოქროს შემცველი ადგილების აღმოჩენა, სადაც ნაგლეჯების აკრეფა შესაძლებელია პირდაპირ მიწიდან. ასე გაგრძელდა ომის დაწყებამდე*), რამაც შეწყვიტა ჩვენი ერთობლივი მუშაობა“.

თავი III.ელექტრონის აღმოჩენის მეთოდები

3.1. ტომსონის ექსპერიმენტი

ჯოზეფ ჯონ ტომსონი ჯოზეფ ჯონ ტომსონი, 1856–1940 ინგლისელი ფიზიკოსი, უკეთ ცნობილი როგორც J. J. Thomson. დაიბადა ჩიტჰამ ჰილში, მანჩესტერის გარეუბანში, მეორადი ანტიკვარიატი დილერის ოჯახში. 1876 ​​წელს მან მოიპოვა სტიპენდია კემბრიჯში. 1884-1919 წლებში იყო კემბრიჯის უნივერსიტეტის ექსპერიმენტული ფიზიკის დეპარტამენტის პროფესორი და, პარალელურად, კავენდიშის ლაბორატორიის ხელმძღვანელი, რომელიც ტომსონის ძალისხმევით გახდა მსოფლიოში ერთ-ერთი ყველაზე ცნობილი კვლევითი ცენტრი. პარალელურად 1905-1918 წლებში იყო ლონდონის სამეფო ინსტიტუტის პროფესორი. 1906 წელს ნობელის პრემიის ლაურეატი ფიზიკაში ფორმულირებით „აირების მეშვეობით ელექტროენერგიის გავლის შესწავლისთვის“, რომელიც, ბუნებრივია, ელექტრონის აღმოჩენასაც მოიცავს. ტომსონის ვაჟი ჯორჯ პეჯეტ ტომსონი (1892-1975) ასევე საბოლოოდ გახდა ნობელის პრემიის ლაურეატი ფიზიკაში - 1937 წელს კრისტალების მიერ ელექტრონის დიფრაქციის ექსპერიმენტული აღმოჩენისთვის.
1897 წელს ახალგაზრდა ინგლისელი ფიზიკოსი J. J. Thomson ცნობილი გახდა საუკუნეების განმავლობაში, როგორც ელექტრონის აღმომჩენი. თავის ექსპერიმენტში ტომსონმა გამოიყენა გაუმჯობესებული კათოდური სხივის მილი, რომლის დიზაინს დაემატა ელექტრული ხვეულები, რომლებიც ქმნიდნენ (ამპერის კანონის მიხედვით) მაგნიტურ ველს მილის შიგნით და პარალელური ელექტრული კონდენსატორის ფირფიტების კომპლექტით, რომლებიც ქმნიდნენ ელექტრულ ველს შიგნით. მილის. ამის წყალობით შესაძლებელი გახდა კათოდური სხივების ქცევის შესწავლა როგორც მაგნიტური, ისე ელექტრული ველის გავლენის ქვეშ.
ახალი მილის დიზაინის გამოყენებით, ტომსონმა თანმიმდევრულად აჩვენა, რომ: (1) კათოდური სხივები გადახრილია მაგნიტურ ველში ელექტრული ველის არარსებობის შემთხვევაში; (2) კათოდური სხივები გადახრილია ელექტრულ ველში მაგნიტური ველის არარსებობის შემთხვევაში; და (3) დაბალანსებული ინტენსივობის ელექტრული და მაგნიტური ველების ერთდროული მოქმედებით, ორიენტირებული მიმართულებებზე, რომლებიც ცალკე იწვევს გადახრებს საპირისპირო მიმართულებით, კათოდური სხივები ვრცელდება სწორხაზოვნად, ანუ ორი ველის მოქმედება ურთიერთდაბალანსებულია.
ტომსონმა აღმოაჩინა, რომ კავშირი ელექტრულ და მაგნიტურ ველებს შორის, რომლებზეც მათი ეფექტი დაბალანსებულია, დამოკიდებულია ნაწილაკების მოძრაობის სიჩქარეზე. გაზომვების სერიის ჩატარების შემდეგ ტომსონმა შეძლო კათოდური სხივების მოძრაობის სიჩქარის დადგენა. აღმოჩნდა, რომ ისინი სინათლის სიჩქარეზე ბევრად ნელა მოძრაობენ, რაც იმას ნიშნავს, რომ კათოდური სხივები შეიძლება იყოს მხოლოდ ნაწილაკები, რადგან ნებისმიერი ელექტრომაგნიტური გამოსხივება, მათ შორის თავად შუქი, მოძრაობს სინათლის სიჩქარით (იხ. ელექტრომაგნიტური გამოსხივების სპექტრი). ეს უცნობი ნაწილაკები. ტომსონმა მათ "კორპუსკულები" უწოდა, მაგრამ ისინი მალევე გახდნენ ცნობილი როგორც "ელექტრონები".
მაშინვე გაირკვა, რომ ელექტრონები უნდა არსებობდნენ როგორც ატომების ნაწილი - წინააღმდეგ შემთხვევაში, საიდან მოვიდოდნენ ისინი? 1897 წლის 30 აპრილი - თომსონის მიერ ლონდონის სამეფო საზოგადოების შეხვედრაზე მისი შედეგების მოხსენების თარიღი - ითვლება ელექტრონის დაბადების დღედ. და ამ დღეს ატომების "განუყოფლობის" იდეა წარსულს ჩაბარდა (იხ. მატერიის სტრუქტურის ატომური თეორია). ატომის ბირთვის აღმოჩენასთან ერთად, რომელიც მოჰყვა ათ წელზე მეტი ხნის შემდეგ (იხ. რეზერფორდის ექსპერიმენტი), ელექტრონის აღმოჩენამ საფუძველი ჩაუყარა ატომის თანამედროვე მოდელს.
ზემოთ აღწერილი „კათოდური“ მილები, უფრო ზუსტად, კათოდური მილები, გახდა თანამედროვე სატელევიზიო სურათის მილებისა და კომპიუტერის მონიტორების უმარტივესი წინამორბედები, რომლებშიც მკაცრად კონტროლირებადი რაოდენობით ელექტრონები იშლება ცხელი კათოდის ზედაპირიდან, გავლენის ქვეშ. ალტერნატიული მაგნიტური ველები გადახრილია მკაცრად განსაზღვრული კუთხით და დაბომბავს ეკრანების ფოსფორესცენტურ უჯრედებს, ქმნიან მათზე ფოტოელექტრული ეფექტის შედეგად წარმოქმნილ ნათელ გამოსახულებას, რომლის აღმოჩენაც შეუძლებელი იქნებოდა კათოდის ნამდვილი ბუნების შესახებ ჩვენი ცოდნის გარეშე. სხივები.

3.2. რეზერფორდის გამოცდილება

ერნესტ რეზერფორდი, ნელსონის პირველი ბარონი რეზერფორდი, 1871–1937 ახალზელანდიელი ფიზიკოსი. დაიბადა ნელსონში, ხელოსანი ფერმერის შვილი. მოიპოვა სტიპენდია ინგლისის კემბრიჯის უნივერსიტეტში სასწავლებლად. სკოლის დამთავრების შემდეგ დაინიშნა კანადის მაკგილის უნივერსიტეტში, სადაც ფრედერიკ სოდისთან (1877–1966) ერთად დაადგინა რადიოაქტიურობის ფენომენის ძირითადი კანონები, რისთვისაც 1908 წელს მიენიჭა ნობელის პრემია ქიმიაში. მალე მეცნიერი გადავიდა მანჩესტერის უნივერსიტეტში, სადაც მისი ხელმძღვანელობით ჰანს გეიგერმა (1882–1945) გამოიგონა თავისი ცნობილი გეიგერის მრიცხველი, დაიწყო ატომის სტრუქტურის კვლევა და 1911 წელს აღმოაჩინა ატომის ბირთვის არსებობა. პირველი მსოფლიო ომის დროს იგი ჩართული იყო სონარების (აკუსტიკური რადარების) შემუშავებაში მტრის წყალქვეშა ნავების გამოსავლენად. 1919 წელს დაინიშნა ფიზიკის პროფესორად და კემბრიჯის უნივერსიტეტის კავენდიშის ლაბორატორიის დირექტორად და იმავე წელს აღმოაჩინა ბირთვული დაშლა მაღალი ენერგიის მძიმე ნაწილაკებით დაბომბვის შედეგად. რეზერფორდი სიცოცხლის ბოლომდე დარჩა ამ თანამდებობაზე, ამავდროულად მრავალი წლის განმავლობაში იყო სამეფო სამეცნიერო საზოგადოების პრეზიდენტი. ის დაკრძალეს ვესტმინსტერის სააბატოში ნიუტონის, დარვინისა და ფარადეის გვერდით.
ერნესტ რეზერფორდი უნიკალური მეცნიერია იმ თვალსაზრისით, რომ მან თავისი მთავარი აღმოჩენები ნობელის პრემიის მიღების შემდეგ გააკეთა. 1911 წელს მან წარმატებას მიაღწია ექსპერიმენტში, რომელმაც მეცნიერებს არა მხოლოდ საშუალება მისცა ღრმად შეეხედათ ატომს და გაეგოთ მისი სტრუქტურა, არამედ გახდა მადლისა და დიზაინის სიღრმის მოდელი.

რადიოაქტიური გამოსხივების ბუნებრივი წყაროს გამოყენებით რეზერფორდმა ააგო ქვემეხი, რომელიც წარმოქმნიდა ნაწილაკების მიმართულ და ფოკუსირებულ ნაკადს. იარაღი იყო ტყვიის ყუთი ვიწრო ჭრილით, რომლის შიგნით რადიოაქტიური მასალა იყო მოთავსებული. ამის გამო, რადიოაქტიური ნივთიერების ყველა მიმართულებით გამოსხივებული ნაწილაკები (ამ შემთხვევაში ალფა ნაწილაკები, რომლებიც შედგება ორი პროტონისა და ორი ნეიტრონისგან) შეიწოვება ტყვიის ეკრანით და მხოლოდ ალფა ნაწილაკების მიმართული სხივი გამოიყოფა ჭრილში. .
სხივის ბილიკის გასწვრივ კიდევ რამდენიმე ტყვიის ეკრანი იყო ვიწრო ჭრილებით, რომლებიც წყვეტდნენ მკაცრად განსაზღვრული მიმართულებიდან გადახრილ ნაწილაკებს. შედეგად, ალფა ნაწილაკების მშვენივრად ფოკუსირებული სხივი მიფრინავდა სამიზნისკენ და თავად სამიზნე იყო ოქროს ფოლგის თხელი ფურცელი. ეს იყო ალფა სხივი, რომელიც მოხვდა მას. ფოლგის ატომებთან შეჯახების შემდეგ ალფა ნაწილაკებმა გააგრძელეს გზა და მოხვდნენ სამიზნის უკან დაყენებულ ლუმინესცენტურ ეკრანს, რომელზედაც დაფიქსირდა ციმციმები, როდესაც ალფა ნაწილაკები მოხვდა. მათგან ექსპერიმენტატორს შეეძლო გაესამართლებინა, თუ რა რაოდენობით და რამდენად გადახრის ალფა ნაწილაკები სწორხაზოვანი მოძრაობის მიმართულებიდან ფოლგის ატომებთან შეჯახების შედეგად.
თუმცა, რეზერფორდმა აღნიშნა, რომ არცერთ მის წინამორბედს არ უცდია ექსპერიმენტულად შეემოწმებინა თუ არა ზოგიერთი ალფა ნაწილაკი გადახრილი ძალიან დიდი კუთხით. ქიშმიშის ბადის მოდელი უბრალოდ არ იძლეოდა ატომში ისეთი მკვრივი და მძიმე სტრუქტურული ელემენტების არსებობის საშუალებას, რომ მათ შეეძლოთ სწრაფი ალფა ნაწილაკების გადახტომა მნიშვნელოვანი კუთხით, ამიტომ არავინ აწუხებდა ამ შესაძლებლობის გამოცდას. რეზერფორდმა სთხოვა თავის ერთ-ერთ სტუდენტს ხელახლა აღჭურვა ინსტალაცია ისე, რომ შესაძლებელი ყოფილიყო ალფა ნაწილაკების გაფანტვაზე დაკვირვება დიდი გადახრის კუთხით - მხოლოდ სინდისის გასასუფთავებლად, რათა საბოლოოდ გამორიცხულიყო ეს შესაძლებლობა. დეტექტორი იყო ნატრიუმის სულფიდით დაფარული ეკრანი, მასალა, რომელიც წარმოქმნის ფლუორესცენტულ ციმციმს, როდესაც მას ალფა ნაწილაკი მოხვდება. წარმოიდგინეთ გაოცება არა მხოლოდ სტუდენტის, რომელმაც უშუალოდ ჩაატარა ექსპერიმენტი, არამედ თავად რეზერფორდისაც, როცა გაირკვა, რომ ზოგიერთი ნაწილაკი გადახრილი იყო 180°-მდე კუთხით!
რეზერფორდის მიერ მისი ექსპერიმენტის შედეგების საფუძველზე დახატული ატომის სურათი დღეს ჩვენთვის კარგად არის ცნობილი. ატომი შედგება სუპერ მკვრივი, კომპაქტური ბირთვისგან, რომელიც ატარებს დადებით მუხტს და მის გარშემო უარყოფითად დამუხტულ მსუბუქ ელექტრონებს. მოგვიანებით მეცნიერებმა ამ სურათს საიმედო თეორიული საფუძველი მისცეს (იხ. ბორის ატომი), მაგრამ ყველაფერი დაიწყო მარტივი ექსპერიმენტით რადიოაქტიური მასალის მცირე ნიმუშით და ოქროს ფოლგის ნაჭერით.

3.3. მილიკანის მეთოდი

3.3.1. მოკლე ბიოგრაფია:

რობერტ მილიკენი დაიბადა 1868 წელს ილინოისში ღარიბი მღვდლის ოჯახში. მან ბავშვობა გაატარა პროვინციულ ქალაქ მაკოკეტაში, სადაც დიდი ყურადღება ეთმობოდა სპორტს და ცუდ სწავლებას. საშუალო სკოლის დირექტორმა, რომელიც ასწავლიდა ფიზიკას, უთხრა, მაგალითად, თავის ახალგაზრდა მოსწავლეებს: „როგორ არის შესაძლებელი ტალღებისგან ხმის გამოცემა? სისულელეა, ბიჭებო, ეს ყველაფერი სისულელეა! ”
ობერდინის კოლეჯი არ იყო უკეთესი, მაგრამ მილიკენს, რომელსაც ფინანსური მხარდაჭერა არ ჰქონდა, თავად უნდა ესწავლებინა საშუალო სკოლის ფიზიკა. ამერიკაში მაშინ ფრანგულიდან თარგმნილი ფიზიკის მხოლოდ ორი სახელმძღვანელო იყო და ნიჭიერ ახალგაზრდას არ უჭირდა მათი შესწავლა და წარმატებით სწავლება. 1893 წელს ჩაირიცხა კოლუმბიის უნივერსიტეტში, შემდეგ სასწავლებლად წავიდა გერმანიაში.
მილიკენი 28 წლის იყო, როცა ა.მიკელსონისგან მიიღო შემოთავაზება ჩიკაგოს უნივერსიტეტში ასისტენტის თანამდებობაზე. თავიდან ის აქ თითქმის ექსკლუზიურად პედაგოგიურ საქმიანობას ეწეოდა და მხოლოდ ორმოცი წლის ასაკში დაიწყო სამეცნიერო კვლევა, რამაც მას მსოფლიო პოპულარობა მოუტანა.

3.3.2. პირველი გამოცდილება და პრობლემების გადაწყვეტა

პირველი ექსპერიმენტები შემდეგნაირად ჩამოყალიბდა. ბრტყელი კონდენსატორის ფირფიტებს შორის, რომლებზეც გამოყენებული იყო ძაბვა 4000 ვ, შეიქმნა ღრუბელი, რომელიც შედგებოდა იონებზე დეპონირებული წყლის წვეთებისგან. პირველ რიგში, დაფიქსირდა ღრუბლის ზედაპირის დაცემა ელექტრული ველის არარსებობის შემთხვევაში. შემდეგ ძაბვის ჩართვისას ღრუბელი შეიქმნა. ღრუბლის დაცემა მოხდა გრავიტაციისა და ელექტრული ძალის გავლენის ქვეშ.
ღრუბელში წვეთზე მოქმედი ძალის თანაფარდობა მის მიერ მიღებულ სიჩქარესთან იგივეა პირველ და მეორე შემთხვევაში. პირველ შემთხვევაში, ძალა უდრის მგ, მეორეში მგ + qE, სადაც q არის ვარდნის მუხტი, E არის ელექტრული ველის სიძლიერე. თუ სიჩქარე პირველ შემთხვევაში არის?1 მეორეში?2, მაშინ

იცით ღრუბლის დაცემის სიჩქარის დამოკიდებულება? ჰაერის სიბლანტის მიხედვით შეგვიძლია გამოვთვალოთ საჭირო მუხტი q. თუმცა, ეს მეთოდი არ აძლევდა სასურველ სიზუსტეს, რადგან ის შეიცავდა ჰიპოთეტურ ვარაუდებს, რომლებიც ექსპერიმენტატორის კონტროლის მიღმა იყო.
გაზომვების სიზუსტის გასაზრდელად, უპირველეს ყოვლისა, საჭირო იყო გზის მოძებნა ღრუბლის აორთქლების გასათვალისწინებლად, რაც აუცილებლად მოხდა გაზომვის პროცესში.
ამ პრობლემაზე ფიქრით, მილიკანმა მოიფიქრა ვარდნის კლასიკური მეთოდი, რამაც გაუხსნა მრავალი მოულოდნელი შესაძლებლობა. ჩვენ თავად ავტორს მივცემთ უფლებას მოგვიყვეს გამოგონების ამბავი:
„როდესაც მივხვდი, რომ წვეთების აორთქლების სიჩქარე უცნობი რჩებოდა, შევეცადე გამომეფიქრებინა მეთოდი, რომელიც მთლიანად გამორიცხავდა ამ გაურკვეველ მნიშვნელობას. ჩემი გეგმა ასეთი იყო. წინა ექსპერიმენტებში ელექტრულ ველს შეეძლო მხოლოდ ოდნავ გაეზარდა ან შეემცირებინა ღრუბლის მწვერვალის სიჩქარე გრავიტაციის გავლენის ქვეშ. ახლა იმდენად მინდოდა ამ ველის გაძლიერება, რომ ღრუბლის ზედა ზედაპირი მუდმივ სიმაღლეზე დარჩა. ამ შემთხვევაში შესაძლებელი გახდა ღრუბლის აორთქლების სიჩქარის ზუსტად განსაზღვრა და გათვლებში გათვალისწინება“.
ამ იდეის განსახორციელებლად, მილიკანმა შექმნა მცირე ზომის მრავალჯერადი დატენვის ბატარეა, რომელიც აწარმოებდა ძაბვას 104 ვ-მდე (იმ დროისთვის ეს იყო ექსპერიმენტატორის შესანიშნავი მიღწევა). მას უნდა შეექმნა საკმარისად ძლიერი ველი, რომ ღრუბელი შეჩერებულიყო, როგორც „მუჰამედის კუბო“. "როცა ყველაფერი მზად მქონდა", - ამბობს მილიკენი, და როდესაც ღრუბელი ჩამოყალიბდა, გადამრთველი ჩავრთე და ღრუბელი ელექტრულ ველში იყო. და იმ მომენტში ის ჩემს თვალწინ დნება, სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, არც ერთი პატარა ნაჭერი არ დარჩენილა მთელი ღრუბლიდან, რომლის დაკვირვებაც შეიძლებოდა საკონტროლო ოპტიკური ინსტრუმენტის დახმარებით, როგორც ამას ვილსონი აკეთებდა და მე ვაპირებდი. როგორც თავიდან მომეჩვენა, ღრუბლის გაქრობა უკვალოდ ელექტრულ ველში ზედა და ქვედა ფირფიტებს შორის ნიშნავდა, რომ ექსპერიმენტი უშედეგოდ დასრულდა...“ თუმცა, როგორც ხშირად ხდებოდა მეცნიერების ისტორიაში, წარუმატებლობამ მისცა ახალი იდეისკენ წამოწევა. ამან გამოიწვია ცნობილი ვარდნის მეთოდი. ”განმეორებითმა ექსპერიმენტებმა,” წერს მილიკანმა, ”აჩვენა, რომ ღრუბლის გაფანტვის შემდეგ მძლავრ ელექტრულ ველში, მის ადგილას შეიძლება გამოირჩეოდეს რამდენიმე ინდივიდუალური წყლის წვეთი” (ხაზგასმა დამატებულია ჩემს მიერ - V.D.). „წარუმატებელმა“ ექსპერიმენტმა გამოიწვია ცალკეული წვეთების წონასწორობაში შენარჩუნებისა და მათზე საკმაოდ დიდი ხნის განმავლობაში დაკვირვების შესაძლებლობის აღმოჩენა.
მაგრამ დაკვირვების დროს აორთქლების შედეგად წყლის წვეთი მასა მნიშვნელოვნად შეიცვალა და მილიკანი მრავალდღიანი ძიების შემდეგ გადავიდა ექსპერიმენტებზე ზეთის წვეთებით.
ექსპერიმენტული პროცედურა მარტივი აღმოჩნდა. ადიაბატური გაფართოება ქმნის ღრუბელს კონდენსატორის ფირფიტებს შორის. იგი შედგება წვეთებისგან სხვადასხვა სიდიდისა და ნიშნის მუხტით. როდესაც ელექტრული ველი ჩართულია, წვეთები, რომელთა მუხტები იდენტურია კონდენსატორის ზედა ფირფიტის მუხტისა, სწრაფად ეცემა, ხოლო საპირისპირო მუხტის მქონე წვეთები იზიდავს ზედა ფირფიტას. მაგრამ წვეთების გარკვეულ რაოდენობას აქვს ისეთი მუხტი, რომ სიმძიმის ძალა დაბალანსებულია ელექტრული ძალით.
7 ან 8 წუთის შემდეგ. ღრუბელი იშლება და მცირე რაოდენობის წვეთები რჩება ხედვის ველში, რომლის მუხტი შეესაბამება ძალთა მითითებულ ბალანსს.
მილიკანმა შენიშნა ეს წვეთები, როგორც მკაფიო ნათელი წერტილები. „ამ წვეთების ისტორია ჩვეულებრივ ასე მიდის“, წერს ის. „მიზიდულობის უმნიშვნელო დომინირების შემთხვევაში ველის ძალაზე ისინი იწყებენ ნელა ვარდნას, მაგრამ რადგან თანდათან აორთქლდებიან, მათი დაღმავალი მოძრაობა მალე ჩერდება და ისინი. საკმაოდ დიდი ხნით გაუნძრევლად.“ . შემდეგ ველი იწყებს დომინირებას და წვეთები ნელ-ნელა აწევას იწყებს. მათი სიცოცხლის ბოლოს თეფშებს შორის სივრცეში ეს აღმავალი მოძრაობა ძალიან ძლიერად აჩქარდება და ისინი დიდი სიჩქარით იზიდავენ ზედა ფირფიტას“.

3.3.3. ინსტალაციის აღწერა

მილიკანის ინსტალაციის დიაგრამა, რომლითაც გადამწყვეტი შედეგები იქნა მიღებული 1909 წელს, ნაჩვენებია ნახაზზე 17.
C კამერაში მოთავსებული იყო ბრტყელი კონდენსატორი მრგვალი სპილენძის ფირფიტებისაგან M და N 22 სმ დიამეტრით (მათ შორის მანძილი იყო 1,6 სმ). ზედა ფირფიტის ცენტრში გაკეთდა პატარა ხვრელი p, რომლითაც გადიოდა ზეთის წვეთები. ეს უკანასკნელი წარმოიქმნება სპრეის გამოყენებით ზეთის ნაკადის ინექციით. ჰაერი ადრე მტვრისგან იწმინდებოდა მინის ბამბის მილის გავლით. ნავთობის წვეთებს ჰქონდა დიამეტრი დაახლოებით 10-4 სმ.
B ბატარეიდან კონდენსატორის ფირფიტებს მიეწოდებოდა 104 ვ ძაბვა.გადამრთველის გამოყენებით შესაძლებელი იყო ფირფიტების მოკლე ჩართვა და ეს გაანადგურებდა ელექტრო ველს.
M და N ფირფიტებს შორის დაცემული ზეთის წვეთები განათებული იყო ძლიერი წყაროთ. წვეთების ქცევა ტელესკოპის საშუალებით დაფიქსირდა სხივების მიმართულების პერპენდიკულურად.
წვეთოვანი კონდენსაციისთვის აუცილებელი იონები წარმოიქმნა რადიუმის 200 მგ მასის ნაჭრისგან, რომელიც მდებარეობს ფირფიტების გვერდიდან 3-დან 10 სმ-მდე დაშორებით.
სპეციალური მოწყობილობის გამოყენებით, დგუშის დაწევამ გაზარდა გაზი. გაფართოებიდან 1-2 წმ-ის შემდეგ რადიუმი ამოიღეს ან დაჩრდილა ტყვიის ეკრანით. შემდეგ ელექტრული ველი ჩართო და ტელესკოპში წვეთებზე დაკვირვება დაიწყო. მილს ჰქონდა სასწორი, რომლითაც შესაძლებელი იყო წვეთით გავლილი ბილიკის დათვლა გარკვეული პერიოდის განმავლობაში. დრო იწერებოდა ზუსტი საათის გამოყენებით საკეტით.
მისი დაკვირვების დროს მილიკანმა აღმოაჩინა ფენომენი, რომელიც ემსახურებოდა ცალკეული ელემენტარული მუხტების შემდგომი ზუსტი გაზომვების მთელი სერიის გასაღებს.
„შეჩერებულ წვეთებზე მუშაობისას, - წერს მილიკანი, - რამდენჯერმე დამავიწყდა მათი დაცვა რადიუმის სხივებისგან. შემდეგ შემთხვევით შევამჩნიე, რომ დროდადრო ერთ-ერთი წვეთი მოულოდნელად იცვლიდა მუხტს და იწყებდა მოძრაობას მინდვრის გასწვრივ ან მის საწინააღმდეგოდ, როგორც ჩანს, პირველ შემთხვევაში იჭერდა პოზიტიურს, ხოლო მეორე შემთხვევაში უარყოფით იონს. ამან გახსნა არა მხოლოდ ცალკეული წვეთების მუხტების საიმედოდ გაზომვის შესაძლებლობა, როგორც ამას აქამდე ვაკეთებდი, არამედ ცალკეული ატმოსფერული იონის მუხტიც.
მართლაც, ერთი და იგივე წვეთი სიჩქარის ორჯერ გაზომვით, ერთხელ იონის დაჭერამდე და ერთხელ, აშკარად შემეძლო მთლიანად გამოვრიცხო ვარდნის თვისებები და გარემოს თვისებები და ვიმოქმედო მხოლოდ მუხტის პროპორციული მნიშვნელობით. დატყვევებული იონი“.

3.3.4. ელემენტარული გადასახადის გაანგარიშება

ელემენტარული მუხტი გამოითვალა მილიკანმა შემდეგი მოსაზრებებიდან გამომდინარე. წვეთების მოძრაობის სიჩქარე მასზე მოქმედი ძალის პროპორციულია და არ არის დამოკიდებული ვარდნის მუხტზე.
თუ წვეთი ჩავარდა კონდენსატორის ფირფიტებს შორის სიჩქარით მარტო გრავიტაციის გავლენის ქვეშ?, მაშინ
?1=კმ (1)

როდესაც ჩართულია გრავიტაციის წინააღმდეგ მიმართული ველი, მოქმედი ძალა იქნება სხვაობა qE - მგ, სადაც q არის ვარდნის მუხტი, E არის ველის სიძლიერის მოდული.
ვარდნის სიჩქარე ტოლი იქნება:
?2 =k(qE-მგ) (2)

თუ ტოლობას (1) გავყოფთ (2-ზე), მივიღებთ

აქედან
(3)

დაე, წვეთმა დაიპყროს იონი და მისი მუხტი გახდეს q-ის ტოლი“, ხოლო მოძრაობის სიჩქარე?2. აღვნიშნოთ ამ დაჭერილი იონის მუხტი e-ით.
მაშინ e= q"- q.
(3) გამოყენებით, ჩვენ ვიღებთ

მნიშვნელობა მუდმივია მოცემული წვეთისთვის.

3.3.5. დასკვნები მილიკანის მეთოდიდან

შესაბამისად, ნებისმიერი მუხტი, რომელიც დაფიქსირდა წვეთით, იქნება სიჩქარის სხვაობის პროპორციული (?2 - ?2), სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, პროპორციული იქნება იონის დაჭერის გამო ვარდნის სიჩქარის ცვლილების პროპორციული! ელემენტარული მუხტი შემცირდა წვეთით გავლილი გზის გაზომვამდე და იმ დროის განმავლობაში, რომლის განმავლობაშიც ეს გზა გაიარა. მრავალრიცხოვანმა დაკვირვებამ აჩვენა ფორმულის მართებულობა (4). აღმოჩნდა, რომ e-ს მნიშვნელობა შეიძლება მხოლოდ მკვეთრად შეიცვალოს! ყოველთვის შეინიშნება e, 2e, 3e, 4e და ა.შ.
”ხშირ შემთხვევაში, - წერს მილიკანი, - ვარდნა შეინიშნებოდა ხუთი ან ექვსი საათის განმავლობაში და ამ დროის განმავლობაში მან დაიპყრო არა რვა ან ათი იონი, არამედ ასობით მათგანი. მთლიანობაში მე დავაკვირდი ამ გზით ათასობით იონის დაჭერას და ყველა შემთხვევაში დაჭერილი მუხტი... იყო ზუსტად ტოლი ყველა დაჭერილი მუხტის უმცირესთან, ან ტოლი იყო ამის მცირე მთელი რიცხვის ჯერადი. ღირებულება. ეს არის პირდაპირი და უტყუარი მტკიცებულება იმისა, რომ ელექტრონი არ არის „სტატისტიკური საშუალო“, არამედ რომ იონების ყველა ელექტრული მუხტი ან ზუსტად უდრის ელექტრონის მუხტს, ან წარმოადგენს ამ მუხტის მცირე მთელ რიცხვს.
ამრიგად, ელექტრული მუხტის ატომურობა, დისკრეტულობა ან, თანამედროვე ენით, კვანტიზაცია ექსპერიმენტულ ფაქტად იქცა. ახლა მნიშვნელოვანი იყო იმის ჩვენება, რომ ელექტრონი არის, ასე ვთქვათ, ყველგანმყოფი. ნებისმიერი ელექტრული მუხტი ნებისმიერი ბუნების სხეულში არის იგივე ელემენტარული მუხტების ჯამი.
მილიკანის მეთოდმა შესაძლებელი გახადა ამ კითხვაზე ცალსახა პასუხის გაცემა. პირველ ექსპერიმენტებში მუხტები შეიქმნა ნეიტრალური აირის მოლეკულების იონიზაციით რადიოაქტიური გამოსხივების ნაკადით. გაზომეს წვეთებით დაჭერილი იონების მუხტი.
როდესაც სითხეს ასხურებენ სპრეის ბოთლით, წვეთები ელექტრიფიცირებული ხდება ხახუნის გამო. ეს კარგად იყო ცნობილი ჯერ კიდევ მე-19 საუკუნეში. არის თუ არა ეს მუხტები ასევე კვანტური, როგორც იონური მუხტები? მილიკანი შესხურების შემდეგ „აწონის“ წვეთებს და ზომავს მუხტებს ზემოთ აღწერილი წესით. გამოცდილება ცხადყოფს ელექტრული მუხტის იგივე დისკრეტულობას.
გარდა ამისა, ნაჩვენები იყო ელექტრული მუხტების იდენტურობა სხვადასხვა ფიზიკური ბუნების სხეულებზე.
ზეთის (დიელექტრიკის), გლიცერინის (ნახევარგამტარი), ვერცხლისწყლის (გამტარი), მილიკანის წვეთები ადასტურებს, რომ ნებისმიერი ფიზიკური ბუნების სხეულებზე მუხტი ყველა შემთხვევაში შედგება, გამონაკლისის გარეშე, მკაცრად მუდმივი სიდიდის ცალკეული ელემენტარული ნაწილებისგან. 1913 წელს მილიკანმა შეაჯამა მრავალი ექსპერიმენტის შედეგები და მისცა შემდეგი მნიშვნელობა ელემენტარული მუხტისთვის: e = 4.774.10-10 ერთეული. SGSE გადასახადი. ასე ჩამოყალიბდა თანამედროვე ფიზიკის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი მუდმივი. ელექტრული მუხტის განსაზღვრა გახდა მარტივი არითმეტიკული პრობლემა.

3.4. კომპტონის გამოსახულების მეთოდი

C.T.R-ის აღმოჩენამ მნიშვნელოვანი როლი ითამაშა ელექტრონის რეალობის იდეის განმტკიცებაში. უილსონი, წყლის ორთქლის კონდენსაციის ეფექტი იონებზე, რამაც გამოიწვია ნაწილაკების კვალის გადაღების შესაძლებლობა.
ისინი ამბობენ, რომ ა.კომპტონმა ლექციის დროს ვერ დაარწმუნა სკეპტიკურად განწყობილი მსმენელი მიკრონაწილაკების არსებობის რეალობაში. ის ამტკიცებდა, რომ დაიჯერებდა მხოლოდ მას შემდეგ, რაც საკუთარი თვალით დაინახავდა მათ.
შემდეგ კომპტონმა აჩვენა ნაწილაკების კვალის ფოტო, რომლის გვერდით იყო თითის ანაბეჭდი. "იცით რა არის ეს?" - ჰკითხა კომპტონმა. - თითი, - უპასუხა მსმენელმა. - ამ შემთხვევაში, - თქვა კომპტონმა საზეიმოდ, - ეს მანათობელი ზოლი არის ნაწილაკი.
ელექტრონული ტრასების ფოტოები არა მხოლოდ ელექტრონების რეალობას მოწმობდა. მათ დაადასტურეს ელექტრონების მცირე ზომის ვარაუდი და შესაძლებელი გახადეს თეორიული გამოთვლების შედეგების შედარება, რომელიც მოიცავდა ელექტრონების რადიუსს, ექსპერიმენტთან. ექსპერიმენტებმა, რომლებიც დაიწყო ლენარდის მიერ კათოდური სხივების შეღწევადობის შესწავლით, აჩვენა, რომ რადიოაქტიური ნივთიერებების მიერ გამოსხივებული ძალიან სწრაფი ელექტრონები აწარმოებენ ბილიკებს გაზში სწორი ხაზების სახით. ბილიკის სიგრძე ელექტრონის ენერგიის პროპორციულია. მაღალი ენერგიის ნაწილაკების ბილიკების ფოტოები აჩვენებს, რომ ბილიკები შედგება დიდი რაოდენობის წერტილებისგან. თითოეული წერტილი არის წყლის წვეთი, რომელიც ჩნდება იონზე, რომელიც წარმოიქმნება ელექტრონის ატომთან შეჯახების შედეგად. თუ ვიცით ატომის ზომები და მათი კონცენტრაცია, შეგვიძლია გამოვთვალოთ ატომების რაოდენობა, რომლებშიც ნაწილაკმა უნდა გაიაროს მოცემულ მანძილზე. მარტივი გამოთვლა აჩვენებს, რომ?-ნაწილაკი
და ა.შ.................

ჰიპოთეზა ატომების, იმ განუყოფელი ნაწილაკების არსებობის შესახებ, რომელთა სხვადასხვა კონფიგურაციები სიცარიელეში ქმნიან ჩვენს გარშემო არსებულ ობიექტურ სამყაროს, ისეთივე ძველია, როგორც ჩვენი ცივილიზაცია:

”ბუნება ყველაფერს ანადგურებს ძირითად სხეულებად.”

ნიუტონის მყარი, მასიური და განუყოფელი ატომები; ატომები კინეტიკური თეორიაში, რომელთა საშუალო კინეტიკური ენერგია იდენტიფიცირებულია სხეულის ტემპერატურასთან; ატომები ქიმიაში, რომელთა ჰარმონიული კომბინაციები გვხვდება ქიმიურ რეაქციებში; წყალბადის ატომი, რომლის სხვადასხვა კომბინაციიდან პროუტმა შეადგინა ყველა ელემენტი. ატომის კონცეფცია სულ მცირე 25 საუკუნეა არსებობს, თუმცა ხშირად ის უკანა პლანზე გადადის ან ახშობს.

მაგრამ რა არის ატომი? და რა მნიშვნელობა უნდა მიეცეს ამ კითხვას? მეცხრამეტე საუკუნის ბოლოს, როდესაც დასრულდა კლასიკური თეორიის შექმნა და გამოჩნდა ახალი ტექნიკური საშუალებები,

უფრო დაჟინებით დაიწყო ძველი კითხვა: რა არის ატომის ბუნება? ეს თემა და მისი ვარიაციები მეოცე საუკუნის ფიზიკის ლაიტმოტივად იქცა.

მეცხრამეტე საუკუნის ბოლოს ჩატარდა მრავალი ექსპერიმენტი იშვიათ გაზებში ელექტრული გამონადენის შესასწავლად. გამონადენი აღგზნებული იყო (ინდუქციური კოჭის ან ელექტროსტატიკური აპარატის საშუალებით, რომელიც ქმნის დიდ პოტენციურ განსხვავებებს) უარყოფით ელექტროდს, რომელსაც კათოდი ეწოდება, და დადებით ელექტროდს, რომელსაც ანოდი ეწოდება, ორივე ელექტროდი დალუქულია მინის მილში, საიდანაც ჰაერი. ევაკუირებული იყო. როდესაც მილში ჰაერი საკმარისად შემცირდა, კათოდის ირგვლივ ბნელი რეგიონი, რომელიც ცნობილია როგორც მუქი კრუქსის ლაქა, თანდათან გაფართოვდა, სანამ მილის საპირისპირო ბოლოში არ მიაღწია, რომელიც შემდეგ დაიწყო ნათება, ანათების ფერი დამოკიდებულია შუშის ტიპი, საიდანაც დამზადდა მილი.

თუ მილში სხვადასხვა ეკრანებია ჩასმული, მაგალითად, როგორც ნახ. 62, მაშინ მილის ბოლოში მდებარე პატარა ლაქა ანათებს, თითქოს რაღაც გადის ეკრანის ხვრელებს და აღწევს მინას და იწვევს მის ანთებას. ამ რაღაცას კათოდური სხივები ერქვა.

მეცხრამეტე საუკუნის ბოლოს იყო ცოცხალი დებატები ამ სხივების ბუნების შესახებ. ზოგს სჯეროდა, რომ სხივები, სინათლის მსგავსად, წარმოშობას ევალება ეთერში მიმდინარე პროცესებს; სხვები თვლიდნენ, რომ ისინი შედგებოდა ელექტრულად დამუხტული ნაწილაკებისგან. 1895 წელს ჟან პერენმა მოახერხა ამ სხივების შეგროვება იზოლირებულ ჭურჭელში და დაემტკიცებინა, რომ ისინი უარყოფით მუხტს ატარებენ. ცოტა ხნის შემდეგ, ჯ.ჯ. ტომსონმა ჩაატარა თავისი კლასიკური ექსპერიმენტი, რომელშიც მან პირველად დაადგინა კათოდური სხივები ნაწილაკებით, რომლებსაც მოგვიანებით ელექტრონები უწოდეს. Მან დაწერა:

„ამ სტატიაში აღწერილი ექსპერიმენტები ჩატარდა კათოდური სხივების ბუნების შესახებ გარკვეული ინფორმაციის მოპოვების მიზნით. ამ სხივებთან დაკავშირებით სრულიად საპირისპირო თვალსაზრისი არსებობს; გერმანელი ფიზიკოსების თითქმის ერთსულოვანი მოსაზრებით, ისინი გამოწვეულია ეთერში მიმდინარე პროცესებით, რომლებიც - იმის გამო, რომ მათი გზა ერთგვაროვან მაგნიტურ ველში არ არის მართკუთხა, არამედ წრიული - ანალოგი არ აქვს არც ერთში. ადრე დაფიქსირებული ფენომენები; მიხედვით

სხვა მოსაზრებაა, რომ ეს სხივები შორს არიან ეთერული წარმოშობისგან, მაგრამ მატერიალური წარმოშობისა და უბრალოდ უარყოფითი ელექტროენერგიით დამუხტული მატერიის ნაწილაკების ნაკადია“.

ნახ. 63. ტომსონის სამონტაჟო დიაგრამა (აღებულია).

ნახატზე მითითებულ ფირფიტებს შორის ელექტრული ველის შექმნით. 63 ასო და ან მაგნიტური ველი, რომელიც მიმართულია სხივების გავრცელების მიმართულების პერპენდიკულარულად, ტომსონმა დააკვირდა მილის ბოლოში მანათობელი ლაქის გადაადგილებას; რაც უფრო ძლიერია ელექტრული ან მაგნიტური ველი, მით უფრო იცვლის ლაქა. დარწმუნდა, რომ ეს ფენომენი არ არის დამოკიდებული იმაზე, თუ რა სახის გაზი არის მილში, ტომსონმა დაწერა:

„რადგან კათოდური სხივები ატარებენ უარყოფით მუხტს, გადახრილი არიან ელექტროსტატიკური ძალით, თითქოს ისინი უარყოფითად დამუხტული იყვნენ და რეაგირებენ მაგნიტურ ძალაზე ისევე, როგორც უარყოფითად დამუხტული სხეულები, რომლებიც მოძრაობენ სხივების გავრცელების ხაზის გასწვრივ. არ შემიძლია არ მივიდე იმ დასკვნამდე, რომ კათოდური სხივები არის უარყოფითი ელექტროენერგიის მუხტი, რომელსაც ატარებს მატერიის ნაწილაკები. შემდეგ ჩნდება კითხვა: რა არის ეს ნაწილაკები? არიან ისინი ატომები, მოლეკულები ან მატერია განცალკევებულ მდგომარეობაში? ამ კითხვაზე გარკვეული შუქის მოპოვების მიზნით, მე ჩავატარე მთელი რიგი გაზომვები ამ ნაწილაკების მასის თანაფარდობაზე მათ მიერ გადატანილი მუხტის რაოდენობასთან“.

ამავე დროს, ძალა, რომელიც მოქმედებს დამუხტულ ნაწილაკზე B მაგნიტური ველიდან, მისი მოძრაობის მიმართულების პერპენდიკულარულია:

თუ, მაგალითად, ნაწილაკი უარყოფითად არის დამუხტული და ელექტრული ველი მიმართულია დაშორებით, მაშინ ელექტრული ძალა ნაწილაკს ქვევით გადახრის. მაგნიტური ძალა, რომელიც მოქმედებს ნაწილაკზე, რომელიც მოძრაობს მაგნიტურ ველში, როგორც ნაჩვენებია ნახ. 64, გადახრის ნაწილაკს ზემოთ: მაშასადამე, ელექტრული და მაგნიტური ველების სიძლიერის არჩევით ისე, რომ მანათობელი ლაქა დარჩეს უადგილო, ტომსონი ამით ათანაბებს ნაწილაკებზე მოქმედ ძალებს ელექტრული და მაგნიტური ველებიდან:

აქედან მან შეიტყო ჰიპოთეტური ნაწილაკების სიჩქარე. შემდეგ, ელექტრული ველის გამორთვით და მაგნიტური ველის სიძლიერის შეცვლით, მას შეეძლო შეცვალოს მილის ბოლოში ნაწილაკების გადახრის რაოდენობა. იცოდა დრო, როდესაც ნაწილაკები იმყოფებოდნენ მაგნიტურ ველში (რადგან მან იცოდა მათი სიჩქარე), ტომსონს შეეძლო ამით გამოეთვალა ამ ველის გავლენა მათზე. აქედან, გაზომილი გადახრიდან, მან შეძლო დაედგინა ნაწილაკების მუხტის თანაფარდობა მათ მასასთან.

მან საბოლოოდ მიაღწია შემდეგი მასა-დამუხტვის თანაფარდობას მისი ჰიპოთეტური ნაწილაკებისთვის:

ტომსონმა დაასკვნა:

”ამ გაზომვებიდან ირკვევა, რომ მნიშვნელობა არ არის დამოკიდებული გაზის ბუნებაზე და მისი მნიშვნელობა ძალიან მცირეა იმ მნიშვნელობასთან შედარებით, რომელიც არის ყველაზე მცირე ადრე ცნობილი მნიშვნელობა ამ თანაფარდობისთვის და ეხება წყალბადის იონებს, რომლებიც მონაწილეობენ ელექტროლიზში. .

ამრიგად, კათოდური სხივების ელექტრული მატარებლების თანაფარდობის სიდიდე მნიშვნელოვნად ნაკლებია ელექტროლიზის შესაბამის მნიშვნელობაზე. სიმცირე აიხსნება ან სიმცირით ან დიდი მნიშვნელობით, ან ორივეთი ერთდროულად“.

ელექტროენერგიის ამ მატარებელს, კათოდური სხივების აქტიურ შემადგენელ ნაწილაკს, საბოლოოდ ეწოდა ელექტრონი, რომელიც იყო მეოცე საუკუნის პირველი ელემენტარული ნაწილაკი.

მოგვიანებით ტომსონმა დაწერა:

„ჩემი პირველი მცდელობა, გადამეგდო კათოდური სხივების სხივი, იყო მათი გადატანა ორ პარალელურ მეტალის ფირფიტას შორის, რომლებიც დამონტაჟებულია გამონადენი მილის შიგნით და ამ თეფშებს შორის ელექტრული ველის აგზნება. ამ გზით რეგულარული გადახრის მიღება ვერ მოვახერხე... გადახრის ნაკლებობა აიხსნება მილში გაზის არსებობით (ზეწოლა რჩებოდა ძალიან მაღალი), ამიტომ საჭირო იყო უფრო მაღალი ვაკუუმის მიღება. მაგრამ ამის თქმა უფრო ადვილი იყო, ვიდრე გაკეთება. იმ დღეებში მაღალი ვაკუუმის მიღების ტექნიკა ადრეულ ეტაპზე იყო.

არა პირველად, გადამწყვეტი ექსპერიმენტის განხორციელებას შეექმნა არა მისი იდეოლოგიური კონცეფციის სირთულეები, არამედ აუცილებელი ტექნიკური საშუალებების ნაკლებობა.

ტომსონის გაზომვების შემდეგ, ძალზე მნიშვნელოვანი იყო მუხტის სიდიდის ან ამ ნაწილაკების მასის ცალკე განსაზღვრა. ტომსონის ლაბორატორიაში ადრე გაზომილი აირისებრი იონების მუხტი დაახლოებით იყო თუ ვივარაუდებთ, რომ ამ იონების მუხტი იგივეა, რაც კათოდური ნაწილაკის მიერ გადატანილი მუხტი, რთული არ არის იმის ჩვენება, რომ ამ ნაწილაკების მასა ძალიან მცირეა:

იმ წლებში ტომსონმა კათოდური ნაწილაკები „კორპუსკულებს“ ანუ პირველყოფილ ატომებს უწოდა; სიტყვა „ელექტრონმა“ გამოიყენა „კორპუსკულის“ მიერ გადატანილი მუხტის ოდენობის აღსანიშნავად. თუმცა, დროთა განმავლობაში, თავად ნაწილაკს ელექტრონი ეწოდა. გაცილებით მოგვიანებით (1909 წელს), მილიკანმა, გაზომა მუხტის რაოდენობა ნავთობის წვეთებზე, დაადგინა, რომ ელემენტარული მუხტი (ითვლებოდა, რომ მისი მნიშვნელობა იგივე იყო, რაც ელექტრონის მუხტი) დაახლოებით ტოლია მოდით მივცეთ თანამედროვე მნიშვნელობები. ელექტრონის მუხტი და მასა:

ამ საკითხზე სრული უთანხმოებაა. მეცნიერების ზოგიერთი ისტორიკოსი ელექტრონის აღმოჩენას უკავშირებს გ.ლორენცის და პ.ზეემანის სახელებს, სხვები მას ე. ვიჩერტს მიაწერენ, სხვები - სხვა მკვლევარებს, ხოლო უმრავლესობა დაჟინებით ამტკიცებს ჯოზეფ ჯონ ტომსონის პრიორიტეტს ან დიდი GG, როგორც მას ასევე უწოდებენ სამეცნიერო სამყაროში.

ყველაზე ცნობილი ავტორიტეტებიც კი, რომლებიც მჭიდროდ არიან ჩართულნი ატომური ფიზიკის პრობლემებში, სრულიად ზარალში არიან: ვის ეკუთვნის აღმომჩენის პატივი? გამოჩენილი თეორიული ფიზიკოსი ნ. ბორი დარწმუნებულია F.E.A. Lenard-ის პრიორიტეტში, ხოლო შეუდარებელი ექსპერიმენტატორი ფიზიკოსი E. Rutherford დარწმუნებულია F. Kaufman-ში.

დროთა განმავლობაში, ელექტრონის ფაქტიური აღმოჩენის საკამათო პერიოდი გრძელდება 28 წელი: 1871 წლიდან 1899 წლამდე. ვინ იდგა ამ მნიშვნელოვანი აღმოჩენის სათავეში, რამაც გამოიწვია ასეთი ხანგრძლივი სამეცნიერო ბრძოლები, როდესაც შუბები სერიოზულად იყო გატეხილი? უფრო მეტიც, იმ სიტუაციაში, როდესაც ზოგიერთმა მოწინააღმდეგემ უკვე მოახერხა ძალიან დიდი უბედურება. ზოგიერთი მათგანი სამეცნიერო კვლევებით იყო დაკავებული, ნაწილი კი სამეცნიერო ინტრიგებით. ისევე როგორც დისკუსიებში სინათლის ბუნების გასარკვევად.

თავდაპირველად, 1894 წელს, გამოჩენილი გერმანელი ნატურალისტი ჰერმან ლუდვიგ ჰელმჰოლცი და მისი მეცნიერი მოწინააღმდეგე, ირლანდიელი ჯორჯ სტოუნი იბრძოდნენ ერთმანეთს. თითოეულმა მათგანმა ელექტრონის აღმოჩენის პრიორიტეტი საკუთარ თავს მიაწერა. სტოუნი, ყველა პატიოსანი ხალხის წინაშე, დაადანაშაულა ჰელმჰოლცი აშკარა პლაგიატში, გამოაქვეყნა მისი დამადანაშაულებელი ფაქტები სტატიაში "ელექტრონის ან ელექტროენერგიის ატომის შესახებ", რომელიც გამოქვეყნდა ჟურნალის ფილოსოფიის ერთ-ერთ ნომერში (1894, თ. 1). 38, R.418). რამდენად მართალია ეს ბრალდება?

ამ პუბლიკაციამდე თორმეტი წლით ადრე იმავე ჟურნალში (1882, ტ. 11, R. 361), სტოუნიმ გამოაქვეყნა ნაშრომი, რომელშიც გამოაქვეყნა თავისი შეხედულებები ელექტრონის არსებობის შესახებ და ამტკიცებდა, რომ „ყოველი გატეხილი ქიმიური ბმა ელექტროლიტში. არის ელექტროენერგიის გარკვეული, ყველა შემთხვევაში იდენტური რაოდენობა“.

ორ თვეზე ნაკლები არ იყო გასული, როდესაც ჰელმჰოლცის სტატია გამოჩნდა ჟურნალში, რომელიც გამოქვეყნდა ქიმიური საზოგადოების მიერ, სადაც აცხადებდა ელექტრონის აღმოჩენის შესახებ. მასში ნათქვამია: ”თუ მარტივი ნივთიერებების ატომური სტრუქტურის იდეა სწორად ჩაითვლება, მაშინ არ შეიძლება ავიცილოთ დასკვნა, რომ ელექტროენერგია, როგორც ნეგატიური, ასევე დადებითი, დაყოფილია ელემენტარულ ნაწილებად, რომლებიც ერთმანეთთან ერთად დევს, როგორც ელექტროენერგიის ატომები.”

იცოდა თუ არა ჰელმჰოლცმა სტოუნის ნამუშევრების შესახებ, როდესაც მან დაწერა ეს სტრიქონები? როგორც ჩანს, მან ვერ არ იცოდა. ასევე ახსნის მიღმაა, რატომ სპეკულირებდა მისი უფლებამოსილების შესახებ, სიტყვასიტყვით ანადგურებდა სტოუნს ყოველ შესაძლებლობაზე, მუდმივად აქცევდა თავის პრიორიტეტს, როგორც საკუთარს? პოპულარობის გაზრდის მიზნით? მაგრამ ჰელმჰოლცი უკვე საკმაოდ ხშირად იბანავდა თავის სხივებს. სტოუნის, „ელექტრონულ“ იდეაში ჩაძირვის გამო, რომლის განვითარებაც მან განაგრძო, უბრალოდ არ ჰქონდა საკმარისი დრო ჰელმჰოლცის პიროვნებაში გამღიზიანებლის გასანეიტრალებლად.

მისმა განვითარებამ ის იმდენად შთანთქა, რომ მან არა მხოლოდ მოახერხა უმცირესი ელექტრული მუხტის რაოდენობრივი შეფასება, დაჟინებით მოითხოვდა მის ჩართვას ფუნდამენტური ბუნებრივი მუდმივების რაოდენობაში, არამედ გამოვიდა სტაბილური სახელი უარყოფითად დამუხტული ელემენტარული ნაწილაკისთვის - ” ელექტრონი”.

როგორც ჩანს, შრომისმოყვარე სტოუნის მეცნიერების მომავლის გარღვევის ფარულმა შურმა აიძულა ჰელმჰოლცი ჯერ ყველგან დაესხა თავს კოლეგას, შემდეგ კი გონივრულად გაჩუმებულიყო. ძნელია პროგნოზირება, დაამარცხებს თუ არა მტერს საუკეთესოდ აქტიური მოქმედება, წინააღმდეგობა თუ უმოქმედობა. ამიტომ დროებით გაჩუმდა.

თუმცა, თუ საათს ცოტათი უკან გადავაბრუნებთ, მეცნიერული ლიდერობისთვის ბრძოლის დაწყებას საერთოდ არ ჰქონდა აზრი, რადგან საკითხის ისტორიის ზედმიწევნით შესწავლის შემდეგ, კიდევ ორი ​​სახელი გამოჩნდა. გამოდის, რომ 1878 წელს სტოუნამდე ფიზიკური მეცნიერების ერთ-ერთმა საყრდენმა, ჰოლანდიელმა ჰენდრიკ ლორენცმა უკვე მიიპყრო მეცნიერთა ყურადღება ელექტრული მუხტების დისკრეტულობის იდეაზე, ხოლო ლორენცამდე შვიდი წლით ადრე, გერმანელი ფიზიკოსი ვილჰელმ. ედუარდ ვებერმა ისაუბრა ელექტრონზე, მოელოდა ირლანდიელის და ყველა სხვა მათი მიმდევრების კვლევას. ვებერი, მაგალითად, საოცარი გამჭრიახობით ამტკიცებდა: „... ელექტროენერგიის საყოველთაო გავრცელებით, დასაშვებია იმის აღქმა, რომ ელექტრული ატომი ასოცირდება ნივთიერების ყველა ატომთან“. იქნებ საპატიო დაფები უნდა მიეღო?

ნაკლებად სავარაუდოა. ბოლოს და ბოლოს, ერთია ღირებული იდეის გამოხატვა, მეორეა მის განვითარებაში ყოველმხრივი წვლილი. და ამიტომ, სინდისის ქენჯნის გარეშე, პრიორიტეტი ელექტრონის არსებობის თეორიულ დასაბუთებაში, ფაქტობრივად უარყოფითად დამუხტული ელემენტარული ნაწილაკის წინასწარმეტყველებაში, უსაფრთხოდ შეიძლება მიენიჭოს ირლანდიელ სტოუნს, რომლის სახელი, სამწუხაროდ, არ არის ნახსენები. სადმე: არც საცნობარო წიგნებში და არც ენციკლოპედიებში.

სხვათა შორის, არა მხოლოდ თეორეტიკოსები, არამედ ექსპერიმენტატორებიც იბრძოდნენ ელექტრონის აღმოჩენის პრიორიტეტული უფლებისთვის, იმის გარკვევაში, თუ ვინ აღმოაჩინა უარყოფითად დამუხტული ნაწილაკი ექსპერიმენტულად? დღეს ყველა სკოლის მოსწავლემ იცის J. J. Thomson-ის სახელი, რომელიც, მეცნიერების მემატიანეების უმეტესობის აზრით, არის ელექტრონის ნამდვილი „მშობელი“. სწორედ ამ განსაცვიფრებელი აღმოჩენისთვის მიენიჭა ნობელის პრემია 1906 წელს.

პრიორიტეტი ითვლება უდავო, თუმცა რეალურად ისტორიული რეალობა ეწინააღმდეგება მას. ამაში დასარწმუნებლად საკმარისია ავიღოთ 1897 წლის იანვრის კონიგსბერგის უნივერსიტეტის ჟურნალი, სადაც გამოქვეყნდა უახლესი კვლევა ქიმიისა და ფიზიკის სფეროში. იანვრის 38-ე ტომში, ამ პერიოდის მე-12 გვერდზე, გამოქვეყნდა გერმანელი ფიზიკოსის ემილ ვიჩერტის სტატია, რომელიც ცალსახად ამტკიცებდა პრიორიტეტს მის უკან ელექტრონის ექსპერიმენტულ აღმოჩენაში.

ტომსონმა იგივე აღმოჩენა შეატყობინა ინგლისის სამეფო ინსტიტუტის სამეცნიერო საბჭოს ორი თვის შემდეგ - 1897 წლის 30 აპრილს და მისი პირველი პუბლიკაცია, რომელიც დეტალურად აღწერს ამ საკითხს, მხოლოდ მაისში გამოჩნდა. მეცნიერებს იგი გააცნო ჟურნალმა "ელექტროენერგია" (1897, ou1.39, R.104).

ამრიგად, ვიჩერტი ხუთი თვით უსწრებდა დიდ GG-ს. მაგრამ ვის აინტერესებდა მოვლენათა ქრონოლოგია, როცა საქმე სამეცნიერო სამყაროში უდავო ავტორიტეტის მუშაობას ეხებოდა? აქ ჩვენ ვუბრუნდებით კითხვას, რა უნდა მივიღოთ საწყის წერტილად ინტელექტუალური საკუთრების განაწილებაში: თავად იდეა, მისი განვითარება და დასაბუთება, თუ პიონერული ბეჭდური ნამუშევარი, რომელიც მოიცავს ორივეს?

როგორც ჩანს, ნებისმიერ შემთხვევაში, აღმოჩენის ან გამოგონების ძალაში შესვლის ქრონოლოგიური თანმიმდევრობა არ შეიძლება იგნორირებული იყოს. იმ პირობითაც კი, რომ თავდაპირველად არსებობდა ჰიპოთეზა, რომელიც საჭიროებდა დროსა და გონებაში „დასახლებას“. ამიტომ, ისევე, თუ არა უფრო დიდი ზომით, ვიდრე სტოუნი, ვებერი და ცნობილი ტომსონი, ნაკლებად ცნობილი ვიჩერტი მონაწილეობდა ელექტრონის აღმოჩენაში.

მაგრამ მხოლოდ რამდენიმე სპეციალურ საცნობარო წიგნში შეიძლება წაიკითხოთ, რომ ჯ.ჯ. ტომსონისგან დამოუკიდებლად, ამ ფიზიკოსმა აღმოაჩინა ელექტრონი და დაადგინა მისი ფარდობითი მუხტი. ამ მაგალითში ჩვენ დავრწმუნდით მეცნიერების რეალურ ძალაში, რომელსაც აქვს ავტორიტეტის ძალა.