في عام 1897 ، اكتشف الفيزيائي البريطاني جوزيف جون طومسون (1856-1940) الإلكترون بعد سلسلة من التجارب تهدف إلى دراسة طبيعة التفريغ الكهربائي في الفراغ. فسر العالم الشهير انحرافات حزمة الألواح والمغناطيس المشحونة كهربائيًا كدليل على أن الإلكترونات أصغر بكثير من الذرات.
عالم الفيزياء العظيم والعالم يجب أن يصبح مهندسًا
كان من المقرر أن يصبح تومسون جوزيف جون ، العالم العظيم والفيزيائي والمعلم ، مهندسًا ، كما كان يعتقد والده ، لكن في ذلك الوقت لم يكن لدى الأسرة الوسائل لدفع تكاليف التعليم. بدلا من ذلك ، التحق الشاب طومسون بالكلية في ماسيستر ولاحقا في كامبريدج. في عام 1884 تم تعيينه في المنصب المرموق أستاذ الفيزياء التجريبية في كامبريدج ، على الرغم من أنه قام شخصيًا بالقليل جدًا من الأعمال التجريبية. اكتشف موهبته في تطوير الأجهزة وتشخيص المشاكل ذات الصلة. كان طومسون جوزيف جون معلمًا جيدًا ، ألهم طلابه وعطاءهماهتمام كبير بالمشكلة الواسعة لتطوير علم التدريس في الجامعة والثانوية.
الحائز على جائزة نوبل
حصل طومسون على العديد من الجوائز المختلفة ، بما في ذلك جائزة نوبل في الفيزياء عام 1906. كما أنه كان سعيدًا جدًا برؤية بعض زملائه يتلقون جوائز نوبل ، بما في ذلك رذرفورد في الكيمياء عام 1908. اقترح عدد من العلماء مثل William Prout و Norman Lockyer أن الذرات ليست أصغر الجسيمات في الكون وأنها مبنية من وحدات أساسية أكثر.
اكتشاف الإلكترون (لفترة وجيزة)
في عام 1897 ، اقترح طومسون أن إحدى الوحدات الأساسية أصغر بمقدار 1000 مرة من الذرة ، وأصبح هذا الجسيم دون الذري يُعرف بالإلكترون. اكتشف العالم ذلك من خلال بحثه عن خصائص أشعة الكاثود. وقدر كتلة أشعة الكاثود عن طريق قياس الحرارة المتولدة عند اصطدام أشعة الانتقال الحراري ومقارنتها بالانحراف المغناطيسي للشعاع. تظهر تجاربه ليس فقط أن أشعة الكاثود أخف 1000 مرة من ذرة الهيدروجين ، ولكن أيضًا أن كتلتها كانت هي نفسها بغض النظر عن نوع الذرة. توصل العالم إلى استنتاج مفاده أن الأشعة تتكون من جسيمات خفيفة للغاية ، سالبة الشحنة ، وهي مادة بناء شاملة للذرات. أطلق على هذه الجسيمات اسم "الجسيمات" ، لكن العلماء فيما بعد فضلوا اسم "الإلكترونات" الذي اقترحه جورج جونستون ستوني عام 1891.
تجارب طومسون
بمقارنة انحراف أشعة الكاثود مع المجالات الكهربائية والمغناطيسية ، حصل الفيزيائي على قياسات أكثر موثوقية لشحنة الإلكترون وكتلته. تم إجراء تجربة طومسون داخل أنابيب أشعة الكاثود الخاصة. في عام 1904 ، افترض أن نموذج الذرة هو مجال من المادة الإيجابية حيث يتم تحديد موضع الجسيمات بواسطة القوى الكهروستاتيكية. لشرح الشحنة المحايدة عمومًا للذرة ، اقترح طومسون أن الجسيمات موزعة في مجال موحد من الشحنة الموجبة. جعل اكتشاف الإلكترون من الممكن تصديق أن الذرة يمكن تقسيمها إلى أجزاء أصغر ، وكانت الخطوة الأولى نحو إنشاء نموذج مفصل للذرة.
تاريخ الاكتشاف
يُعرف جوزيف جون طومسون على نطاق واسع بأنه مكتشف الإلكترون. في معظم حياته المهنية ، عمل الأستاذ على جوانب مختلفة لتوصيل الكهرباء من خلال الغازات. في عام 1897 (عام اكتشاف الإلكترون) ، أثبت تجريبياً أن ما يسمى بأشعة الكاثود هي في الواقع جسيمات سالبة الشحنة تتحرك.
العديد من الأسئلة المثيرة للاهتمام مرتبطة مباشرة بعملية الافتتاح. من الواضح أن توصيف أشعة الكاثود يسبق طومسون ، وقد قدم العديد من العلماء بالفعل مساهمات مهمة. هل يمكننا أن نقول على وجه اليقين إن طومسون هو أول من اكتشف الإلكترون؟ بعد كل شيء ، لم يخترع الأنبوب المفرغ أو وجود أشعة الكاثود. إن اكتشاف الإلكترون هو عملية تراكمية بحتة. رائد معتمد يساهم في أهممساهمة وتلخيص وتنظيم كل الخبرات المتراكمة أمامه
أنابيب أشعة الكاثود طومسون
الاكتشاف العظيم للإلكترون تم بمعدات خاصة وتحت ظروف معينة. أجرى طومسون سلسلة من التجارب باستخدام أنبوب أشعة الكاثود المتطور ، والذي يتضمن لوحين ، كان من المفترض أن تنتقل الحزم بينهما. تم تعليق الجدل طويل الأمد بشأن طبيعة أشعة الكاثود ، والذي ينشأ عندما يمر تيار كهربائي عبر وعاء تم إخلاء معظم الهواء منه.
كان هذا الوعاء عبارة عن أنبوب أشعة الكاثود. باستخدام طريقة تفريغ محسّنة ، تمكن طومسون من تقديم حجة مقنعة بأن هذه الحزم تتكون من جسيمات ، بغض النظر عن نوع الغاز ونوع المعدن الذي تم استخدامه كموصل. يمكن تسمية طومسون بحق الرجل الذي شق الذرة.
العزلة العلمية؟ هذا ليس عن طومسون
لم يكن الفيزيائي البارز في عصره منعزلاً علميًا بأي حال من الأحوال ، كما يعتقد المرء غالبًا بالعلماء اللامعين. كان الرئيس الإداري لمختبر كافنديش الناجح للغاية. كان هناك حيث التقى العالم روز إليزابيث باجيت ، التي تزوجها عام 1890.
لم يقم طومسون بإدارة عدد من المشاريع البحثية فحسب ، بل قام أيضًا بتمويل تجديد مرافق المختبرات بدعم قليل من الجامعة والكليات. كانت موهوبةمدرس. جاء الأشخاص الذين تجمع حوله من عام 1895 إلى عام 1914 من جميع أنحاء العالم. بعضهم فاز بسبع جوائز نوبل تحت قيادته
أثناء العمل مع طومسون في مختبر كافنديش في عام 1910 ، أجرى إرنست رذرفورد بحثًا أدى إلى فهم حديث للبنية الداخلية للذرة.
أخذ طومسون تعليمه على محمل الجد: فقد حاضر بانتظام في الصفوف الابتدائية في الصباح ودرّس العلوم لطلاب الدراسات العليا في فترة ما بعد الظهر. واعتبر العالم أن العقيدة مفيدة للباحث ، لأنها تتطلب مراجعة دورية للأفكار الأساسية ، وفي نفس الوقت إفساح المجال لإمكانية اكتشاف شيء جديد لم ينتبه إليه أحد من قبل. يؤكد تاريخ اكتشاف الإلكترون ذلك بوضوح. كرس طومسون معظم نشاطه العلمي لدراسة مرور جسيمات التيار المشحونة كهربائيًا عبر الغازات المتخلخلة والفضاء الخوائي. كان منخرطًا في دراسة الكاثود والأشعة السينية وقدم مساهمة كبيرة في دراسة الفيزياء الذرية. بالإضافة إلى ذلك ، طور طومسون أيضًا نظرية حركة الإلكترون في المجالات المغناطيسية والكهربائية.
