V roce 1897 britský fyzik Joseph John Thomson (1856-1940) objevil elektron po sérii experimentů zaměřených na studium povahy elektrického výboje ve vakuu. Slavný vědec interpretoval ohyby paprsků elektricky nabitých desek a magnetů jako důkaz, že elektrony jsou mnohem menší než atomy.
Skvělý fyzik a vědec se měl stát inženýrem
Thomson Joseph John, skvělý vědec, fyzik a mentor, se měl stát inženýrem, jak si myslel jeho otec, ale v té době rodina neměla prostředky na zaplacení vzdělání. Místo toho mladý Thomson navštěvoval vysokou školu v Macesteru a později v Cambridge. V roce 1884 byl jmenován na prestižní místo profesora experimentální fyziky v Cambridge, i když osobně dělal jen velmi málo experimentálních prací. Objevil svůj talent pro vývoj hardwaru a diagnostiku souvisejících problémů. Thomson Joseph John byl dobrý učitel, inspiroval své studenty a dávalznačnou pozornost věnuje širokému problému rozvoje vědy o výuce na univerzitě a střední škole.
nositel Nobelovy ceny
Thomson obdržel mnoho různých ocenění, včetně Nobelovy ceny za fyziku v roce 1906. Měl také velké potěšení, když viděl, jak někteří z jeho spolupracovníků přebírají Nobelovu cenu, včetně Rutherforda za chemii v roce 1908. Řada vědců, jako William Prout a Norman Lockyer, navrhla, že atomy nejsou nejmenší částice ve vesmíru a že jsou složeny ze základních jednotek.
Objev elektronu (stručně)
V roce 1897 Thompson navrhl, že jedna ze základních jednotek je 1000krát menší než atom, tato subatomární částice se stala známou jako elektron. Vědec to objevil při svém výzkumu vlastností katodových paprsků. Hmotnost katodových paprsků odhadl měřením tepla generovaného při dopadu paprsků tepelného přechodu a porovnal ji s magnetickou výchylkou paprsku. Jeho experimenty ukazují nejen to, že katodové paprsky jsou 1000krát lehčí než atom vodíku, ale také to, že jejich hmotnost byla stejná bez ohledu na typ atomu. Vědec dospěl k závěru, že paprsky jsou složeny z velmi lehkých, záporně nabitých částic, které jsou univerzálním stavebním materiálem pro atomy. Tyto částice nazval „corpuscles“, ale později vědci dali přednost názvu „elektrony“, který navrhl George Johnston Stoney v roce 1891.
Thompsonovy experimenty
Porovnáním odchylky katodových paprsků s elektrickým a magnetickým polem fyzik získal spolehlivější měření náboje a hmotnosti elektronu. Thomsonův experiment byl proveden ve speciálních katodových trubicích. V roce 1904 vyslovil hypotézu, že model atomu je sféra pozitivní hmoty, ve které je poloha částic určována elektrostatickými silami. Aby vysvětlil obecně neutrální náboj atomu, Thompson navrhl, že částice byly rozmístěny v jednotném poli kladného náboje. Objev elektronu umožnil uvěřit, že atom lze rozdělit na ještě menší části, a byl prvním krokem k vytvoření podrobného modelu atomu.
Historie objevů
Joseph John Thomson je široce známý jako objevitel elektronu. Po většinu své kariéry se profesor zabýval různými aspekty vedení elektřiny plyny. V roce 1897 (rok objevu elektronu) experimentálně dokázal, že takzvané katodové paprsky jsou vlastně záporně nabité částice v pohybu.
Mnoho zajímavých otázek přímo souvisí s procesem otevírání. Je jasné, že charakterizace katodových paprsků předcházela Thomsonovi a několik vědců již významně přispělo. Můžeme tedy s jistotou říci, že to byl Thomson, kdo jako první objevil elektron? Koneckonců nevynalezl elektronku ani přítomnost katodových paprsků. Objev elektronu je čistě kumulativní proces. Připisovaný průkopník přispívá tím nejdůležitějšímpříspěvek, shrnutí a systematizace všech zkušeností nashromážděných před ním.
Thomsonovy katodové trubice
Velký objev elektronu byl učiněn pomocí speciálního vybavení a za určitých podmínek. Thomson provedl řadu experimentů s použitím propracované katodové trubice, která obsahuje dvě desky, mezi nimiž měly putovat paprsky. Dlouhotrvající spor o povaze katodových paprsků, které vznikají, když elektrický proud prochází nádobou, ze které byla evakuována většina vzduchu, byl pozastaven.
Tato nádoba byla katodová trubice. Pomocí vylepšené vakuové metody byl Thomson schopen přesvědčivě argumentovat, že tyto paprsky byly složeny z částic, bez ohledu na typ plynu a typ kovu, který byl použit jako vodič. Thomson může být právem nazýván mužem, který rozštěpil atom.
Vědecký samotář? Tohle není o Thomsonovi
Vynikající fyzik své doby v žádném případě nebyl vědeckým samotářem, jak se často myslí o skvělých vědcích. Byl administrativním vedoucím velmi úspěšné Cavendish Laboratory. Právě tam se vědec setkal s Rose Elizabeth Pagetovou, se kterou se oženil v roce 1890.
Thomson nejen řídil řadu výzkumných projektů, ale také financoval renovaci laboratorních zařízení s malou podporou ze strany univerzity a vysokých škol. Bylo to talentovanéučitel. Lidé, které kolem sebe v letech 1895 až 1914 shromáždil, pocházeli z celého světa. Někteří z nich pod ním získali sedm Nobelových cen.
Při práci s Thomsonem v Cavendish Laboratory v roce 1910 Ernest Rutherford provedl výzkum, který vedl k modernímu pochopení vnitřní struktury atomu.
Thomson bral své učení velmi vážně: pravidelně dopoledne přednášel v základních ročnících a odpoledne vyučoval přírodovědné studenty. Vědec považoval doktrínu za užitečnou pro výzkumníka, protože vyžaduje periodickou revizi základních myšlenek a zároveň ponechává prostor pro možnost objevit něco nového, čemu předtím nikdo nevěnoval pozornost. Historie objevu elektronu to jasně potvrzuje. Thompson věnoval většinu své vědecké činnosti studiu průchodu elektricky nabitých proudových částic zředěnými plyny a vakuovým prostorem. Zabýval se studiem katody a rentgenového záření a výrazně přispěl ke studiu atomové fyziky. Kromě toho Thomson také vyvinul teorii pohybu elektronů v magnetických a elektrických polích.
