V roku 1897 britský fyzik Joseph John Thomson (1856-1940) objavil elektrón po sérii experimentov zameraných na štúdium povahy elektrického výboja vo vákuu. Slávny vedec interpretoval ohyby lúčov elektricky nabitých platní a magnetov ako dôkaz, že elektróny sú oveľa menšie ako atómy.
Skvelý fyzik a vedec sa mal stať inžinierom
Thomson Joseph John, skvelý vedec, fyzik a mentor, sa mal stať inžinierom, ako si myslel jeho otec, no v tom čase rodina nemala prostriedky na zaplatenie vzdelania. Namiesto toho mladý Thomson navštevoval vysokú školu v Macesteri a neskôr v Cambridge. V roku 1884 bol menovaný na prestížny post profesora experimentálnej fyziky v Cambridge, hoci osobne robil veľmi málo experimentálnej práce. Objavil svoj talent na vývoj hardvéru a diagnostiku súvisiacich problémov. Thomson Joseph John bol dobrý učiteľ, inšpiroval svojich študentov a dávalznačnú pozornosť venuje širokému problému rozvoja vedy o vyučovaní na univerzitách a stredných školách.
nositeľ Nobelovej ceny
Thomson získal mnoho rôznych ocenení vrátane Nobelovej ceny za fyziku v roku 1906. Mal tiež veľké potešenie, keď videl, ako niektorí z jeho spolupracovníkov dostali Nobelovu cenu, vrátane Rutherforda za chémiu v roku 1908. Viacerí vedci ako William Prout a Norman Lockyer navrhli, že atómy nie sú najmenšie častice vo vesmíre a že sú postavené zo základných jednotiek.
Objav elektrónu (stručne)
V roku 1897 Thompson navrhol, že jedna zo základných jednotiek je 1000-krát menšia ako atóm, táto subatomárna častica sa stala známou ako elektrón. Vedec to zistil prostredníctvom svojho výskumu vlastností katódových lúčov. Odhadol hmotnosť katódových lúčov meraním tepla generovaného pri dopade lúčov tepelného prechodu a porovnal to s magnetickou odchýlkou lúča. Jeho experimenty ukazujú nielen to, že katódové lúče sú 1000-krát ľahšie ako atóm vodíka, ale aj to, že ich hmotnosť bola rovnaká bez ohľadu na typ atómu. Vedec dospel k záveru, že lúče sú zložené z veľmi ľahkých, negatívne nabitých častíc, ktoré sú univerzálnym stavebným materiálom pre atómy. Tieto častice nazval „telieskami“, no neskôr vedci uprednostnili názov „elektróny“, ktorý navrhol George Johnston Stoney v roku 1891.
Thompsonove experimenty
Porovnaním vychýlenia katódových lúčov s elektrickými a magnetickými poľami fyzik získal spoľahlivejšie merania náboja a hmotnosti elektrónu. Thomsonov experiment sa uskutočnil v špeciálnych katódových trubiciach. V roku 1904 vyslovil hypotézu, že modelom atómu je sféra pozitívnej hmoty, v ktorej polohu častíc určujú elektrostatické sily. Na vysvetlenie všeobecne neutrálneho náboja atómu Thompson navrhol, aby boli krvinky rozmiestnené v rovnomernom poli kladného náboja. Objav elektrónu umožnil uveriť, že atóm možno rozdeliť na ešte menšie časti a bol prvým krokom k vytvoreniu podrobného modelu atómu.
História objavov
Joseph John Thomson je všeobecne známy ako objaviteľ elektrónu. Väčšinu svojej kariéry sa profesor zaoberal rôznymi aspektmi vedenia elektriny cez plyny. V roku 1897 (rok objavu elektrónu) experimentálne dokázal, že takzvané katódové lúče sú vlastne záporne nabité častice v pohybe.
Veľa zaujímavých otázok priamo súvisí s otváracím procesom. Je jasné, že charakterizácia katódových lúčov predchádzala Thomsonovi a niekoľko vedcov už prispelo významným spôsobom. Môžeme potom s istotou povedať, že to bol Thomson, kto ako prvý objavil elektrón? Napokon nevynašiel vákuovú trubicu ani prítomnosť katódových lúčov. Objav elektrónu je čisto kumulatívny proces. Pripočítaný priekopník prispieva tým najdôležitejšímpríspevok, zhrnutie a systematizácia všetkých skúseností, ktoré pred ním nazbieral.
Thomsonove katódové trubice
Veľký objav elektrónu sa uskutočnil pomocou špeciálneho vybavenia a za určitých podmienok. Thomson vykonal sériu experimentov s použitím prepracovanej katódovej trubice, ktorá obsahuje dve platne, medzi ktorými sa mali pohybovať lúče. Dlhotrvajúca polemika o povahe katódových lúčov, ktoré vznikajú pri prechode elektrického prúdu cez nádobu, z ktorej bola evakuovaná väčšina vzduchu, bola pozastavená.
Táto nádoba bola katódová trubica. Pomocou vylepšenej vákuovej metódy dokázal Thomson presvedčivo argumentovať, že tieto lúče boli zložené z častíc bez ohľadu na typ plynu a druh kovu, ktorý bol použitý ako vodič. Thomson môže byť právom nazývaný mužom, ktorý rozdelil atóm.
Vedecký samotár? Toto nie je o Thomsonovi
Vynikajúci fyzik svojej doby v žiadnom prípade nebol vedeckým samotárom, ako si o brilantných vedcoch ľudia často myslia. Bol administratívnym vedúcim veľmi úspešného Cavendish Laboratory. Práve tam sa vedec stretol s Rose Elizabeth Pagetovou, s ktorou sa oženil v roku 1890.
Thomson nielen riadil množstvo výskumných projektov, ale financoval aj renováciu laboratórnych zariadení s malou podporou univerzity a vysokých škôl. Bolo to talentovanéučiteľ. Ľudia, ktorých okolo seba zhromaždil v rokoch 1895 až 1914, pochádzali z celého sveta. Niektorí z nich pod jeho vedením získali sedem Nobelových cien.
Počas práce s Thomsonom v Cavendish Laboratory v roku 1910 Ernest Rutherford uskutočnil výskum, ktorý viedol k modernému pochopeniu vnútornej štruktúry atómu.
Thomson bral svoje vyučovanie veľmi vážne: ráno pravidelne prednášal v základných ročníkoch a popoludní vyučoval prírodovedné predmety. Vedec považoval doktrínu za užitočnú pre výskumníka, pretože si vyžaduje pravidelné prehodnocovanie základných myšlienok a zároveň ponecháva priestor na objavenie niečoho nového, čomu predtým nikto nevenoval pozornosť. História objavu elektrónu to jasne potvrdzuje. Thompson venoval väčšinu svojej vedeckej činnosti štúdiu prechodu elektricky nabitých prúdových častíc cez riedke plyny a vákuový priestor. Zaoberal sa štúdiom katódy a röntgenového žiarenia a výrazne prispel k štúdiu atómovej fyziky. Okrem toho Thomson vyvinul aj teóriu pohybu elektrónov v magnetických a elektrických poliach.
