1897 онд Британийн физикч Жозеф Жон Томсон (1856-1940) вакуум дахь цахилгаан цэнэгийн мөн чанарыг судлах зорилготой хэд хэдэн туршилт хийсний дараа электроныг нээжээ. Алдарт эрдэмтэн цахилгаан цэнэгтэй хавтан ба соронзны цацрагийн хазайлтыг электронууд атомуудаас хамаагүй жижиг гэдгийг нотлох баримт гэж тайлбарлав.
Агуу физикч, эрдэмтэн инженер болох ёстой байсан
Агуу эрдэмтэн, физикч, зөвлөгч Томсон Жозеф Жон эцгийнхээ бодож байсанчлан инженер болох ёстой байсан ч тухайн үед гэр бүлд сургалтын төлбөрөө төлөх боломж байгаагүй. Үүний оронд залуу Томсон Мастер, дараа нь Кембрижийн коллежид суралцжээ. 1884 онд тэрээр Кембрижийн туршилтын физикийн профессорын нэр хүндтэй албан тушаалд томилогдсон боловч тэрээр биечлэн туршилтын ажил маш бага хийсэн. Тэрээр техник хангамжийг хөгжүүлэх, холбогдох асуудлуудыг оношлох авьяасаа олж нээсэн. Томсон Жозеф Жон бол шавь нартаа урам зориг өгч, өгдөг сайн багш байсаних сургууль болон ахлах сургуульд багшлах шинжлэх ухааныг хөгжүүлэх өргөн асуудалд ихээхэн анхаарал хандуулж байна.
Нобелийн шагналтан
Томсон 1906 онд физикийн салбарын Нобелийн шагнал зэрэг олон төрлийн шагнал хүртсэн. Тэрээр 1908 онд химийн чиглэлээр Рутерфорд зэрэг зарим хамтрагчиддаа Нобелийн шагнал хүртэж байгааг хараад маш их баяртай байв. Уильям Проут, Норман Локиер зэрэг хэд хэдэн эрдэмтэд атомыг орчлон ертөнцийн хамгийн жижиг бөөмс биш бөгөөд тэдгээр нь илүү суурь нэгжээс бүтээгдсэн гэж үздэг.
Электроныг нээх (товчхон)
1897 онд Томпсон үндсэн нэгжүүдийн нэг нь атомаас 1000 дахин жижиг гэж санал болгосноор энэ атомын доорх бөөмсийг электрон гэж нэрлэх болсон. Эрдэмтэн үүнийг катодын цацрагийн шинж чанарыг судлах замаар олж мэдсэн. Тэрээр дулааны шилжилтийн туяа тусах үед үүссэн дулааныг хэмжих замаар катодын цацрагийн массыг тооцоолж, цацрагийн соронзон хазайлттай харьцуулсан. Түүний туршилтууд нь катодын цацраг нь устөрөгчийн атомаас 1000 дахин хөнгөн байдгаас гадна атомын төрлөөс үл хамааран тэдний масс ижил байдгийг харуулж байна. Эрдэмтэд цацраг нь атомын бүх нийтийн барилгын материал болох маш хөнгөн сөрөг цэнэгтэй хэсгүүдээс тогтдог гэсэн дүгнэлтэд хүрсэн байна. Тэрээр эдгээр бөөмсийг "корпускул" гэж нэрлэсэн боловч хожмын эрдэмтэд Жорж Жонстон Стоунигийн 1891 онд санал болгосон "электрон" нэрийг илүүд үзсэн.
Томпсоны туршилт
Катодын цацрагийн хазайлтыг цахилгаан ба соронзон оронтой харьцуулснаар физикч электроны цэнэг ба массыг илүү найдвартай хэмжсэн. Томсоны туршилтыг тусгай катодын туяа хоолой дотор хийсэн. 1904 онд тэрээр атомын загвар нь бөөмсийн байрлалыг цахилгаан статик хүчээр тодорхойлдог эерэг бодисын бөмбөрцөг гэж таамаглаж байв. Томпсон атомын ерөнхийдөө төвийг сахисан цэнэгийг тайлбарлахын тулд корпускулууд эерэг цэнэгийн нэгэн жигд талбарт тархсан гэж үзсэн. Электроныг нээсэн нь атомыг бүр ч жижиг хэсгүүдэд хувааж болно гэдэгт итгэх боломжийг олгосон бөгөөд энэ нь атомын нарийвчилсан загварыг бүтээх анхны алхам болсон юм.
Нээлтийн түүх
Жозеф Жон Томсон электроныг нээсэн гэдгээрээ алдартай. Профессор карьерынхаа ихэнх хугацаанд хийгээр дамжуулан цахилгаан дамжуулах янз бүрийн тал дээр ажилласан. 1897 онд (электроныг нээсэн жил) тэрээр катодын туяа гэгдэх нь үнэндээ хөдөлгөөнд байгаа сөрөг цэнэгтэй бөөмс гэдгийг туршилтаар нотолсон.
Олон сонирхолтой асуултууд нээлтийн үйл явцтай шууд холбоотой. Катодын цацрагийн шинж чанар нь Томсоноос өмнөх үе байсан нь тодорхой бөгөөд хэд хэдэн эрдэмтэд аль хэдийн чухал хувь нэмэр оруулсан. Томсон электроныг анх нээсэн гэж бид баттай хэлж чадах уу? Эцсийн эцэст тэр вакуум хоолой эсвэл катодын цацрагийг зохион бүтээгээгүй. Электроныг нээх нь цэвэр хуримтлагдсан процесс юм. Итгэмжлэгдсэн анхдагч хамгийн чухал хувь нэмэр оруулдагоруулсан хувь нэмэр, түүний өмнө хуримтлагдсан бүх туршлагыг нэгтгэн дүгнэж, системчлэх.
Томсоны катодын туяа
Электронын агуу нээлтийг тусгай төхөөрөмжөөр, тодорхой нөхцөлд хийсэн. Томсон хоёр ялтсыг багтаасан нарийн боловсруулсан катодын цацрагийн хоолойг ашиглан хэд хэдэн туршилт хийсэн бөгөөд тэдгээрийн хооронд дам нуруу дамжих ёстой. Агаарын ихэнх хэсгийг нь гадагшлуулсан хөлөг онгоцоор цахилгаан гүйдэл дамжих үед үүсдэг катодын цацрагийн мөн чанарын талаарх олон жилийн маргаан тасарсан.
Энэ хөлөг онгоц нь катодын туяа байсан. Сайжруулсан вакуум аргыг ашиглан Томсон хийн төрөл, дамжуулагчийн хувьд ашигласан металлын төрлөөс үл хамааран эдгээр цацрагууд нь бөөмсөөс бүрддэг гэсэн баттай нотолгоо гаргаж чадсан. Томсоныг атомыг задалсан хүн гэж зүй ёсоор нэрлэж болно.
Шинжлэх ухааны үл хамаарах зүйл үү? Энэ Томсоны тухай биш
Түүний үеийн шилдэг физикч бол гайхалтай эрдэмтдийн тухай байнга боддог шиг шинжлэх ухааныг орхигдуулсан хүн байсангүй. Тэрээр маш амжилттай болсон Кавендиш лабораторийн захиргааны дарга байсан. Эрдэмтэн 1890 онд гэрлэсэн Роуз Элизабет Пегеттэй тэнд танилцжээ.
Томсон хэд хэдэн судалгааны төслийг удирдаад зогсохгүй их сургууль, коллежийн дэмжлэг багатай лабораторийн барилга байгууламжийг шинэчлэх ажлыг санхүүжүүлсэн. Энэ нь авъяастай байсанбагш. 1895-1914 онд түүний эргэн тойронд цуглуулсан хүмүүс дэлхийн өнцөг булан бүрээс ирсэн. Тэдний зарим нь түүний удирдлаган дор долоон Нобелийн шагнал хүртсэн.
Эрнест Рутерфорд 1910 онд Кавендишийн лабораторид Томсонтой хамтран ажиллаж байхдаа атомын дотоод бүтцийн талаарх орчин үеийн ойлголтод хүргэсэн судалгаа хийсэн юм.
Томсон багшлахдаа маш нухацтай ханддаг байсан: тэрээр бага ангид өглөө тогтмол лекц уншиж, үдээс хойш төгсөх ангийн оюутнуудад шинжлэх ухааны хичээл заадаг байв. Эрдэмтэд энэ сургаалыг судлаачдад хэрэгтэй гэж үзсэн, учир нь энэ нь үндсэн санааг үе үе хянаж, нэгэн зэрэг урьд өмнө хэн ч анхаарч үзээгүй шинэ зүйлийг нээх боломжийг үлдээхийг шаарддаг. Электроныг нээсэн түүх үүнийг тодорхой баталж байна. Томпсон шинжлэх ухааны үйл ажиллагааныхаа ихэнх хэсгийг цахилгаан цэнэгтэй гүйдлийн бөөмсийг ховордсон хий, вакуум орон зайгаар нэвтрүүлэхийг судлахад зориулжээ. Тэрээр катод, рентген туяаг судлах чиглэлээр ажиллаж, атомын физикийн судалгаанд асар их хувь нэмэр оруулсан. Үүнээс гадна Томсон соронзон болон цахилгаан орон дахь электрон хөдөлгөөний онолыг боловсруулсан.
