Tomsona fiziķa biogrāfija. Džozefa Džona Tomsona biogrāfija

Angļu fiziķis Džozefs Džons Tomsons dzimis Cheetham Hill, Mančestras priekšpilsētā, Džozefa Džeimsa un Emmas (dzim. Svindelsa) Tomsona ģimenē. Tā kā viņa tēvs, grāmatu tirgotājs, vēlējās, lai zēns kļūtu par inženieri, četrpadsmit gadu vecumā viņu nosūtīja uz Ovensa koledžu (tagad Mančestras Universitāte). Tomēr divus gadus vēlāk tēvs nomira, atstājot dēlu bez līdzekļiem. Tomēr viņš turpināja studijas, pateicoties mātes finansiālajam atbalstam un stipendiju fondam.

Ouena koledžai bija nozīmīga loma Tomsona karjerā, jo tajā bija izcilas mācībspēki un, atšķirībā no vairuma tā laika koledžu, eksperimentālās fizikas kursi. Saņēmis inženiera titulu Ovensā 1876. gadā, Tomsons iestājās Kembridžas universitātes Trīsvienības koledžā. Šeit viņš studēja matemātiku un tās pielietojumu teorētiskās fizikas problēmām. Viņš saņēma bakalaura grādu matemātikā 1880. gadā. Nākamajā gadā viņš tika ievēlēts par Trīsvienības koledžas akadēmiskās padomes locekli un sāka strādāt Cavendish laboratorijā Kembridžā.

1884. gadā Džeimsa Klerka Maksvela pēctecis eksperimentālās fizikas profesora amatā un Kavendišas laboratorijas direktors J. W. Strets atkāpās no amata. Tomsons ieņēma šo amatu, lai gan viņam tolaik bija tikai divdesmit septiņi gadi un viņš vēl nebija guvis vērā ņemamus panākumus eksperimentālajā fizikā. Tomēr viņš tika augstu novērtēts kā matemātiķis un fiziķis, un viņš aktīvi izmantoja Maksvela elektromagnētisma teoriju, kas tika uzskatīta par pietiekamu, iesakot viņu šim amatam.

Sācis savus jaunos pienākumus laboratorijā, Tomsons nolēma, ka viņa pētījuma galvenajam virzienam ir jābūt gāzu elektriskās vadītspējas izpētei. Viņu īpaši interesēja sekas, kas rodas, kad elektriskā izlāde iziet starp elektrodiem, kas novietoti pretējos stikla caurules galos, no kuras gandrīz viss gaiss ir izsūknēts. Vairāki pētnieki, tostarp angļu fiziķis Viljams Krūkss, vērsa uzmanību uz vienu dīvainu parādību, kas notiek šādās gāzizlādes caurulēs. Kad gāze kļūst pietiekami retināta, caurules stikla sienas, kas atrodas pretī katodam (negatīvajam elektrodam), sāk fluorescēt ar zaļganu gaismu, kas acīmredzot notika katoda starojuma ietekmē.

Katoda stari izraisīja lielu interesi zinātnieku aprindās, un par to būtību tika izteikti vispretrunīgākie viedokļi. Britu fiziķi parasti uzskatīja, ka šie stari ir lādētu daļiņu plūsma. Gluži pretēji, vācu zinātnieki parasti sliecās uzskatīt, ka tie ir traucējumi — iespējams, svārstības vai strāvas — kādā hipotētiskā nesvara vidē, kurā viņi uzskatīja, ka starojums izplatās. No šī viedokļa katoda starus uzskatīja par sava veida augstfrekvences elektromagnētisko viļņu, līdzīgu ultravioletajai gaismai. Vācieši atsaucās uz Heinriha Herca eksperimentiem, kurš, domājams, atklāja, ka katoda stari, magnētiskā lauka novirzīti, joprojām ir nejutīgi pret spēcīgu elektrisko lauku. Tam vajadzēja atspēkot domu, ka katoda stari ir lādētu daļiņu plūsma, jo elektriskais lauks vienmēr ietekmē šādu daļiņu trajektoriju. Pat ja tas tā būtu, vācu zinātnieku eksperimentālie argumenti tomēr nebija pilnīgi pārliecinoši.

Katodstaru un saistīto parādību izpēti pamudināja Vilhelma Rentgena rentgenstaru atklājums 1895. gadā. Starp citu, šī starojuma forma, par kuru iepriekš nebija aizdomas, notiek arī gāzizlādes caurulēs (bet ne pie katoda, bet pie anoda). Tomsons, strādājot ar Ernestu Rezerfordu, drīz vien atklāja, ka gāzu apstarošana ar rentgena stariem ievērojami palielina to elektrovadītspēju. Rentgena staros jonizētas gāzes, t.i. viņi gāzes atomus pārvērta jonos, kuri atšķirībā no atomiem ir uzlādēti un tāpēc kalpo kā labi strāvas nesēji. Tomsons parādīja, ka vadītspēja, kas šeit rodas, ir nedaudz līdzīga jonu vadītspējai elektrolīzes laikā šķīdumā.

Veicis ļoti auglīgu gāzu vadītspējas pētījumu ar saviem studentiem, Tomsons, panākumu mudināts, ķērās pie neatrisinātas problēmas, kas viņu nodarbināja daudzus gadus, proti, katodstaru sastāvu. Tāpat kā citi angļu kolēģi, viņš bija pārliecināts par katoda staru korpuskulāro raksturu, uzskatot, ka tie varētu būt ātri joni vai citas elektrificētas daļiņas, kas izplūst no katoda. Atkārtojot Herca eksperimentus, Tomsons parādīja, ka patiesībā katoda starus novirza elektriskie lauki. (Herca negatīvais rezultāts bija saistīts ar to, ka viņa izlādes caurulēs bija pārāk daudz atlikušās gāzes.) Tomsons vēlāk atzīmēja, ka "katoda staru novirze elektrisko spēku ietekmē kļuva diezgan pamanāma, un tās virziens liecināja, ka daļiņas ir katoda stariem bija negatīvs lādiņš. Šis rezultāts novērš pretrunu starp elektrisko un magnētisko spēku ietekmi uz katoda daļiņām. Bet tam ir daudz lielāka nozīme. Šeit ir veids, kā izmērīt šo daļiņu ātrumu v, kā arī e / m, kur m ir daļiņas masa un e ir tās elektriskais lādiņš.

Tomsona piedāvātā metode bija ļoti vienkārša. Vispirms katoda staru kūlis tika novirzīts ar elektrisko lauku, un pēc tam ar magnētisko lauku tas tika novirzīts par vienādu daudzumu pretējā virzienā, tā ka galu galā staru kūlis atkal tika iztaisnots. Izmantojot šo eksperimentālo paņēmienu, kļuva iespējams iegūt vienkāršus vienādojumus, no kuriem, zinot abu lauku stiprās puses, ir viegli noteikt gan v, gan e/m.

Tādējādi katoda “ķermenīšiem” (kā tos sauc Tomsons) e/m vērtība izrādījās 1000 reižu lielāka nekā atbilstošā vērtība ūdeņraža jonam (tagad zinām, ka patiesā attiecība ir tuvu 1800:1). Ūdeņradim ir visaugstākā lādiņa un masas attiecība no visiem elementiem. Ja, kā Tomsons uzskatīja, asinsķermenīši nesa tādu pašu lādiņu kā ūdeņraža jons, (“vienības” elektriskais lādiņš), tad viņš bija atklājis jaunu vienību, kas ir 1000 reižu vieglāka par vienkāršāko atomu.

Šis minējums apstiprinājās, kad Tomsons, izmantojot C. T. R. Vilsona izgudrotu instrumentu, spēja izmērīt e vērtību un parādīt, ka tā patiešām ir vienāda ar atbilstošo ūdeņraža jona vērtību. Viņš arī atklāja, ka katodstaru korpusu lādiņa un masas attiecība nav atkarīga no tā, kāda gāze atrodas izlādes caurulē vai no kāda materiāla ir izgatavoti elektrodi. Turklāt daļiņas ar tādu pašu e/m attiecību var izolēt no oglēm, kad tās tiek karsētas, un no metāliem, ja tās tiek pakļautas ultravioletajiem stariem. No tā viņš secināja, ka “atoms nav matērijas dalāmības galīgā robeža; mēs varam virzīties tālāk - uz asinsķermeni, un šī korpuskulārā fāze ir viena un tā pati, neatkarīgi no tās izcelsmes avota... Tā, acīmredzot, ir visu matērijas šķirņu neatņemama sastāvdaļa visdažādākajos apstākļos, tāpēc šķiet diezgan dabiski uzskatīt korpusu par vienu no celtniecības blokiem, no kura tiek veidots atoms."

Tomsons devās tālāk un ierosināja atoma modeli, kas atbilst viņa atklājumam. 20. gadsimta sākumā. viņš izvirzīja hipotēzi, ka atoms ir izplūdusi sfēra ar pozitīvu elektrisko lādiņu, kurā tika sadalīti negatīvi lādēti elektroni (kā galu galā sāka saukt asinsķermenīšus). Šim modelim, lai gan to drīz vien aizstāja Raterforda piedāvātais atoma kodolmodelis, bija iezīmes, kas bija vērtīgas tā laika zinātniekiem un veicināja viņu meklējumus.

Tomsons saņēma Nobela prēmiju fizikā 1906. gadā, "atzinot viņa izcilos pakalpojumus gāzu elektrības vadītspējas teorētisko un eksperimentālo pētījumu jomā". Laureāta pasniegšanas ceremonijā Zviedrijas Karaliskās Zinātņu akadēmijas loceklis J. P. Klāsons apsveica Tomsonu ar to, ka viņš "pasaulei ir nodevis vairākus nozīmīgus darbus, kas ļauj mūsdienu dabas filozofam uzsākt jaunus pētījumus jaunos virzienos". Parādot, ka atoms nav pēdējā nedalāmā matērijas daļiņa, kā jau sen tika uzskatīts, Tomsons patiesi atvēra durvis uz jaunu fizikālās zinātnes laikmetu.

Laikā no 1906. līdz 1914. gadam Tomsons sāka savu otro un pēdējo lielāko eksperimentālās darbības periodu. Viņš pētīja kanālu starus, kas virzās uz katodu izlādes caurulē. Lai gan Vilhelms Vīns jau bija parādījis, ka kanālu stari ir pozitīvi lādētu daļiņu plūsma, Tomsons un viņa kolēģi atklāja to īpašības un identificēja dažādu veidu atomus un atomu grupas šajos staros. Savos eksperimentos Tomsons demonstrēja pilnīgi jaunu atomu atdalīšanas veidu, parādot, ka dažas atomu grupas, piemēram, CH, CH 2 un CH 3, var pastāvēt, lai gan parastos apstākļos to eksistence ir nestabila. Būtiski ir arī tas, ka viņš varēja atklāt, ka inertās gāzes neona paraugos bija atomi ar diviem dažādiem atomu svariem. Šo izotopu atklāšanai bija svarīga loma smago radioaktīvo elementu, piemēram, rādija un urāna, būtības izpratnē.

Pirmā pasaules kara laikā Tomsons strādāja Pētniecības un izgudrojumu birojā un bija valdības padomnieks. 1918. gadā viņš kļuva par Trīsvienības koledžas vadītāju. Gadu vēlāk Rezerfords kļuva par eksperimentālās fizikas profesoru un Kavendišas laboratorijas direktoru. Pēc 1919. gada Tomsona darbība aprobežojās ar Trīsvienības koledžas vadītāja pienākumu pildīšanu, papildu pētījumiem Cavendish laboratorijā un ienesīgām investīcijām. Viņam patika dārza darbi un bieži devās garās pastaigās, meklējot neparastus augus.

Tomsons apprecējās ar Rozu Pedžetu 1890. gadā; viņiem bija dēls un meita. Viņa dēls J. P. Tomsons 1937. gadā saņēma Nobela prēmiju fizikā. Tomsons nomira 1940. gada 30. augustā un tika apglabāts Vestminsteras abatijā Londonā. Tomsons ietekmēja fiziku ne tikai ar saviem izcilajiem eksperimentālajiem pētījumiem, bet arī kā izcils skolotājs un izcils Kavendišas laboratorijas direktors. Šo īpašību piesaistīti simtiem talantīgāko jauno fiziķu no visas pasaules izvēlējās Kembridžu par savu studiju vietu. No tiem, kas strādāja Kavendišā Tomsona vadībā, septiņi kļuva par Nobela prēmijas laureātiem. Papildus Nobela prēmijai Tomsons saņēma daudzus citus apbalvojumus, tostarp Karalisko (1894), Hjūza (1902) un Koplija (1914) medaļu, ko piešķīrusi Londonas Karaliskā biedrība. Viņš bija Londonas Karaliskās biedrības prezidents 1915. gadā un tika cildināts 1908. gadā.

Ouena koledžai T. karjerā bija liela nozīme, jo tajā bija lieliski aprīkoti mācībspēki un atšķirībā no vairuma tā laika koledžu tika pasniegti eksperimentālās fizikas kursi. Saņēmis inženiera titulu Ovensā 1876. gadā, T. iestājās Kembridžas universitātes Trīsvienības koledžā. Šeit viņš studēja matemātiku un tās pielietojumu teorētiskās fizikas problēmām. Viņš saņēma bakalaura grādu matemātikā 1880. gadā. Nākamajā gadā viņš tika ievēlēts par Trīsvienības koledžas akadēmiskās padomes locekli un sāka strādāt Cavendish laboratorijā Kembridžā.

1884. gadā Dž. Strets, Džeimsa Klerka Maksvela pēctecis eksperimentālās fizikas profesora amatā un Kavendišas laboratorijas direktors, ir atkāpies no amata. T. ieņēma šo amatu, lai gan tad viņam bija tikai divdesmit septiņi gadi un vēl nebija guvis vērā ņemamus panākumus eksperimentālajā fizikā. Tomēr viņš tika augstu novērtēts kā matemātiskais fiziķis, viņš aktīvi izmantoja Maksvela elektromagnētisma teoriju, kas tika uzskatīta par pietiekamu, iesakot viņu šim amatam.

Sācis savus jaunos pienākumus laboratorijā, T. nolēma, ka viņa pētījuma galvenajam virzienam ir jābūt gāzu elektriskās vadītspējas izpētei. Viņu īpaši interesēja sekas, kas rodas, kad elektriskā izlāde iziet starp elektrodiem, kas novietoti pretējos stikla caurules galos, no kuras gandrīz viss gaiss ir izsūknēts. Vairāki pētnieki, tostarp angļu fiziķis Viljams Krūkss, vērsa uzmanību uz vienu dīvainu parādību, kas notiek šādās gāzizlādes caurulēs. Kad gāze kļūst pietiekami retināta, caurules stikla sienas, kas atrodas pretī katodam (negatīvajam elektrodam), sāk fluorescēt ar zaļganu gaismu, kas acīmredzot notika katoda starojuma ietekmē.

Katodstaru un ar to saistīto parādību izpēti pamudināja Vilhelma Rentgena rentgenstaru atklājums 1895. gadā. Starp citu, šī starojuma forma, par kuru iepriekš nebija aizdomas, notiek arī gāzizlādes caurulēs (bet ne pie katoda, bet pie anoda). Drīz vien T., strādājot ar Ernestu Rezerfordu, atklāja, ka gāzu apstarošana ar rentgena stariem ievērojami palielina to elektrovadītspēju. Rentgena staros jonizētas gāzes, t.i. viņi gāzes atomus pārvērta jonos, kuri atšķirībā no atomiem ir uzlādēti un tāpēc kalpo kā labi strāvas nesēji. T. parādīja, ka vadītspēja, kas šeit rodas, ir nedaudz līdzīga jonu vadītspējai elektrolīzes laikā šķīdumā.

Veicis ļoti auglīgu gāzu vadītspējas izpēti ar saviem studentiem, T., panākumu mudināts, tika galā ar neatrisinātu jautājumu, kas viņu nodarbināja daudzus gadus, proti, katodstaru sastāvu. Tāpat kā citi angļu kolēģi, viņš bija pārliecināts par katoda staru korpuskulāro raksturu, uzskatot, ka tie varētu būt ātri joni vai citas elektrificētas daļiņas, kas izplūst no katoda. Atkārtojot Herca eksperimentus, T. parādīja, ka patiesībā katoda starus novirza elektriskie lauki. (Herca negatīvais rezultāts bija saistīts ar to, ka viņa gāzizlādes caurulēs bija pārāk daudz atlikušās gāzes.) T. vēlāk atzīmēja, ka "katoda staru novirze elektrisko spēku ietekmē kļuva diezgan redzama, un tās virziens liecināja, ka daļiņas veidojot katoda starus, bija negatīvs lādiņš. Šis rezultāts novērš pretrunu starp elektrisko un magnētisko spēku ietekmi uz katoda daļiņām. Bet tam ir daudz lielāka nozīme. Šeit ir veids, kā izmērīt šo daļiņu ātrumu v, kā arī e / m, kur m ir daļiņas masa un e ir tās elektriskais lādiņš.

T. piedāvātā metode bija ļoti vienkārša. Pirmkārt, katoda staru kūlis tika novirzīts ar elektrisko lauku, un pēc tam ar magnētisko lauku tas tika novirzīts par vienādu daudzumu pretējā virzienā, tā ka galu galā staru kūlis atkal tika iztaisnots. Izmantojot šo eksperimentālo paņēmienu, kļuva iespējams iegūt vienkāršus vienādojumus, no kuriem, zinot abu lauku stiprās puses, ir viegli noteikt gan v, gan e/m.

Šādi atrastā e/m vērtība katoda “ķermenīšiem” (kā tos sauc T.) izrādījās 1000 reižu lielāka nekā atbilstošā vērtība ūdeņraža jonam (tagad zinām, ka patiesā attiecība ir tuvu 1800:1). Ūdeņradim ir visaugstākā lādiņa un masas attiecība no visiem elementiem. Ja, kā uzskatīja T., asinsķermenīšiem bija tāds pats lādiņš kā ūdeņraža jonam, (“viens” elektriskais lādiņš), tad viņš atklāja jaunu vienību, kas ir 1000 reižu vieglāka par vienkāršāko atomu.

Šis minējums tika apstiprināts, kad T., izmantojot C.T. izgudroto ierīci. R. Vilsons, spēja izmērīt e vērtību un parādīt, ka tā patiešām ir vienāda ar atbilstošo vērtību ūdeņraža jonam. Viņš arī atklāja, ka katodstaru korpusu lādiņa un masas attiecība nav atkarīga no tā, kāda gāze atrodas izlādes caurulē vai no kāda materiāla ir izgatavoti elektrodi. Turklāt daļiņas ar tādu pašu e/m attiecību var izolēt no oglēm, kad tās tiek karsētas, un no metāliem, ja tās tiek pakļautas ultravioletajiem stariem. No tā viņš secināja, ka “atoms nav matērijas dalāmības galīgā robeža; mēs varam virzīties tālāk - uz asinsķermeni, un šī korpuskulārā fāze ir viena un tā pati, neatkarīgi no tās izcelsmes avota... Tā, acīmredzot, ir visu matērijas šķirņu neatņemama sastāvdaļa visdažādākajos apstākļos, tāpēc šķiet diezgan dabiski uzskatīt korpusu par vienu no celtniecības blokiem, no kura tiek veidots atoms."

T. devās tālāk un ierosināja atoma modeli, kas atbilst viņa atklājumam. 20. gadsimta sākumā. viņš izvirzīja hipotēzi, ka atoms ir izplūdusi sfēra ar pozitīvu elektrisko lādiņu, kurā tika sadalīti negatīvi lādēti elektroni (kā galu galā sāka saukt asinsķermenīšus). Šim modelim, lai gan to drīz vien aizstāja Raterforda piedāvātais atoma kodolmodelis, bija iezīmes, kas bija vērtīgas tā laika zinātniekiem un veicināja viņu meklējumus.

T. 1906. gadā saņēma Nobela prēmiju fizikā, "atzinot viņa izcilos sasniegumus gāzu elektrības vadītspējas teorētisko un eksperimentālo pētījumu jomā". Laureāta pasniegšanas ceremonijā J.P. Klāsons, Zviedrijas Karaliskās Zinātņu akadēmijas loceklis, apsveica T. ar to, ka viņš "deva pasaulei vairākus nozīmīgus darbus, kas ļauj mūsu laika dabas filozofam uzsākt jaunus pētījumus jaunos virzienos". Parādot, ka atoms nav pēdējā nedalāmā matērijas daļiņa, kā jau sen tika uzskatīts, T. faktiski pavēra durvis uz jaunu fizikālās zinātnes laikmetu.

Laikā no 1906. līdz 1914. gadam T. sāka savu otro un pēdējo lielāko eksperimentālās darbības periodu. Viņš pētīja kanālu starus, kas virzās uz katodu izlādes caurulē. Lai gan Vilhelms Vīns jau bija parādījis, ka kanālu stari ir pozitīvi lādētu daļiņu plūsma, T. un viņa kolēģi atklāja to īpašības un identificēja dažādu veidu atomus un atomu grupas šajos staros. Savos eksperimentos T. demonstrēja pilnīgi jaunu atomu atdalīšanas veidu, parādot, ka daži atomu

var pastāvēt tādas grupas kā CH, CH2 un CH3, lai gan normālos apstākļos to pastāvēšana ir nestabila. Būtiski ir arī tas, ka viņš varēja atklāt, ka inertās gāzes neona paraugos bija atomi ar diviem dažādiem atomu svariem. Šo izotopu atklāšanai bija svarīga loma smago radioaktīvo elementu, piemēram, rādija un urāna, būtības izpratnē.

Pirmā pasaules kara laikā T. strādāja Pētniecības un izgudrojumu birojā un bija valdības padomnieks. 1918. gadā viņš kļuva par Trīsvienības koledžas vadītāju. Gadu vēlāk Rezerfords kļuva par eksperimentālās fizikas profesoru un Kavendišas laboratorijas direktoru.

Pēc 1919. gada T. darbība aprobežojās ar Trīsvienības koledžas vadītāja pienākumu pildīšanu, papildu pētījumiem Kavendiša laboratorijā un ienesīgiem naudas ieguldījumiem. Viņam patika dārza darbi un bieži devās garās pastaigās, meklējot neparastus augus.

Tomsons apprecējās ar Rozu Pedžetu 1890. gadā; viņiem bija dēls un meita. Viņa dēls J.P. Tomsons, saņēma Nobela prēmiju fizikā par 1937. gadu. T. nomira 1940. gada 30. augustā un tika apglabāts Vestminsteras abatijā Londonā.

T. ietekmēja fiziku ne tikai ar savu izcilo eksperimentālo pētījumu rezultātiem, bet arī kā izcils skolotājs un izcils Kavendiša laboratorijas vadītājs. Šo īpašību piesaistīti simtiem talantīgāko jauno fiziķu no visas pasaules izvēlējās Kembridžu par savu studiju vietu. No tiem, kas strādāja Kavendišā T. vadībā, septiņi savā laikā kļuva par Nobela prēmijas laureātiem.

Papildus Nobela prēmijai T. saņēma daudzus citus apbalvojumus, tostarp Karalisko (1894), Hjūza (1902) un Koplija (1914) medaļu, ko piešķīrusi Londonas Karaliskā biedrība. Viņš bija Londonas Karaliskās biedrības prezidents 1915. gadā un tika cildināts 1908. gadā.

1897. gadā britu fiziķis Džozefs Džons Tomsons (1856-1940) atklāja elektronu pēc virknes eksperimentu, kuru mērķis bija izpētīt elektriskās izlādes būtību vakuumā. Slavenais zinātnieks interpretēja elektriski uzlādētu plākšņu un magnētu staru novirzes kā pierādījumu tam, ka elektroni ir daudz mazāki par atomi.

Lielajam fiziķim un zinātniekam bija jākļūst par inženieri

Tomsonam Džozefam Džonam, izcilajam un padomdevējam, vajadzēja kļūt par inženieri, tā viņa tēvs uzskatīja, taču tajā laikā ģimenei nebija līdzekļu, lai samaksātu par izglītību. Tā vietā jaunais Tomsons apmeklēja koledžu Mačesterā un vēlāk Kembridžā. 1884. gadā viņš tika iecelts prestižajā Kembridžas eksperimentālās fizikas profesora amatā, lai gan viņš personīgi veica ļoti maz eksperimentālu darbu. Viņš atklāja talantu aprīkojuma izstrādē un saistīto problēmu diagnostikā. Tomsons Džozefs Džons bija labs skolotājs, iedvesmoja savus studentus un lielu uzmanību veltīja plašajai mācību zinātnes attīstības problēmai universitātē un vidusskolās.

Nobela prēmijas laureāts

Tomsons saņēma daudz dažādu apbalvojumu, tostarp Nobela prēmiju fizikā 1906. gadā. Viņam arī bija liels prieks redzēt, ka daži no viņa tuvākajiem līdzstrādniekiem saņēma Nobela prēmijas, tostarp Rezerfords ķīmijā 1908. gadā. Vairāki zinātnieki, piemēram, Viljams Prouts un Normans Lokers, ir ierosinājuši, ka atomi nav mazākās daļiņas Visumā un ka tie ir veidoti no fundamentālākām vienībām.

Elektrona atklāšana (īsi)

1897. gadā Tompsons ierosināja, ka viena no pamatvienībām ir 1000 reižu mazāka par atomu, tas kļuva pazīstams kā elektrons. Zinātnieks to atklāja, pētot katodstaru īpašības. Viņš novērtēja katoda staru masu, izmērot siltumu, kas rodas termiskās pārejas staru trieciena brīdī, un salīdzināja to ar stara magnētisko novirzi. Viņa eksperimenti parāda ne tikai to, ka katoda stari ir 1000 reižu vieglāki par ūdeņraža atomu, bet arī to, ka to masa bija vienāda neatkarīgi no atoma veida. Zinātnieks nonāca pie secinājuma, ka stari sastāv no ļoti vieglām, negatīvi lādētām daļiņām, kas ir universāls būvmateriāls atomiem. Viņš šīs daļiņas sauca par "ķermenīšiem", bet vēlāk zinātnieki deva priekšroku nosaukumam "elektroni", ko 1891. gadā ierosināja Džordžs Džonstons Stounijs.

Tompsona eksperimenti

Salīdzinot katodstaru staru novirzi ar elektriskajiem un magnētiskajiem laukiem, fiziķis ieguva ticamākus elektrona lādiņa un masas mērījumus. Tomsona eksperiments tika veikts īpašās katodstaru lampās. 1904. gadā viņš izvirzīja hipotēzi, ka atomu modelis attēlo pozitīvas vielas sfēru, kurā daļiņu pozīcijas nosaka elektrostatiskie spēki. Lai izskaidrotu atoma kopumā neitrālo lādiņu, Tompsons ierosināja, ka asinsķermenīši ir sadalīti vienmērīgā pozitīvā lādiņa laukā. Elektrona atklāšana ļāva uzskatīt, ka atomu var sadalīt vēl mazākās daļās, un tas bija pirmais solis ceļā uz detalizēta atoma modeļa izveidi.

Atklājumu vēsture

Džozefs Džons Tomsons ir plaši atzīts par elektronu atklājēju. Profesors lielāko daļu savas karjeras pavadīja, strādājot pie dažādiem elektrības vadīšanas caur gāzēm aspektiem. 1897. gadā (gads, kad tika atklāts elektrons) viņš eksperimentāli pierādīja, ka tā sauktie katoda stari patiesībā ir kustībā esošas negatīvi lādētas daļiņas.

Daudzi interesanti jautājumi ir tieši saistīti ar atklāšanas procesu. Ir skaidrs, ka katodstaru raksturojums tika pētīts jau pirms Tomsona, un vairāki zinātnieki jau bija devuši nozīmīgu ieguldījumu. Vai tad var droši apgalvot, ka tieši Tomsons bija pirmais, kurš atklāja elektronu? Galu galā viņš neizgudroja ne vakuuma cauruli, ne katodstaru klātbūtni. Elektrona atklāšana ir tīri kumulatīvs process. Ievērotais pionieris sniedz lielu ieguldījumu, vispārinot un sistematizējot visu pirms viņa uzkrāto pieredzi.

Thomson katodstaru lampas

Lielais elektrona atklājums tika veikts, izmantojot īpašu aprīkojumu un noteiktos apstākļos. Tomsons veica virkni eksperimentu, izmantojot sarežģītu katodstaru lampu, kurā bija divas plāksnes ar stariem, kas pārvietojas starp tām. Ilgstošās domstarpības par katodstaru raksturu, kas rodas, kad elektriskā strāva iet caur trauku, no kura ir evakuēta lielākā daļa gaisa, ir apturēta.

Šis trauks bija katodstaru lampa. Izmantojot uzlabotu vakuuma metodi, Tomsons spēja pārliecinoši argumentēt, ka šie stari sastāv no daļiņām neatkarīgi no gāzes veida vai metāla veida, kas izmantots kā vadītājs. Tomsonu var pamatoti saukt par cilvēku, kurš sadalīja atomu.

Zinātniskais vientuļnieks? Šeit nav runa par Tomsonu

Sava laika izcilais fiziķis nekādā ziņā nebija zinātnisks vientuļnieks, kā bieži tiek uzskatīts par izciliem zinātniekiem. Viņš bija ļoti veiksmīgās Cavendish laboratorijas administratīvais vadītājs. Tieši tur zinātnieks satika Rozu Elizabeti Pedžetu, ar kuru apprecējās 1890. gadā.

Tomsons ne tikai vadīja vairākus pētniecības projektus, bet arī finansēja laboratoriju telpu atjaunošanu ar nelielu universitātes un koledžu atbalstu. Viņš bija talantīgs skolotājs. Cilvēki, kurus viņš pulcēja ap sevi no 1895. līdz 1914. gadam, nāca no visiem pasaules virzieniem. Daži no viņiem viņa vadībā saņēma septiņas Nobela prēmijas.

Strādājot ar Tomsonu Kavendišas laboratorijā 1910. gadā, viņš veica pētījumus, kas noveda pie mūsdienu iekšējās izpratnes.

Tomsons uztvēra savu pedagoģisko darbu ļoti nopietni: viņš regulāri no rītiem lasīja lekcijas sākumskolas klasēs un pēcpusdienā mācīja zinātni absolventiem. Zinātnieks uzskatīja, ka doktrīna pētniekam ir noderīga, jo tā prasa periodisku pamatideju pārskatīšanu un vienlaikus atstājot vietu iespējai atklāt ko jaunu, kam neviens iepriekš nebija pievērsis uzmanību. Elektrona atklāšanas vēsture to skaidri apstiprina. Tompsons lielāko daļu sava zinātniskā darba veltīja elektriski lādētu strāvas daļiņu pārejai caur vakuuma telpu. Viņš pētīja katodu un rentgenstarus un sniedza milzīgu ieguldījumu atomu fizikas izpētē. Turklāt Tomsons arī izstrādāja teoriju par elektronu kustību magnētiskajos un elektriskajos laukos.

Džozefs Tomsons (1856-1940).

Angļu fiziķis Džozefs Tomsons iegāja zinātnes vēsturē kā cilvēks, kurš atklāja elektronu. Viņš reiz teica: ”Atklājumi ir radušies vērošanas asuma un spēka, intuīcijas un nesatricināma entuziasma dēļ, līdz tiek galīgi atrisinātas visas pretrunas, kas saistītas ar pionieru darbu.”

Džozefs Džons Tomsons dzimis 1856. gada 18. decembrī Mančestrā. Šeit, Mančestrā, viņš absolvēja Ovensa koledžu un 1876.-1880.gadā studēja Kembridžas Universitātē slavenajā Svētās Trīsvienības koledžā (Trinity College). 1880. gada janvārī Tomsons veiksmīgi nokārtoja gala eksāmenus un sāka strādāt Kavendišas laboratorijā.

Viņa pirmais raksts, kas publicēts 1880. gadā, bija veltīts gaismas elektromagnētiskajai teorijai. Nākamajā gadā parādījās divi raksti, no kuriem viens lika pamatu masas elektromagnētiskajai teorijai. Raksta nosaukums bija "Par elektrisko un magnētisko efektu, ko rada elektrificētu ķermeņu kustība". Šis raksts pauž domu, ka "ēteris ārpus lādēta ķermeņa ir visas masas, impulsa un enerģijas nesējs". Pieaugot ātrumam, mainās lauka raksturs, kā rezultātā visa šī “lauka” masa palielinās, visu laiku paliekot proporcionāla enerģijai.

Tomsons bija apsēsts ar eksperimentālo fiziku šī vārda labākajā nozīmē. Darbā nenogurdināms, viņš bija tik ļoti pieradis, ka savus mērķus var sasniegt pats, ka ļaunas mēles runāja par viņa pilnīgu nevērību pret autoritāti. Viņi apliecināja, ka viņš labprātāk patstāvīgi pārdomā visus zinātniska rakstura jautājumus, kas viņam nebija pazīstami, nevis pievērsās grāmatām un gatavām teorijām. Tomēr tas ir skaidrs pārspīlējums...

Tomsona zinātniskos sasniegumus augstu novērtēja Kavendišas laboratorijas direktors Reilijs. Kad viņš 1884. gadā atkāpās no direktora amata, viņš nekavējās ieteikt Tomsonu par savu pēcteci. Pašam Jāzepam viņa iecelšana amatā bija pārsteigums.

Zināms, ka tad, kad par šo tikšanos uzzinājis kāds no amerikāņu fiziķiem, kas apmācījis Kavendišas laboratorijā, viņš nekavējoties sakravāja savas mantas. "Nav jēgas strādāt profesora uzraudzībā, kurš ir tikai divus gadus vecāks par tevi..." viņš teica, kuģojot uz savu dzimteni. Nu, viņam bija daudz laika, lai nožēlotu savu steigu.

Vecajam laboratorijas direktoram šādai izvēlei bija vērā ņemami iemesli. Visi, kas Tomsonu pazina cieši, vienbalsīgi atzīmēja viņa pastāvīgo labvēlību un patīkamo saziņas veidu apvienojumā ar godīgumu. Vēlāk skolēni atcerējās, ka viņu vadītājam patika atkārtot Maksvela vārdus, ka nekad nevajadzētu atturēt cilvēku no viņa plānotā eksperimenta veikšanas. Pat ja viņš neatrod to, ko meklē, viņš var atklāt kaut ko citu un iegūt no tā vairāk nekā tūkstoš diskusijās.

Tā šajā cilvēkā sadzīvoja tik dažādas īpašības, piemēram, savu spriedumu neatkarība un dziļa cieņa pret studenta, darbinieka vai kolēģa viedokli. Un, iespējams, tieši šīs īpašības nodrošināja viņam panākumus Cavendish vadītāja amatā.

Tomsons ieradās savā jaunajā amatā ar publicētiem darbiem, pārliecību par materiālās pasaules vienotību un daudziem nākotnes plāniem. Un viņa pirmie panākumi veicināja Cavendish laboratorijas autoritāti. Drīz šeit pulcējās jauniešu grupa, kas ieradās no dažādām valstīm. Viņi visi bija vienlīdz entuziastiski un bija gatavi nest jebkuru upuri zinātnes labā. Izveidojās skola, īsts zinātnisks cilvēku kolektīvs, ko vieno kopīgi mērķi un metodes, kuras priekšgalā bija pasaules autoritāte.

No 1884. līdz 1919. gadam, kad viņu laboratorijas direktora amatā nomainīja Raterfords, Tomsons vadīja Kavendiša laboratoriju. Šajā laikā tā kļuva par nozīmīgu pasaules fizikas centru, starptautisku fiziķu skolu. Šeit savu zinātnisko karjeru sāka Raterfords, Bors, Langevins un daudzi citi, tostarp krievu zinātnieki.

Pabeidzot savu memuāru grāmatu savas dzīves beigās, Tomsons starp saviem bijušajiem doktorantiem uzskaita 27 Karaliskās biedrības biedrus, 80 profesorus, kas veiksmīgi strādā trīspadsmit valstīs. Rezultāts ir patiesi izcils.

Tomsona pētījumu programma bija plaša: jautājumi par elektriskās strāvas pāreju caur gāzēm, metālu elektroniskā teorija, dažādu staru veidu rakstura pētījumi...

Sācis pētīt katodstarus, Tomsons vispirms nolēma pārbaudīt, vai viņa priekšgājēju eksperimenti, kuri panāca staru novirzīšanu ar elektriskiem laukiem, ir veikti pietiekami rūpīgi. Viņš izdomā atkārtotu eksperimentu, izstrādā tam speciālu aprīkojumu, uzrauga pasūtījuma izpildes pamatīgumu, un gaidāmais rezultāts ir acīmredzams. Tomsona projektētajā caurulē katoda stari bija paklausīgi piesaistīti pozitīvi lādētajai plāksnei un skaidri atvairīti no negatīvās, proti, tie izturējās tā, kā pienākas ātri lidojošu sīku, ar negatīvu elektrību uzlādētu asinsķermenīšu straumei. Izcils rezultāts! Viņš noteikti varētu izbeigt visas pretrunas par katodstaru būtību, taču Tomsons neuzskatīja savu pētījumu par pabeigtu. Kvalitatīvi noteicis staru raksturu, viņš vēlējās dot precīzu kvantitatīvu definīciju asinsķermenīšiem, kas tos veidoja.

Pirmo panākumu iedvesmots, viņš izstrādāja jaunu cauruli: katodu, paātrinošus elektrodus gredzenu un plākšņu veidā, uz kuriem varēja pielikt novirzošo spriegumu. Uz sienas, kas atrodas pretī katodam, viņš uzklāja plānu vielas slāni, kas ienākošo daļiņu ietekmē spēj spīdēt. Rezultāts bija katodstaru lampu sencis, kas mums bija tik pazīstams televizoru un radaru laikmetā.

Tomsona eksperimenta mērķis bija novirzīt asinsķermenīšu staru kūli ar elektrisko lauku un kompensēt šo novirzi ar magnētisko lauku. Secinājumi, pie kuriem viņš nonāca eksperimenta rezultātā, bija pārsteidzoši. Pirmkārt, izrādījās, ka daļiņas lido mēģenē ar milzīgu ātrumu, tuvu gaismas ātrumam. Un, otrkārt, elektriskais lādiņš uz ķermeņa masas vienību bija fantastiski liels. Kādas tās bija daļiņas: nezināmi atomi ar milzīgu elektrisko lādiņu vai sīkas daļiņas ar nenozīmīgu masu, bet ar mazāku lādiņu?

Viņš arī atklāja, ka īpašā lādiņa attiecība pret masas vienību ir nemainīga vērtība, kas nav atkarīga no daļiņu ātruma, katoda materiāla un gāzes veida, kurā notiek izlāde. Šāda neatkarība bija satraucoša. Šķiet, ka asinsķermenīši bija kaut kādas universālas matērijas daļiņas, atomu sastāvdaļas...

Iedomājoties vien par to, pagājušā gadsimta pētniekam vajadzēja justies neomulīgi. Galu galā pats vārds “atoms” nozīmēja “nedalāms”. Tūkstošiem gadu, kas pagājuši kopš Demokrita laikiem, atomi ir bijuši dalāmības robežas simboli, matērijas diskrētuma simboli. Un pēkšņi... Pēkšņi izrādās, ka tiem ir arī sastāvdaļas?

Piekrītiet, ka šeit bija daudz apmulsuma. Tiesa, svēto zaimošanas šausmas lielā mērā sajaucās ar sajūsmu, gaidot lielo atklājumu...

Tomsons sāka veikt aprēķinus. Pirmkārt, bija jānosaka noslēpumaino asinsķermenīšu parametri, un tad, iespējams, varētu izlemt, kādi tie ir.

Zinātnieka smalkais rokraksts pārklāj papīra loksnes ar bezgalīgiem cipariem. Un lūk, pirmie aprēķinu rezultāti: nav šaubu, nezināmās daļiņas ir nekas cits kā mazākie elektriskie lādiņi, nedalāmi elektrības atomi vai elektroni. Viņi bija zināmi teorētiski un pat saņēma vārdu, taču tikai viņam izdevās atklāt un tādējādi beidzot eksperimentāli apstiprināt to esamību.

Un viņš to izdarīja – spītīgais angļu eksperimentālais fiziķis profesors Džozefs Džons Tomsons, kuru viņa studenti un kolēģi aiz muguras sauca vienkārši par Dži-Džī.

1897. gada 29. aprīlī telpā, kur vairāk nekā divsimt gadus notika Londonas Karaliskās biedrības sanāksmes, tika ieplānots viņa ziņojums. Vairums klātesošo labi pārzina jautājuma vēsturi. Daudzi paši mēģināja atrisināt katodstaru rakstura problēmas. Runātāja vārds solīja interesantu vēstījumu.

Un šeit ir Tomsons uz pjedestāla. Viņš ir garš, tievs un nēsā brilles no stiepļu rāmja. Viņš runā pārliecinoši un skaļi. Raidījuma vadītāja palīgi nekavējoties, klātesošo priekšā, sagatavo demonstrācijas eksperimentu. Patiešām, notika viss, ko teica garais kungs ar brillēm. Katoda stari caurulē paklausīgi novirzījās un tos piesaistīja magnētiskie un elektriskie lauki. Turklāt tie tika novirzīti un piesaistīti tieši tā, kā tiem vajadzēja būt, ja pieņemam, ka tie sastāvēja no sīkām negatīvi lādētām daļiņām...

Klausītāji bija sajūsmā. Viņi vairākkārt pārtrauca ziņojumu ar aplausiem. Fināls pārsniedza visas cerības. Tādu triumfu šī senā zāle laikam vēl nav redzējusi. Godātie Karaliskās biedrības locekļi pielēca no savām vietām, steidzās pie demonstrācijas galda, drūzmējās, vicinot rokas un kliedzot ...

Klātesošo sajūsma nemaz nebija izskaidrojama ar to, ka kolēģis J. J. Tomsons tik pārliecinoši atklājis katodstaru patieso būtību. Situācija bija daudz nopietnāka. Atomi, matērijas primārie būvmateriāli, pārstāja būt elementāri apaļi graudi, necaurredzamas un nedalāmas daļiņas bez jebkādas iekšējas struktūras... Ja no tiem varēja izlidot negatīvi lādēti asinsķermenīši, tad atomi noteikti bija kaut kāda sarežģīta sistēma, kas sastāv no kaut ko lādētu pozitīvu elektrību un no negatīvi lādētiem asinsķermenīšiem - elektronus.

Nosaukums "elektrons", ko savulaik Stounijs ierosināja, lai apzīmētu mazākā elektriskā lādiņa lielumu, kļuva par nedalāmā "elektrības atoma" nosaukumu.

Tagad kļuvuši redzami nepieciešamākie virzieni turpmākajiem meklējumiem. Vispirms, protams, bija precīzi jānosaka viena elektrona lādiņš un masa, kas ļautu noskaidrot visu elementu atomu masas, aprēķināt molekulu masas, sniegt ieteikumus pareizam reakciju sastāvam. ... Bet ko es varu teikt, zināšanas par precīzu elektrona lādiņa vērtību bija tikpat nepieciešamas kā gaiss, un tāpēc daudzi fiziķi nekavējoties sāka eksperimentus, pamatojoties uz tā definīciju.

1904. gadā Tomsons atklāja savu jauno atoma modeli. Tā bija arī ar pozitīvu elektrību vienmērīgi uzlādēta sfēra, kurā griezās negatīvi lādēti asinsķermenīši, kuru skaits un atrašanās vieta bija atkarīga no atoma rakstura. Zinātnieks nespēja atrisināt vispārējo problēmu par stabilu asinsķermenīšu izvietojumu sfērā, un viņš nonāca pie konkrēta gadījuma, kad asinsķermenīši atrodas vienā plaknē, kas iet caur sfēras centru. Katrā gredzenā asinsķermenīši veica diezgan sarežģītas kustības, kuras hipotēzes autors saistīja ar spektriem. Un asinsķermenīšu sadalījums starp čaumalu gredzeniem atbilda periodiskās tabulas vertikālajām kolonnām.

Viņi saka, ka reiz žurnālisti lūdza Ji-Gi skaidri paskaidrot, kādu viņš uzskatīja par "viņa atoma" struktūru.

"Ak, tas ir ļoti vienkārši," profesors mierīgi atbildēja, "visticamāk, tas ir kaut kas līdzīgs rozīņu pudiņam...

Tā zinātnes vēsturē ienāca Tomsona atoms - pozitīvi lādēts "pudiņš", kas pildīts ar negatīvām "rozīnēm" - elektroniem.

Pats Tomsons labi apzinājās “rozīņu pudiņa” struktūras sarežģītību. Zinātnieks nonāca ļoti tuvu secinājumam, ka elektronu sadalījuma raksturs atomā nosaka tā vietu elementu periodiskajā tabulā, taču viņš tikai pietuvojās. Galīgais secinājums vēl bija priekšā. Viņa piedāvātajā modelī daudz kas joprojām bija neizskaidrojams. Neviens, piemēram, nesaprata, kāda ir atoma pozitīvi lādētā masa un cik daudz elektronu jāsatur dažādu elementu atomos.

Tomsons iemācīja fiziķiem kontrolēt elektronus, un tas ir viņa galvenais nopelns. Tomsona metodes izstrāde veido elektronu optikas, elektronu lampu un modernu lādētu daļiņu paātrinātāju pamatu. 1906. gadā Tomsonam tika piešķirta Nobela prēmija fizikā par pētījumiem par elektrības pāreju caur gāzēm.

Tomsons arī izstrādāja metodes pozitīvi lādētu daļiņu izpētei. Viņa 1913. gadā publicētā monogrāfija “Pozitīvās elektrības stari” lika pamatu masu spektroskopijai. Izstrādājot Tomsona tehniku, viņa students Astons uzbūvēja pirmo masas spektrometru un izstrādāja metodi izotopu analīzei un atdalīšanai. Tomsona laboratorija sāka pirmos elementārā lādiņa mērījumus, novērojot lādēta mākoņa kustību elektriskā laukā. Millikans šo metodi vēl vairāk pilnveidoja, un tas noveda pie viņa tagad klasiskajiem elektrona lādiņa mērījumiem.

Cavendish laboratorijā savu dzīvi sāka arī slavenā Vilsona kamera, kuru 1911. gadā uzcēla Tomsona students un līdzstrādnieks Vilsons.

Tādējādi Tomsona un viņa studentu loma atomu un kodolfizikas veidošanā un attīstībā ir ļoti liela. Taču Tomsons palika par ētera piekritēju līdz pat mūža beigām, izstrādājot kustības modeļus ēterī, kuru rezultāts, viņaprāt, bija novērotās parādības. Tādējādi katoda stara novirzi magnētiskajā laukā viņš interpretēja kā žiroskopa precesiju, piešķirot elektrisko un magnētisko lauku kombināciju ar rotācijas momentu.

Tomsons nomira 1940. gada 30. augustā, Anglijai grūtā laikā, kad pār to valdīja nacistu iebrukuma draudi.

Džozefs Džons Tomsons

Džozefs Džons Tomsons
Foto no vietnes http://www.krugosvet.ru/

Tomsons Džozefs Džons (1856-1940), zinātniskās skolas dibinātājs, Londonas Karaliskās biedrības biedrs (1884) un prezidents (1915-1920), Sanktpēterburgas Zinātņu akadēmijas ārvalstu korespondentloceklis (1913) un ārvalstu goda pārstāvis PSRS Zinātņu akadēmijas biedrs (1925). Kavendiša laboratorijas direktors (1884-1919). Pētīja elektriskās strāvas pāreju caur retinātām gāzēm. Atklāja (1897) elektronu un noteica (1898) tā lādiņu. Ierosināts (1903) viens no pirmajiem atoma modeļiem. Viens no metālu elektroniskās teorijas radītājiem. Nobela prēmija (1906).

TOMSONS, DOZEFS DŽONS (1856–1940), angļu fiziķis, 1906. gada Nobela prēmijas laureāts fizikā par viņa darbu, kura rezultātā tika atklāts elektrons. Dzimis 1856. gada 18. decembrī Mančestras priekšpilsētā Cheetham Hill. Viņš iestājās Ovensa koledžā (vēlāk Mančestras Universitātē) un turpināja izglītību Kembridžas Universitātes Trīsvienības koledžā. No 1918. gada līdz mūža beigām bija Trīsvienības koledžas rektors. No 1884. līdz 1919. gadam Tomsons bija Kembridžas universitātes profesors un vienlaikus Cavendish laboratorijas vadītājs; 1905–1918 – profesors Londonas Karaliskajā asociācijā.

Tomsons ir vislabāk pazīstams ar savu darbu, kas saistīts ar elektrona atklāšanu: 1897. gadā, pētot katoda staru novirzi magnētiskajos un elektriskajos laukos, Tomsons atklāja, ka tie ir negatīvi lādētu daļiņu plūsma. Viņš izmērīja daļiņu lādiņa un masas attiecību un parādīja, ka tās ir 1837 reizes vieglākas par ūdeņraža atomu. 1899. gadā viņš atklāja elektronus fotostrāvā un novēroja termioniskās emisijas efektu. Viņš pētīja elektriskās izlādes īpatnības gāzēs un sniedza skaidrojumu par nepārtrauktu rentgena starojuma spektru.

Tomsons ir viens no metālu elektroniskās teorijas pamatlicējiem (1900). Viņš ieguva izteiksmi efektīvajam šķērsgriezumam elektromagnētisko viļņu izkliedei ar brīvajiem elektroniem (Tomsona formula). 1903. gadā viņš uzbūvēja vienu no pirmajiem atoma modeļiem, liekot domāt, ka atoms ir pozitīvi lādēta sfēra ar tajā iestrādātiem elektroniem. 1904. gadā Tomsons ierosināja ideju, ka elektroni atomā veido dažādas konfigurācijas, kas nosaka ķīmisko elementu periodiskumu; tādējādi viņš mēģināja izveidot saikni starp atoma elektronisko struktūru un tā ķīmiskajām īpašībām.

Sākot ar 1905. gadu, Tomsons sāka detalizētu eksperimentālu pētījumu par t.s. “Kanāla” stari - ātri kustīgas daļiņas, kas veidojas aiz gāzizlādes caurules katoda, kurā ir izveidots caurums. Novirzot šos starus elektriskajos un magnētiskajos laukos, viņš tos sadalīja sastāvdaļās, kuru skaits un īpašības bija atkarīgas no mēģenē esošās gāzes sastāva. Šis darbs nodrošināja masu spektrometrijas pamatu. 1911. gadā Tomsons izstrādāja parabolas metodi daļiņas masas un tās lādiņa attiecības mērīšanai, kas bija svarīga izotopu izpētei. 1912. gadā viņš saņēma pirmos datus par izotopu esamību - viņš atklāja neona atomus ar masu 20 un 22.

Laikā, kad Tomsons to vadīja, Kavendišas laboratorija kļuva par vadošo pētniecības centru. Šeit Tomsona, F. Astona, V. Vilsona, E. Raterforda, V. Ričardsona un citu vadībā Tomsonam tika piešķirtas B. Franklina (1923), M. Faradeja (1938) medaļas. , Koplijs (1914) utt.

Pārpublicēts no vietnes http://www.krugosvet.ru/

Džozefs Džons Tomsons dzimis 1856. gada 8. decembrī Mančestrā. Mančestrā viņš absolvēja Ovensa koledžu un 1876.-1880.gadā studēja Kembridžas Universitātē Trinity College. 1880. gada janvārī Tomsons veiksmīgi nokārtoja gala eksāmenus un sāka strādāt Kavendišas laboratorijā.

Tomsona zinātniskos sasniegumus augstu novērtēja Kavendišas laboratorijas direktors Reilijs. Kad viņš 1884. gadā atkāpās no direktora amata, viņš ieteica Tomsonu kā savu pēcteci.

No 1884. līdz 1919. gadam, kad viņu laboratorijas direktora amatā nomainīja Raterfords, Tomsons vadīja Kavendiša laboratoriju.

Sācis pētīt katoda starus, Tomsons nolēma pārbaudīt, vai viņa priekšgājēju eksperimenti, kuri panāca staru novirzīšanu ar elektriskiem laukiem, tika veikti pietiekami rūpīgi. Tomsona projektētajā caurulē katoda stari tika piesaistīti pozitīvi lādētai plāksnei un atvairīti no negatīvās, tas ir, tie izturējās tā, kā tas bija paredzēts no ātri lidojošu sīku korpusu plūsmas, kas uzlādēta ar negatīvu elektrību. Kvalitatīvi noteicis staru raksturu, viņš gribēja dot precīzu kvantitatīvu definīciju asinsķermenīšiem, kas tos veidoja.

Pēc tam uz sienas, kas atrodas pretī katodam, viņš uzklāja plānu vielas slāni, kas ienākošo daļiņu ietekmē spēj spīdēt. Rezultāts bija katodstaru lampu priekštecis.

Izrādījās, ka daļiņas lido mēģenē ar milzīgu ātrumu, tuvu gaismas ātrumam. Un elektriskais lādiņš uz ķermeņa masas vienību bija milzīgs. Viņš arī atklāja, ka īpašā lādiņa attiecība pret masas vienību ir nemainīga vērtība, kas nav atkarīga no daļiņu ātruma, katoda materiāla un gāzes veida, kurā notiek izlāde. Pats vārds "atoms" nozīmēja "nedalāms". Tūkstošiem gadu, kas pagājuši kopš Demokrita laikiem, atomi ir bijuši dalāmības robežas simboli, matērijas diskrētuma simboli.

Aprēķinu rezultātā Tomsons noteica, ka daļiņas nav nekas cits kā sīki elektriskie lādiņi, nedalāmi elektrības atomi vai elektroni.

1897. gada 29. aprīlī telpā, kur vairāk nekā divsimt gadus notika Londonas Karaliskās biedrības sanāksmes, viņš sniedza ziņojumu par savu atklājumu.

Nosaukums "elektrons", ko savulaik Stounijs ierosināja, lai apzīmētu mazākā elektriskā lādiņa lielumu, kļuva par nedalāmā "elektrības atoma" nosaukumu.

Tomsons arī izstrādāja metodes pozitīvi lādētu daļiņu izpētei. Viņa monogrāfija “Pozitīvās elektrības stari”, kas publicēta 1913. gadā, iezīmēja masu spektroskopijas sākumu. Tomsons nomira 1940. gada 30. augustā.

Pārpublicēts no vietnes http://100top.ru/encyclopedia/