J. J. Thomsonas — elektrono atradėjas, izotopų atradėjas ir Nobelio laureatas
Seras Džozefas Džonas "J.J." Thomsonas, OM, FRS (1856 m. gruodžio 18 d. - 1940 m. rugpjūčio 30 d.) - britų fizikas, Nobelio premijos laureatas. Jis atrado elektroną ir izotopus, išrado masės spektrometrą. Už elektrono atradimą ir darbą apie elektros laidumą dujose 1906 m. jam buvo paskirta Nobelio fizikos premija. Thomsonas gimė Mančesteryje, mokėsi Owens koledže ir vėliau studijavo Kembridže; ilgą laiką vadovavo Cavendish laboratorijai, kurioje vykdė eksperimentinius tyrimus ir ruošė naują fizikų kartą. 1893 m. jis yra pasakęs: "Jokia kita fizikos šaka nesuteikia mums tokios daug žadančios galimybės įminti elektros paslaptį."
Moksliniai atradimai ir eksperimentai
1897 m. Thomsonas eksperimentavo su vakuuminėmis lemputėmis ir lauko poveikio katodiniams spinduliams sistemomis. Jis įrodė, kad katodinius spindulius sudaro iki tol nežinoma neigiamai įkrauta dalelė, kurios masė, palyginti su jos elektriniu krūviu, yra labai maža. Tai leido jam apskaičiuoti krūvio ir masės santykį (e/m) ir parodyti, kad šios dalelės masė yra daug mažesnė už bet kurio žinomo atomo masę. Vėliau ši dalelė buvo pavadinta elektronu ir tapo pirmąja pastebėta subatominėdalelė.
Be elektrono atradimo, Thomsonas tyrė ir teigiamus spindulius (anodinius spindulius arba kanalinius spindulius). 1913 m., nagrinėdamas anodinių spindulių elgesį savo prietaisuose, jis pirmą kartą nustatė, kad kai kurie stabilūs (neradioaktyvūs) elementai turi skirtingas atominės masės formas — tai buvo pirmieji praktiški izotopų nustatymo pavyzdžiai. Šių tyrimų pagrindu vėliau vystėsi masės spektrometrija, leidusi tiksliai identifikuoti izotopus bei matuoti atomines mases.
Atomo modelis ir teorinės idėjos
Atomo teorijoje Thomsonas pasiūlė modelį, kuriame atomas buvo vaizduojamas kaip homogeniškai pasiskirsčiusių teigiamų krūvių sfera, kurioje įsiterpia atskiri neigiamai įkrauti elektronai — vadinamasis "sluoksniuotos uogienės" (plum pudding) modelis. Šis modelis bandė paaiškinti, kaip atomas yra elektriškai neutralius ir kaip elektronai išsidėsto atomo viduje. Vėlesni eksperimentai parodė, kad atomo struktūra yra sudėtingesnė ir kad atome yra daugiau nei viena neigiamai įkrauta dalelė; visgi Thomsono idėjos buvo svarbus žingsnis link brandesnių atominių modelių vystymo.
Poveikis mokslui ir palikimas
Thomsono vadovaujamoje laboratorijoje Kembridže dirbo ir studijavo daug jaunų mokslininkų, kurie vėliau tapo žymiais fizikais. Kembridžo universitete susiformavusi tyrimų tradicija ir eksperimentinė įranga padėjo užauginti kartą, davusią daug reikšmingų atradimų 20 a. pradžioje. Tarp jo mokinių ir bendradarbių buvo tokie vardai kaip Ernest Rutherfordas ir Francis Aston, kurie patys savo ruožtu atliko esminius darbus branduolio ir masės spektrometrijos srityse.
Thomsono darbai pakeitė supratimą apie materijos struktūrą: nuo vienaragių atomų idėjos pereita prie subatominių dalelių pasaulio. Jo eksperimentinis metodas, gebėjimas tiksliai interpretuoti duomenis ir mokslinė vadovybė darė didelę įtaką fizikos vystymuisi, o atradimas, kad atomai gali turėti izotopus, turėjo ilgalaikių pasekmių chemijai, fizikai ir branduolinei technologijai.
Thomsonas buvo apdovanotas ir pripažintas daugybe šalių: jis gavo Nobelio premiją, buvo FRS narys ir įgijo kitų garbingų titulų; mirė 1940 m. palikęs reikšmingą mokslo paveldą.
Klausimai ir atsakymai
Klausimas: Kas buvo seras Joseph John "J.J." Thomson?
A: Seras Josephas Johnas "J.J." Thomsonas (seras Džozefas Džonas "J.J.") Tomsonas buvo britų fizikas, Nobelio premijos laureatas, atradęs elektroną ir izotopus bei išradęs masės spektrometrą.
K: Ką J. J. Thomsonas 1893 m. pasakė apie elektrą?
A: 1893 m. J. J. Thomsonas sakė: "Nėra kitos fizikos šakos, kuri suteiktų mums tokią daug žadančią galimybę įminti elektros paslaptį."
K: Ką J. J. Thomsonas atrado 1897 m.?
A.: 1897 m. J. J. Thomsonas įrodė, kad katodinius spindulius sudaro iki tol nežinoma neigiamai įkrauta dalelė, kurios masė, palyginti su elektros krūviu, yra labai maža - vėliau ji buvo pavadinta elektronu - ir tai buvo pirmoji atrasta subatominė dalelė.
K: Ką J. J. Thomsonas iškėlė hipotezę apie atomus atomo teorijoje?
A: Atomo teorijoje jis iškėlė hipotezę, kad atomai yra tolygiai pasiskirsčiusio teigiamo krūvio sferos, kuriose kiekvienoje atomo sferoje yra atskiras neigiamai įkrautas elektronas.
K: Kada J. J. Thompsonas rado izotopų egzistavimo įrodymų? A: Pirmą kartą stabilių (neradioaktyvių) elementų izotopų įrodymų jis rado 1913 m., tirdamas anodinius spindulius (teigiamus katijonus).
K: Kiek garsių fizikų kartu su juo studijavo Kembridžo universitete? A: Daug jaunų vyrų, kurie kartu su juo studijavo ir dirbo Kembridžo universitete, taip pat tapo garsiais fizikais.
