الکترون چگونه و توسط چه کسی کشف شد؟

به گزارش «شیعه نیوز»، الکترون نخستین ذرهٔ کوچکتر از اتم بود که کشف شد؛ اما چه کسی آن را کشف کرد؟

جی.جی تامسون Joseph John Thomson

اتم هنوز دیده نشده بود. این ذره که به عنوان کوچک‌ترین ذره از هر ماده و کوچک‌ترین سنگ بنای میان تمام مواد محسوب می‌شد، در قرن نوزدهم، بیشتر نظریه محسوب می‌شد تا واقعیت. پس چطور کسی می‌توانست ادعا کند که ذره‌ای کوچک‌تر از اتم هم وجود دارد؟

تامسون کشف کرد که الکترون‌ها وجود دارند و وجود آن‌ها را به اثبات رساند – بدون آن‌که آن‌ها را دیده باشد و بتواند از هم جدایشان کند. الکترون‌ها نخستین ذرات کوچکتر از اتم بودند که کشف شدند. آزمایشات و کشف تامسون باعث ایجاد رشته علمی جدید به نام فیزیک ذرات شد.

جوزف جان تامسون در دسامبر ۱۸۵۶ در منچستر انگلستان به دنیا آمد. در یازده سالگی او نام خود را مختصر کرد و خود را جی.جی تامسون نامید و در چهارده سالگی وارد اوون کالج شد و به تحصیل مهندسی با زیر مجموعه فیزیک پرداخت. در ۱۸۸۴ به ریاست آزمایشگاه معروف کاوندیش در کمبریج رسید. سیزده سال بعد در همین آزمایشگاه آزمایشی را انجام داد که منجر به کشف الکترون گردید.

اشعه کاتد را جولیوس بلاکر در ۱۸۵۶ کشف کرد. هرچند دانشمندان نمی‌توانستند ماهیت آن را تشخیص دهند، اختلاف بر سر آن وجود داشت که این اشعه، موج بود یا ذره؟

در ۱۸۹۶ تامسون تصمیم گرفت آزمایشی انجام دهد تا به این مناقشه خاتمه دهد. او لوله اشعه کاتدی ساخت و شعاع اسرارآمیز آن را بر صفحه‌ای فلزی تاباند روی صفحه بار منفی جمع شده بود، پس اشعه کاتد بار منفی داشت. بعد توانست ثابت کند که میدان مغناطیسی می‌تواند مسیر اشعه کاتدی را منحرف کند.

او لوله اشعه کاتدی جدیدی ساخت که شکاف باریکی در صفحه فلزی انتهای آن بود. اشعه کاتد از این شکاف باریک می‌گذشت. آن طرف شکاف میدان مغناطیسی قرار دارد تا اشعه کاتد را به یک سو منحرف کند و بعد میدان الکتریکی نصب کرد تا دوباره آن‌ها را به سویی دیگر بکشاند.

تامسون نیروهایی را که این نیرو به وجود می‌آوردند می‌شناخت. زمانی که مقدار انحراف (تغییر مسیر) هر نیرو را که مسیر اشعه کاتد را تغییر می‌دادند محاسبه کرد، توانست وزنه ذرات اشعه کاتد را محاسبه کند. این محاسبه سرانجام اسرار این ذرات بخصوص را فاش کرد.

او آزمایشش را تکرار کرد، زیرا نتایجی را که به دست آورده بود باور نمی‌کرد. نسبت بار الکتریکی وزن ذرات زیاد بود و نشان می‌داد، وزن این ذرات بسیار کوچک‌تر از هر نوع ذرهٔ شناخته‌شده دیگر هستند.

او آزمایش‌ها را صد بار تکرار کرد؛ نتیجه باز هم یکسان بود. وزن این ذرات ((؟؟؟)) وزن پروتون بود (اتم هیدروژن) و هزار برابر کوچک‌تر از کوچک‌ترین اتم‌ها.

تامسون ذرهٔ جدیدی را کشف کرده بود؛ نخستین ذره کوچک‌تر از اتم. در ۱۸۹۱ فیزیک‌دان ایرلندی جورج استونی این واحد بنیادی الکتریسیته را الکترون نامید. در ۱۸۹۸ فیزیک‌دان فرانسوی به نام بکرل توانست عکسی از این ذره بگیرد و کشف تامسون را به اثبات رساند.