Ничтожно малая масса этих частиц на что указывали опыты Томсона также подтверждала мысль, что это субатомные частицы. Уже во времена Томсона было известно, что так называемые ионы, переносящие электрические токи в растворах типа морской воды, характеризуются различными значениями отношения масса/заряд, но это отношение никогда не бывает меньше 10-8 кг/Кл. (Подробнее мы остановимся на этом в следующей главе.) Полученное Томсоном отношение масса/заряд для частиц катодных лучей было несравненно меньше указанной величины. Такое различие могло означать одно из двух: либо что масса частиц катодных лучей гораздо меньше массы ионов, либо что их заряд значительно больше заряда ионов. Какое-то время Томсон считал обе возможности равновероятными. Однако более естественным казалось предположить, что ионы это ббычные атомы или молекулы, которые становятся заряженными, когда теряют или приобретают несколько единиц электрического заряда, и если бы эти заряды были частицами катодных лучей, то заряд ионов должен был бы быть сравним с зарядом этих частиц. Отсюда следует, что масса частиц катодных лучей должна быть меньше массы ионов (и, следовательно, меньше массы обычных атомов) примерно в (10-8 кг/Кл)/(10-11 кг/Кл) = 103 раза. Томсон обратил внимание, что предположение о малой массе катодных частиц хорошо согласуется с наблюдениями Филиппа Ленарда (1862 - 1947). В 1894 г Ленард установил (и еще раньше это сделал Гольдштейн), что частицы катодных лучей могут проходить в газах расстояния в тысячи раз большие, чем обычные атомы и молекулы. А поскольку частицы катодных лучей гораздо легче атомов, вполне возможно, что они являются составными частями атомов.
Склонность Томсона объяснять результаты своих наблюдений на основе представления о фундаментальных частицах объясняется его приверженностью атомистическим традициям, которые своими корнями уходят к идеям Левкиппа, Демокрита и Дальтона. В статье от 1897 г. Томсон ссылается на рассуждения английского химика Уильяма Праута (1785 - 1850), который в 1815 г. высказал предположение, что те несколько десятков типов атомов, из которых, как считалось, состоят все известные химические элементы, образованы из одних и тех же фундаментальных атомов, коими, по мнению Праута, являются атомы водорода. Томсон в принципе разделял точку зрения Праута, но полагал, что фундаментальным «атомом» является не атом водорода, а несравненно более легкая частица катодных лучей. Мог ли Томсон прийти к такому заключению, если бы не Праут и другие ученые, благодаря которым понятие фундаментальной частицы стало вполне приемлемым? Как мы уже говорили, в то время, когда Томсон измерял отношение масса/заряд катодных частиц, аналогичные эксперименты проводил в Берлине и Вальтер Кауфман, чьи результаты, как теперь известно, были гораздо точнее результатов Томсона. Однако Кауфман не утверждал, что открыл фундаментальную частицу. Подобно Герцу и другим физикам Германии и Австрии, он находился под глубоким влиянием взглядов венского физика и философа Эрнста Маха и его сторонников, которые считали недопустимым вводить в рассмотрение чисто гипотетические, не доступные непосредственному наблюдению сущности, подобные атомам. Трудно отказаться от мысли, что Томсон открыл катодные частицы, которые мы теперь называем электронами, как раз потому, что в отличие от Маха и Кауфмана считал, что открывать фундаментальные частицы это и естьдело физиков.
Сначала Томсон не дал никакого специального названия гипотетическим фундаментальным частицам. За несколько лет до Томсона ирландский физик и астроном Джордж Джонстон Стоней (Стони) (1826 - 1911) предложил называть единицу электричества, которую атомы, становясь электрически заряженными, приобретают или теряют, электроном [18]. Примерно десятилетие спустя после эксперимента Томсона (1897) реальность существования исследованных им фундаментальных частиц получила широкое признание, и физики всего мира стали называть их электронами.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.