Александр Шадрин - Холодное электричество. Электрический эфир

В 1899 году Э. Резерфорд опубликовал свои исследования, в которых он дифференцировал радиоактивное излучение на три компонента: альфа, бета и гамма-лучи. Он обнаружил, что излучение содержит один положительно заряженный компонент – альфа, отрицательно заряженный компонент – бета, и нейтральный компонент – гамма.

В 1901 году А. Беккерель измерил отношениевеличины электрического заряда к массе у β-частиц и установил, что оно такого же порядка, как и для частиц катодных лучей. Он показал, что бета-частицы – это частицы больших энергий, движущиеся с очень большой скоростью.

В 1911 году на основании анализа и статистической обработки результатов экспериментов по рассеиванию альфа-частиц в тонкой золотой фольге, выполненных Гейгером и Марсденом в 1909 году, Э. Резерфорд предложил планетарнуюмодель атома. Согласно этой модели атом состоит из очень маленького положительно заряженного ядра, содержащего большую часть массыатома, и обращающихся вокруг него лёгкихэлектронов.

Представленная хронология научных открытий конца ХIХ и начала ХХ века демонстрирует прежде всего трансформацию физического смысла термина « электрон » – носителя электрического заряда, неустановленной физической природы и структуры, в электрон – элемент электрического атома вещества.

В 1838 году Фарадей, пропуская ток от электростатической машины через стеклянную трубку с воздухом при низком давлении, наблюдал фиолетовое свечение, исходящее из положительного электрода (анода). Это свечение распространялось почти до самого отрицательного электрода (катода) на другом конце трубки. Между светящимся катодом и фиолетовым свечением, исходящим из анода, он обнаружил темноепространство, которое теперь называют « фарадеевым темным пространством».

В дальнейшем в исследовании катодных лучей приняло участие множество знаменитых ученых и изобретателей: К. Варли, У. Крукс, А. Шустер, Г. Герц, Ф. Ленард, Ж. Перрен и других, приведшие к созданию корпускулярнойи волновойтеорий природы катодных лучей.

Немецкие физики, за редким исключением, были единодушны в утверждении, что катодные лучи представляют собой процесс в эфире – волновая гипотеза Гольдштейна; англичане, начиная с В. Крукса, считают, что они являются потоками частичеквещества. В 1895 г. французский физик Ж. Перрен экспериментально доказал, что катодные лучи – это поток отрицательно заряженных частиц, которые движутся прямолинейно, но могут отклоняться магнитным полем.

В 1894 году к экспериментам с катодными лучами приступил Дж. Дж. Томсон с сотрудниками.

Необходимы были строгие количественные эксперименты, которые дали бы возможность определить отношение заряда к массе для катодных лучей. То, что измерение величины удельного заряда явится решающим фактом, впервые осознал Дж. Дж. Томсон. С 1895 г. он начинает методическое количественное изучение отклонения катодных лучей в электрических и магнитных полях. Итоги своей работы Дж. Дж. Томсон резюмировал в большой статье, опубликованной в 1897 г. в октябрьском номере журнала» Philosophical Magazihe». Существо своих опытов и высказывание гипотезы о существовании материи в состоянии еще более тонкого дробления, чем атомы, Томсон изложил на вечернем заседании Королевского общества 29 апреля 1897 г. Извлечение из этого сообщения было опубликовано в «Electrican» 21 мая 1897 г. Опыты Томсона дали следующие результаты: скорость частиц, возрастающая по мере увеличения разрежения в трубке, чрезвычайно велика, значительно больше средней скорости, приписываемой, согласно кинетической теории, молекуламостаточного газа в трубке (в одном из первых опытов 1897 г. Томсон нашел скорость равной 1/10 скорости света, но через десять лет он получил для нее значение 1/3 скорости света). Кроме того, эта скорость зависит от разности потенциалов, которую проходит заряд. Значение отношениязаряда к массе оказалось не зависящим ни от состава остаточного газа, ни от формы трубки, ни от материала электродов, ни от скорости лучей, ни от каких-либо иных физических параметров. Другими словами, отношение заряда к массе есть универсальная постоянная. Значение этого отношениябыло порядка 10 7 СГСЭ. Аналогичное отношение было уже подсчитано для иона водорода из данных по электролизу – оно оказалось равным 10 4 СГСЭ. Дж. Дж. Томсон высказывает мнение, что катодные лучи представляют собой поток весьма малых частиц, движущихся со скоростями, близкими к скорости света, несущими такой же заряд, как и ионы Фарадея, но обладающими массой, которая в 1000 раз меньше массысамого легкого атома, т.е. атома водорода.