Keď na ,,scénu" vstúpil elektrón

Dve tisícročia bolo ľudstvo presvedčené, že atóm je najmenšou možnou časticou. Stačilo jediné žiarenie a všetko bolo naraz celkom inak. Na scénu vstúpil elektrón.

V apríli 1897 objavil britský fyzik Joseph John Thomson elektrón. Nastala prevratná chvíľa v histórii vedy. Po viac ako dvetisíc rokoch bola teória atómu ako najmenšej a nedeliteľnej časti univerza (atomos znamená v gréčtine nedeliteľný) rozmetaná na prach. Bola tu prvá „subatómovᓠčastica. Alchymisti mali pravdu - atóm sa dá rozbíjať!

Vedecké publikácie, historické knihy a učebnice fyziky sa zaplnili Thomsonovým menom. Nie je to však také jednoduché. Thomsonov experiment, ktorý v roku 1897 urobil v laboratóriách cambridskej univerzity, elektrón neukázal. Stalo sa tak až o dva roky neskôr. Thomson alebo J. J., ako mu začali vravieť, navyše nebol sám. Celý príbeh sa začína už v roku 1858, keď Julius Plücker z univerzity v Bonne objavil katódové lúče. Nebádalo sa mu ľahko ako napokon všetkým vedcom a objaviteľom. Snažil sa pochopiť vlastnosti elektriny, lenže na rozdiel od dnešných odborníkov mal k dispozícii iba veľmi nedokonalé vybavenie. Tak napríklad elektrické lúče mohol pozorovať iba pomocou medeného drôtu. Potreboval však elektrinu študovať nezávisle od vplyvu materiálu, ktorý pri svojich skúškach používal. Vtedy do príbehu vstúpil istý Geissler, bonnský mechanik. Ten dokázal zostrojiť špeciálnu pumpu, z ktorej bolo možné odčerpať vzduch, a vytvoriť tak takmer stropercentné vákuum. Vo vákuu už bolo možné sledovať i správanie elektriny. Plücker poveril Geisslera vytvoriť dlhé, štíhle sklenené trubice, ktoré by mali v sebe zabudované dva kovové pliešky - elektródy. Elektródy by boli zatavené v skle, aby ich konce prečnievali a bolo ich možné pripojiť ku zdroju elektrického prúdu. Niečo vám to pripomína? Správne. Práve ste boli svedkami zrodu Geisslerovej trubice. Keď sa elektróda pripojila k zdroju prúdu, objavilo sa v trubici slabé žiarenie. Plücker postrehol, že sa na skle trubice pri jednej elektróde objavilo zvláštne zelenkavé žiarenie.

Jeho študent Johann Hittorf toto žiarenie vysvetlil. Podľa neho ho spôsobili neviditeľné „lúče“, ktoré vyžarovala druhá elektróda. Lúče putovali trubicou priamo, boli rovnobežné. Bolo možné ich smer odkloniť pôsobením magnetu, čo znamenalo, že sú nabité prúdom. Zelenkavé svetlo sa objavilo v mieste, kde prúd lúčov narazil do sklenenej steny trubice. Hittorf tieto lúče pomenoval „výbojové žiarenie“, ale do histórie vedy vstúpili ako „katódové žiarenie“, pretože vychádzali z elektródy, ktorú nazývali katóda. Čo to však bolo za žiarenie? Vytvorili sa dve teórie. Nemecká tvrdila, že katódové žiarenie je akýmsi „vlnením v priestore“. V Británii si vedci mysleli niečo iné - katódové žiarenie je prúd nepatrných častíc s negatívnym elektrickým nábojom, ako chcel dokázať i J. J. Thomson.

Thomson bol odvážny experimentátor. Tentoraz skúmal, ako sa katódové žiarenie zachová v magnetickom poli. Nechal na lúče pôsobiť z jednej strany pole magnetické a z druhej strany pole elektrické. Podrobnosti pokusu sú príliš odborné, nebudeme ich podrobne rozoberať. Dôležité pre nás je, že Thomson dokázal určiť pomer elektrického náboja častíc k veľkosti žiarenia, ktoré z katódy vychádzalo. Nebol jediný, kto tento pomer odhadoval. V rovnakom roku sa o to isté pokúšal aj vedec berlínskej univerzity Walter Kaufmann. Thomson však bol, ako sme už povedali, odvážnejší, a to aj vo svojich odhadoch. Tvrdil, že pomer, ktorý určil - takmer tisíckrát väčší, než vykazovali atómy vodíka - signalizuje existenciu nových častíc, ktoré sú mnohonásobne ľahšie než atóm vodíka.

Ale ani toto zistenie nemôžeme pripísať iba Thomsonovi. Bol tu totiž ešte jeden vedec - Emil Wiechert. Z jeho meraní katódových lúčov, ktoré robil začiatkom roku 1897 na univerzite v Königsberu, vyplynulo, že katódové žiarenie je tvorené časticami, ktoré sú dva- až štyritisíckrát menšie ako najľahší atóm. Wiechert bol teda prvý človek, ktorý vyhlásil, že existujú subatomické častice s veľkosťou elektrónu. Treba však dodať, že danú veľkosť určil iba podľa odhadu náboja častíc katódového žiarenia.

Verejnosť presvedčil až sám objav elektrónu. Bolo potrebné presne zmerať náboj novej častice. A práve to urobil v roku 1899 Joseph John Thomson. Ukázal svetu časticu, ktorá je menšia ako atóm a ešte navyše vytvárala elektrické žiarenie. Začalo sa jej vravieť elektrón.

(mb)