EUGEN GOLDSTEIN: LÖYTÖJÄ JA PANOKSIA - FYYSINEN - 2026

Eugen Goldstein oli merkittävä saksalainen fyysikko, syntynyt nykyisessä Puolassa vuonna 1850. Hänen tieteellinen työnsä sisältää kokeita kaasujen sähköisillä ilmiöillä ja katodisäteillä.

Goldstein tunnisti protonien olemassaolon elektronien vastaavina ja vastakkaisina varauksina. Tämä löytö tehtiin kokeilemalla katodisädeputkia vuonna 1886.

Elektronien säde ohjataan katodista anodiin.

Yksi hänen merkittävimmistä perintökohteistaan ​​oli löytö niin kutsuttujen protonien lisäksi kanavasäteistä, joita kutsutaan myös anodisiksi tai positiivisiksi säteiksi.

Oliko olemassa Goldsteinin atomimalli?

Godlstein ei ehdottanut atomimallia, vaikka löytönsä antoivatkin mahdollisuuden kehittää Thomsonin atomimalli.

Toisaalta häntä hyvitetään joskus protonin löytäjänä, jota hän havaitsi tyhjiöputkissa, joissa hän havaitsi katodisäteitä. Ernest Rutherfordia kuitenkin pidetään löytäjänä tiedeyhteisössä.

Katodisädekokeet

Crookes putket

Goldstein aloitti kokeilunsa Crookes-putkien kanssa 1970-luvulla. Sitten hän muutti William Crookesin 1800-luvulla kehittämää rakennetta.

Crookes-putken perusrakenne koostuu tyhjästä lasista valmistetusta putkesta, jonka sisällä kaasut kiertävät. Kaasun painetta putken sisällä säädellään säätämällä sen sisällä olevan ilman poistoa.

Laitteessa on kaksi metalliosaa, yksi molemmissa päissä, jotka toimivat elektrodeina, ja molemmat päät on kytketty ulkoisiin jännitelähteisiin.

Sähköistämällä putkea ilma ionisoituu ja siitä tulee sähkönjohdin. Tämän seurauksena kaasut muuttuvat fluoresoiviksi, kun putken kahden pään välinen piiri on suljettu.

Crookes päätteli, että tämä ilmiö johtui katodisäteiden eli elektronivirtauksen olemassaolosta. Tällä kokeella osoitettiin alkuainehiukkasten esiintyminen negatiivisilla varauksilla atomeissa.

Crookes-putkien muokkaus

Goldstein muutti Crookes-putken rakennetta lisäämällä useita reikiä yhteen putken metallikatodeista.

Lisäksi hän toisti kokeen Crookes-putken modifioinnilla lisäämällä putken päiden välistä jännitettä useisiin tuhansiin volteihin.

Tämän uuden kokoonpanon yhteydessä Goldstein huomasi, että putki säteili uutta hehkua lävistetyn putken päässä.

Kohokohta on kuitenkin se, että nämä säteet liikkuivat vastakkaiseen suuntaan kuin katodisäteet ja niitä kutsuttiin kanavasäteiksi.

Goldstein päätteli, että katodisäteiden lisäksi, jotka kulkivat katodista (negatiivinen varaus) kohti anodia (positiivinen varaus), oli myös toinen säde, joka kulki vastakkaiseen suuntaan, ts. Anodista modifioidun putken katodia kohti.

Lisäksi hiukkasten käyttäytyminen suhteessa niiden sähkökenttään ja magneettikentään oli täysin vastakohta katodisäteille.

Goldstein kastoi tämän uuden virtauksen kanavasäteinä. Koska kanavasäteet kulkivat vastakkaiseen suuntaan kuin katodisäteet, Goldstein päätteli, että myös niiden sähkövarauksen luonteen on oltava päinvastainen. Eli kanavasäteet olivat positiivisesti varautuneita.

Kanavasäteet

Kanavasäteet syntyvät, kun katodisäteet törmäävät koeputkeen rajoitetun kaasun atomien kanssa.

Yhtä ladatut hiukkaset hylkivät toisiaan. Tästä emäksestä alkaen katodisäteen elektronit hylkivät kaasiatomien elektroneja, ja jälkimmäiset vapautuvat alkuperäisestä muodostumisestaan.

Kaasiatomit menettävät negatiivisen varauksensa ja muuttuvat positiivisesti. Nämä kationit vetoavat putken negatiiviseen elektrodiin, koska vastakkaisten sähkövarausten välillä on luonnollinen vetovoima.

Goldstein nimitti nämä säteet "Kanalstrahlen" viittaamaan katodisäteiden vastineeseen. Kanavasäteiden muodostavat positiivisesti varautuneet ionit liikkuvat kohti rei'itettyä katodia, kunnes ne kulkevat sen läpi kokeen luonteen vuoksi.

Siksi tämäntyyppinen ilmiö tunnetaan tiedemaailmassa kanavasäteinä, koska ne kulkevat tutkimusputken katodin olemassa olevan rei'ityksen läpi.

Katodiputkien muuntaminen

Samoin Eugen Godlsteinin esseet auttoivat merkittävästi katodisäteitä koskevien teknisten käsitysten syventämiseen.

Evakuoituihin putkiin tehtyjen kokeiden avulla Goldstein havaitsi, että katodisäteet voisivat heittää teräviä säteilyvarjoja kohtisuorassa katodin peittämään alueeseen.

Tämä löytö oli erittäin hyödyllinen tähän päivään mennessä käytettyjen katodiputkien rakenteen muuttamiseen ja koverien katodien sijoittamiseen kulmiin, jotta voitaisiin tuottaa tarkennettuja säteitä, joita käytettäisiin tulevaisuudessa useissa sovelluksissa.

Kanavasäteet, joita kutsutaan myös anodisiksi tai positiivisiksi säteiksi, riippuvat suoraan putken sisältämän kaasun fysikaalis-kemiallisista ominaisuuksista.

Tämän seurauksena sähkövarauksen ja hiukkasten massan välinen suhde on erilainen riippuen kokeessa käytetyn kaasun luonteesta.

Tämän johtopäätöksen avulla selvitettiin se tosiseikka, että hiukkaset tulivat kaasun sisäpuolelta eikä sähköistetyn putken anodista.

Goldsteinin lausunnot

Ensimmäiset vaiheet protonin löytämisessä

Perustuen varmuuteen siitä, että atomien sähkövaraus on neutraali, Goldstein otti ensimmäiset askeleet varmistaakseen positiivisesti varautuneiden perushiukkasten olemassaolon.

Nykyaikaisen fysiikan perusteet

Goldsteinin tutkimustyö toi mukanaan modernin fysiikan perustan, koska kanavasäteiden olemassaolon osoittaminen antoi muodollisuuden ajatukselle, että atomit liikkuivat nopeasti ja tietyllä liikkumallilla.

Tämäntyyppinen käsitys oli avain niin kutsuttuun atomifysiikkaan, toisin sanoen fysiikan kenttään, joka tutkii atomien käyttäytymistä ja ominaisuuksia kokonaisuudessaan.

Isotooppitutkimus

Siksi Goldsteinin analyysit johtivat isotooppien tutkimiseen esimerkiksi monien muiden tieteellisten sovellusten joukossa, jotka ovat nykyään täysin voimassa.

Tiedeyhteisö kuitenkin osoittaa protonin löytämisen Uuden-Seelannin kemistille ja fyysikolle Ernest Rutherfordille vuoden 1918 puolivälissä.

Protonin löytäminen elektronin vastineeksi loi perustan tänään tunnetun atomimallin rakentamiselle.

Viitteet

1. Canal Ray Experiment (2016). Palautettu sivustolta: byjus.com
2. Atomi ja atomimalli (nd). Palautettu osoitteesta: recursostic.educacion.es
3. Eugen Goldstein (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Elpynyt: britannica.com
4. Eugen Goldstein (toinen). Palautettu: chemed.chem.purdue.edu
5. Protoni (sf). Havana Kuuba. Palautettu: ecured.cu
6. Wikipedia, Vapaa tietosanakirja (2018). Eugen Goldstein. Palautettu osoitteesta: es.wikipedia.org
7. Wikipedia, Vapaa tietosanakirja (2018). Crookes-putki. Palautettu osoitteesta: es.wikipedia.org