Eugen Goldstein: descoperiri și contribuții

Eugen Goldstein a fost un fizician german important, născut în Polonia actuală în 1850. Lucrarea sa științifică cuprinde experimente cu fenomene electrice în gaze și în raze catodice.

Goldstein a identificat existența unor protoni ca încărcături egale și opuse electronilor. Această descoperire a fost realizată prin experimentarea tuburilor catodice, în 1886.

Una dintre cele mai remarcabile moșteniri sale a constat în descoperirea a ceea ce este cunoscut acum sub numele de protoni, împreună cu razele canalului, cunoscute și ca raze anodice sau pozitive.

A existat un model atomic al lui Goldstein?

Godlstein nu a propus un model atomic, deși descoperirile sale au permis dezvoltarea modelului atomic al lui Thomson.

Pe de altă parte, el este uneori creditat ca descoperitorul protonului, pe care îl observ în tuburile de vid unde observă razele catodice. Cu toate acestea, Ernest Rutherford este considerat descoperitor în comunitatea științifică.

Experimente cu raze catodice

Tuburi pentru tuburi

Goldstein și-a început experimentele cu tuburile Crookes, în deceniul anilor 70. Apoi, a făcut modificări structurii dezvoltate de William Crookes în secolul al XIX-lea.

Structura de bază a tubului Crookes constă într-un tub gol din sticlă, în interiorul căruia circulă gazele. Presiunea gazelor din interiorul tubului este reglată prin moderarea evacuării aerului din interior.

Aparatul are două părți metalice, câte unul la fiecare capăt, care acționează ca electrozi și ambele capete sunt conectate la surse externe de tensiune.

Când se electrifică tubul, aerul se ionizează și devine un conductor de electricitate. Ca urmare, gazele devin fluorescente atunci când circuitul este închis între cele două capete ale tubului.

Crookes a concluzionat că acest fenomen se datorează existenței unor raze catodice, adică a fluxului de electroni. Prin acest experiment a fost demonstrată existența particulelor elementare cu sarcină negativă în atomi.

Modificarea tuburilor Crookes

Goldstein a modificat structura tubului Crookes și a adăugat câteva perforații la unul din catozii din metal ai tubului.

În plus, el a repetat experimentul cu modificarea tubului Crookes, mărind tensiunea dintre capetele tubului la câteva mii de volți.

Sub această nouă configurație, Goldstein a descoperit că tubul a emis o strălucire nouă care a început de la capătul tubului care fusese perforat.

Cu toate acestea, evidențiază faptul că aceste raze s-au mutat în direcția opusă față de razele catodice și au fost numite raze de canal.

Goldstein a concluzionat că, în plus față de razele catodice, care au călătorit de la catod (încărcătură negativă) la anod (încărcare pozitivă), a existat o altă rază care călătorește în direcția opusă, adică de la anod la catodul tubului modificat.

În plus, comportamentul particulelor cu privire la câmpul lor electric și câmpul magnetic a fost total opus celui al razelor catodice.

Acest nou flux a fost botezat de Goldstein ca raze de canal. Deoarece razele canalului au călătorit în direcția opusă față de razele catodice, Goldstein a dedus că natura încărcăturii lor electrice trebuie, de asemenea, să fie contrară. Adică, razele canalului au o încărcătură pozitivă.

Radiațiile canalului

Radiațiile canalului apar atunci când razele catodice se ciocnesc împotriva atomilor gazului care se află în interiorul tubului de testare.

Particulele cu taxe egale se resping. Pornind de la această bază, electronii razei catodice resping electronii atomilor gazului, iar cei din urmă sunt detașați de formarea inițială.

Atomii de gaz își pierd sarcina negativă și sunt încărcați pozitiv. Acești cationi sunt atrași de electrodul negativ al tubului, având în vedere atracția naturală dintre încărcăturile electrice opuse.

Goldstein a numit aceste raze "Kanalstrahlen", pentru a se referi la contrapartida razele catodice. Ionii încărcați pozitiv care alcătuiesc razele canalului se mișcă spre catodul perforat până când trec prin el, având în vedere natura experimentului.

Prin urmare, acest tip de fenomen este cunoscut în lumea științifică drept raze de canal, deoarece acestea trec prin perforarea existentă în catodul tubului de studiu.

Modificarea tuburilor catodice

De asemenea, eseurile lui Eugen Godlstein au contribuit în mod semnificativ la aprofundarea noțiunilor tehnice despre razele catodice.

Prin experimente pe tuburi evacuate, Goldstein a descoperit că razele catodice ar putea proiecta umbre acută de emisie perpendicular pe zona acoperită de catod.

Această descoperire a fost foarte utilă pentru a modifica designul tuburilor catodice utilizate până în prezent și pentru a plasa catodi concave în colțurile lor, pentru a produce raze focalizate care ar putea fi utilizate într-o varietate de aplicații în viitor.

Pe de altă parte, razele canalului, de asemenea cunoscute ca raze anodice sau raze pozitive, depind direct de caracteristicile fizico-chimice ale gazului conținut în tub.

În consecință, relația dintre sarcina electrică și masa particulelor va fi diferită în funcție de natura gazului care este utilizat în timpul experimentului.

Cu această concluzie, faptul că particulele au ieșit din gaz, și nu anodul tubului electrificat, a fost clarificat.

Contribuțiile lui Goldstein

Primii pași în descoperirea protonului

Pe baza certitudinii că sarcina electrică a atomilor este neutră, Goldstein a făcut primii pași pentru a verifica existența particulelor fundamentale încărcate pozitiv.

Bazele fizicii moderne

Cercetarea lui Goldstein a adus cu el bazele fizicii moderne, deoarece demonstrația existenței razei de canal a permis formalizarea ideii că atomii s-au mutat rapid și cu un model specific de mișcare.

Acest tip de noțiuni a fost esențial în ceea ce este acum cunoscut ca fizica atomică, adică domeniul fizicii care studiază comportamentul și proprietățile atomilor în întregime.

Studiul izotopilor

Astfel, analiza lui Goldstein a dus la studiul izotopilor, de exemplu, printre multe alte aplicații științifice care sunt în prezent în vigoare.

Cu toate acestea, comunitatea științifică atribuie descoperirea protonului chimistului New Zealander și fizicianului Ernest Rutherford, la mijlocul anului 1918.

Descoperirea protonului, ca contrapartidă a electronului, a pus bazele construcției modelului atomic pe care îl cunoaștem astăzi.