ОЙГЕН ГОЛДЩАЙН: ОТКРИТИЯ И ПРИНОСИ - ФИЗИЧЕСКИ - 2025

Евген Голдщайн е виден немски физик, роден в днешна Полша през 1850 г. Научната му работа включва експерименти с електрически явления в газове и катодни лъчи.

Голдщайн определи съществуването на протоните като равни и противоположни заряди на електроните. Това откритие е направено чрез експерименти с катодни тръби през 1886 година.

Лъчът от електрони се насочва от катода към анода.

Едно от най-забележителните му наследства се състои в откриването на онова, което днес са известни като протони, заедно с канални лъчи, известни също като анодни или положителни лъчи.

Имаше ли атомен модел на Голдщайн?

Годлщайн не предложи атомен модел, въпреки че откритията му позволиха развитието на атомния модел на Томсън.

От друга страна, той понякога е кредитиран като откривател на протона, което той наблюдава във вакуумните тръби, където наблюдава катодни лъчи. Ернест Ръдърфорд обаче се смята за откривател в научната общност.

Катодни експерименти с катодни лъчи

Круки тръби

Голдщайн започва експериментите си с тръби Крукс през 70-те години на миналия век, след което прави модификации в структурата, разработена от Уилям Крукс през 19 век.

Основната структура на тръбата Crookes се състои от празна тръба от стъкло, вътре в която циркулират газове. Налягането на газовете вътре в тръбата се регулира чрез модериране на евакуацията на въздуха вътре в нея.

Апаратът има две метални части, по една на всеки край, които действат като електроди, и двата края са свързани към външни източници на напрежение.

Чрез електрифицирането на тръбата въздухът йонизира и става проводник на електричество. Следователно газовете стават флуоресцентни, когато веригата между двата края на тръбата е затворена.

Крукс заключи, че това явление се дължи на съществуването на катодни лъчи, тоест на потока на електроните. С този експеримент е доказано съществуването на елементарни частици с отрицателен заряд в атомите.

Модификация на тръби Crookes

Голдщайн модифицира структурата на тръбата на Crookes, добавяйки няколко перфорации към един от металните катоди в тръбата.

Освен това той повтори експеримента с модификацията на тръбата на Crookes, увеличавайки напрежението между краищата на тръбата до няколко хиляди волта.

При тази нова конфигурация Голдщайн откри, че тръбата излъчва нов блясък, произхождащ от края на пробитата тръба.

Акцента обаче е, че тези лъчи са се движели в обратна посока на катодните лъчи и са били наричани канални лъчи.

Голдщайн заключава, че в допълнение към катодните лъчи, които пътуват от катода (отрицателен заряд) към анода (положителен заряд), има още един лъч, който пътува в обратна посока, тоест от анода към катода на модифицираната тръба.

В допълнение, поведението на частиците по отношение на тяхното електрическо и магнитно поле е напълно противоположно на това на катодните лъчи.

Този нов поток е кръстен от Голдщайн като канални лъчи. Тъй като каналните лъчи пътували в обратна посока на катодните лъчи, Голдщайн заключава, че естеството на техния електрически заряд също трябва да е обратното. Тоест лъчите на канала бяха положително заредени.

Канални лъчи

Каналните лъчи възникват, когато катодните лъчи се сблъскат с атоми в газа, който е затворен в епруветката.

Еднакво заредени частици се отблъскват една друга. Изхождайки от тази основа, електроните на катодния лъч отблъскват електроните на газовите атоми и последните се освобождават от първоначалното си образуване.

Газовите атоми губят отрицателния си заряд и стават положително заредени. Тези катиони са привлечени от отрицателния електрод на тръбата, като се има предвид естественото привличане между противоположни електрически заряди.

Голдщайн нарече тези лъчи "Kanalstrahlen", за да се отнася до аналога на катодните лъчи. Положително заредените йони, които съставят каналните лъчи, се движат към перфорирания катод, докато преминат през него, като се има предвид естеството на експеримента.

Следователно, този тип явление е известно в научния свят като канални лъчи, тъй като те преминават през съществуващата перфорация в катода на тръбата за изследване.

Модификация на катодни тръби

По подобен начин есетата на Юджен Годлщайн също допринесоха значително за задълбочаването на техническите представи за катодните лъчи.

Чрез експерименти в евакуирани тръби Голдщайн открива, че катодните лъчи могат да хвърлят остри сенки на емисиите перпендикулярно на зоната, покрита от катода.

Това откритие беше много полезно за промяна на дизайна на катодните тръби, използвани досега, и за поставяне на вдлъбнати катоди в техните ъгли, за да се произведат фокусирани лъчи, които ще бъдат използвани в различни приложения в бъдеще.

Каналните лъчи, известни още като анодни или положителни лъчи, зависят пряко от физико-химичните характеристики на газа, който се съдържа в тръбата.

Следователно, връзката между електрическия заряд и масата на частиците ще бъде различна в зависимост от естеството на газа, който се използва по време на експеримента.

С това заключение беше изяснен фактът, че частиците са излезли от вътрешността на газа, а не от анода на електрифицираната тръба.

Принос на Голдщайн

Първи стъпки в откриването на протона

Въз основа на сигурността, че електрическият заряд на атомите е неутрален, Голдщайн предприе първите стъпки, за да провери съществуването на положително заредени основни частици.

Основи на съвременната физика

Изследователската работа на Голдщайн донесе със себе си основите на съвременната физика, тъй като демонстрацията на съществуването на канални лъчи позволи да се формализира идеята, че атомите се движат бързо и със специфичен модел на движение.

Този тип понятия бяха ключови в това, което сега е известно като атомна физика, тоест областта на физиката, която изучава поведението и свойствата на атомите в тяхната цялост.

Изотопно изследване

Така анализите на Голдщайн породиха изследването на изотопите, например, сред много други научни приложения, които са в пълна сила днес.

Научната общност обаче приписва откриването на протона на новозеландския химик и физик Ърнест Ръдърфорд в средата на 1918 година.

Откриването на протона като аналог на електрона постави основите за изграждането на атомния модел, който познаваме днес.

Препратки

1. Canal Ray Experiment (2016). Възстановено от: byjus.com
2. Атомните и атомните модели (nd). Възстановени от: recursostic.educacion.es
3. Ойген Голдщайн (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Възстановено от: britannica.com
4. Евген Голдщайн (втори). Възстановени от: chemed.chem.purdue.edu
5. Протон (sf). Хавана Куба. Възстановена от: eured.cu
6. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2018). Евген Голдщайн. Възстановено от: es.wikipedia.org
7. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2018). Crookes тръба. Възстановено от: es.wikipedia.org