Сверхсложная элементарность

Элементарные частицы, в точном значении этого термина, - это первичные, далее неразложимые частицы, из которых, по предположению, образована вся материя. Элементарные частицы современной физики не удовлетворяют строгого определения элементарности, поскольку большинство из них, по современным представлениям, являются составными системами. Общее свойство этих систем заключается в том, что они не являются атомами или ядрами. Частицы, которые претендуют на роль первичных элементов материи, иногда называют истинно элементарными. В течение всей второй половины позапрошлого века физики активно изучали феномен катодных лучей. Самый аппарат, в котором их наблюдали, представлял собой герметичную стеклянную трубку, заполненную разреженным газом, в которую с двух сторон было впаяны по электроду: с одной стороны катод, подключенный к отрицательному полюсу электрической батареи, с другой - анод, подключенный к положительному полюсу. При подаче на электроды высокого напряжения разреженный газ в трубке начинал светиться. Это свечение ученые приписали катодным лучам.

 

Дискуссия о природе катодных лучей сразу же приобрела острый полемического характера. Большинство выдающихся ученых придерживалось мнения, что катодные лучи представляют собой, подобно свету, волновые возмущения невидимого эфира. Другие же придерживались мнения, что катодные лучи состоят из ионизированных молекул или атомов газа.

 

У каждой стороны были веские аргументы в пользу своей гипотезы. Наконец 1897 молодой английский физик Дж. Дж. Том-сон положил конец этим спорам раз и навсегда, а заодно прославился в веках как первооткрыватель первой элементарной частицы - электрона.

 

Используя трубку новой конструкции, Томсон выяснил, что соотношение между электрическим и магнитным полями, при котором их действие уравновешивается, зависит от скорости, с которой движутся частицы. Проведя ряд измерений, Томсон смог определить скорость движения катодных лучей. Оказалось, что они движутся значительно медленнее скорости света, из чего следовало, что катодные лучи могут быть только частицами. Эти неизвестные частицы Томсон назвал «корпускулами», но вскоре их стали называть «электронами».

 

В своем опыте Томсон использовал усовершенствованную катодно-лучевую трубку, конструкция которой была дополнена электрическими катушками, которые создавали внутри трубки магнитное поле, и набором параллельных электрических конденсаторных пластин, создававших внутри трубки электрическое поле. Благодаря этому появилась возможность исследовать поведение катодных лучей под влиянием и магнитного и электрического поля.

 

Сразу же стало понятно, что электроны обязаны существовать в составе атомов - иначе, откуда бы они взялись? 30 апреля 1897 - дата доклада Томсоном полученных им результатов на заседании Лондонского королевского общества - считается днем рождения электрона. И в этот день отошло в прошлое представление о «неделимости» атомов.