Как регистрируют частицы - Боровой А.А.
Скачать (прямая ссылка):
Рис. 4. Шкапа электромагнитных волн.
природы электромагнитного излучения приведенная шкала дает. Что же касается видимого света, то он занимает ничтожную долю полного диапазона, так что для искусственного увеличения масштаба пришлось в этом месте шкалы нарисовать лупу.
Гравитация отвечает за поведение космических объектов, зто ее царство. Когда же мы проникаем в глубь вещества, то на молекулярном и атомном уровнях безраздельно властвувтг электромагнитные силы.
Классическая механика в сочетании с классической теорией электромагнетизма не сумела описать атомных явлений. С этой задачей справилась квантовая механика, Созданная в начале нашего века.
Уравнения электромагнетизма также подверглись квантовой переработке; была создана теория квантованных Полей. Но как бы ни росло здание — фундаментом его оставались уравнения Максвелла. Выдающийся американ-
23
ский физик, лауреат Нобелевской премии за работы в обпасти квантовой теории поля Р. Фейнман писал:
«В истории человечества (если посмотреть на нее, скажем, через десять тысяч лет) самым знаменательным событием XIX столетия, несомненно, будет открытие Максвеллом законов электродинамики. На фоне этого важного научного открытия гражданская война в Америке в том же десятилетии будет выглядеть мелким провинциальным происшествием».
3.2. Открытие электрона
Когда Максвелл писал свои^ уравнения, природа электричества еще представлялась загадочной. Ничего не было известно о наименьшем заряде и о его носителях — элементарных частицах. Сам Максвелл! использовал в качестве одной из моделей представление об упругой жидкости, целиком заполняющей пространство. Такую жидкость называли эфиром и с ее перемещением связывали все электрические и магнитные явления. Однако форма уравнений не зависела от выбора модели. Они не менялись в том случае, если бы оказалось, что заряд переносится отдельными частицами, как это предполагал Фарадей на основании своих опытов по электролизу. Решение вопроса о природе электричества пришло тогда» когда была открыта первая элементарная частица — злектрон.
Конец девятнадцатого века поразителен своими открытиями в области физики. Каждый год перед учеными возникают новые области, огромные размеры которых будут поняты значительно позже.
1895 г.— Вильгельм Конрад Рентген открывает «^-лучи» (теперь их называют рентгеновскими лучами).
1896 г.— профессор химии в Париже Анри Беккерель открывает радиоактивность.
1897 г.— Дж. Дж. Томсон находит решающие экспериментальные доказательства существования электрона.
И, чтобы не обидеть наступающий двадцатый век, 14 декабря 1900 г., делая доклад на заседании Немецкого физического общества, Макс Планк впервые вводит в фи-вику понятие «квант».
Дж. Дж. Томсон был профессором Кавендишской лаборатории. Третьим по счету со дня ее основания, после
24
Максвелла и Рэлея, внесшего огромный вклад в изучение колебательных процессов. А четвертым профессором стал Эрнест Резерфорд — физик, выдающийся даже на фоне своих великих предшественников.
Опытам Томсона предшествовала почти сорокалетняя работа физиков разных стран по изучепию катодных лучей, возникающих при электрическом разряде в разреженных газах. Мы не будем касаться истории этих работ и рассмотрим ситуацию, которая сложилась в 1894 г., когда Томсон приступил к своим экспериментам.
Она выглядела так:
1. Если через разреженный газ (его давление в ряде экспериментов составляло 1СГ5 часть атмосферного), помещенный в стеклянную запаянную трубку с введенными в нее двумя электродами, пропускать ток, то отрицательный электрод (катод) испускает лучи, под действием которых стекло вокруг положительного электрода (анода) светится зеленоватым светом.
2. Физики научились довольно свободно обращаться с этими лучами — пропускать их через щели, изгибать трубки так, что светящееся пятно попадало на определенную стенку и т. п. Эти опыты доказали, что катодные лучи распространяются прямолинейно.
3. Лучи отклонялись магнитным полем так, как если бы они несли отрицательный заряд. В то же время в электрическом поле они, по-видимому, не отклонялись.
4. Свойства лучей не зависят от материала катода. Лучи испускаются перпендикулярно к катоду, так что если сделать его в форме чаши, их можно сфокусировать. Сфокусированный пучок лучей нагревает до красного каления металлическую фольгу, введенную в трубку.
Для объяснения природы этого явления выдвигались различные гипотезы, две из которых получили наибольшее признание.
Крукс, Шустер и ряд других исследователей, в основном работавших в Англии, предполагали, что катодные лучи — поток молекул, столкнувшихся с катодом и зарядившихся от него отрицательным электричеством. После такой зарядки они должны отталкиваться от катода и лететь, постепенно разгоняясь, к аноду.
Высказывалась также точка зрения, что лучи — это заряженные осколки молекул газа. Положительные осколки захватываются катодом, отрицательные — летят к аноду. Было введено специальное название для этих
25
«атомов отрицательного электричества», их назвали — электронами (Стоней, 1891 г.)>
