VAKUUMIST 21/1 (2001) ISSN 0351-9716 J.J. THOMSONOVO RAZISKOVANJE »NEGATIVNIH IN POZITIVNIH ŽARKOV« 1. del: J.J. Thomsonovo raziskovanje »katodnih žarkov« Stanislav Južnič* J.J. THOMSONS RESEARCH OF THE »NEGATIVE AND POSITIVE RAYS« Part 1: J.J. Thomson's Research of the »Cathode Rays« ABSTRACT The arllcla reviews the life and research of J.J Thomson, famous leader of Cavendish laboratory. His Key contribution m "discovery« ot electron is described. His relations with contemporaries that made him the discoverer of -electron- lor the generations to come are described. We also analyze Thomsons research ol »positive rays». The echo of his successes among Slovene contemporaries is mentioned POVZETEK Opisujemo raziskovalna prizadevanja J.J. Thomsona. slovitega direktorja Cavendishovega laboratorija, predvsem njegov najbolj odmeven dosežek, odkritje» elektrona. Raziskujemo dosežke, ki so Thomsona vtisnila v spomin poznejšim rodovom kot -odkritelja-elektrona Opisujemo tudi Thomsonova raziskovanja -pozitivnih žarkov- in odmeve njegovih odkritij med slovenskimi sodobniki. 1 UVOD Ob stoletnici elektrona je v Vakuumistu že izšel krajši zapis o njegovem »odkritelju« Thomsonu /1/. Tu predstavljamo širši izbor Thomsonovih vakuumskih raziskav, njegovih velikih in manj velikih uspehov. 2 THOMSONOVA POKLICNA POT Joseph John Thomson (1856-1940) je bil rojen v družini knjigarnarja v Cheethamu. predmestju Man-chestra. Obiskoval je Owens kolidž v Manchestru, kjer * Dr. Stanislav Južnič Je profesor fizike in računalništva na srednji Šoli v Kočevju. Leta 1980 je diplomiral iz tehniške fizike na Fakulteti za naravoslovje in tehnologijo, magistriral leta 1984 iz zgodovine fizike na Filozofski fakulteti v Ljubljani, kjer je leta 1999 tudi doktoriral. ga je fiziko učil Škot Balfour Stewart (1828-1887), tako kot pred njim Škota Petra G. Taita (1831-1901) in Nemca Schusterja 121. Manchester je bil že tedaj pomembno središče fizike. Leta 1875 je tam Schuster v Reynoldsovem laboratoriju obesil ohišje radiometra na dve svileni niti. Tedanji študent Thomson se je še pol stoletja pozneje spominjal »olajšanja, ko je slišal, da se je naprava vrtela v nasprotni smeri od vrtenja loput« /3/. Po tedanji navadi je Thomson nadaljeval študij še na Trinity kolidžu v Cambridgeu med letoma 1876 in 1880. V tem času ]e že deloval Cavendishov laboratorij pod vodstvom Jamesa Clerka Maxwella (1831-1879). Thomson ni nikoli srečal Maxwella v laboratoriju, poslušal pa je njegovo predavanje o telefonu v senatni hiši leta 1879 /4/. V tem letu je Thomson obiskoval predavanja Gabriela Stokesa (1819-1903). Na končnem izpitu je osvojil drugo mesto 7a pn7npjp slovitim angleškim fizikom Josephom Larmorjem (1857-1942), ki je bil od leta 1903 prav tako profesor v Cambridgeu. Leta 1881 je bil Thomson izbran v Trinity kolidž, s katerim je ostal povezan vse življenje. Naslednje leto je dobil Adamsovo nagrado za raziskovanje vrtincev v idealni tekočini m se je pozneje še dolgo zanimal zanje v svojih modelih atoma. V tistem času je objavil nekaj netočnih meritev električnega naboja. Po krajšem delu v Cavendishu pod vodstvom Johna Williama Lorda Rayleigha (1842-1919), ko je imel za sabo predvsem teorijske objave, so ga razmeroma presenetljivo leta 1884 postavili za profesorja v Cambridgeu in tretjega direktorja Cavendishovih laboratorijev za Maxwellom in Rayleighom. Položaj je obdržal 28 let. Med letoma 1905 in 1918 je bil tudi profesor na Rl, po letu 1919 pa vodja Trinity kolidža. Član RS je postal leta 1884, njen predsednik pa je bil med letoma 1916 in 1920. Leta 1906 je prejel Nobelovo nagrado za raziskovanje »prehoda elektrike skozi pline«, leta 1908 pa je dobil naziv viteza. Med 1. svetovno vojno je bil tehnični svetovalec vlade. Pokopan je v Westminstrski kapeli v bližini Newtona, podobno kot pred njim njegov učenec Rutherford. Thomson je bil eden prvih raziskovalcev, ki je kmalu po Rontgenovem odkritju na predavanju 10.6.1896 objavil pravilen opis njegovih žarkov. Boltzmann (15.1.1896, 22.9.1899), Kelvin (12.2.1896) in drugi Angleži so sprva podprli Röntgenovo teorijo o longitudinalnem valovanju etra. Vendar si |e Kelvin že 25.2.1896 premislil. Podobno kot J.J.Thomsom je dal prednost transverzalnim valovanjem in rentgenskim žarkom kot kratkovalovni UV-svetlobi /5/. 3 ODKRITJE ELEKTRONA A) PREDHODNIKI Idejo o obstoju elementarnega električnega naboja ali »električnega atoma« je že v 18. stoletju opisal Američan Benjamin Franklin: »Električna snov je sestavljena iz zelo majhnih delcev, saj lahko prodre v navadno snov, tudi najgostejšo, s takšno svobodo in lahkoto, da ne občuti večjega odpora«. Podobne ideje so objavili 25 ISSN 0351-9716 VAKUUMIST 21/1 (2001) še: Italjan Ottaviano Fabrizio Mossotti (1791-1863), Anglež H. Davy, Nemec Wilhelm Eduard Weber (1804-1891) leta 1871 in drugi. Domnevo o elementarnem električnem naboju je podprlo tudi Faradayevo odkritje kvantitativnih zakonov elektrolize v tridesetih letih 19. stoletja /6/. Veliko manj soglasja je bilo glede narave »katodnih žarkov. Naziv si je leta 1876 v Berlinu izmislil Goldstein. ko je točkasto katodo nadomestil s ploščo, iz katere so žarki leteli v pravokotni smeri. Nemec Hitiort je leta 1869 domneval, da so »katodni žarki» valovi, podobni svetlobi, o katere valovni naravi tedaj ni bilo dvoma. Vendar je že dve leti pozneje Varley zaradi Ilaka »katodne žarke« opisal kot majhne nabite delce: »Ta poskus po avtorjevem mnenju kaže, da je lok sestavljen iz nabitih delcev snovi, ki jih elektrika v vse smeri izbija iz negativne elektrode...« 171. Anglež Cromwell Fleetwood Varley (1828-1883) je kot telegrafski inženir svetoval Williamu Thomsonu, poznejšemu lordu Kelvinu. pri polaganj telegrafskega kabla čez Atlantik med letoma 1856 in 1866. Leta 1870 je bil na pol upokojen, ko je britanska vlada nacionalizirala pnvatne telegrafske družbe. Tako je nenadoma imel dovolj časa tudi za raziskovanje »katodnih žarkov«. Podobno kot Crookes se je ukvarjal tudi s spiritizmom. Tako sta se obe domnevi pojavili skoraj sočasno in skoraj tri desetletja burili duhove. Valovno teorijo katodnih žarkov so poleg Slovenca Subica in Puluja v Pragi leta 1888 zagovarjali predvsem v Helmholtzovem berlinskem krogu: Goldstein leta 1880, E. Wiederman leta 1880 in H. Hertz med letoma 1883-1892. S Perrmovimi poskusi leta 1895 je prevladala korpuskularna teorija večinoma britanskih raziskovalcev: Crookesa (1878-1879), W. Giesa (1885) in Schustra (1882 in 1884) /8/. Sam Helmholtz pa je potegnil zdaj s to, zdaj z ono skupino/9/. Helmholtzov najpomembnejši učenec H. Hertz je leta 1882 ugotavljal, da so »katodni žarki« zelo podobni svetlobi. V svojih zgodnjih poskusih je dokazoval, da električno polje ne vpliva nanje /11/. Pozneje se je pokazalo, da ni opazil odklona, ker je kovinski kondenzator z razdaljo med ploščama 2 cm in napetostjo 22 V oziroma 500 V postavil zunaj cevi. Tako je povzročil obratni tok, ki je zasenčil vpliv polja /12/. Poleg tega je v razelektritveni posodi uporabljal previsok tlak. Napačna pojasnitev poskusov je Hertza in številne druge nemške raziskovalce za celo desetletje zmotno prepričala, da so »katodni žarki« povezani z elektriko le po svojem nastanku. podobno kot svetloba z električno žarnico, ki se je prav tedaj uveljavljala v Edisonovi izvedbi/13/. yÄ—------*.*:_-.—*., ,——-, *>wj Slika 2: Prva stran Perrinovega rokopisa disertacije iz leta 1897: Rayons cathodiques et Rayons de Raentgen (Calibration du centenaire de la naissance de Jean Perrin, Presses Universitäres de France. Paris 1971, str 13) Ko odklona »katodnih žarkov« v magnetnem polju ni bilo več mogoče zanikati, so ga pojasnjevali z deformacijo »etra«, širjenje izključno v pravokotni smeri glede na površino vira so pripisovali posebnostim nastanka »katodnih žarkov«, povezanega z elektriko. Leta 1880 je Goldstein celo dokazoval, da poteka širjenje katodnih žarkov tudi v drugih smereh. Vendar je J.J. Thomson leta 1906 pokazal, da se katodni žarki odklonijo od pravokotnice na površino vira šele po izsevanju, pod vplivom električnega polja ali zaradi sipanja /14/. Za zagovornike korpuskularnega modela katodnih žarkov je bil osnovni problem njihovo premočrtno širjenje. Poleg tega je Hertz v letih 1891 in 1892 ugotavljal, da katodni žarki lahko prebijejo tanko plast Au, Ag, AI in različnih litin, kar do tedaj znane vrste delcev niso mogle. Francoz Jean Baptiste Perrin (1870-1942) je bil rojen v mestu Lille. Študiral je na Ecole Normale Superieure in tam leta 1897 doktoriral z disertacijo »Rayons cathodiques et Rayons de Raentgen«. Nato je raziskoval na institutu univerze v Parizu in bil tam leta 1910 imenovan za profesorja fizikalne kemije. Med letoma 1908 in 1913 je s poskusi podprl teorijo ßrownovega gibanja Einsteina in Mariana von Smolan Smoluchowskega (1872-1917). Pred 1. svetovno vojno je obiskal tudi Rutherfordov laboratorij v Manchestnj. Leta 1926 je prejel Nobelovo nagrado za fiziko »za raziskovanje strukture snovi in predvsem za odkritje sedimentacij-skega ravnovesja«. Kot aktiven antifašist se je moral leta 1938 preseliti v ZDA, kjer je podpiral boj Charlesa de Gaulla. UmrljevNewYorku/10/. 26 VAKUUMIST 21/1 (2001) ISSN 0351-9716 Leta 1880 sta Tait in za njim Goldstein trdila, da bi se Crookesovim domnevnim molekulam pri velikih hitrostih v katodnih žarkih morala spremeniti valovna dolžina sevanja zaradi Dopplerjevega efekta. Vendar pri meritvah niso opazili sprememb /15/. Podoben pojav so astronomi v 20. stoletju opazili na nebesnih telesih kot rdeči premik. Nemec Eugen Goldstein (1850-1930) je bil rojen v Glei-witzu, današnjih Gliwicah v poljski Šleziji. Med letoma 1872 in 1878 je raziskoval na univerzi v Berlinu pri Helmholtzu. nato pa do leta 1890 kot astrofizik v berlinskem observatoriju v Potsdamu. Leta 1876 je poimenoval »katodne žarke«, pet let pozneje pa je doktoriral v Berlinu. Do leta 1896 je delal v ! Fizikalno-tehničnem institutu in nato do upokojitve leta 1927 | na Višji tehniški Soli v Berlinu. Heinrich Rudolf Hertz (1857-1894) je bil najstarejši sin advokata, poznejšega senatorja židovskega rodu v Hamburgu. Po maturi leta 1875 je v Munchnu najprej dve leti študiral za inženirja in med tem leto dni služil tudi vojaški rok. Nato se je premislil in nadaljeval študij matematike in prirodoslovja v Munchnu. Leta 1879 je opravil še dva semestra pn Kirchhoffu v Heildelbergu in v Berlinu, kjer je raziskoval v Helmholtzovem institutu. Dne 5.2.1880 je končal študij »magna cum laude« s teorijsko raziskavo vrtenja kovinskih krogel v magnetnem polju. Med raziskovanjem v Helm-holtzovi skupini v naslednjih letih je nanj močno vplival 7 let starejši Goldstein. Leta 1883 je Hertz postal docent na univerzi v Kielu. Pozimi 1884 je bil imenovan za rednega Cesorja na višji tehniški šoli v Karlsruheju. kjer je odkril efekt ter z resonatorjem in vibratorjem prvi zaznal elektromagnetne valove. Leta 1889 je prevzel katedro za fiziko za umrlim Clausiusom v Bonnu. Hertz je umh za rakom po dolgem bolehanju V letu pred smrtjo je napisal knjigo »Die Prinzipien der Mechanik« (1904) v novo-kantovskem duhu brez pojma sile. vendar tudi brez večjega odmeva pri poznejših raziskovalcih. B) THOMSONOVI SODOBNIKI J.J. Thomson in Schuster, njegov starejši kolega s študija v Manchestru, sta začela istočasno raziskovati razelektritve v plinih leta 1883/84. Vendar se je Schuster problema lotil kot spektroskopist-kemik, J.J. Thomson pa kot matematični fizik. Leta 1884 in 1887 sta bila zaporedoma imenovana za vodji najpomembnejših britanskih fizikalnih laboratorijev v Cambridgeu in v Manchestru. Na Shusterja je vplivala tako angleška kot nemška znanstvena tradicija. Zagovarjal je obstoj delca elektrike, da bi spravil v soglasje rezultate Faradavevih meritev elektrolize z Maxwellovo teorijo elektromag-netizma. V svoj prid je navajal tudi Helmholtzove ideje, povzete po Stoneyju: »Tudi elektrika je nekaka fina materija, sestavljena iz najmanjših atomov - 'elektronov'« /16/. Vendar pa ni sledil Maxwellovim zagovornikom, temveč modelu svojega prijatelja, kemika in astronoma Josepha Normana Lockyerja (1836-1920), ki je leta 1869 v spektru Sonca odkril rumeno črto He. Lockyer je trdil, da zapletena disociacija molekul v plinih povzroča zapletenost spektrov. Schuster je želel dokazati, da vsak delec plina nosi enako količino elektrike in tako Faradayevi zakoni elektrolize veljajo tudi v plinih/17/. Drugače od J.J. Thomsona Schusterja ni zanimala velikost delcev elektrike in prav tako ne narava »katodnih žarkov«. Nasprotja med raziskovalcema so bila deloma nasledek nekdanjih nasprotij med dvofluidnim (Schuster) in enofluidnim (J.J. Thomson) modelom elektrike. Leta 1884 je Schuster nadaljeval Hittorfove poskuse z odklonom »katodnih žarkov« v polju. V takšnem predniku ciklotrona je polmer ukrivljenosti tira delca določal njegovo razmerje e/m. Leta 1890 je Schuster izmeril razmerje e/m »katodnih žarkov« med 1000 in 1000000 »elektromagnetnih enot« (po 10000 As/kg). Pri H-ionih so za to razmerje dobiti 10000, tako v plinu kot v elektrolitu. Vendar je Schuster menil, da ravno najvišja namerjena vrednost ni realna, saj zahteva prehod »delca« skozi katodno elektronko brez trka. S tem je izločil pravilno meritev in z njo bržkone tudi odkritje »elektrona«. Schuster je napačno pričakoval, da bo tudi v plinih razmerje e/m podobno kot pri elektrolizi in da so tudi tam nosilci elektrike ioni, kar je bilo seveda splošno prepričanje pred J.J. Thom-sonovo razpravo iz leta 1897. Poleg tega pa Schuster ni odkrival »elektrona« oziroma narave »katodnih žarkov«', temveč veljavnost Faradavevih zakonov elektrolize. Tako niti ni tekmoval s Thomsonovim odkritjem. Leta 1895 je Schuster nehal raziskovati razelektritve v plinih/18/. Nemec Arthur Schuster (1851-1934) je bil rojen v Frankfurt na Maini v bogati židovski družini, ki se je ukvarjala s tekstilom. Ko ie bil leta 1879 Frankfurt priključen Prusiji, se je družina skupaj s svojimi podjetji preselila v Manchester. Schuster se je za liziko navdušil pri branju učbenika spektralne analize Henryja Roscoja, ki ga je skupaj s Stewartom pozneje poučeval na univerzi v Manchestru. Stewart je že leta 1872 visoko ocenil Schusterjevo raziskovanje spektra dušika. Roscoe ga je poslal na doktorski študij v.Heildelberg h Kirchhoffu in k Bunsnu, kjer je doktoriral leta i 373. Poleti 1874 je pomagal Webru v Göttingenu pri preverjanju Ohmovega zakona za izmenične tokove visokih frekvenc, znanem knt »unilateralna« prevodnost. Nekaj časa je delal tudi pri Helmholtzu v Berlinu, kjer je njegov vrstnik Goldstein prav tedaj raziskoval razelektritve v katodni elektronki. Odkril je »Schusteriev pojav«, kjer tok iz vrtečega se magneta stalno viša povprečni odklon kazalca galvanometra. Zato je na srečanju British Association v Belfastu leta 1874 objavil, da upornost žice pada pri višjih tokovih. Trditev je zanimala Maxwella, saj ni imel močne teoretične utemeljitve za Ohmov zakon, ki so ga Schusterjevi poskusi spodbijali. Vendar so v Cavendishovem laboratoriju spomladi 1876 dognali, da ie »Schusterjev pojav« le posledica neenakomerne magnetizacije v magnetu in tuljavi. Schuster je leta 1875 dobil angleško državljanstvo, oktobra 1877 je začel delati v Cavendishu, dve leti pozneje pa je bil izbran za FRS. Leta 1881 ie postal profesor uporabne matematike na univerzi v Manchestru in je bil leta 1884 glavni tekmec J.J. Thomsona za vodenje Cavendisha. Leta 1887 je po Stewar-tovi smrti prevzel katedro eksperimentalne fizike Lang-worthy in si je tam 20 let pozneje za naslednika izbral Rutherforda (Fox, n.d.. 1999, str. 120 in 127; Fetter, n.d.. 1989, str. 35-37 in 39-40; Darrigol. n.d., 1998, sir. 17; Andrew P. Brown, The Neutrino and the 8omb. A biography of Sir James Chadwick. Oxford University Press 1997. str. 7). 27 0 ISSN 0351-9716 VAKUUMIST 21/1 (2001) C) ODKRITJE: MERITEV RAZMERJA e/m ZA »KATODNE ŽARKE« Tudi J.J. Thomson je sprva dokazoval, da zakoni elektrolize veljajo tudi v plinih, saj naj bi se v kapljevinah in plinih elektrika prevajala na enak način. Vendar je moral leta 1891/92 idejo opustiti. Ugotovil je namreč, da se le pri zelo dolgi iskri v katodni elektronki pri elektrolizi vodne pare snovi izločajo na istih elektrodah kot pri elektrolizi vode. J.J. Thomson je konec 19. stoletja podpiral Crooke-sove ideje iz leta 1874 o katodnih žarkih kot osnovnih delcih atoma /19/. Vendar so bili tako Thomson kot drugi sodobniki še leta 1894 prepričani, da so katodni žarki v resnici ioni plinov /20/. Šele Lenardove meritve iz leta 1893 so pokazale, da imajo »katodni žarki« povprečno prosto pot v zraku okoli 1 mm. torej nekako 10000-krat daljšo od molekul. Rezultat je Thomsona prepričal, da ima opraviti z delci, veliko manjšimi od najlažjega atoma /21/. Vendar številni drugi raziskovalci še dolgo niso sprejeli takšne domneve. Odklon katodnih žarkov v električnem in magnetnem polju je imel Thomson, podobno kot mladi Perrin leta 1895. za njihovo bistveno lastnost, za »experimentum crucis«. Katodni žarki so bili proglašeni za dolgo iskane elektrone ravno zaradi svojega električnega naboja, katerega razmerje z maso je Thomson izmeril leta 1897. Meritev se je izvrstno skladala z angleško tradicijo, saj je imel Crookes »odkritje« elektronov za potrditev svoje ideje o četrtem agregatnem stanju snovi /22/. Thomson je prodiranje katodnih žarkov v snov obravnaval kot njihovo manj pomembno lastnost. Domneval je, da katodni žarki v snovi sprožajo sekundarne rentgenske žarke, ki potem prodirajo naprej. Nasprotno od drugih angleških raziskovalcev, kot sta bila Crookes in Schuster, Thomsona ni zanimala niti oblika osvetlitve v Geisslerjevi cevi niti analogija med kemijskimi reakcijami pri elektrolizi in tistimi v izčrpani cevi /23/. Leta 1894 je J.J. Thomson izmeril 200 km/s za hitrost žarkov p, vendar se je pozneje rezultatom odrekel kot netočnim /24/. Tri leta pozneje se mu je, nasprotno od Hertza, posrečilo izmeriti odklon žarkov ß v električnem polju, ker je uporabljal boljše vakuumske Črpalke. Podoben uspeh je istočasno dosegel tudi Goldstein. Vendar Še po 1. svetovni vojni v Cavendishu niso imeli najboljše vakuumske opreme in tehnike za odplin-jevanje /25/. Thomson je uporabljal Töplerjevo črpalko in Crooke-sovo metodo za odstranjevanje par Hg s P ali Cu. Marca 1897 je odklanjal elektrone s prečnim magnetnim poljem, nato pa je odklon izravnal z elektrostatičnim poljem ploščatega kondenzatorja z Al-plošča-ma. Žarke je pošiljal skozi zrak, H2 ali CO2 pri nizkem tlaku 5 cm daleč v električno in magnetno polje. Razdalja do zaslona je merila še dodatnih 1,1 m. Dobljeno razmerje m/e je bilo 10'7 »elektromagnetnih enot« (10"11 As/kg). Rezultat je bil več kot tisočkrat manjši kot za H-ion pri elektrolizi in ni bil odvisen od narave plina, vrste katode, hitrosti žarkov ali tlaka v katodni elektronki. Pri poskusih je menjaval elektrode iz Fe. Pt in Al. Napake meritve po tedanji navadi ni zapisal, danes pa jo ocenjujemo na 14% /26/. J.J. Thomson je svoje odkritje predstavil v predavanju pri Rl 30.4.1897. naslednji mesec pa gaje že dal objaviti v vodilnih angleških revijah. S hitro objavo je preprečil morebitno neodvisno odkritje v drugih laboratorijih. Rezultati so ga spomnili na domnevo Angleža Williama Prouta (1785-1850), anonimno objavljeno v Londonu leta 1815. Vendar gradniki snovi pri Thomsonu niso bili H-atomi, temveč mnogo manjše »korpuskule«. Zapisal je trditve, ki spominjajo na Crookesove: »S tega stališča imamo v katodnih žarkih snov v novem stanju, v katerem gre delitev materije veliko dlje kot v navadnem plinu: stanje, v katerem je vsa snov, dobljena iz različnih virov, kot so vodik, kisik m drugo, ene same vrste; ta snov je substanca, iz katere so zgrajeni vsi kemijski elementi. Z uporabo navadnih meril je množina snovi, dobljena z disociacijo na katodi, tako majhna, da skoraj izključuje vsako možnost neposrednih kemijskih raziskav njenih lastnosti. Če bi uporabljano tuljavo pustili delati dan in noč celo leto, bi, kot računam, proizvedli le okoli 3 milijoninke grama te snovi« /27/. V nadaljevanju je J.J. Thomson opisal atom koi skupek manjših delcev, med katerimi deluje Boškovičeva sila spremenljive smeri, ki jo je zagovarjal tudi pozneje /28/. Predložil je tudi drugačen atom po zamisli Alfreda Marshalla Mayerja (1836-1896), profesorja na Steven-sovem institutu za tehnologijo v Hobokenu. Mayer je leta 1878 opisal poskus z magneti, ki so geometrično pravilno razporejeni plavali v vodi, uravnovešeni z zunanjim magnetnim poljem in medsebojnim odbojem. Venaar je idejo kot »preveč alkimistično« večina britanskih raziskovalcev odklonila, med njimi Fitzgerald in pionir televizije Campbell-Swinton. Prav z alkimijo pa se je Rutnerford postavljal nekaj let pozneje /29/. Pozneje je J.J. Thomson uporabil še drugačno metodo za določitev razmerja e/m z merjenjem toplotne energije, ki so jo katodni žarki oddajali steni elektronke /30/. Večina fizikov ni verjela v J.J. Thomsonovo odkritje delcev, manjših od atoma, čeprav se je skliceval na leto dni starejšo meritev razmerja e/m nizozemskega spek-troskopista Zeemana, asistenta Henrika Antoona Lorentza (1853-1928) v Leydenu. Zeeman je nadaljeval zadnji Faradayev poskus 12.3.1862, v katerem je skušal z magnetnim poljem vplivati na rumeno črto Na Faraday je bil prepričan, da je mogoče opraviti uspešno meritev, medtem ko je npr. Larmor o tem dvomil. Zeeman je gotovo menil, da se splača nadaljevati tam, kjer je omagal sloviti predhodnik, saj je imel na razpolago veliko boljše naprave: slovito Rowlandovo uklon-sko mrežico z veliko višjo ločljivostjo od Faradayevega spektroskopa na prizmo, boljšo vakuumsko črpalko m močnejši magnet. Zeeman je sicer zaradi napačno določene osi X/4 plošče objavil rezultat za pozitivni naboj namesto za negativnega. Njegova razprava je bila že marca 1897 objavljena v Phil.Mag., en zvezek pred J.J. Thomsonovim »odkritjem«. Lorentz je rezultate svojega asistenta podprl s teorijo, tako da sta si oba leta 1902 delila 2. Nobelovo nagrado za fiziko /31 /. Thomson je prvi spoznal, da v svojih poskusih razbija atome. Leta 1897 je pripisal katodnim žarkom lastnosti naelektrenih delcev. Domneva je bila preverljiva, nasprotno od teorije »etra«. Leta 1897 je elektrone obravnaval kot delce v klasični mehaniki /32/. Podobno kot Hertz (1888), Einstein (1905) in drugi je raje poudarjal povezanost svojih odkritij z Maxwellovo teorijo iz leta 1873, kot da bi izpostavljali razlike v opisu strukture »etra« in elektrike /33/. 28 VAKUUMIST 21/1 (2001) ISSN 0351-9716 Thomsonova meritev je pokazala, da sevanja in prevajanja v plinih ne moremo pojasniti s samim valovanjem. Thomsonovih »korpuskul« se je prijelo ime, ki ga je skoval Irec George Johnstone Stoney (1826-1911): »Pri elektrolizi vsake kemične spojine, ki se da ločiti, nastane določena, v vseh primerih enaka količina elektrike... Naboj te veličine je vezan v vsakem kemičnem atomu... Ti naboji, ki jih bomo imenovali 'elektroni', ne morejo biti ločeni od atoma; oni se ne kažejo, če so atomi kemično vezani«. Leta 1897 sta Stoneyjev nečak George Francis Fitzgerald in Lorentz vpeljala naziv elektron v fiziko /34/. Lenardov izraz »quantum« za elementarni negativni naboj je sicer uporabljal tudi Wiechert. Vendar se ni prijel, fiziki naslednjih generacij pa so ga uporabili v drugačnem pomenu /35/. Peter Zeeman (1865-1943) je bil rojen v majhni vasici Zonnemaire na otoku Schowen v Zeelandu v družini protestantskega pastorja. Njegov gimnazijski spis o severnem siju je bil dovolj dober, da so ga objavili v Nature. Na univerzi v Leydenu sta ga poučevala predvsem Lorentz in Khamer-lingh Onnes. Leta 1892 je en semester raziskoval pri Kohlrauchu v Strasbourgs nato pa se je leta 1894 vrnil v Levden kot privatni docent. Januarja 1897 je postal predavatelj na univerzi v Amsterdamu in tam oslal do upokojitve lata 1935. Leta 1908 je nasledil van der Waalsa kot profesor in direktor Fizikalnega instituta v Amsterdamu. Stoney je razmišljal o atomski strukturi elektrike že v predavanju pred BAAS leta 1874, vendar objavljenem šele 7 let pozneje /36/, in je na osnovi Faradayevih poskusov z elektrolizo delcu tudi približno določil naboj. O atomski strukturi elektrike je razmišljal tudi sam Faraday in za njim Crookes /37/. J.J. Thomson je nasprotoval Larmorjevi in Fitzgeraldovi teoriji elektrona v več razpravah, med drugim v kritiki Avstralca Suther-landa. Menil je. da ni dokaza za obstoj naboja zunaj snovi. Verjetnejša se mu je zdela domneva o »kor-puskulah« kot gradnikih atoma, čeravno za deljivost atoma prav tako ni bilo dokazov. »Korpuskulo« ni imel za samostojen delec, temveč za interakcijo med etrom in snovjo. Zato je izraz elektron po nekaterih virih prvič uporabil šele leta 1937, veliko pozneje od svojih učencev Towsenda (1915), Langevina (1904) in drugih. Prej so ga sprejeli celo njegovi nasprotniki, med njimi Villard, ki je izraz uporabljal na pariški akademiji po letu 1908. Po drugi strani pa se je J.J. Thomson morda hotel izogniti zmedi, saj se je nasprotno od mlajših sodelavcev dobro zavedal, da je Stoney naziv »elektron« uporabil za enoto naboja, ne glede na predznak in ne za snovni delec /38/. Leta 1899 sta Lenard in J.J. Thomson približno enako razmerje e/m kot pri »katodnih žarkih« izmerila tudi za delce, izločane pri fotoefektu in pri »Edisonovem efektu« žarenja kovinskih površin. Enak rezultat je v začetku leta 1900 Becquerel dobil za žarke ß iz radija /39/. Kot vsa velika odkritja se je tudi J.J. Thomsonovo povsem uveljavilo šele z natisom knjige in vplivom njegovih učencev zunaj domaČe dežele, predvsem v Parizu /40/. D) NASLEDNIKI Wiechert je leta 1894 v Königsbergu, današnjem Kali-ningradu, poskušal utemeljiti fiziko na etrski inačici Helmholtzovih atomov elektrike. Dve leti pozneje sta skupaj s Theodorjem Des Coudresom merila hitrost katodnih žarkov. 7.1.1897 je Wiechert objavil, da imajo katodni žarki 200- do 2000-krat večje razmerje e/m od H-ionov in je že predvidel samostojni delec. Vendar je bil Wiechert šele začetnik v raziskovanju »katodnih žarkov«, poleg tega pa je svoje meritve objavljal v lokalni reviji v Königsbergu, podobno kot sicer veliko uspešnejše Röntgen leta 1895 vWürzburgu. Leta 1897 in 1898 so tudi drugi Nemci in Britanci, predvsem Thomson, Schuster in Wilhelm Wien (1864-1928), objavili meritve visokih hitrosti »katodnih žarkov« /41/. Johann Emil Wiechert (1861-1928) je 1.4.1889 postal asistent matematično-fizikalnega laboratorija univerze v Königsbergu. S pozneje slavnim študentom Arnoldom Som-merfeldom (1868-1951), ki je leta 1891 promoviral iz matematične fizike, sta leto poprej sestavila harmonični oscilator. Leta 1897 je Wiechert odšel na univerzo v Götön-genu, Sommerfeld pa v bližnji Clausthal-Zellenfeld, kjer sta nadaljevala sodelovanje. V poznejših letih se je Wiechert ukvarjal z geofiziko /42/. Sočasno z J.J. Thomsonom je tudi Kaufmann v Berlinu 21.5.1897 v podobnih poskusih meril razmerje e/m. Vendar ni trdij. da odkriva »novo korpuskulo«. saj bi bila takšna trditev v nemškem okolju še ostreje zavrnjena zaradi prevladujočega vpliva pozitivista Ernsta Macha (1838-1916). katerega starši so živeli na Dolenjskem /43/. Mach je razburjal tedanje zagovornike atomov z izzivalnim vprašanjem: »Ali ste videli kakšnega?«/44/ Povsem drugačno je bilo angleško stališče, ki ga ponazarja Rutherfordov vzklik po Eddingtonovi izjavi po večerji v Athenaeumu, da so elektroni morda le zamišljeni koncepti in ne obstajajo zares: »Ne obstajajo, ne obstajajo - zakaj lahko vidim majhne revčke tu pred mano tako jasno kot tole žlico.« /45/. Odkritju so v veliki meri botrovale nacionalne značilnosti raziskovalnih okolij, saj so britanski fiziki opravili veliko številnejše meritve električnega naboja, nemški teoretiki pa so o njem objavili veliko več teorij /46/. Leta 1901 je Kaufmann izmeril, da navidezni (elektromagnetni) del mase Becquerelovih žarkov (hitrih elektronov) iz radioaktivnih snovi narašča s hitrostjo. Rezultat je z računi podprl Max Abraham (1875-1922) z univerze v Göttingenu. Nekaj časa so ga uporabljali proti teoriji relativnosti, vendar so pozneje Kaufman-nove rezultate popravili z bolj točnimi meritvami. Med letoma 1902 in 1903 je Abraham objavil prvo hipotezo o strukturi elektrona, trde kroglice z enakomerno porazdeljenim nabojem /48/. Nemec Walter Kaufmann (1871 -1947) je študiral v Berlinu, diplomiral pa je v Munchnu. Med letoma 1896 in 1898 je bil asistent na univerzi in na fizikalnem institutu v Berlinu, med letoma 1897 in 1899 tudi knjižničar Fizikalnega društva v Berlinu. Leta 1899 je odšel na univerzo v Göttingenu, kjer je tudi Des Coudres raziskoval vpliv magnetnega polja na »katodne žarke«. Leta 1903 je Kaufmann prešel na univerzo v Bonnu, kjer je še pred Gaedejem sestavil prvo rotacijsko črpalko za visoki vakuum. Zaradi odličnega poznanja vakuumske tehnologije je imel nekaj prednosti pred raziskovalci iz Cavendisha. Med letoma 1908 in 1935 je poučeval v Königsbergu. vendar ni več raziskoval »katodnih žarkov« /47/. 29 ISSN 0351-9716 VAKUUMIST 21/1 (2001) Max Abraham (1875-1922) je bil rojen v Gdansku. Leta 1897 je končal univerzo v Berlinu in tam delal kot Planckov asistent. Med letoma 1900 in 1909 je bil protesor v Götön-genu. do prve svetovne vojne in po njej v Milanu, nato pa še v Stuttgartu in Aachenu. Leta 1897 je Villard opustil raziskovanje kemijske fizike in se lotil »katodnih žarkov«. Nasprotno od J.J. Thom-sona je imel naelektrenost katodnih žarkov za sekundarno in njihovo kemično delovanje za primarno lastnost. Naslednje leto je opisal katodne žarke kot H-ione, saj se je hotel izogniti »nepotrebni« vpeljavi nove vrste delcev. Ideja je bila nasprotna tako britanskim »korpuskulam« kot nemškim »valovom« in nato elektronom, vendar ni imela tolikšnega odmeva. Med letoma 1899 in 1900 je odkril žarke y, ki so jih sprva imenovali po njem. Ostal je osamljen zagovornik »katodnih žarkov« H-ionov. Svoje trditve je opisal na prvem internacionalnem kongresu fizikov v Parizu med 6.8.1900 in 11.8.1900, ob sprejemu nagrade pariške akademije 19.12.1904 in še posebej v Abrahamovem in Langevinovem zborniku iz leta 1905, kjer so 2/3 razprav napisali J.J. Thomson in njegovi učenci. Ni imel podpore pri mlajših pariških raziskovalcih, ki so po letu 1905 objavljali v reviji Le Radium, po letu 1918 združeni z Journal de physique. Svojo teorijo je Villard opustil šele med letoma 1906 in 1908, ko je bil že priznan za najpomembnejšega raziskovalca »katodnih žarkov« na Francoskem /49/. Towsend je prvi opisal ionizacijo plina s trki. V letih 1897 in 1898 je skupaj s H.E. Wilsonom (1874-1964) v Cavendishu meril skupen naboj »katodnih žarkov« s tehtanjem kapljic vode ob njihovem tiru v meglični celici C.T.R. Wilsona. Nameril je 1 -10"19 As in 0.9-10"19 As za pozitivne ione. V istem času je J.J. Thomson določal naboj ionov, dobljenih po obsevanju zraka z rentgenskimi žarki. Leta 1898 je dobil nekoliko višje vrednosti, 2,2-10'19As. in leta 1901 l.M0"19As. Leta 1900 je Towsend dokazal, da se pri ionizaciji plina ločijo elementarni naboji enake velikosti, kot jih imajo ioni pri elektrolizi /51/. Šele okoli leta 191 Oje ugotovil, da meri elektrone. V svojih poskusih je uporabljal previsoke tlake v primerjavi s poskusi Jamesa Francka (1882-1964) in Gustava Ludwiga Hertza (1887-1975) leta 1914 v Berlinu, ki sta merila po nasvetu direktorja Fizikalno-tehničnega instituta Emila Gabriela War-burga (1846-1931). Towsendu se je tako izmuznilo pomembno odkritje. Po drugi strani pa sta bila tudi Franck in Hertz na napačni sledi, saj sta sprejemala nepravilno Lenardovo razlago fotoefekta iz leta 1902. Še leta 1916 sta odklanjala Bohra, ki je njuno meritev uporabil v podporo svoji teoriji. Napaka je bila deloma povzročena z njunim pomanjkanjem Časa zaradi njunih vojaških obveznosti v tem času. Towsend nikoli ni 30 priznal točnosti meritev Francka in Hertza. čeravno sta leta 1925 dobila Nobelovo nagrado za fiziko /52/. Raziskovalna središča so se tudi pri elektronih počasi selila v ZDA. Edisonov prijatelj Henry Augustus Rowland (1848-1901) je na Renssecael politehničnem institutu v Troyi, New York, dokazal leta 1875, da prosti naboji v gibajočem se vodniku povzročajo enake učinke kot gibanje nabojev v mirujočem vodniku /54/. Meritev je še posebej navdušila Maxwella. Leta 1906 je Millikan v Chicagu ponavljal Wilsonove, Thomsonove in E. Regenerjeve poskuse za določanje velikosti naboja, opravljene v Cavendishu 4 leta poprej. Sestavil je močnejši izvir, ki je dajal do 10 kV in izdelal »postopek uravnovešanja kapljic«. Bakreni plošči polmera 22 cm je na razdalji 15 mm postavil v posodo s spremenljivim tlakom, ki ga je meril z manometrom. Med plošči napetosti 10 kV je zrak ioniziral z rentgenskimi žarki. Vanj je pihal kapljice olja, ki je manj izhlape-valo od vode, in jih opazoval skozi teleskop. Iz hitrosti padanja kapljic je določil njihovo maso. Doktorand Fletcher je slučajno opazil, da lahko posamezne kapljice z električno silo kondenzatorja obdrži v lebdenju zelo dolgo časa. Tako je lahko natančno izmeril njihov naboj, kije bil vedno mnogokratnik osnovnega naboja 1,55-10'9 As. Hitro je poklical Millikanain nato sta 6 tednov merila. Prvotno zamišljene poskuse iz Cavendisha s štetjem in tehtanjem kondenziranih kapljic sta spremenila v njihovo uravnovešanje. Hitrost padanja sta začela meriti šele potem, ko je postala konstantna. Po prehodu kapljice čez določeno točko sta smer električnega polja obrnila in merila še hitrost dvigovanja kapljice. Meritev je omogočila določitev naboja in mase kapljic. Robert Arthur Millikan (1868-1953) je bil rojen v lllinoisu v družini protestantskega duhovnika. V kolidžu majhnega mesta se je fizike učil predvsem pri pouku grščine. Na univerzo Columbia se |e vpisal kot edini slušatelj fizikalne usmeritve. Vmes je leto dni študiral tudi pri Albertu Abrahamu Michelsonu (1852-1931) v Chicagu. Po doktoratu na univerzi Columbia je oD pomoči Srba Mihajla Pupina (1858-1935) odpotoval v Evropo poslušat predavanja Plancka, Nemsta in Poincareja. Leto dni pozneje ga je Michelson s telegramom povabil za svojega asistenta. Leta 1910 je postal profesor v Chicagu in položaj obdržal 11 let. Po dveh desetletjih predavanj in pisanja učbenikov se je lotil poskusov. Leta 1915 je bil izbran v Nacionalno akademijo in nato še za znanstvenega svetovalca pri WE. Med vojno je vodil Nacionalni raziskovalni svet. Novi CalTech ie med letoma 1921-1945 vodil z izrednim posluhom za organizacijo. Med obema vojnama je raziskoval kozmične žarke ob ostri izmenjavi mnenj z Američanom Arthunem Comp-tonom (1892-1962). Leta 1923 in 1927 sta drug za drugim dobila Nobelovi nagradi za fiziko. Francoz Paul Ulrich Villard (1860-1934) je bil rojen v Lyonu. Leta 1881 je začel študirati na Ecole Normale Super-ieure, kjer se je tri leta pozneje usmeril v fiziko. Poučeval je na različnih licejih zunaj Pariza, nazadnje v Montpellierju. Nato je prišel v kemijski laboratorij Henrija Julesa Debava pri Egole Normale Supörieure kot svobodni raziskovalec. Med letoma 1906 in 1908 je objavil teorijo severnega sija. 21.12.1908 je postal član pariške akademije /50/. Irec John Sealey Edward Towsend (1868-1957) je bil rojen v mestu Galway na Irskem in je leta 1890 končal univerzo v Dublinu. Med letoma 1896 in 1900 je bil ob Rutherfordu prvi stažist-raziskovalec pri J.J. Thomsonu v Cavendishu. ko so tam uradno vpeljali takšen status. Towsend je bil boljši matematik od Rutherforda in je bil leta 1900 izbran za wykehamskega profesorja fizike v Oxfordu in vodjo Električnega laboratorija. Leta 1941 je službo izgubil zaradi nesodelovanja z vojsko /53/. VAKUUMIST 21/1(2001) ISSN 0351-9716 Odkritje sta sporočila tisku in požela veliko pozornosti. Millikanov laboratorij je obiskal tudi sloviti Charles Proteus Steinmetz (1865-1923) iz GE, ki je šele tedaj začel verjeti v obstoj elektronov. Avgusta 1909 je Rutherford na srečanju BAAS v Win-nipegu v Kanadi trdil, da »do sedaj še ni bilo mogoče zaznati posamezen elektron po njegovih električnih ali optičnih učinkih in jih tako neposredno prešteti, kot so storili z a-delci«. 31.8.1909 je na istem srečanju Millikan poročal o uspešnih meritvah. 30.9.1909 je bila Milli-kanova razprava objavljena, vendar le s podpisom MilNkana. ki je leta 1923 zanjo dobil Nobelovo nagrado iz fizike. Leta 1913 sta Millikan in Fletcher izmerila osnovni naboj 1.591-10*19 As/55/. Večina razlik glede na sodobno vrednost izvira iz tedanje netočne meritve viskoznosti zraka. Vendar je Millikan meril 175 kapljic, med njimi 107 po 13.2.1912, ko je opravil prve objavljene meritve. Kljub temu je objavil le 58 meritev, saj se druge niso dovolj dobro skladale s teorijo in se je bal kritike Dunajčana Felixa Ehrenhafta (1879-1952), ki je imel kot profesor dunajske univerze od leta 1912 na razpolago veliko boljše merilne naprave. Ehrenhaft je že leta 1901 kot asistent Viktorja Edierja von Langa na Dunaju izmeril naboj 1.53-10-19 As kovinskih delcev in neodvisno od Milli-kana razvil postopek merjenja osnovnega naboja na kapljicah. Vendar je trdil, da meri tudi naboje, manjše od elektronskega, ki so jih imenovali subelektron. Medtem ko je bil Millikan prepričan atomist. je Ehrenhaft zagovarjal zveznost snovi in ni nikoli sprejel Milli-kanovih meritev naboja padajočih kapljic. Vendar je na Solvayevem kongresu leta 1911 Friderich Hasenhöri poročal, da je tudi Ehrenhaftov asistent Kari Przibran (1878-1973) sprejel Millikanove rezultate. Na istem kongresu je Einstein poročal o meritvah svojega asistenta na nemški univerzi v Pragi, Edmund Weiss pa podal nove dokaze proti Ehrenhaftovi teoriji. Tako je Ehrenhaftu ostala le še podpora nekaterih njegovih učencev, kot so bili Ernst Lecher (1856-1926), F. Zerher in D. Konstantinowsky. Po preselitvi v ZDA je imel Ehrenhaft zato v fizikalnih krogih velike težave /56/. Harvey Fletcher (1884-1981) je študiral na univerzi v Chi-cagu. Po kratkem sodelovanju mu je Millikan za doktorsko disertacijo predložil meritev naboja elektrona. Svoj delež pri Millikanovih meritvah je objavil šele po smrti /58/. Fletcher je doktoriral leta 1911. Vodil je akustične in fizikalne raziskave v Bell Labs med letoma 1925 in 1952, nato pa je poučeval na univerzah Columbia in Brigham Young. Pozneje se je izkazalo, da Millikanov merilnik ni bil uporaben za kapljice z naboji, višjimi od 30 osnovnih nabojev. Kljub temu je bila Millikanova meritev vsaj 16-krat natančnejša od predhodnih. Imela je napako le okoli 0,5 %, ki pa je sam ni objavil. Njegove meritve so tudi hitro ponovili v drugih laboratorijih /57/. Odkritje elektrona je bil dolgoletni proces, ki ga zaradi enostavnosti pripisujemo kar J.J. Thomsonu. Sicer ni objavil najbolj natančnih poskusov, zato pa je rezultate edini nedvoumno povezal z odkritjem novega delca. V zadnjem desetletju 19. stoletja so objavili nad 70 razprav, neposredno povezanih z odkritjem »elektrona«, z maksimumi leta 1894 in predvsem 1897. Sodobniki so odkritje pripisovali različnim osebam (tabela 1) /59/. Slika 3: Millikanova merilna naprava (Harvey Fletcher (1884-1981). My work with Millikan on the oil-drop experiment, Phys. Today (junij 1982) str. 44 ali 45) Tabela 1: »Odkritelji« elektrona 1591 Avtor zapisa Objav* »Odkritelj elektrona« Kaufmann ; Konec leta 1899 Zeeman Bohr Nooelovsko predavanje leta 1922 Lenard in Thomson Rutherford ; 1930 , Thomson. Wiechert In sodelavci ! in Kaufmann UPORABLJENE OKRAJŠAVE: AHES Archive for history of exact sciences BAAS British Association tor the Advancement ol Science CaJTech California institute tw Techology, Pasadena FRS Fellow ot Royal Society GE General Electric HSPS Historical Studies in the Physical and Biological Sciences RHS Revue d'hisloire des sciences Rl Royal Institution RS Royal Society ot London WE Western Electric 31 ISSN 0351-9716 VAKUUMIST 21/1 (2001) Tabela 2: Pomembnejši prispevki k »odkritju- elektrona B ¦ Meritev odklona elektronov v magnetnem polju; E - Meritev odklona elektronov v električnem polju; H - Meritev energije pri pospeševanju katodnih žarkov (segrevanju elektronov); I - Meritev odklona širokega curka v spremenljivem električnem in magnetnem polju ter merjenje trajanja toka; L - Meritev hitrosti elektronov; R - Meritev ustavljanja elektronov v električnem polju; V - Meritev razlike napetosti za pospeševanje elektronov. Leto Raziskovalec Kraj Izvir Metoda e/m (10" As/kg) v(107m/s) '690 Schuster Manchester -Katodni žarki- B 0,00005-0,1 31.10.1896 Zeemam. Lorenlz Leyden Spektralne orte B nad 1 / Marec 1897 JE. Wiechert Königsberg »Katodni žarki. B / 21 5 1897-'898 30 4 1897 Kaufmann J J. Thomson Berlin Cambridge -Katodni žarki-¦¦Katodni žarki- B B. E 1 0,77 2,2 - 3.6 30.4.1897 J.J. Thomson Cambndge »Katodni žarki« B.H i 1.0-1.4 2.4-3.2 1896 Le are Heidelberg »Lenardovi žarKi- B. E : 0,639 1698 Lenard Heidelberg »Lenardovi žarki« B. R o.ea / 1899 A.W. Simon »Katodni žarki« B.V 1.865 ¦ / 1899 Wiechert Königsberg »Katodni žarki« B. L 1.26 / 1899 J. J. Thomson Cambridge rolceleklfc-ii 1 0.76 / 1899 J.J. Thomson Cambridge Razžarjene kovine \ 0.87 / 1900 Lenard Kiev Foioelekironi B.V 1,15 ' Začetek 1900 Becquerei Pariz Radij, žarki B B. E 1.0 20 1901-1902 Kaufmann Berlin Radi;, žarki (j B.E 1,77 / 1901 Seite »Katodni žarki« 8, E 1 0.645 ! 7.03 1902 Seitz »Katodni žarki- B. H. V 1.87 b.7 8.b 1903 Star k Gottingen »Katodni žarki- B. E 1.84 13.2-12 1901 Owen Arqra Razžarjeni oksidi 1 O.bD / 1 1904 Wehnelt Erlangen RazŽarjeni oksidi B.V 1,4 / 1905 Reige. ¦¦Katodni žarki- B. R J 1,8 10 1905 Re;ger Foioelektroni B.V 0,96-1.2 / 1906 Evers Potoni), žarki ß B. E i 1.7 / 31.8.1909 iMillikan Chicago Naelektrene kaplje E 1,70 / 1916 R.C.Tolman(1881-1948)T.D.Stewart ZDA Pospeševan ie kovine i 1,6 j/ 1909-1913 Milllkan, Reicher Chicago Naelektrene kaplje E 1.73 1923-1929 H.D. Baock. W.V. Houston ZDA Zeemanov pojav B 1.761 ,/ Danes 1.7588048 ZAHVALA Zahvaljujem se univerzi Sainl Louis, ZDA, ki mi je s štipendijo Andrew W. Mellona omogočila tu objavljeno raziskovanje. LITERATURA /1/ P. Panjan in S. Južnic, Sto let elektrona, Vakuumist 17/2 (1997) str. 26-27 /2/ Roben Fox In Anna Guagnmi, Laboratories, workshops, and sites. Concepts and practices ot research in industrial Europe. 1800-1914. HSPS 29 (1999) str. 120 /3/ J.J. Thomson. Recollections and Reflections. G. Bell, London 1936, str. 373-374; Woodruff, n.d.. str. 194; Brush, n.d., 111; Stuart M. Fetfer. Arthur Schuster, J.J. Thomson, and the discovery ot the electron. HSPS 20/1 (1989) str. 35-36 /4/ David R Tooper. Commitment to Mechanism: J.J. Thomson. the early years. AHES 7 (1971) str. 398 /5/ Bruce R. Wheaton, The liger and Ihe spark, Cambridge university press. 1983, str. 18; David B. Wilson, Kelvin and Slokes. Adam Higler. Bristol 1987, str. 172; Fetter, n.d., 1989, str. 57 /6/ Robert Andrews Millikan. The Electron, The University ot Chicago Press. Chicago and London, 1963. str. 15; I.S. Dmitriev. Elektron glazami himika. Himija. Leningrad, 1983. str. 5 /7/Varley, Some experiments on Ihe discharge ot electricity through rarefied media and the atmosphere, Proceedings ot RS (1871) str. 240; A.N. VJalcev. Otkritjje elementarnih častic, Nauka, Moskva 1981. str. 41; Per F. Dahl. Flash ot the Cathode Rays, Institute ol Physics Publishing, Bristol and Philadelphia, 1997, sir. 61 /8/ S.R. Filonovic, Sudba klassičeskogo zakona, Nauka. Moskva 1990, str. 151; Milorad Mladenovič. Razvoj rizike, eiektromag-neltzam, IRO, Gradevinska knjiga, Beograd 1986. str. 219-227; Johann Puluj (1845-1918), Strahlende Elektrodenmaterie, Wien.Ber. (1880-1882). Prevod: Physical memoirs. Radiant electrode matler and the so-called fourth stale, London 1889, str. 305 /9/Dahl, n.d.. 1997. str. 80 /10/ Harold Roper Robinson, Rutherford: life and work to the year 1919, with personal reminiscences of the Manchester period. V zborniku: Rutherford at Manchester (ur. J.B. Birks). W.A. Benjamin inc.. New York 1963. str 56 /11/J.J. Thomson, Cathode Rays. Electrician 39 f?1 5.1897) str. 104-109 in Phil. Mag. 44 (1897) str. 295. Ponatis: The Origins and Growth of Physical Science {ur. D.L Hurd in J J. Kipling). il. Penguin boons 1964, str 344; Steven Weinberg, The discovery of subatomic particle, 1983. Prevod: Mir. Moskva 1986, str. 52; Wilhelm Wien (1864-1928), Über Elektronen, 1905, Ponatis: Von der Naturforschung zur Naturwissenschaft. Springer-Verlag, 1987. sir 292 /12/ David L. Anderson, The discovery of Ihe electron. Princeton, N. Jersey 1964, rus. prev, Atomizdat, Moskva 1968. str 46-47 32 VAKUUMIST 21/1 (2001) ISSN 0351-9716 /13/ FilonoviČ. n.d.. 1990. sir. 151; Vjalcev, n.d.. 1981. str. 42 /14/ Anderson, n.d. 1968. str. 36-37 in 39 /15/ Otto Robed Frisch (1904-1979). The Nature of Matter. London 1972. str. 55; Max von Laue (1879-1960). Geschichte des Elektrons. Phys.BI. 3/15 (1959). Prevod: Stati i reči. Nauka. Moskva 1969. sir. 310-311. Anderson, n.d., 1968, str. 36,39 in 48-49 /16/ rielmholtz. Über die Erhaltung der Kraft. 1847; Heimhole, On the modern development of Faraday's conception of electn-city. Faraday Lectures. 1681; Schuster. Proc.Roy.Soc. 67 (1890) str. 526. Prevod: Henri Abraham in Paul Langevin (1872-1946) (ur.), Les quantites elementares d'electricitö Ions, electrons, corpuscules. Gauthier-Viltars, Paris 1905, str. 706-797; Laue. n.d.. 1969. str. 313; Dmrtriev, n.d., 1983, str. 5; Stmad. Fiziki, 2. del. Modrijan. Ljubljana 1998. str. 177; Dr.Franc Derganc. Henri Bergson. Filozof modeme Francije, LZ 37/3 (1917) Str. 102 /17/ Dahl, n.d.. 1997. str. 102-104. /18' Fetter, n.d.. 1989, Str. 33-34 In 39-52; Andreson, n.d., 1968. Str. 41 /19/ A. von Engel, Ionized gases, second edition. The Clarendon press, Oxford 1965. srbski prevod dr. Branislave Perovič, str.1 /20/ Vjalcev. n.d.. 1981. str 49 /21/ H. Upson. The great experiments in physics, Oliver & Boyd. Edinburgh 1968. ruski prevod Mir. Moskva 1972, str. 165 /22/ Wilson, n.d.. 1987. str. 205 /23/ Feffer. n.d . 1989. str 58 in 61 12A! Vjalcev. n.d.. 1981. str 49-50 /25/ Weinberg, n.d.. 1986. str. 44; Badash. n.d . 1987. str. 358 /26/Panjan. n.d.. 1997. str. 26; Feffer. n.d., 1989. str. 58; J.J. Thomson, nd.. 1964. str. 354 in 357; Anderson, n.d.. 1968. str. 53. Weinberg, n.d., 1980, str. 82 in 85 /27/J.J. Thomson, n.d.. 1964, str. 358 m 359-360; Vjalcev. n.d., 1981. str. 58 in 72-73: Strnad. n.d.. 1998, str. 178 /28/J.J. Thomson. Theory of Matter. London 1907; Ivan Supek. Rudžer Boskovič, JAZU Zagreb 1989. str. 183 /29/ J.J. Thomson, n.d., 1964. str. 361-362; Vjalcev. n.d.. 1981. str. 83; Letong, n.d.. 1997, str. 105; Darrigol, n.d., 1998. Str. 28; Rutherford. The Newer Alchemy. Based on The Henry Sidg-wlck memorial lecture, Cambridge 1937. Dahl, n.d., 1997, str. 325 /30/ Weinberg, n.d., 1986. str. 85 /31/Vjalcev. n.d.. 1981. str. 73 in 77; Weinberg, n.d., 1986, str. 99-100; A.J. Kox, Physics in Amsterdam. North-Holland, 1990, str. 12-14; Klaus Hentschel. The discovery of the red shift of solar Fraunhofer lines by Rowland and Jewell in Baltimore around 1890. HSPS 23/2 (1993) str. 237; Dahl. n.d.. 1997. str. 9 in 197 /32/ J.J. Thomson, n.d., 1964, str. 341 /33/ Jean Cazenobe. Maxwell, precurseur de Hertz?. La Recherche. 15 (1984) str. 972-986; Jed Z.Buchwald, From Maxwell to Microphysics. The University of Chicago Press 1985 /34/FilonoviČ, n.d.. 1990, str. 148; George Johnstone Stoney (1826-1911). On the cause of double lines and of equidistant satellites m the spectra of gases, Sc.Tr ans. Roy.Dublin Soc. 4 (1891) str. 563-608; Of the 'Electron', or Atom od Electricity, Phil.Mag. 38 (1894) str. 418-420: Weinberg, n.d.. 1986. str. 106. Wolfgang Schreier, Martin Franke in Annett Fiedler. Geschichte der Physikalischen Gesellschaft zu Berlin 1845-1900. Phys.BI. 51 (1995) str. F-51. Darrigol, n.d., 1998. str. 20 /35/ Lenard, Erzegung von Kathodenstrahlen durch ultreviolettes Licht. Wien.Ber. IIa 108 (19.10.1899) 1649-1666 in Ann.Phys. 2 (1900) str. 359. Prevod: Rayons cathodique produits par les rayons ultra-violets. Abraham, n.d.. 1905. str. 398.400-402 in 412-414: Lenard. Ann. Phys. 1 (1900) str. 486. Prevod: Effets produits par la lumiere ultra-violette sur les corps gazeux. Abraham, n.d., 1905, str. 416. Oliver Darrigol, Auxconfins de l'electrodinamique Maxwellienne: Ions et electrons vers 1897, RHS51/1 (1998) str. 5-6 /36/ Stoney. On the physical units of nature, Phil. Mag. 11 (1881) str. 381-390; Millikan. n.d , 1963, str 22 /37/ E.M. Kljaus. U I. Frankfurt. A.M. Frenk, Niels Bohr (1885-1962). Nauka, Moskva 1977. str. 35; Isaac Asimov, Biographical Encyclopedia of Science and technology. London 1978. str. 493: Dmitriev, n.d.. 1983, str. 5 /38/Feffer. nd..1989.str.59-61: Lelong, n.d..1997.str.107-108.110 in 124; Millikan, n.d., 1963, str. 25-27; Dahl. n.d.. 1997. str. 188 /39/ Weinberg.nd.. 1986. str. 103; Vjalcev. n.d.. 1981.str. 65 /40/ J.J. Thomson, Conduction of electricity through gases. Cambridge University Press 1903. 2. dopolnjena izdaja 1906, francoski prevod 1912; Lelong, n.d.. 1997. str. 115-116 /41/ Darrogol, n.d., 1998. str. 20 in 25-26; Vjalcev. n.d., 1981. str. 53-57, 72 in 75 /42/ Wilfred Schröder, Arnold Sommerfeld und Emil Eiechert, AHES32(1985)str. 78 /43/ Weinberg, n.d.. 1986. str. 104; Marjan Mušič. Ernst Mach, Naši Razgledi (11.1.1980) str 9 /44/ Brush, n.d.. 1976. str. 875 /45/ Birks, n.d.. 1963. str. 39; Lawrence Badash. Ernest Rutherford and Theoretical Physics. V: Kelvins's Baltimore Lectures and Modern Theoretical Physics (ur. Robert Kargon in Peter Achin-son). The MIT Press. 1987. str. 354 /46/ Vjalcev, n.d., 1981. Str. 26-27 in 51-52 in 74 /47/ Daht, n.d., 1997, Str. 156 /48/Henn Poincare (1854-1912), Sur la dinamique de lelectron. Cfl. 140 (1905) str. 1507. Ruski prevod. MGU. Moskva 1988. str. 14; Poincare, O nauke. Nauka, Moskva 1990. str. 315 in 651; Strnad. Razvoj fizike. DZS, Ljubljana 1996, str. 311-312 /49/ Benoit Lelong, Paul Villard, J.-J.Thomson et la composition des rayons cathodiques. RHS 50/1-2 (1997) str. 94. 96.102. 115, 110. 119. 121-122 in 129. Padski kongres fizikov Iz leta 1900 je imel skoraj pol stoletja zamude za podobnimi kongresi Kemikov m drugih področij znanosti /50/ Lelong. n.d.. 1997. str. 92 in 121 /51/Towsend. Phil.Trans. Roy .Soc. 1900; Perrin. Les Atomes, 1913. Ponatis: Ubrane Felix Alcan, Pans 1927. str. 136-141; Vjalcev, n.d.. 1981, str. 27-28; Weinberg, nd, 1986, str 131 in 133-134 /52/ On the Decrease of Velocity of swiftly moving electrified Particles on Passing through Matter. Phil.Mag. 30 (1915). Prevod: Izbranije naučnie trudi, Nauka. Moskva 1970,1, str. 241-242; Giora Hon, Franck and Hertz versus Towsend: A study of two types of experimental error, HSPS 20/1 (1989) str. 80-81. 87-88, 93, 100 in 105-106: Strnad. n.d.. 1996. str. 285 in 344-345 /53/George Paget Thomson (1892-1975), 1961. Prevod: Duh nauki. Znanie, Moskva 1970, str. 69 /54/ Poincare, n.d.. 1990, str. 189 /55/ Millikan. On the Elementary Electrical charge and the Avogadro Constant, Phys.Rev. 32 (1911) str. 349; FilonoviČ. n.d . 1990. str. 158-166; Weinberg, n.d., 1986. str. 140 /56/ David E. Nye, The invented Self An Anti-biography, from documents of Thomas A. Edison, Cdense University Press 1983, Str. 32; Strnad. n.d., 1996, str. 286-287; Millikan, n.d., 1963. str. 163 /57/ Allan Franklin. Selectivity and the production of experimental results, AHES 53 (1998) str. 422-431 /58/ Weinberg, n.d., 1986. str. 136; Harvey Fletcher (1884-1981). My work with Millikan on the oil-drop experiment. Phys Today (junij 1982) str. 43-46 /59/ Anderson, n.d., 1968, sir. 41. 53, 60, 62 in 64; Vjalcev, n.d., 1981, str. 74, 77 in 79-81; Strnad. Začetki sodobne fizike, Presek 6 (1978/79) str. 6-7 in 12; G.A. Suleimanjan, Maxwell i eksperimentalno izučenije priredi nositelei etektnčeskogo toka v metallah. v zborniku Maxwell i razvitie fiziki XIX-XX vekov (ur. L.S. Polak), Nauka. Moskva 1985. str. 138: Rutherford. Chadwick in Charles Drummond Ellis (1895-1980), Radiations from radioactive substances. Cambridge 1930 DODATEK K RAZPRAVI O ZGODOVINI IMPLANTACIJE, objavljeni v prejšnji številki Vakuumista Konec lanskega leta je Kilby prejel polovico Nobelove nagrade iz fizike za »svoj delež pri izumu integriranih vezij«. Drugo polovico nagrade sta si delila Zhores Alfe rov s Fiziko-Tehničnega instituta v Sankt Petersburgu in profesor Herbert Kromer s kalifornijske univerze v Santa Barbari za »razvoj polprevodniških heterostruktur, uporabljanih v visokohitrostni in optični elektroniki«. Razvila sta idejo super-mreže, ki sta jo prva objavila Leo Esaki in Raphael Tsu. Krömer je prvi uporabil heterostrukture v tranzistorjih in laserjih s kristalno snovjo, Alferov pa je sestavil prvi laser z GaAs-heterostrukturo. Sredi petdesetih let je Krömer poskušal povečati hitrost tranzistorskih naprav, v zadnjem desetletju dvajsetega stoletja pa so heterostrukture postale ključna sestavina elektronike trdnin, brez katerih ne bi bilo sodobnih CD-jev (Alexander Hellemans, 2000 Physics Nobel Prize, Europhysics news 31/6 (Nov./Dec. 2000, str. 29). 33