يوجين غولدشتاين: الاكتشافات والمساهمات

كان يوجين غولدشتاين عالم فيزياء ألمانيًا بارزًا ، وُلد في بولندا الحالية في عام 1850. ويشمل عمله العلمي تجارب على الظواهر الكهربائية في الغازات وأشعة الكاثود.

حدد غولدشتاين وجود البروتونات باعتبارها شحنات متساوية ومعاكسة للإلكترونات. تم تنفيذ هذا الاكتشاف من خلال تجربة أنابيب أشعة الكاثود ، في عام 1886.

يتمثل أحد أبرز الموروثات في اكتشاف ما يعرف الآن باسم البروتونات ، إلى جانب أشعة القناة ، والمعروفة أيضًا باسم الأشعة الأنودية أو الإيجابية.

هل كان هناك نموذج ذري لجولدشتاين؟

لم يقترح غودلشتاين نموذجًا ذريًا ، على الرغم من أن اكتشافاته سمحت بتطوير نموذج تومسون الذري.

من ناحية أخرى ، يُنسب إليه أحيانًا باعتباره مكتشف البروتون ، الذي لاحظته في الأنابيب المفرغة حيث لاحظ أشعة الكاثود. ومع ذلك ، يعتبر إرنست راذرفورد المستكشف في المجتمع العلمي.

تجارب مع أشعة الكاثود

أنابيب كروكس

بدأ جولدشتاين تجاربه مع أنابيب كروكس ، خلال عقد السبعينيات ، ثم أجرى تعديلات على البنية التي طورها ويليام كروكس في القرن التاسع عشر.

يتكون الهيكل الأساسي لأنبوب كروكس من أنبوب فارغ مصنوع من الزجاج ، تدور داخله الغازات. يتم تنظيم ضغط الغازات داخل الأنبوب عن طريق تعديل إخلاء الهواء بداخله.

يحتوي الجهاز على جزأين معدنيين ، أحدهما في كل طرف ، يعمل كأقطاب كهربائية ، ويتصل كلا الطرفين بمصادر جهد خارجية.

عندما يكهرب الأنبوب ، يتأين الهواء ويصبح موصل للكهرباء. نتيجة لذلك ، تصبح الغازات الفلورية عندما تكون الدائرة مغلقة بين طرفي الأنبوب.

وخلص كروكس إلى أن هذه الظاهرة كانت بسبب وجود أشعة الكاثود ، أي تدفق الإلكترونات. مع هذه التجربة تم إثبات وجود جسيمات أولية ذات شحنة سالبة في الذرات.

تعديل أنابيب كروكس

قام غولدشتاين بتعديل هيكل أنبوب كروكس ، وأضاف العديد من الثقوب إلى أحد الكاثودات المعدنية للأنبوب.

بالإضافة إلى ذلك ، كرر التجربة مع تعديل أنبوب كروكس ، مما زاد من التوتر بين نهايتي الأنبوب إلى عدة آلاف فولت.

بموجب هذا التكوين الجديد ، اكتشف Goldstein أن الأنبوب ينبعث من وهج جديد بدأ من نهاية الأنبوب الذي تم ثقبه.

ومع ذلك ، فإن الأبرز هو أن هذه الأشعة تحركت في الاتجاه المعاكس لأشعة الكاثود وكانت تسمى أشعة القناة.

وخلص غولدشتاين إلى أنه بالإضافة إلى أشعة الكاثود التي انتقلت من الكاثود (شحنة سالبة) إلى الأنود (شحنة موجبة) ، كان هناك شعاع آخر يسير في الاتجاه المعاكس ، أي من الأنود إلى كاثود الأنبوب المعدل.

بالإضافة إلى ذلك ، كان سلوك الجسيمات فيما يتعلق بمجالها الكهربائي ومجالها المغناطيسي ، عكسًا تمامًا لسلوك أشعة الكاثود.

لقد عمد جولدشتاين إلى هذا التدفق الجديد كأشعة قناة. نظرًا لأن أشعة القناة انتقلت في الاتجاه المعاكس إلى أشعة الكاثود ، استنتج غولدشتاين أن طبيعة شحنتها الكهربائية يجب أن تكون أيضًا معاكسة. وهذا هو ، كان أشعة القناة شحنة موجبة.

أشعة القناة

تنشأ أشعة القناة عندما تصطدم أشعة الكاثود ضد ذرات الغاز المحصورة داخل أنبوب الاختبار.

الجسيمات مع رسوم متساوية صد. ابتداءً من هذه القاعدة ، تقوم إلكترونات الشعاع الكاثودي بصد إلكترونات ذرات الغاز ، ويتم فصل هذه الأخيرة عن تكوينها الأصلي.

ذرات الغاز تفقد شحنة سالبة ، ويتم شحنها بشكل إيجابي. تنجذب هذه الكاتيونات إلى القطب السلبي للأنبوب ، بالنظر إلى الانجذاب الطبيعي بين الشحنات الكهربائية المتعارضة.

ودعا غولدشتاين هذه الأشعة "Kanalstrahlen" ، للإشارة إلى نظير أشعة الكاثود. الأيونات المشحونة إيجابيا التي تشكل أشعة القناة تتحرك نحو الكاثود مثقب حتى تمر من خلاله ، بالنظر إلى طبيعة التجربة.

ومن ثم ، فإن هذا النوع من الظاهرة معروف في العالم العلمي بأشعة القناة ، لأنه يمر عبر ثقب موجود في كاثود أنبوب الدراسة.

تعديل أنابيب الكاثود

وبالمثل ، ساهمت مقالات يوجين جودلستين بشكل كبير في تعميق المفاهيم التقنية حول أشعة الكاثود.

من خلال التجارب على الأنابيب التي تم إخلاؤها ، اكتشف جولدشتاين أن أشعة الكاثود يمكن أن تظهر ظلالاً حادة من الانبعاثات عمودياً على المنطقة التي تغطيها الكاثود.

كان هذا الاكتشاف مفيدًا للغاية في تعديل تصميم أنابيب الكاثود المستخدمة حتى الآن ، ووضع الكاثودات المقعرة في زواياها ، لإنتاج أشعة مركزة تستخدم في مجموعة متنوعة من التطبيقات في المستقبل.

من ناحية أخرى ، تعتمد أشعة القناة ، والمعروفة أيضًا بأشعة أنوديك أو الأشعة الإيجابية ، بشكل مباشر على الخصائص الفيزيائية والكيميائية للغاز الموجود داخل الأنبوب.

وبالتالي ، فإن العلاقة بين الشحنة الكهربائية وكتلة الجسيمات ستكون مختلفة اعتمادًا على طبيعة الغاز الذي يتم استخدامه أثناء التجربة.

مع هذا الاستنتاج ، تم توضيح حقيقة أن الجزيئات خرجت من الغاز ، وليس أنود الأنبوب المكهرب.