EUGEN GOLDSTEIN: FELFEDEZÉSEK ÉS HOZZÁJÁRULÁSOK - FIZIKAI - 2025

Eugen Goldstein volt kiemelkedő német fizikus, 1850-ben született a mai Lengyelországban. Tudományos munkája magában foglalja a gázok és katódsugár elektromos jelenségeinek kísérleteit.

Goldstein a protonok létezését az elektronok egyenlő és ellentétes töltésével azonosította. Ezt a felfedezést 1886-ban katódsugárcsövekkel végzett kísérletekkel hozták létre.

Az elektronnyaláb a katódról az anódra irányul.

Az egyik legkiemelkedőbb hagyatéka annak felfedezése volt, amelyet manapság protonoknak hívnak, valamint a csatorna sugarait, más néven anódos vagy pozitív sugarakat.

Volt-e Goldstein atommodell?

Godlstein nem javasolt atommodellt, bár felfedezései lehetővé tették Thomson atommodelljének kidolgozását.

Másrészről néha a proton felfedezőjének tekintik, amelyet megfigyelt a vákuumcsövekben, ahol katódsugarakat figyelt meg. Ernest Rutherfordot azonban felfedezőnek tekintik a tudományos közösségben.

Katódsugár-kísérletek

Crookes csövek

Goldstein a 1970-es években kezdte meg kísérleteit a Crookes csövekkel, majd módosította a William Crookes által a 19. században kifejlesztett szerkezetet.

A Crookes cső alapszerkezete egy üres üvegcsőből áll, amelyben a gázok keringnek. A cső belsejében lévő gázok nyomását úgy szabályozzuk, hogy a benne lévő levegő kiürüljön.

A készüléknek két fém része van, az egyik mindkét végén elektródként működik, és mindkét vége külső feszültségforrásokhoz van csatlakoztatva.

A cső villamosításával a levegő ionizálódik és áramvezetővé válik. Következésképpen a gázok fluoreszkálóvá válnak, amikor a cső két vége közötti áramkört bezárják.

Crookes arra a következtetésre jutott, hogy ezt a jelenséget a katód sugarai, azaz az elektron áramlása okozta. Ezzel a kísérlettel kimutatták az atomokban negatív töltésű elemi részecskék létezését.

A Crookes csövek módosítása

Goldstein módosította a Crookes cső szerkezetét, több perforációt adva a cső egyik fémkatódjának.

Ezenkívül megismételte a kísérletet a Crookes cső módosításával, a cső végei közötti feszültséget több ezer voltra növelve.

Ezen új konfiguráció alatt Goldstein rájött, hogy a cső új fényt bocsát ki az áttört cső végéből.

A legfontosabb szempont azonban, hogy ezek a sugarak a katód sugaraival ellentétes irányban mozogtak, és csatorna sugaraknak hívták őket.

Goldstein arra a következtetésre jutott, hogy a katód sugarai mellett, amelyek a katódtól (negatív töltés) az anód felé (pozitív töltés) haladtak, volt még egy sugarat is, amely ellentétes irányba haladt, vagyis az anódtól a módosított cső katódja felé.

Ezenkívül a részecskék viselkedése az elektromos és a mágneses mezőjük szempontjából teljesen ellentétes volt a katód sugaraival.

Ezt az új áramlást Goldstein csatorna sugarakként keresztelte meg. Mivel a csatorna sugarai a katód sugaraikal ellentétes irányban haladtak, Goldstein arra a következtetésre jutott, hogy elektromos töltésüknek is ellenkezőnek kell lenniük. Vagyis a csatorna sugarai pozitívan töltöttek.

Csatorna sugarai

Csatorna sugarai akkor fordulnak elő, amikor a katód sugarai ütköznek a kémcsőben lévő gáz atomjaival.

Az azonos töltésű részecskék taszítják egymást. Ebből az alapból kiindulva a katódsugár elektronjai visszaszorítják a gázatomok elektronjait, és az utóbbiak megszabadulnak eredeti formájukból.

A gázatomok elveszítik negatív töltésüket, és pozitív töltésűvé válnak. Ezeket a kationokat vonzza a cső negatív elektródja, mivel az ellenkező elektromos töltések között természetes vonzás van.

Goldstein ezeket a sugarakat "Kanalstrahlen" -nek nevezte, hogy a katódsugár megfelelőjére utalja. A csatorna sugarait alkotó pozitív töltésű ionok a perforált katód felé mozognak, amíg át nem haladnak rajtuk keresztül, a kísérlet jellegére tekintettel.

Ennélfogva ezt a fajta jelenséget a tudományos világban csatorna sugaraknak nevezik, mivel ezek átjutnak a vizsgálócső katódjának meglévő perforációján.

Katódcsövek módosítása

Hasonlóképpen, Eugen Godlstein esszéi szintén jelentősen hozzájárultak a katód sugaraival kapcsolatos műszaki fogalmak elmélyítéséhez.

Az evakuált csövekben végzett kísérletekkel Goldstein megállapította, hogy a katód sugarai éles sugárzási árnyékokat meríthetnek merőlegesen a katód által lefedett területre.

Ez a felfedezés nagyon hasznos volt az eddig alkalmazott katódcsövek szerkezetének módosításakor, és konkáv katódok elhelyezése a sarkokban, fókuszált sugarak előállítása céljából, amelyeket a jövőben különféle alkalmazásokban használhatnak.

A csatorna sugarai, más néven anódos vagy pozitív sugarak, közvetlenül a csőben lévő gáz fizikai-kémiai tulajdonságaitól függenek.

Következésképpen az elektromos töltés és a részecskék tömege közötti kapcsolat eltérő lesz a kísérlet során használt gáz jellegétől függően.

Ezzel a következtetéssel tisztáztuk azt a tényt, hogy a részecskék a gáz belsejéből, nem pedig az elektromos cső anódjából jöttek ki.

Goldstein hozzájárulásai

A proton felfedezésének első lépései

Annak bizonyosságán, hogy az atomok elektromos töltése semleges, Goldstein megtette az első lépéseket a pozitív töltésű alapszemcsék meglétének ellenőrzésére.

A modern fizika alapjai

Goldstein kutatása magával hozta a modern fizika alapjait, mivel a csatorna sugarai meglétének bemutatása lehetővé tette annak formálását, hogy az atomok gyorsan mozognak és egy meghatározott mozgási mintázattal rendelkeznek.

Az ilyen típusú fogalom kulcsfontosságú volt abban az ún. Atomfizikában, azaz a fizika területén, amely az atomok viselkedését és tulajdonságait teljes egészében megvizsgálja.

Izotóp vizsgálat

Így Goldstein elemzései eredményezték az izotópok tanulmányozását, például sok más tudományos alkalmazás között, amelyek ma teljes mértékben hatályban vannak.

A tudományos közösség azonban a proton felfedezését Ernest Rutherford, az új-zélandi vegyész és fizikus 1918 közepén tulajdonította.

A proton felfedezése, mint az elektron párja, megalapozta az atommodell felépítését, amelyet ma ismerünk.

Irodalom

1. Canal Ray Experiment (2016). Helyreállítva: byjus.com
2. Az atom- és atommodellek (második) Helyreállítva a következőből: recursostic.educacion.es
3. Eugen Goldstein (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Helyreállítva: britannica.com
4. Eugen Goldstein (második). Helyreállítva: chemed.chem.purdue.edu
5. Proton (sf). Havanna Kuba. Helyreállítva: ecured.cu
6. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2018). Eugen Goldstein. Helyreállítva: es.wikipedia.org
7. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2018). Crookes cső. Helyreállítva: es.wikipedia.org