正文 第64章 湯姆遜發現電子(1 / 2)

誰若置身於歐洲核子中心,麵對27千米周長的正負電子對撞機,想起湯姆遜用來發現電子的27厘米長的玻璃管,誰都會驚歎科學技術的百年進步,誰都會領悟基礎研究的深遠意義。在這台正負電子對撞機上,正負電子在27千米長的圓環中加速,能量高達100吉電子伏,對撞後雙雙湮滅,在極小空間內產生的瞬時能量遠遠大於恒星裏核反應的能量。從這種“微型爆炸”中爆發而出的粒子,與宇宙“大爆炸”開端十億分之一秒時的情形相似,猶如盤古開天瞬時的繪景。由湯姆遜發現的電子,雖然微小到如今在10-17厘米仍未探測到它的大小,卻在粒子物理學、宇宙學、電子學和全球互聯網等20世紀新興的重大科學技術領域獨樹一幟。很多人把20世紀稱做“電子世紀”。若按這種叫法,當年用小小玻璃管發現了電子的湯姆遜,用普通油滴所做的實驗測量了電子電荷的密立根,無疑要被尊奉為電子紀元的開創者。100年來在他們開辟的電子世界所產生的碩大無朋而又五彩繽紛的科學之果,不隻是令世人瞠目,也遠遠超出了這兩位先驅者的料想。

1897年4月30日,湯姆遜走進英國皇家學院,宣布他發現了一切化學元素的基本組分--電子。“電子”這個名稱,是1891年英國人斯托尼為元電荷起的名字。湯姆遜最初把他發現的粒子叫做“微粒”,並按斯托尼的叫法把它所帶的電荷叫做“電子”,後來,人們習慣於把粒子本身叫做電子。電子,這個人類認識的第一個基本粒子,不僅打破了道爾頓的“不可分”的原子,而且打破了物質結構的“終極”觀念,把科學研究引上了一條出人意料的道路。

湯姆遜1897年發現電子的論文,使美國加州理工學院的密立根深受啟發,促使他開始做科學研究工作,並以電子電荷的測定這一使他成名的工作為起點。

電子的電荷首先是由湯姆遜、湯森和威耳遜在卡文迪什實驗室的一係列實驗中測量的。一個重要的測量方法是湯姆遜的學生威耳遜發明的。威耳遜發現,在濕潤空氣中的離子,通過塵埃微粒起作用,可以引起水滴生長。這一現象導致了威耳遜雲室的發明。在雲室裏當潮濕的空氣突然膨脹時,運動著的帶電離子就產生一條條可以看得見的水珠徑跡。事實上,水滴可以圍繞單個離子形成小水珠,測量了這些水珠的質量-電荷比之後再測出水珠的質量,就可以得到離子的電荷值,從而導出電子的電荷值。上述3人所用的測量方法大同小異,所得的結果大都在1.1×10-19庫侖左右。且不論結果的精確性如何,至少有一點不能令人滿意,這就是他們都是從多個離子的測量中,做了統計平均之後而導出電子的電荷值的。