- هل كان هناك نموذج ذري لغولدشتاين؟
- تجارب أشعة الكاثود
- أنابيب كروكس
- تعديل أنابيب كروكس
- أشعة القناة
- تعديل أنابيب الكاثود
- مساهمات غولدشتاين
- الخطوات الأولى في اكتشاف البروتون
- أسس الفيزياء الحديثة
- دراسة النظائر
- المراجع
كان يوجين غولدشتاين فيزيائيًا ألمانيًا بارزًا ولد في بولندا الحالية عام 1850. يتضمن عمله العلمي تجارب مع الظواهر الكهربائية في الغازات وأشعة الكاثود.
حدد غولدشتاين وجود البروتونات على أنها شحنة متساوية ومعاكسة للإلكترونات. تم هذا الاكتشاف من خلال التجارب باستخدام أنابيب أشعة الكاثود في عام 1886.
يتم توجيه حزمة الإلكترونات من القطب السالب إلى القطب الموجب.
كان أحد أبرز ميراثه هو اكتشاف ما يعرف اليوم بالبروتونات ، جنبًا إلى جنب مع أشعة القناة ، والمعروف أيضًا باسم الأشعة الموجبة أو الموجبة.
هل كان هناك نموذج ذري لغولدشتاين؟
لم يقترح جودلشتاين نموذجًا ذريًا ، على الرغم من أن اكتشافاته سمحت بتطوير نموذج طومسون الذري.
من ناحية أخرى ، يُنسب إليه أحيانًا باعتباره مكتشف البروتون ، والذي لاحظه في الأنابيب المفرغة حيث لاحظ أشعة الكاثود. ومع ذلك ، يعتبر إرنست رذرفورد هو المكتشف في المجتمع العلمي.
تجارب أشعة الكاثود
أنابيب كروكس
بدأ جولدشتاين تجاربه على أنابيب كروكس في السبعينيات ، ثم أجرى تعديلات على الهيكل الذي طوره 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 تخفيف تفريغ الهواء بداخله.
يحتوي الجهاز على جزأين معدنيين ، أحدهما في كل طرف ، يعملان كأقطاب كهربائية ، وكلا الطرفين متصل بمصادر جهد خارجي.
عن طريق كهربة الأنبوب ، يتأين الهواء ويصبح موصلًا للكهرباء. وبالتالي ، تصبح الغازات مشعة عند إغلاق الدائرة بين طرفي الأنبوب.
خلص كروكس إلى أن هذه الظاهرة كانت بسبب وجود أشعة الكاثود ، أي تدفق الإلكترون. من خلال هذه التجربة تم إثبات وجود جسيمات أولية ذات شحنة سالبة في الذرات.
تعديل أنابيب كروكس
قام Goldstein بتعديل هيكل أنبوب Crookes ، مضيفًا عدة ثقوب إلى أحد الكاثودات المعدنية في الأنبوب.
بالإضافة إلى ذلك ، كرر التجربة مع تعديل أنبوب كروكس ، وزيادة الجهد بين نهايات الأنبوب إلى عدة آلاف من الفولتات.
في ظل هذا التكوين الجديد ، اكتشف جولدشتاين أن الأنبوب يصدر توهجًا جديدًا من نهاية الأنبوب الذي تم ثقبه.
ومع ذلك ، فإن أهم ما في الأمر هو أن هذه الأشعة كانت تتحرك في الاتجاه المعاكس لأشعة الكاثود وكانت تسمى أشعة القناة.
خلص غولدشتاين إلى أنه بالإضافة إلى أشعة الكاثود ، التي كانت تنتقل من الكاثود (الشحنة السالبة) نحو القطب الموجب (الشحنة الموجبة) ، كان هناك شعاع آخر يتحرك في الاتجاه المعاكس ، أي من القطب الموجب باتجاه الكاثود للأنبوب المعدل.
بالإضافة إلى ذلك ، كان سلوك الجسيمات فيما يتعلق بمجالها الكهربائي ومجالها المغناطيسي معاكسًا تمامًا لسلوك أشعة الكاثود.
تم تعميد هذا التدفق الجديد من قبل جولدشتاين كأشعة قناة. نظرًا لأن أشعة القناة تتحرك في الاتجاه المعاكس لأشعة الكاثود ، استنتج جولدشتاين أن طبيعة شحنتها الكهربائية يجب أن تكون أيضًا معاكسة. أي أن أشعة القناة كانت موجبة الشحنة.
أشعة القناة
تنشأ أشعة القناة عندما تصطدم أشعة الكاثود بذرات الغاز المحصورة داخل أنبوب الاختبار.
تتنافر الجسيمات المشحونة بالتساوي. بدءًا من هذه القاعدة ، تقوم إلكترونات أشعة الكاثود بصد إلكترونات ذرات الغاز ، ويتم إطلاق الأخيرة من تكوينها الأصلي.
تفقد ذرات الغاز شحنتها السالبة وتصبح موجبة الشحنة. تنجذب هذه الكاتيونات إلى القطب السالب للأنبوب ، نظرًا للتجاذب الطبيعي بين الشحنات الكهربائية المعاكسة.
أطلق غولدشتاين على هذه الأشعة اسم "Kanalstrahlen" للإشارة إلى نظير أشعة الكاثود. تتحرك الأيونات الموجبة الشحنة التي تشكل أشعة القناة نحو الكاثود المثقوب حتى تمر من خلاله ، نظرًا لطبيعة التجربة.
ومن ثم ، يُعرف هذا النوع من الظاهرة في العالم العلمي باسم أشعة القناة ، لأنها تمر عبر الثقب الموجود في كاثود أنبوب الدراسة.
تعديل أنابيب الكاثود
وبالمثل ، ساهمت مقالات يوجين جودلشتاين أيضًا بشكل كبير في تعميق المفاهيم التقنية حول أشعة الكاثود.
من خلال التجارب في الأنابيب المفرغة ، وجد جولدشتاين أن أشعة الكاثود يمكن أن تلقي بظلال حادة من الانبعاثات المتعامدة على المنطقة التي يغطيها الكاثود.
كان هذا الاكتشاف مفيدًا جدًا في تعديل تصميم أنابيب الكاثود المستخدمة حتى الآن ، ووضع كاثودات مقعرة في أركانها ، لإنتاج أشعة مركزة يمكن استخدامها في مجموعة متنوعة من التطبيقات في المستقبل.
تعتمد أشعة القناة ، المعروفة أيضًا باسم الأشعة الأنودية أو الأشعة الموجبة ، بشكل مباشر على الخصائص الفيزيائية والكيميائية للغاز الموجود داخل الأنبوب.
وبالتالي ، فإن العلاقة بين الشحنة الكهربائية وكتلة الجسيمات ستكون مختلفة اعتمادًا على طبيعة الغاز المستخدم أثناء التجربة.
مع هذا الاستنتاج ، تم توضيح حقيقة أن الجسيمات خرجت من داخل الغاز ، وليس من القطب الموجب للأنبوب المكهرب.
مساهمات غولدشتاين
الخطوات الأولى في اكتشاف البروتون
بناءً على اليقين بأن الشحنة الكهربائية للذرات محايدة ، اتخذ جولدشتاين الخطوات الأولى للتحقق من وجود الجسيمات الأساسية موجبة الشحنة.
أسس الفيزياء الحديثة
جلب العمل البحثي لجولدشتاين معهم أسس الفيزياء الحديثة ، حيث أتاح إثبات وجود أشعة القناة إضفاء الطابع الرسمي على فكرة أن الذرات تتحرك بسرعة وبنمط معين من الحركة.
كان هذا النوع من المفاهيم أساسيًا في ما يُعرف الآن بالفيزياء الذرية ، أي مجال الفيزياء الذي يدرس سلوك وخصائص الذرات في مجملها.
دراسة النظائر
وهكذا ، أدت تحليلات جولدشتاين إلى ظهور دراسة النظائر ، على سبيل المثال ، من بين العديد من التطبيقات العلمية الأخرى التي تعمل بكامل قوتها اليوم.
ومع ذلك ، فإن المجتمع العلمي يعزو اكتشاف البروتون إلى الكيميائي والفيزيائي النيوزيلندي إرنست رذرفورد في منتصف عام 1918.
أرسى اكتشاف البروتون ، كنظير للإلكترون ، الأسس لبناء النموذج الذري الذي نعرفه اليوم.
المراجع
- تجربة شعاع القناة (2016). تم الاسترجاع من: byjus.com
- النموذج الذري والذري (nd). تم الاسترجاع من: recursostic.educacion.es
- يوجين جولدشتاين (1998). Encyclopædia Britannica، Inc. تم الاسترجاع من: britannica.com
- يوجين غولدشتاين (بدون تاريخ). تم الاسترجاع من: chemed.chem.purdue.edu
- بروتون (سادس). هافانا كوبا. تم الاسترجاع من: ecured.cu
- ويكيبيديا ، الموسوعة الحرة (2018). يوجين غولدشتاين. تم الاسترجاع من: es.wikipedia.org
- ويكيبيديا ، الموسوعة الحرة (2018). أنبوب كروكس. تم الاسترجاع من: es.wikipedia.org