Открытие изотопов
Д. Д, Томсон работал с разрядной трубкой, в которой катод имел форму металлического цилиндра с просверленным вдоль оси каналом. В закатодную часть трубки пропускался узкий пучок положительных лучей, падающий на экран или фотопластинку. Пучок проходил между полюсами электромагнита, снабженного железными пластинками, изолированными от полюсов и служащими обкладками конденсатора. При включении тока в обмотку и подаче электрического напряжения на пластины каналовые частицы подвергались действию параллельных электрического и магнитного полей.
Рис. Р. Милликен
Все частицы, обладающие одинаковым удельным зарядом e/m, но разными скоростями, оставляли на пластинке след в виде отрезка параболы (метод парабол). По виду этих парабол можно было судить об удельном заряде частицы и таким образом определить ее природу. Томсон назвал свой метод новым методом химического анализа.
В отличие от катодных лучей каналовые лучи оказались положительно заряженными ионами газа, находящегося в разрядной трубке. Анализируя различные газы, Томсон получил интересный результат для неона. В этом случае наблюдались две параболы различной интенсивности. Более резкая линия соответствовала массе 20, более слабая — массе 22. Сотрудник Томсона Френсис Астон попытался отделить этот новый газ 22 от неона (его атомный вес 20,2), попытки оказались безуспешными. После войны, в 1919 г., Астон вновь вернулся к этим попыткам и построил первый масс-спектрограф. В первых же экспериментах он получил изотопы неона 20 и 22, хлора 35, 36, 37, 38, криптона, ртути и других элементов.
Масс-спектрограф другой конструкции был построен в США Демпстером в 1918 г. Демпстер работал в Чикаго в райерсоновской лаборатории, в которой работал Роберт Эндрюс Милликен, известный своими классическими опытами по определению заряда электрона и фотоэффекту. За эти исследования Милликен в 1923 г. получил Нобелевскую премию. Метод «милликеновского конденсатора» с успехом использовал А. Ф. Иоффе в своих опытах по элементарному электрическому эффекту. Следует отметить, что вывод Милликена о существовании электрического заряда, дробные части которого не наблюдаются, оспаривался группой венских физиков, утверждавших, что ими обнаружены «субэлектроны», имеющие заряд, меньший элементарного. Дискуссия о субэлектронах длилась с первых опытов Милликена с 1911 по 1925 г., но победу одержал Милликен. Правда, найденное им значение элементарного заряда е = (4,774±0,005) • 10-10ед. заряда CGCE впоследствии было подвержено критике из-за неточного определения вязкости воздуха и сегодня принимают значение 4,80298• 10-10 ед. заряда CGCE, но самый факт существования «атома электричества» считается твердо установленным.
Гипотеза «кварков» — частиц, обладающих дробным зарядом,— экспериментально не подтвердилась.
Статья на тему Открытие изотопов