אויגן גולדשטיין: תגליות ותרומות - גוּפָנִי - 2025

עוגן גולדשטיין היה פיזיקאי גרמני בולט, נולד בפולין של ימינו בשנת 1850. עבודתו המדעית כוללת ניסויים עם תופעות חשמליות בגזים ובקרני הקתודה.

גולדשטיין זיהה את קיומם של פרוטונים כמטענים שווים והפוכים לאלקטרונים. תגלית זו נעשתה באמצעות ניסויים עם צינורות קרני הקתודה, בשנת 1886.

קרן אלקטרונים מופנית מהקתודה לאנודה.

אחת המורשתיות הבולטות ביותר שלו כללה גילוי של מה שכיום ידוע כפרוטונים, יחד עם קרני תעלה, הידועות גם כקרניים אנודיות או חיוביות.

האם היה מודל אטומי של גולדשטיין?

גודלשטיין לא הציע מודל אטומי, אם כי תגליותיו אפשרו פיתוח של המודל האטומי של תומסון.

מצד שני, הוא נזקף לזכותו לפעמים כמגלה הפרוטון, אותו צפה בצינורות הוואקום שבהם צפה בקרני הקתודה. עם זאת, ארנסט רתרפורד נחשב למגלה בקהילה המדעית.

ניסויים בקתודה

צינורות קרוקס

גולדשטיין החל את הניסויים שלו עם צינורות של קרוקס בשנות השבעים של המאה ה -19, ואז ביצע שינויים במבנה שפיתח ויליאם קרוקס במאה ה -19.

המבנה הבסיסי של צינור קרוקס מורכב מצינור ריק עשוי זכוכית, שבתוכו מסתובבים גזים. לחץ הגזים בתוך הצינור מווסת על ידי מיתון פינוי האוויר שבתוכו.

למנגנון שני חלקי מתכת, אחד בכל קצה, הפועלים כאלקטרודות, ושני הקצוות מחוברים למקורות מתח חיצוניים.

על ידי חשמלית של הצינור, האוויר מתמכר והופך למוליך חשמל. כתוצאה מכך הגזים הופכים לניאון כאשר המעגל בין שני קצוות הצינור נסגר.

קרוקס הסיק כי תופעה זו נובעת מקיומם של קרני קתודה, כלומר זרימת אלקטרונים. בעזרת ניסוי זה הוכח קיומם של חלקיקים יסודיים עם מטען שלילי באטומים.

שינוי צינורות קרוקס

גולדשטיין שינה את מבנה צינור הקרוקס והוסיף כמה ניקובים לאחת הקתודות המתכתיות בצינור.

בנוסף, הוא חזר על הניסוי עם שינוי צינור קרוקס, והגביר את המתח בין קצות הצינור לכמה אלפי וולט.

במסגרת תצורה חדשה זו, גולדשטיין גילה שהצינור פלט זוהר חדש מקצה הצינור שנקרע.

עם זאת, גולת הכותרת היא שהקרניים הללו נעו בכיוון ההפוך לקרני הקתודה ונקראו קרני תעלה.

גולדשטיין הגיע למסקנה כי בנוסף לקרני הקתודה, שנסעו מהקתודה (מטען שלילי) לכיוון האנודה (מטען חיובי), הייתה קרן נוספת שנסעה בכיוון ההפוך, כלומר מהאנודה לכיוון הקתודה של הצינור המותאם.

בנוסף, התנהגות החלקיקים ביחס לשדה החשמלי שלהם ושדה מגנטי הייתה מנוגדת לחלוטין מהתנהגותם של קרני הקתודה.

הזרם החדש הזה הוטבל על ידי גולדשטיין כקרני ערוצים. מכיוון שקרני התעלה נסעו בכיוון ההפוך לקרני הקתודה, גולדשטיין הסיק שגם אופי המטען החשמלי שלהם צריך להיות הפוך. כלומר קרני הערוץ טעונות לטובה.

קרני ערוץ

קרני תעלה מתעוררות כאשר קרני הקתודה מתנגשות עם אטומים בגז המובחן בתוך צינור המבחן.

חלקיקים טעונים באותה מידה דוחים זה את זה. החל מבסיס זה האלקטרונים של קרן הקתודה דוחים את האלקטרונים של אטומי הגז, והאחרונים משתחררים מהיווצרותם המקורית.

אטומי הגז מאבדים את המטען השלילי שלהם, ונעשים טעונים חיוביים. קטיונים אלה נמשכים לאלקטרודה השלילית של הצינור, נוכח המשיכה הטבעית בין מטענים חשמליים מנוגדים.

גולדשטיין כינה את הקרניים הללו בשם "קנאלסטראלן" כדי להתייחס למקבילה של קרני הקתודה. היונים הטעונים באופן חיובי המרכיבים את קרני התעלה נעים לעבר הקתודה המחוררת עד שהם עוברים דרכה, בהתחשב באופי הניסוי.

מכאן, תופעה מסוג זה ידועה בעולם המדעי כקרני תעלה, מכיוון שהן עוברות את הנקב הקיים בקטודה של צינור המחקר.

שינוי צינורות הקתודה

באופן דומה, המאמרים של אוגן גודלשטיין תרמו משמעותית גם להעמקת התפיסות הטכניות לגבי קרני הקתודה.

באמצעות ניסויים בצינורות שפונו גולדשטיין מצא כי קרני הקתודה יכולות להטיל צללי פליטה חדים בניצב לאזור המכוסה הקתודה.

תגלית זו שימשה מאוד כדי לשנות את תכנון צינורות הקתודה ששימשו עד כה, ולהציב קתודות קעורות בפינותיהן, כדי לייצר קרניים ממוקדות שישמשו במגוון יישומים בעתיד.

קרני תעלה, הידועות גם כקרניים אנודיות או קרניים חיוביות, תלויות ישירות בתכונות הפיזיקליות-כימיות של הגז הכלול בתוך הצינור.

כתוצאה מכך, הקשר בין המטען החשמלי למסת החלקיקים יהיה שונה בהתאם לאופי הגז שמשמש במהלך הניסוי.

עם מסקנה זו, הובהרה העובדה שהחלקיקים יצאו מחלק הפנימי של הגז ולא מהאנודה של הצינור המחושמל.

תרומות גולדשטיין

צעדים ראשונים בגילוי הפרוטון

בהתבסס על הוודאות כי המטען החשמלי של האטומים הוא ניטרלי, גולדשטיין נקט בצעדים הראשונים כדי לאמת את קיומם של חלקיקים יסודיים טעונים חיוביים.

יסודות הפיזיקה המודרנית

עבודת המחקר של גולדשטיין הביאה עימם את יסודות הפיזיקה המודרנית, מכיוון שהדגמת קיומם של קרני תעלה אפשרה למסד את הרעיון שהאטומים נעים במהירות ובדפוס תנועה ספציפי.

מושג מסוג זה היה המפתח במה שמכונה כיום פיזיקה אטומית, כלומר תחום הפיזיקה הבוחן את התנהגותם ותכונותיהם של האטומים בשלמותם.

מחקר איזוטופי

כך, הניתוחים של גולדשטיין הולידו את המחקר של איזוטופים, למשל, בקרב יישומים מדעיים רבים אחרים הנמצאים בתוקף כיום.

עם זאת, הקהילה המדעית מייחסת את גילוי הפרוטון לכימאי והפיזיקאי הניו זילנדי ארנסט רתרפורד באמצע שנת 1918.

גילוי הפרוטון, כמקבילו של האלקטרון, הניח את היסודות לבניית המודל האטומי המוכר לנו כיום.

הפניות

1. ניסוי ריי תעלה (2016). התאושש מ: byjus.com
2. המודלים האטומיים והאטומיים (nd). התאושש מ: recursostic.educacion.es
3. אויגן גולדשטיין (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. התאושש מ: britannica.com
4. אויגן גולדשטיין (נ '). התאושש מ: chemed.chem.purdue.edu
5. פרוטון (sf). הוואנה קובה. התאושש מ: ecured.cu
6. ויקיפדיה, האינציקלופדיה החופשית (2018). אויגן גולדשטיין. התאושש מ: es.wikipedia.org
7. ויקיפדיה, האינציקלופדיה החופשית (2018). צינור קרוקס. התאושש מ: es.wikipedia.org