Knock Knock 原子请开门 | 科学史小画

转自  中科院之声

编者按：每周中科院之声会手绘一张“科学史小画”，再由中国科学院自然科学史研究所给大家介绍小画背后的故事。

X射线、放射性与电子是19世纪末物理学的三大发现，由此开启了世纪之交的物理学革命。

提到X射线，自然会想到伦琴；提到放射性，一定会想到居里夫妇；提到电子呢，那就是J.J.汤姆逊。之所以加上J.J.是为了与他的儿子G.P.汤姆逊作区别，父子两人均是诺贝尔物理学奖得主，一个发现了电子的粒子性，一个发现了电子的波动性，已成学界美谈。

他发现电子，从此打破了“原子不可再分”的观念。

J.J.汤姆逊当时任剑桥大学卡文迪许实验物理教授，他和当时大多数英国物理学家一样，认为阴极射线是一种粒子流。他通过电磁偏转的方法，确定阴极射线中的粒子带负电，并测出其荷质比。他还用不同的阴极和气体做实验，结果发现所得荷质比都是同一数量级，证明各种条件下得到的都是同样的带电粒子流，与材料无关。

1897年4月30日，J.J.汤姆逊在英国皇家研究院（The Royal Institution）报告了他的研究结果，其中提到：“阴极射线的载荷子比起电解的氢离子，m/e值小得多。小的原因可能是m小，也可能是e大，或者两者兼而有之。”随后，J.J.汤姆逊和他的学生测得阴极射线载荷子所带的电量与氢离子所带的电量相同。这样，只有一种结果“载荷子”的质量要比氢离子小很多，大约只有后者的千分之一，从而证明了这种带负电的粒子是所有原子的一部分，而且其质量要比氢原子小得多。

1899年，J.J.汤姆逊采纳了爱尔兰物理学家斯通尼提出的“electron”一词来表示“载荷子”，“电子”一词沿用至今。

电子的发现，推翻了原子不可再分的观念，由此揭开了粒子物理学伟大篇章。J.J.汤姆逊也因此荣膺1906年的诺贝尔物理学奖。

J.J.汤姆逊在发现电子的基础上，提出了原子结构的葡萄干布丁模型。后来证明这个模型是错误的，但从此开启了探索电子与原子关系的历程。