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La scoperta dell’elettrone

by Adriana Carelli
atomo

Origine del nome

deriva dalla parola greca ήλεκτρον (pronuncia électron), il cui significato è ambra. Tale nome è storicamente dovuto al fatto che l’ambra ebbe un ruolo fondamentale nella scoperta dei fenomeni elettrici: in particolare a partire dal VII secolo a.C. gli antichi Greci erano a conoscenza del fatto che strofinando un oggetto di ambra o ebanite con un panno di lana, l’oggetto in questione acquisiva la capacità di attirare a sé corpuscoli leggeri, quali ad esempio granelli di polvere.

Ipotesi iniziali

Gli studi sull’elettricità e sul magnetismo furono continuati in epoca moderna fra gli altri da Benjamin Franklin e Michael Faraday, e in questo periodo nel contesto dell’atomismo fu avanzata l’idea che anche l’elettricità potesse essere costituita da piccoli corpuscoli indivisibili.

Verso il 1830 M. Faraday ipotizzò infatti che l’elettricità avesse una struttura discontinua. Secondo Faraday dovevano esistere delle quantità discrete di elettricità associate agli atomi.

Nel 1874 il fisico irlandese G.J. Stoney considerò la presenza di “una singola definita quantità di elettricità indipendentemente dal corpo che si considera”, ne determinò il valore per via indiretta, proponendo di chiamarla “elettrone”, anche se non era ancora stata identificata.

La scoperta

Le prime prove sperimentali dell’esistenza di questa particella si ebbero nel 1860, quando il fisico e chimico inglese Sir William Crookes effettuò esperimenti con il tubo di Geissler, inserendovi due lamine metalliche e collegandole a un generatore di corrente continua a elevato potenziale (circa 30000 V). Durante tale esperimento, Crookes si accorse che si generava una luce avente una colorazione differente a seconda del gas utilizzato. Tale emissione luminosa aveva origine dal catodo (polo negativo) e fluiva verso l’anodo (polo positivo).

tubo di Geissler

tubo di Geissler, Di Paul Downey from Berkhamsted, UK – Geissler Tube, CC BY 2.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=4565332

Nell’ottobre del 1897, furono pubblicati i risultati degli esperimenti condotti da J.J. Thomson presso il laboratorio Cavendish di Cambridge. Il lavoro riguardava l’esistenza di particelle subatomiche di carica negativa chiamate da Thomson “corpuscoli”, in seguito identificati come elettroni.

Il continuo progresso delle tecniche da vuoto, J.W. Hittford e W. Crookes avevano osservato che, riducendo fortemente la pressione fino a raggiungere valori di 10 milioni di volte più piccoli della pressione atmosferica, durante i processi di scarica effettuati mediante i cosidetti tubi di Geissler, l’anodo, colpito da una radiazione uscente dal catodo, diventava fluorescente.  Queste misteriose radiazioni, furono chiamate , in quanto provenienti dall’elettrodo negativo.

I raggi catodici

J.B. Perrin, professore di fisica dell’Università di Parigi, riuscì nel 1895 a dimostrare in modo sicuro, la natura corpuscolare dei raggi catodici, J.J.Thomson due anni dopo mediante un esperimento riuscì a ricavare la carica dell’elettrone e la sua massa.

La carica scoperta era :    e = 1,7 \times { 10 }^{ 11 }C

La massa scoperta era:    { m }_{ e }=9,1\times { 10 }^{ -31 }kg

Dopo queste ricerche l’elettrone fu al primo posto nell’elenco delle particelle elementari.

Esperimento di Thomson e la scoperta dell’elettrone

Thomson utilizzò un fascio di raggi catodici ottenuto collegando gli elettrodi di un ad un generatore di corrente elettrica ad alta tensione. Sotto possiamo vedere un video sull’esperimento.

 

Approfondimenti

L’inizio della fisica atomica

Il modello atomico di Thomson

Immagine di copertina

Foto di Pettycon da Pixabay

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