科学时光机 | 128年前的今天，人类揭开电子的神秘面纱

1897年4月30日，英国物理学家约瑟夫·约翰·汤姆逊（J.J. Thomson）向世界宣布了一项划时代的发现——电子的存在。他通过研究阴极射线，并利用电场和磁场使射线发生偏转，证明了阴极射线是由带负电的粒子组成的，这些粒子后来被命名为电子。这一发现打破了原子不可分的传统观念，揭示了自然界中存在比原子还小的实物粒子。

阴极射线的启示

阴极射线，这一在真空管中由阴极发射出的射线，长久以来一直吸引着科学家们的目光。早在19世纪末，科学家们已经观察到阴极射线能够穿透薄物质、在电场中偏转等现象，但这些射线的本质究竟是什么，却无人知晓。英国物理学家、英国剑桥大学教授汤姆逊，通过设计精巧的实验揭开了阴极射线的神秘面纱。

他设计了一个阴极射线管，巧妙地利用电场和磁场对射线进行操控。当阴极射线在电场中发生偏转时，汤姆逊敏锐地意识到，这些射线必然带有某种电荷。

进一步的实验表明，这些射线不仅带有负电荷，而且其质量极小，远小于当时已知的任何一种原子。于是，他得出结论：阴极射线是由带负电的粒子组成的，这些粒子后来被命名为“电子”。

阴极射像管

电子：原子的新成员

汤姆逊的发现彻底颠覆了人们对原子的传统认知。

在此之前，原子被视为物质的最小单位，不可分割。然而，汤姆逊的实验结果却表明，原子内部还存在着更小的粒子——电子。他将原子的结构比作李子布丁，带负电荷的电子如同布丁中的李子，散布在带正电荷的“布丁”中。这一比喻虽然形象生动，但并未完全揭示原子的真实面貌。不过，它为后来的原子模型研究提供了重要的启示。

汤姆逊的发现不仅在于电子本身，更在于它开启了一扇通往微观世界的大门。他的研究方法和实验技巧被后来的科学家们所继承和发展，推动了物理学乃至整个科学领域的进步。其中，他的学生欧内斯特·卢瑟福在剑桥的汤姆逊实验室里，通过对α粒子散射实验的研究，提出了原子核式结构模型，进一步揭示了原子的内部结构。

除了对原子结构的贡献外，汤姆逊还因其在气体导电方面的工作而被授予1906年诺贝尔物理学奖。他的研究成果不仅丰富了人类对物质世界的认识，更为现代电子技术的发展奠定了理论基础。从无线电通讯到计算机芯片，从电视屏幕到太阳能电池板，电子无处不在地发挥着它的神奇作用。

参考来源：新浪网、中国科学院高能物理研究所官网、科普中国、《三联生活周刊》