Модель сливового пудинга
Модель сливового пудинга — одна из нескольких исторических научных моделей атома . Впервые предложенная Дж. Дж. Томсоном в 1904 г. [1] вскоре после открытия электрона , но до открытия атомного ядра , модель пыталась объяснить два известных тогда свойства атомов: что электроны являются отрицательно заряженными частицами и что атомы не имеют чистый электрический заряд. Модель сливового пудинга имеет электроны, окруженные объемом положительного заряда, как отрицательно заряженные «сливы», встроенные в положительно заряженный « пудинг ».
Уже много лет известно, что атомы содержат отрицательно заряженные субатомные частицы . Томсон называл их «корпускулами» ( частицами ), но чаще их называли «электронами» — название, которое Дж. Дж. Стони придумал для « фундаментальной единицы количества электричества » в 1891 г. [2] . Оно также было известно много лет назад . что атомы не имеют суммарного электрического заряда. Томсон считал, что атомы также должны содержать некоторый положительный заряд, компенсирующий отрицательный заряд его электронов. [3] [4] Томсон опубликовал предложенную им модель в мартовском выпуске Philosophical Magazine за 1904 г., ведущий британский научный журнал того времени. По мнению Томсона:
... атомы элементов состоят из ряда отрицательно наэлектризованных корпускул, заключенных в сферу однородной положительной наэлектризованности, ... [5]
Дж. Дж. Томсон следовал за работой Томсона , лорда Кельвина , который в 1867 г. написал статью, в которой предлагался вихревой атом . были составлены из нематериальных вихрей и предположили, что между расположением вихрей и периодической регулярностью, обнаруженной среди химических элементов, есть сходство. [7] : 44–45 Будучи проницательным и практичным ученым, Томсон основывал свою модель атома на известных экспериментальных данных того времени и фактически снова последовал примеру лорда Кельвина, поскольку Кельвин предложил атом с положительной сферой годом ранее. [8] [9]Предложение Дж. Дж. Томсона, основанное на модели положительного объемного заряда Кельвина, отражает характер его научного подхода к открытию, который заключался в том, чтобы предлагать идеи для будущих экспериментов.
В этой модели орбиты электронов были стабильными в соответствии с классической механикой, потому что, когда электрон удалялся от центра положительно заряженной сферы, он подвергался большей суммарной положительной внутренней силе, потому что внутри его орбиты было больше положительного заряда ( см . закон Гаусса ). Электроны могли свободно вращаться в кольцах, которые дополнительно стабилизировались за счет взаимодействий между электронами, а спектроскопические измерения предназначались для учета различий в энергии, связанных с разными электронными кольцами. Томсон безуспешно пытался изменить свою модель, чтобы учесть некоторые основные спектральные линии, экспериментально известные для нескольких элементов. [10] Еще в 1897 году физик-теоретик Джозеф Ларморобъяснил расщепление спектральных линий в магнитном поле колебаниями электронов . [11] [12] Согласно празднованию столетия атома Бора в журнале Nature, именно Джон Уильям Николсон в 1912 году первым обнаружил, что электроны излучают спектральные линии, когда они спускаются к ядру, и его теория была одновременно ядерной и квантовой. [13]
