¿Las cargas de los rayos catódicos son positivas o negativas?
El proceso de descubrimiento humano de los electrones es bastante largo. Ya en 1833, en la ley de electrólisis de Faraday, concluyó que la electricidad existe en forma de partículas independientes. Pasarían 40 años antes de que los científicos realizaran un análisis en profundidad del proceso de electrólisis observado cuando se pasaba corriente eléctrica a través de una solución de ácido clorhídrico. En 1874, el físico irlandés Stoney fue el primero en deducir la ley de la electrólisis: la carga eléctrica transportada por un átomo es un múltiplo entero de una carga básica. En 1891, propuso además utilizar los electrones como la unidad más pequeña de electricidad.
Galvanómetro Thomson El trabajo de Thomson en el descubrimiento de los electrones comenzó estudiando la naturaleza de los rayos catódicos. Después del descubrimiento de los rayos catódicos, algunos científicos creían que los rayos catódicos eran una corriente de partículas cargadas, mientras que otros decían que eran ondas electromagnéticas como la luz, y las dos partes no estaban de acuerdo.
Thomson cree que si los rayos catódicos son una corriente de partículas cargadas, su dirección de movimiento cambiará al pasar a través de campos eléctricos y magnéticos. De lo contrario, los rayos catódicos son sin duda ondas electromagnéticas como la luz. Thomson utilizó por primera vez el método del espejo giratorio para medir la velocidad de propagación de los rayos catódicos a baja presión en un tubo de vacío de 15 metros de largo. El valor obtenido fue de 1,9×10 metros/segundo, muy por debajo de la velocidad de la luz. Por lo tanto, Thomson creía que los rayos catódicos no podían considerarse ondas electromagnéticas.
Habiendo negado que los rayos catódicos sean ondas electromagnéticas y no puede decir que los rayos catódicos sean flujos de partículas, Thomson realizó experimentos con rayos catódicos que se movían en campos eléctricos y magnéticos. Realizó mejoras significativas en el experimento del físico francés Perrin para medir la carga de los rayos catódicos. Recogió cargas negativas en el tubo receptor. También descubrió que los rayos catódicos y los flujos de carga negativa siguen la misma trayectoria de movimiento bajo la influencia de campos magnéticos y eléctricos. Por tanto, Thomson concluyó que los rayos catódicos consisten en una corriente de partículas cargadas negativamente.
Para descubrir cuáles eran estas partículas cargadas negativamente, Thomson midió hábilmente la relación entre la carga y la masa de las partículas de rayos catódicos: la relación carga-masa. Usó varios materiales metálicos para hacer el cátodo del tubo de rayos catódicos y llenó el tubo con diferentes gases, pero la relación carga-masa medida siempre se mantuvo sin cambios. Este resultado despertó el interés de Thomson.
Thomson comparó la relación carga-masa de las partículas de rayos catódicos con la relación carga-masa de los iones de hidrógeno calculada a partir de la ley de la electrólisis, y descubrió que esta última era menos de una milésima parte de la anterior. Este descubrimiento es muy importante porque si la carga de una partícula de rayo catódico es la misma que la de un ión de hidrógeno, entonces la masa de la partícula de rayo catódico es mucho menor que la del ión de hidrógeno. Dado que los iones de hidrógeno ya eran las partículas más ligeras conocidas en ese momento, las partículas de rayos catódicos eran un nuevo tipo de partícula que nunca antes se había visto. ¿Cómo medir la carga de las partículas de rayos catódicos? Thomson pensó que otro de sus estudiantes, Townsend, había medido el valor de carga de un ion gaseoso. Mejoró ligeramente este experimento y midió la carga de las partículas de rayos catódicos. igual a la de los iones de hidrógeno.
De esto, Thomson llegó a la conclusión: los rayos catódicos son un flujo de partículas con una masa mucho menor que los iones de hidrógeno; esta partícula lleva la unidad de carga más pequeña, pero es negativa. Todas las pruebas apuntan a una nueva partícula nunca conocida por la humanidad. Con la ayuda de la denominación de Stoney de la unidad de carga más pequeña, Thomson llamó "electrones" a las partículas de rayos catódicos. Rayos X
La tarde del 8 de noviembre de 1895, Roentgen estaba realizando un experimento con rayos catódicos en un laboratorio de la Universidad de Würzburg.