EUGEN GOLDSTEIN: ENTDECKUNGEN UND BEITRÄGE - KÖRPERLICH - 2025

Eugen Goldstein war ein bekannter deutscher Physiker, der 1850 im heutigen Polen geboren wurde. Seine wissenschaftliche Arbeit umfasst Experimente mit elektrischen Phänomenen in Gasen und Kathodenstrahlen.

Goldstein identifizierte die Existenz von Protonen als gleiche und entgegengesetzte Ladungen zu Elektronen. Diese Entdeckung wurde 1886 durch Experimente mit Kathodenstrahlröhren gemacht.

Elektronenstrahlen werden von der Kathode zur Anode gerichtet.

Eines seiner herausragendsten Vermächtnisse bestand in der Entdeckung der heutigen Protonen sowie der Kanalstrahlen, die auch als anodische oder positive Strahlen bezeichnet werden.

Gab es ein Goldstein-Atommodell?

Godlstein schlug kein Atommodell vor, obwohl seine Entdeckungen die Entwicklung von Thomsons Atommodell ermöglichten.

Andererseits wird er manchmal als Entdecker des Protons bezeichnet, das er in den Vakuumröhren beobachtete, in denen er Kathodenstrahlen beobachtete. Ernest Rutherford gilt jedoch als Entdecker in der wissenschaftlichen Gemeinschaft.

Kathodenstrahlversuche

Crookes-Röhren

Goldstein begann seine Experimente mit Crookes-Röhren in den 1970er Jahren. Anschließend nahm er Änderungen an der von William Crookes im 19. Jahrhundert entwickelten Struktur vor.

Die Grundstruktur des Crookes-Rohrs besteht aus einem leeren Rohr aus Glas, in dem Gase zirkulieren. Der Druck der Gase im Rohr wird reguliert, indem die Evakuierung der Luft im Rohr gemildert wird.

Die Vorrichtung hat zwei Metallteile, eines an jedem Ende, die als Elektroden wirken, und beide Enden sind mit externen Spannungsquellen verbunden.

Durch die Elektrifizierung der Röhre ionisiert die Luft und wird zum Stromleiter. Folglich werden die Gase fluoreszierend, wenn der Kreislauf zwischen den beiden Enden der Röhre geschlossen wird.

Crookes schloss daraus, dass dieses Phänomen auf die Existenz von Kathodenstrahlen, dh Elektronenfluss, zurückzuführen ist. Mit diesem Experiment wurde die Existenz von Elementarteilchen mit negativer Ladung in den Atomen nachgewiesen.

Modifikation von Crookes-Röhren

Goldstein modifizierte die Struktur der Crookes-Röhre und fügte einer der Metallkathoden in der Röhre mehrere Perforationen hinzu.

Zusätzlich wiederholte er das Experiment mit der Modifikation der Crookes-Röhre und erhöhte die Spannung zwischen den Enden der Röhre auf mehrere tausend Volt.

Unter dieser neuen Konfiguration entdeckte Goldstein, dass die Röhre am Ende der durchbohrten Röhre ein neues Leuchten ausstrahlte.

Das Highlight ist jedoch, dass sich diese Strahlen in die entgegengesetzte Richtung zu den Kathodenstrahlen bewegten und als Kanalstrahlen bezeichnet wurden.

Goldstein schloss daraus, dass zusätzlich zu den Kathodenstrahlen, die von der Kathode (negative Ladung) zur Anode (positive Ladung) wanderten, ein weiterer Strahl in die entgegengesetzte Richtung wanderte, dh von der Anode zur Kathode der modifizierten Röhre.

Außerdem war das Verhalten der Teilchen hinsichtlich ihres elektrischen Feldes und Magnetfeldes dem von Kathodenstrahlen völlig entgegengesetzt.

Dieser neue Fluss wurde von Goldstein als Kanalstrahlen getauft. Da sich die Kanalstrahlen in die entgegengesetzte Richtung zu den Kathodenstrahlen bewegten, folgerte Goldstein, dass die Art ihrer elektrischen Ladung auch die entgegengesetzte sein muss. Das heißt, die Kanalstrahlen waren positiv geladen.

Kanalstrahlen

Kanalstrahlen entstehen, wenn Kathodenstrahlen mit Atomen in dem im Reagenzglas eingeschlossenen Gas kollidieren.

Gleich geladene Teilchen stoßen sich gegenseitig ab. Ausgehend von dieser Basis stoßen die Elektronen des Kathodenstrahls die Elektronen der Gasatome ab, und letztere werden aus ihrer ursprünglichen Bildung freigesetzt.

Die Gasatome verlieren ihre negative Ladung und werden positiv geladen. Diese Kationen werden aufgrund der natürlichen Anziehungskraft zwischen entgegengesetzten elektrischen Ladungen von der negativen Elektrode der Röhre angezogen.

Goldstein nannte diese Strahlen "Kanalstrahlen", um sich auf das Gegenstück der Kathodenstrahlen zu beziehen. Die positiv geladenen Ionen, aus denen die Kanalstrahlen bestehen, bewegen sich in Richtung der perforierten Kathode, bis sie diese passieren, je nach Art des Experiments.

Daher ist diese Art von Phänomen in der wissenschaftlichen Welt als Kanalstrahlen bekannt, da sie durch die vorhandene Perforation in der Kathode der Untersuchungsröhre verlaufen.

Modifikation von Kathodenröhren

Ebenso haben Eugen Godlsteins Aufsätze wesentlich dazu beigetragen, die technischen Vorstellungen über Kathodenstrahlen zu vertiefen.

Durch Experimente in evakuierten Röhren fand Goldstein heraus, dass Kathodenstrahlen scharfe Emissionsschatten senkrecht zu dem von der Kathode bedeckten Bereich werfen können.

Diese Entdeckung war sehr nützlich, um das Design der bisher verwendeten Kathodenröhren zu modifizieren und konkave Kathoden in ihren Ecken zu platzieren, um fokussierte Strahlen zu erzeugen, die in Zukunft für eine Vielzahl von Anwendungen verwendet werden würden.

Kanalstrahlen, auch als anodische oder positive Strahlen bekannt, hängen direkt von den physikalisch-chemischen Eigenschaften des in der Röhre enthaltenen Gases ab.

Folglich ist die Beziehung zwischen der elektrischen Ladung und der Masse der Partikel abhängig von der Art des Gases, das während des Experiments verwendet wird, unterschiedlich.

Mit dieser Schlussfolgerung wurde die Tatsache geklärt, dass die Partikel aus dem Inneren des Gases und nicht aus der Anode der elektrifizierten Röhre kamen.

Goldstein Beiträge

Erste Schritte bei der Entdeckung des Protons

Basierend auf der Gewissheit, dass die elektrische Ladung von Atomen neutral ist, unternahm Goldstein die ersten Schritte, um die Existenz positiv geladener Grundpartikel zu überprüfen.

Grundlagen der modernen Physik

Goldsteins Forschungsarbeit brachte die Grundlagen der modernen Physik mit, da die Demonstration der Existenz von Kanalstrahlen die Idee formalisieren konnte, dass sich Atome schnell und mit einem bestimmten Bewegungsmuster bewegten.

Diese Art von Begriff war der Schlüssel in der heutigen Atomphysik, dh auf dem Gebiet der Physik, das das Verhalten und die Eigenschaften von Atomen in ihrer Gesamtheit untersucht.

Isotopenstudie

So führten Goldsteins Analysen zur Untersuchung von Isotopen, beispielsweise unter vielen anderen wissenschaftlichen Anwendungen, die heute in vollem Umfang in Kraft sind.

Die wissenschaftliche Gemeinschaft schreibt die Entdeckung des Protons jedoch dem neuseeländischen Chemiker und Physiker Ernest Rutherford Mitte 1918 zu.

Die Entdeckung des Protons als Gegenstück zum Elektron legte den Grundstein für die Konstruktion des heute bekannten Atommodells.

Verweise

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