ЭЛЕКТРОНлано немало попыток непосредственно обнаружить переносимый этими частичками заряд, но все они окончились неудачей. Только в 1895 экспериментальная техника позволила Перрену выполнить эту задачу, и тем самым вопрос ю природе катодных лучей был окончательно решен в пользу второй гипотезы, выдвинутой еще Круксом.
Электронная теория позволила вычислить, как будет отклоняться в электрическом и магнитном полях частичка, обладающая удельным зарядом и летящая со скоростью V.
Т. о. открылась возможность из опытных данных об отклонении катодных лучей в электрическом и магнитном полях определить скорости Э. и их удельный заряд. Такие опыты были произведены Дж. Дж. Томсоном, Кауфманом, Вихертом и др. Они много раз повторялись впоследствии, и наиболее точный результат, полученный до 1931, гласит: ^=1, 769 • 10» = (5, 279 ± 0, 003) • 101’ CGSE.
Сравнение с удельным зарядом ядра водородного атома дает: е . е _тн _ 1, 769—108 1
пг0 * тц т0 9, 567.104 — Таким образом масса Э. примерно в 2 т. раз меньше массы атома самого легкого элемента.
Она равна 8, 999 • 10—28 г.
О величине удельного заряда Э. в период 1927—30 возникла оживленная полемика. Дело в том, что этот удельный заряд может быть определен и спектральными методами — из Зеемановского расщепления (см. Зеемана явление) или из постоянной Ридберга (см. Квантовая теория).
В этом случае наблюдение производится над Э. связанными, находящимися в атоме, а не над свободными, как в катодных или /3 — лучах. Вычисление — ведется уже не тп0 по формулам классической электродинамики (как для — свободных Э. в электрическом и магнитном полях), а по •формулам, к к-рым приводит квантовая теория атома.
Результаты спектроскопич. измерений с большой точностью группируются около приведенного выше значения.
Измерение — для свободныхЭ. было с исключительной mQ тщательностью выполнено в 1930 Перри и Чеффи и затем Кирхнером. Их результаты находятся в прекрасном согласии со спектроскопическими данными (Бабкок, Хоустон, Пашен и др.). Нами приведено значение полученное Перри и Чеффи; оно в точности совпадает с результатом Хоустона (1927), определявшего — из значения потпо ютоянной Ридберга. Повидимому удельный заряд Э. всегда одинаков.
Классическое по своей точности и по степени экспериментального искусства определение абсолютного заряда электрона было выполнено Милликеном (1914—16) и дало значение е = (4, 774 ± 0, 005)» 10~lo(CGSE).
Метод Милликена представляет большой интерес еще и потому, что он позволяет наблюдать действие отдельного иона, т. е. в конечном счете и действие отдельного Э., давая т. о. одно из самых непосредственных подтверждений прерывности электричества.
Сведения о полемике с венской группой физиков, возглавляемой Эренгафтом, по поводу существования субэлектрона — элементарного заряда, имеющего, согласно измерениям как самого Эренгафта, так и его учеников, величину, гораздо меньшую, чем разносторонне проверенное милликеновское значение, имеются в литературе, указанной в конце настоящей статьи (ст. 671). В той же литературе можно найти обзоры многочисленных измерений е.
Удельный заряд Э. не независим от скорости «го движения. Приведенное выше значение относится к Э., движущимся со скоростью V, значительно меньшей, чем скорость света с, равная 3 • Ю10^-. Так как заряд Э. при всевозможных условиях оказывался всегда одним и тем же, то зависимость удельного заряда отскорости очевидно имеет причиной непостоянство массы.
Легко показать, что всякое тело, будучи заряжено, обладает инерцией большей, чем в электрически нейтральном состоянии. Дело в том, что для придания заряженному телу скорости v нужно сообщить ему кроме кинетической энергии Т = х/2тр2 еще дополнительную энергию W, идущую на создание магнитного поля, к-рым окружен всякий движущийся заряд, т. е. надо сообщить телу «эффективную» кинетическую энергию: = Т-|- W. Кинетическая энергия пропорциональна массе и кроме нее зависит лишь от скорости v. Так как скорость vивТив Teff одна и та же, то очевидно, что эффективная масса больше обычной «механической». Избыток в силу своего происхождения получил название электромагнитной массы. Ее можно вычислить, только зная размеры и форму заряженного тела. Для макроскопических тел и зарядов она оказывается ничтожно малой, но по отношению к Э. возникла проблема: насколько большая доля его массы имеет электромагнитное происхождение. К решению этого вопроса подошли Абрагам и Г. Лоренц. Выводы обоих сходились в том, что электромагнитная масса в отличие от «механической» зависит от скорости, а именно возрастает от наименьшего значения т0 (при и = 0) до бесконечности (при v = c). Таким образом для экспериментальных наблюдений над электромагнитной массой выгодны весьма быстрые Э. Как-раз из таких Э. состоят /? — лучи радиоактивных веществ. У радия напр. скорость /? — лучей достигает 98% скорости света.
Изучая отклонение этих /? — лучей в электрическом и магнитном полях, Кауфман в 1902 показал, что у Э. никакой другой массы кроме электромагнитной нет. Именно этот факт электромагнитного происхождения массы Э., отсутствия у него «механической массы», явился для идеалистических течений тогдашней физики основой утверждения, что «материя исчезает» (Ленин, Соч., т. XIII, Материализм и эмпириокритицизм, гл. V; см. также Электронная теория). Однако опыты Кауфмана были недостаточно точны, чтобы решить другой вопрос, в к-ром выводы Абрагама и Лоренца расходились. Они получили различные формулы для зависимости т от v, так как в основу вычислений ими были положены разные представления об Э. Абрагам исходил из гипотезы, что Э. — это твердый неизменный шарик. Лоренц, стремясь объяснить отрицательные результаты опыта Майкельсона (см. Относительности теория), допустил, что Э. шарообразен только в состоянии покоя; при движении со скоростью v электрон сплющивается в направлении движения, превращаясь из шара радиуса а в эллипсоид вращения с полуосями а 1 — ~ и а.
Опыты Гюйе и Ляванши (1916), производившиеся с катодными лучами, подтвердили Лоренцовы формулы для зависимости массы от скорости. Это было бы блестящим доказательством правильности представлений Лоренца, если бы теория относительности не придала всему вопросу совершенно новое освещение.
Дело в том, что данная Лоренцом зависимость электромагнитной массы от скорости в точности совпадает с той, которую дает специальная теория относительности для всякой, в том числе и «механической» массы. Тем самым от-
