Eugen Goldstein was een Duitse natuurkundige geboren in 1850 wiens belangrijkste wetenschappelijke bijdrage de ontdekking van anodestralen was, ook wel kanalen genoemd. Zijn werk was ook essentieel voor Joseph John Thomson om later zijn atoommodel te presenteren, iets dat Goldstein nooit deed..
Goldstein, afkomstig uit een rijke familie, werkte tussen 1878 en 1890 op de sterrenwacht van Berlijn. Zijn carrière ontwikkelde zich echter bijna volledig op de sterrenwacht van Potsdam, waar hij diende als hoofd van de afdeling astrofysica. Daarnaast was hij hoogleraar natuurkunde aan de Universiteit van Berlijn.
Zijn experimenten met elektrische ontladingen in een vacuüm leidden tot de ontdekking van kanaalstralen. Goldstein presenteerde zijn werk aan de Berlijnse Academie in 1886 en zette zijn onderzoek naar hetzelfde onderwerp voort tot het begin van de 20e eeuw. Zijn conclusies over het traject van deze stralen leidden in 1913 tot de ontdekking van isotopen.
De resultaten van deze experimenten zijn, naast andere ontdekkingen die zijn gedaan, gepubliceerd in verschillende Duitse tijdschriften. Ten slotte werden zijn artikelen verzameld voor publicatie in een werk genaamd Rayos Canales, in 1830, hetzelfde jaar van zijn dood..
Artikel index
Eugen Goldstein werd geboren op 5 september 1850 in Gleiwitz (de huidige Poolse stad Gliwice), een stad die toen in het Pruisische Opper-Silezië lag. Zijn familie was toegewijd aan de wijnbouw, waardoor ze een zeer rijke positie kregen.
Na zijn studie aan het Gymnasium (instituut) in Ratibor, ging hij in 1869 naar de Universiteit van Breslau. Goldstein verhuisde later naar Berlijn, aan wiens universiteit hij promoveerde onder toezicht van de Duitse natuurkundige Hermann von Helmholtz..
Goldstein publiceerde zijn eerste wetenschappelijke werk in 1876, terwijl het laatste vijftig jaar later werd gepubliceerd. De meesten van hen waren gewijd aan onderwerpen die verband hielden met wat de grote interesse van hun professionele leven zou zijn: elektrische schokken, zowel in een hoogvacuümomgeving als in een gematigde omgeving.
De wetenschapper werkte tussen 1878 en 1890 op het observatorium van Berlijn. In 1888 werd hij professor aan de universiteit van Berlijn..
Met hulp van de Academie van Wetenschappen voerde hij een groot aantal experimenten uit met elektrische ontladingen in een vacuüm die leidden tot de ontdekking van kanaalverhoudingen. Zijn werken leidden ertoe dat hij in 1908 de Hughes-medaille ontving.
Het grootste deel van zijn professionele carrière bracht hij echter door op het observatorium van Potsdam, Duitsland. Daar bekleedde hij de functie van directeur van de afdeling astrofysica vanaf 1927. Evenzo werkte Goldstein samen met het Institute of Technical Physics.
Naast deze wetenschappelijke activiteiten diende Goldstein als jurist in zaken die verband hielden met Joodse immigratie, een gemeenschap waarvan hij deel uitmaakte.
Eugen Goldstein trouwde op hoge leeftijd, in 1925. Vijf jaar later, op 26 december 1930, stierf hij en werd begraven op de Hebreeuwse Weißensee-begraafplaats in de stad Berlijn..
Goldsteins werk had als achtergrond de studies die Julius Plücker in het midden van de 19e eeuw uitvoerde naar het licht dat werd uitgezonden in ontladingsbuizen en de invloed die magnetische velden hadden op de gloed..
Later, in 1869, analyseerde Johann Wilhelm Hittorf de ontladingsbuizen van de energiestralen die zich uitstrekken vanaf de kathode, de negatieve elektrode..
Goldsteín had zijn eigen onderzoek naar ontladingsbuizen al uitgevoerd in de jaren 1870. Destijds noemde hij de lichtemissies die door andere wetenschappers waren onderzocht als Kathodenstrahlen, of kathodestralen.
In 1886 ontdekte de onderzoeker dat geperforeerde kathode-ontladingsbuizen ook licht uitstraalden aan het uiteinde van de kathode. Zijn conclusie was dat er naast de reeds bekende kathodestralen nog andere waren die in tegengestelde richting bewogen, van de negatief geladen kathode naar de positief geladen anode..
De door Goldstein ontdekte stralen gingen door de kanalen van de kathode, daarom werden ze genoemd kanalstrahlen, of kanaalstralen.
In zijn tijd werd Goldsteins vondst zeer gewaardeerd en werd een van de fundamenten van de hedendaagse natuurkunde..
Ondanks enige verwarring over deze kwestie, heeft Goldstein eigenlijk nooit een eigen atomisch model voorgesteld. Zijn ontdekkingen waren echter essentieel voor Thomson om de zijne te ontwikkelen.
Iets soortgelijks gebeurt met de ontdekking van het proton. Goldstein observeerde dit deeltje in vacuümbuizen tijdens kathodestraalexperimenten, maar de wetenschappelijke gemeenschap schrijft de bevinding toe aan Ernest Rutherford..
Goldsteins eerste experimenten met Crookes-buizen werden uitgevoerd in de jaren 1870. Om dit te doen, paste de wetenschapper de structuur aan die William Crookes decennia geleden had ontwikkeld..
De Crookes-buis bestaat uit een lege buis van glas. Gassen circuleren erin, waarvan de druk kan worden geregeld door de evacuatie van de lucht erin te matigen..
Deze structuur bevat twee metalen stukken die als elektroden werken. Elk van de stukken bevindt zich aan een uiteinde van de buis, beide verbonden met externe spanningsbronnen.
Wanneer de buis wordt geëlektrificeerd, wordt de lucht binnenin geïoniseerd en wordt deze een geleider van elektriciteit. Dit zorgt ervoor dat de gassen fluoresceren door het circuit tussen de twee uiteinden te sluiten..
Crookes beweerde dat dit fenomeen te wijten was aan de stroom van elektronen, die hij destijds kathodestralen noemde. Dankzij zijn experiment was het mogelijk om het bestaan van negatief geladen elementaire deeltjes in atomen aan te tonen.
Om zijn eigen experimenten uit te voeren, veranderde Goldstein de structuur die Crookes aan zijn buizen had gegeven. Zo voegde hij verschillende perforaties toe aan een van de metalen kathodes.
Een andere wijziging werd aangebracht tijdens het experiment, toen de spanning tussen de uiteinden van de buis met enkele duizenden volt toenam..
Het resultaat was een nieuwe gloed in de buis, die begon vanaf het uiteinde waar de geperforeerde metalen kathode was. Het hoogtepunt was echter dat de nieuwe stralen in de tegenovergestelde richting van de kathodestralen bewogen..
Goldsteín concludeerde dat er naast kathodestralen, die van de kathode met een negatieve lading naar de anode met een positieve lading gingen, een ander type was dat in de tegenovergestelde richting reisde. De wetenschapper noemde ze kanaalstralen.
Het gedrag van deze stralen verschilde niet alleen van de kathodestralen in hun traject. Bovendien vertoonden de deeltjes ook het tegenovergestelde gedrag in termen van hun magnetische veld en hun elektrische veld..
Goldstein concludeerde dat de elektrische lading van de kanaalstralen het tegenovergestelde moet zijn van die van de kathodestralen, dat wil zeggen positief.
De experimenten van Eugen Goldstein waren ook essentieel om meer te weten te komen over technische begrippen over kathodestralen.
Dankzij zijn experimenten met lege buizen ontdekte de wetenschapper dat kathodestralen scherpe schaduwen konden werpen in een richting loodrecht op het gebied dat door de kathode wordt bedekt..
Deze bevinding was erg handig om het ontwerp van de kathodebuizen die tot dat moment werden gebruikt te kunnen wijzigen. Zodoende konden concave kathodes in hun hoeken worden geplaatst, op zo'n manier dat er gefocusseerde stralen verschenen. Deze techniek had later een grote verscheidenheid aan toepassingen.
Aan de andere kant zijn kanaalstralen, ook wel anodische stralen of positieve stralen genoemd, rechtstreeks afhankelijk van de fysische en chemische eigenschappen van het gas dat in de buis wordt ingebracht..
Onder andere is de relatie tussen de massa van de deeltjes en de elektrische lading verschillend afhankelijk van de aard van het gebruikte gas..
Deze onderscheidende factor maakte het mogelijk om duidelijk te maken dat de deeltjes uit het inwendige van het gas kwamen, in plaats van de anode van de geëlektrificeerde buis..
Hoewel zijn ontdekking soms aan hem wordt toegeschreven, was Goldstein alleen verantwoordelijk voor het leggen van de basis die leidde tot de bevestiging van het bestaan van positief geladen fundamentele deeltjes..
In zijn experimenten met gemodificeerde kathodestraalbuizen observeerde de wetenschapper stralen die door de kathode gingen in de tegenovergestelde richting van kathodestralen.
Na het bestuderen van kanaalstralen, de naam die aan dit nieuwe type straal werd gegeven, stelde Goldstein vast dat ze uit positief geladen deeltjes bestonden en dat hun massa verschillend was, afhankelijk van het gebruikte gas..
De ontdekking van het proton werd echter decennia later gedaan, toen de Britse chemicus en natuurkundige Ernest Rutherford soortgelijke experimenten met stikstof uitvoerde..
Naast de concrete resultaten van zijn experimenten, droeg Goldstein met hen de fundamenten van de moderne fysica bij. Op deze manier bevestigde de ontdekking van kanaalstralen het idee dat atomen met een specifiek patroon en met grote snelheid bewogen..
Beide ideeën waren de sleutel tot de ontwikkeling van de huidige atoomfysica, het veld van de fysica dat de eigenschappen en het gedrag van atomen in al hun aspecten analyseert..
Naast andere aspecten was het werk van Goldstein fundamenteel voor de studie van isotopen, naast zijn bijdrage aan andere wetenschappelijke toepassingen die nog steeds volledig van kracht zijn..
Gedurende tientallen jaren verschenen Goldsteins studies in verschillende tijdschriften. Een van de belangrijkste zijn Ueber die Reflection elektrischer Strahlen (1882); Ueber elektrische Leitung im Vakuum (1885); Ueber die durch Kathodenstrahlen hervorgerufenen Färbungen einiger Salze (1897); Y Ueber eine noch nicht untersuchte Strahlungsform an der Kathode induzierter Entladungen (1898).
In hetzelfde jaar van zijn dood, 1930, werden al zijn geschriften samengebracht om in één boek te worden gepubliceerd. Het werk kreeg de titel van Kanaalstralen.
Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.