素粒子論の発展と日本人（３）／知的生産の方法（１３２）

1897年、ジョセフ・トムソンによって電子が発見された。
真空中でフイラメントを加熱すると陰極線が出ることが知られていたが、その正体は何なのか分からなかった。

陰極線の正体をめぐってはエネルギーが振動している（波動説　干渉縞を検出できる）と考える説と、ある小さな粒子が飛び出している（粒子説　電界や磁界で進行方向の変化が検出できる）と考える説があった。
電波の実験で有名なドイツのヘルツは進行方向の変化が測定できないことから、波動説に傾いていた。
トムソンは電荷を持った粒子であれば、粒子の進行方向に直角な電界をかけると進行方向が変化するはずであり、その変化を測定できれば粒子説が証明できると考えた。

トムソンは進行方向の変化が測定できない理由は真空管内の真空度が低く、電荷を帯びた粒子が真空管内の他の物質と衝突して散乱してしまうためだと考えた。
そこで真空度を上げるため、真空ポンプの開発やデュワーによる残留気体除去法の開発、タウンゼントの荷電粒子の測定方法の開発、ウイルソンの霧箱の開発等の努力によってついに実験に成功したのだった。

http://www.geocities.jp/hiroyuki0620785/k0dennsikotai/14discaver.htm

その粒子は水素原子の千分の1以下の質量を持ち、負に帯電していて、どんな物質からも出てくることを確認した。
これまで物質界で最小の基本粒子と見なされてきた原子よりも小さな粒子の存在を確認したのであり、原子論は終止符を打たれたのである。

トムソンの実験により、原子は負の電荷をもつ「電子」と、それを打ち消す正の電荷をもつ「何か」から成ることが明らかになった。
その「何か」をめぐって、さまざまな原子構造の提案がなされた。

具体的には、プラスの電荷を持った重い原子核の周りをマイナスの電荷を持った軽い電子が運動しているというちょうど太陽と惑星のような模型がラザフォードによって提唱され、実験ともうまく合致することが分かった。
しかしこのモデルは「加速度運動をする粒子（電子）は電磁波を出しながらエネルギーを失っていくが、なぜ電子は原子核に落ちて行かないのか？」という疑問に答えることはできなかった。

http://rikanet2.jst.go.jp/contents/cp0030/part2/chap01/com1_7_1.html