Eugen Goldstein: Penemuan dan Kontribusi

Eugen Goldstein adalah ahli fisika Jerman terkemuka, lahir di Polandia saat ini pada tahun 1850. Karya ilmiahnya meliputi eksperimen dengan fenomena listrik dalam gas dan sinar katoda.

Goldstein mengidentifikasi keberadaan proton sebagai muatan yang sama dan berlawanan dengan elektron. Penemuan ini dilakukan melalui eksperimen dengan tabung sinar katoda, pada tahun 1886.

Salah satu warisannya yang paling menonjol terdiri dari penemuan apa yang sekarang dikenal sebagai proton, bersama dengan sinar saluran, juga dikenal sebagai sinar anodik atau positif.

Apakah ada model atom Goldstein?

Godlstein tidak mengusulkan model atom, meskipun penemuannya memungkinkan pengembangan model atom Thomson.

Di sisi lain, ia kadang-kadang dianggap sebagai penemu proton, yang saya amati di tabung hampa tempat ia mengamati sinar katoda. Namun, Ernest Rutherford dianggap sebagai penemu dalam komunitas ilmiah.

Eksperimen dengan sinar katoda

Tabung bengkok

Goldstein memulai eksperimennya dengan tabung Crookes, selama dekade 70-an, kemudian ia membuat modifikasi pada struktur yang dikembangkan oleh William Crookes pada abad ke-19.

Struktur dasar tabung Crookes terdiri dari tabung kosong yang terbuat dari kaca, di dalamnya gas bersirkulasi. Tekanan gas di dalam tabung diatur dengan memoderasi evakuasi udara di dalamnya.

Peralatan memiliki dua bagian logam, satu di setiap ujung, yang bertindak sebagai elektroda, dan kedua ujungnya terhubung ke sumber tegangan eksternal.

Saat menyetrum tabung, udara terionisasi dan menjadi konduktor listrik. Akibatnya, gas menjadi fluoresen ketika sirkuit ditutup antara dua ujung tabung.

Crookes menyimpulkan bahwa fenomena ini disebabkan oleh adanya sinar katoda, yaitu aliran elektron. Dengan percobaan ini, keberadaan partikel elementer dengan muatan negatif dalam atom ditunjukkan.

Modifikasi tabung Crookes

Goldstein memodifikasi struktur tabung Crookes, dan menambahkan beberapa perforasi ke salah satu katoda logam tabung itu.

Selain itu, ia mengulangi percobaan dengan modifikasi tabung Crookes, meningkatkan ketegangan antara ujung tabung menjadi beberapa ribu volt.

Di bawah konfigurasi baru ini, Goldstein menemukan bahwa tabung memancarkan cahaya baru yang dimulai dari ujung tabung yang telah dilubangi.

Namun, yang terpenting adalah bahwa sinar-sinar ini bergerak ke arah yang berlawanan dengan sinar katoda dan disebut sinar saluran.

Goldstein menyimpulkan bahwa, selain sinar katoda, yang bergerak dari katoda (muatan negatif) ke anoda (muatan positif), ada sinar lain yang bergerak ke arah yang berlawanan, yaitu, dari anoda ke katoda tabung yang dimodifikasi.

Selain itu, perilaku partikel sehubungan dengan medan listrik dan medan magnetnya, benar-benar berlawanan dengan sinar katoda.

Aliran baru ini dibaptis oleh Goldstein sebagai sinar saluran. Karena sinar saluran bergerak berlawanan arah dengan sinar katoda, Goldstein menyimpulkan bahwa sifat muatan listriknya juga harus bertolak belakang. Artinya, sinar saluran memiliki muatan positif.

Sinar saluran

Sinar saluran muncul ketika sinar katoda bertabrakan dengan atom-atom gas yang terkurung di dalam tabung reaksi.

Partikel dengan muatan yang sama tolak. Mulai dari basa ini, elektron dari sinar katodik mengusir elektron dari atom gas, dan yang terakhir ini terlepas dari formasi aslinya.

Atom gas kehilangan muatan negatifnya, dan bermuatan positif. Kation-kation ini tertarik pada elektroda negatif dari tabung, mengingat daya tarik alami antara muatan listrik yang berlawanan.

Goldstein menyebut sinar ini "Kanalstrahlen", untuk merujuk pada pasangan sinar katoda. Ion bermuatan positif yang membentuk sinar saluran bergerak ke arah katoda berlubang sampai mereka melewatinya, mengingat sifat percobaan.

Oleh karena itu, jenis fenomena ini dikenal di dunia ilmiah sebagai sinar saluran, karena mereka melewati perforasi yang ada di katoda tabung penelitian.

Modifikasi tabung katoda

Demikian juga, esai-esai Eugen Godlstein juga berkontribusi secara signifikan untuk memperdalam pengertian teknis tentang sinar katoda.

Melalui percobaan pada tabung yang dievakuasi, Goldstein mendeteksi bahwa sinar katoda dapat memproyeksikan bayangan akut emisi yang tegak lurus ke area yang dicakup oleh katoda.

Penemuan ini sangat berguna untuk memodifikasi desain tabung katoda yang digunakan sampai saat ini, dan untuk menempatkan katoda cekung di sudut-sudutnya, untuk menghasilkan sinar terfokus yang akan digunakan dalam berbagai aplikasi di masa depan.

Di sisi lain, sinar saluran, juga dikenal sebagai sinar anodik atau sinar positif, bergantung langsung pada karakteristik fisika-kimia dari gas yang terkandung dalam tabung.

Akibatnya, hubungan antara muatan listrik dan massa partikel akan berbeda tergantung pada sifat gas yang digunakan selama percobaan.

Dengan kesimpulan ini, fakta bahwa partikel-partikel keluar dari gas, dan bukan anoda tabung listrik, diklarifikasi.

Kontribusi Goldstein

Langkah pertama dalam penemuan proton

Berdasarkan kepastian bahwa muatan listrik atom adalah netral, Goldstein mengambil langkah pertama untuk memverifikasi keberadaan partikel fundamental yang bermuatan positif.

Fondasi fisika modern

Penelitian Goldstein membawa dasar-dasar fisika modern, karena demonstrasi keberadaan sinar saluran memungkinkan untuk memformalkan gagasan bahwa atom-atom bergerak dengan cepat dan dengan pola gerakan tertentu.

Jenis gagasan ini adalah kunci dalam apa yang sekarang dikenal sebagai fisika atom, yaitu bidang fisika yang mempelajari perilaku dan sifat-sifat atom secara keseluruhan.

Studi isotop

Dengan demikian, analisis Goldstein mengarah pada studi isotop, misalnya, di antara banyak aplikasi ilmiah lainnya yang saat ini dalam kekuatan penuh.

Namun, komunitas ilmiah menghubungkan penemuan proton tersebut dengan ahli kimia dan fisikawan Selandia Baru Ernest Rutherford, pada pertengahan 1918.

Penemuan proton, sebagai bagian dari elektron, meletakkan dasar bagi pembangunan model atom yang kita kenal sekarang.