アトミック物語：第３話 電子の発見――原子の中に、さらに小さな世界があった　

「原子は、これ以上分けられない最小の粒である」長い間、そう考えられてきました。しかし19世紀の終わり、イギリスの物理学者J・J・トムソンは、陰極線の実験から、原子よりはるかに小さな粒子の存在を明らかにします。
それが、現在私たちが「電子」と呼んでいる粒子でした。原子は最小ではなかった。その内部には、さらに小さな世界が存在していたのです。そして次に科学者たちが挑むのは、「では、原子の中心には何があるのか？」という謎でした。原子の中心に隠されていたものとは――。

19世紀の終わり。科学者たちは、ようやく「原子」という存在を受け入れ始めていました。物質は原子からできている。原子は、とても小さな粒である。けれど――その原子は、本当に「これ以上分けられない粒」なのでしょうか。その答えを探す実験が、イギリスのケンブリッジで行われていました。舞台は、キャヴェンディッシュ研究所。研究者は、若き物理学者、ジョゼフ・ジョン・トムソンです。

1897年。トムソンが注目したのは、「陰極線」と呼ばれていた不思議な現象でした。ガラス管の中の空気をほとんど抜き、電圧をかけると、陰極から何かが飛び出していく。それは目には見えません。しかし、管の中に光を生じさせ、磁石を近づけると、その進む方向が曲がる。いったい、これは何なのか。
当時、科学者たちの意見は分かれていました。陰極線は、波の一種なのか。それとも、何かの粒子なのか。トムソンは、慎重に実験を重ねました。
そして、陰極線が電場や磁場によって曲げられることを利用して、その正体を調べていきます。

やがて彼は、驚くべき結論にたどり着きました。陰極線は、負の電気を帯びた、非常に小さな粒子の流れである。しかも、その粒子の質量は、当時考えられていた最も軽い原子である水素原子より、はるかに小さい。
つまり――原子より小さなものが存在する。トムソンは、その粒子を当時「コーパスクル」と呼びました。現在、私たちが知っている名前。電子――エレクトロンです。

「原子は最小の粒である」そう考えられてきた世界に、大きな亀裂が入りました。原子は、最終地点ではなかった。その内部には、さらに小さな存在がいたのです。

しかも、その電子は、どんな物質から取り出しても同じ性質を示しました。鉄からでも。銅からでも。別の物質からでも。つまり電子は、特定の物質だけに存在するものではない。すべての原子に共通する構成要素なのではないか。原子は「一個の小さな球」ではなく、もっと複雑な内部構造を持っている。

トムソンは、原子の中に電子が存在すると考え、電子が正の電荷を持つ何かの中に埋め込まれているという原子模型を提案しました。

しかし――この模型にも、やがて大きな疑問が生まれます。
「原子の中心には、本当に何もないのか？」
その答えを探すため、次に原子へ向けられたのは、電子よりもさらに大きな謎でした。

一見すると何もないように見える原子。
その内部には、驚くほど小さく、巨大な力を秘めた中心部があったのです。
そしてその存在を明らかにするのが、次の物語の主役となります。

次回予告  第4話「原子の中心にあるもの――ラザフォードの大実験」
金の薄い箔に、粒子を撃ち込む。ほとんどの粒子は、そのまま通り抜けた。
ところが――ほんの一部が、予想もしない方向へ跳ね返った。
その瞬間、「原子」という世界の姿が、根本から変わろうとしていました。

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