第一个基本粒子电子的发现

电子是人类发现的第一个基本粒子，也是构成物质微观结构的一种基本粒子。它的体积非常小，不停地高速运动，永不静止。电子的发现是物理学中最重要的发现之一，它为物理学的研究打开了通向微观世界的大门。

1833年，法拉第在电解定律中曾得出结论：电是以独立粒子的形式存在的。直到40年后，科学家才对电流通过盐酸溶液时观察到的电解过程进行深入的分析。1874年，爱尔兰物理学家斯托尼第一个由电解定律推出：原子所带的电量为一个基本电荷的整数倍，1891年他进一步提出用电子作为电的最小单位。

有了“电的最小单位——电子”的概念之后，科学家便觉得不能只使电子以抽象的形式存在。既然认为电子是真实的，就应该找到它。当时，世界上许多著名的科学家都参与了这一工作，但是发现电子的这一桂冠却由约瑟夫·约翰·汤姆逊获得。

汤姆逊出生于英国，是当时著名的物理学家。他发现电子的工作开始于研究阴极射线的本性。阴极射线发现之后，一些科学家认为阴极射线是带电的粒子流，而另一些则说它是和光一样的电磁波，因而在对阴极射线本性的看法上发生了一场持久的争论。

约瑟夫·约翰·汤姆逊

电荷的主要特性是同种电荷互相排斥，异种电荷相互吸引。

汤姆逊认真分析了阴极射线产生的过程，认为不能把阴极射线看作和光一样的电磁波。接着，他进行阴极射线在电场和磁场中运动的实验。他对法国物理学家佩兰测定阴极射线电荷的实验做了重大的改进，在接收筒内收集到了负电荷，他还发现阴极射线与负电荷流在磁场和电场的作用力下有着相同的运动路径。因此，汤姆逊断定阴极射线是由带负电荷的粒子流组成。

汤姆逊在做实验。

汤姆逊冥思苦想，组成阴极射线的这些带负电荷的粒子是什么呢？它们是分子还是原子？为了搞清楚这个问题，汤姆逊利用已有的实验巧妙地测出了阴极射线粒子的电荷与质量的比值——荷质比。他用各种不同的金属材料做成阴极射线管的阴极，并给管内充进不同的气体，但测出荷质比值始终不变。这个结果使汤姆逊觉得其中会有更为重要的尚未发现的东西。于是，他把阴极射线粒子的荷质比与上述电解定律求出的氢离子的荷质比进行比较，发现后者尚不到前者的千分之一。

汤姆逊检流计

这个发现太重要了，因为如果阴极射线粒子的电荷与氢离子相同，那么阴极射线粒子的质量就远小于氢离子。由于氢离子已是当时知道的最轻的粒子，如果是这样，阴极射线粒子就是一种从未见过的新粒子。怎么能测出阴极射线粒子的电荷呢？汤姆逊想到他的另一位学生汤森德已测出一个气体离子的电荷值，他对这个实验略加改进，就测出阴极射线粒子的电荷量，这个值与氢离子的电荷值相等。

由此汤姆逊终于得出结论：阴极射线是一种粒子流，质量比氢离子小得多；这种粒子带有最小单位的电荷，但却是负的。所有的证据都证明这是一种人类从未知道的新粒子，汤姆逊称阴极射线粒子为电子。这一发现为科学上的一场旷日持久达20年的争论做出了令人信服的公判。

学海拾贝

物理学家通过对电子的认识，发展起了原子核物理学、量子力学、固体物理学等现代的物理理论，而这些物理理论又促使激光、半导体、超导等现代科学技术得以诞生。