La scoperta dell'elettrone

Delle tre particelle che costituiscono gli atomi, l'elettrone è di gran lunga il più leggero ed il più piccolo. Per avere un idea del suo peso dobbiamo pensare che ci vorrebbero dieci miliardi di miliardi di miliardi di elettroni per fare un solo grammo di materia! La sua massa è infatti: me = 9.1 × 10-28 g
Il raggio dell'elettrone è così piccolo che non si è ancora riusciti a misurarlo; per questo diciamo che è puntiforme. Sappiamo inoltre che è privo di struttura interna, cioè è una particella fondamentale in quanto non composta da altre più piccole. Nell'uso comune, l'elettrone viene abbreviato con il simbolo "e-" e la sua carica elettrica per convenzione è negativa. La carica dell'elettrone viene identificata come carica elementare. In questo modo, la carica di tutte le altre particelle viene riferita a quella dell'elettrone: la carica elettrica di una particella è sempre un multiplo intero o una frazione, segno a parte, della carica elementare.
Nel 1904 Sir Joseph John. Thomson (1856-1940 ), mentre studiava la conduzione elettrica nei gas (premio Nobel per la fisica nel 1906), scoprì che, facendo passare delle scariche elettriche attraverso un gas molto rarefatto contenuto in un tubo di vetro, si producevano raggi luminescenti proveniente dal catodo (elettrodo negativo), chiamati perciò raggi catodici. Thomson comprese che i raggi erano composti da particelle dotate di carica elettrica negativa e di massa piccolissima, uguali fra loro qualunque fosse il gas usato: le particelle così prodotte vennero chiamate elettroni.
Si scoprì in seguito che, nello stesso esperimento, si produceva anche un fascio di particelle aventi carica elettrica positiva. Il fascio positivo aveva una direzione di moto opposta al precedente e venne perciò chiamato fascio di raggi anodici.
Le particelle che componevano questo fascio non erano sempre uguali: la loro massa e quantità di carica trasportata dipendevano dal gas usato. Queste particelle furono chiamate ioni (il più piccolo di questi ioni si otteneva usando il gas idrogeno).
Thomson capì di trovarsi di fronte a “parti di atomi” e ipotizzò che l’atomo non fosse indivisibile come fino allora si credeva. Thomson trovò che le dimensioni dell’elettrone dovessero essere dell’ordine di 10-14 metri, mentre quelle di un atomo risultavano dell’ordine di 10-10 metri; ipotizzò quindi che lo spazio in cui non si trovavano gli elettroni fosse in parte occupato da particelle cariche positivamente e in parte da altra massa atomica.
Propose pertanto un modello di atomo, nel 1906, in cui le cariche negative erano immerse in una sfera positiva ed erano tra loro bilanciate.