ماهیت الکترون و تامسون ها

سر جوزف تامسون، فیزیکدان انگلیسی بود که در سال ۱۹۰۶ جایزه نوبل فیزیک را به خاطر کار بر روی خواص الکتریکی گازها به دست آورد. او ثابت کرده بود که الکترون ذراتی هستند که با بار منفی به دور هسته اتم در گردشند.

ليزر الكترون آزاد یک منبع نوری بسیار مناسب است که می تواند تابش همدوس با شدت بالا در ناحیه وسیعی از طیف الکترومغناطیس تولید کند، هنگامی که عبور باریکه الکترونی نسبیتی با انرژی بالا از یک میدان مغناطیسی متناوب مانند ویگلر رخ دهد، باعث ایجاد تابش همدوس می‌شود. همانطور که می‌دانیم میدان مغناطیسی ویگلر باعث ایجاد سرعت عرضی در باریکه الکترون می‌شود و اگر میدان مغناطیسی محوری نیز در کنار میدان مغناطیسی ویگلر قرار دهیم ترکیب این دو میدان تاثیر زیادی بر روی معادله پاشندگی مشخصه های موج بار-فضا دارد و اگر کانال یونی نیز به مسئله اضافه شود، تاثیرات آن بر روی معادله پاشندگی امواج بار-فضا و الکترمغناطیس زیاد است. بخاطر اینکه میدان مغناطیسی محوری و کانال یونی اعمال می‌شود مانع واگرایی باریکه الکترونی می‌شود. در لیزرهای الکترون آزاد بسته به نوع میدان مغناطسیسی ویگلر حرکت نوسانی در صفحه یا پیچشی بدست می‌آورند که باعث انتقال انرژی از باریکه به موج الکترومغناطیس می‌شود.

شاید بخواهید بدانید: آموزش درس الکترومغناطیس

باریکه الکترونی در ليزر الكترون آزاد

 فرزند او جرج تامسون نیز یک فیزیکدان بود. در طول جنگ جهانی دوم او وارد فیزیک هسته‌ای شد و برای استفاده از انرژی هسته ای در کارهای نظامی تلاش میکرد و در نهایت به این نتیجه رسید که ساخت بمب اتمی برای کشتار وسیع بشر امکانپذیر است. استفاده از کانال یونی برای عدم واگرایی باریکه الکترونی در ليزر الكترون آزاد اولين بار توسط تاكاياما و هاريماتسو پيشنهاد شد. اوزكي و همكارانش براي اولين بار از اين روش در آزمايشگاه استفاده كردند. اين روش با استفاده از شبيه سازي عددي كامپيوتري بطور جداگانه توسط يا و همكارانش و جها و همكارانش بررسي شد. جها و همكارانش ليزر الكترون آزاد با كانال يوني را در ناحيه بهره بالا و پائين بررسي كردند. رابطه پاشندگي بدست آمده آنها از مرتبه دوم ميدان مغناطيسي ويگلر مي باشد. محسن پور و همکارانش رابطه پاشندگی امواج را در ليزر الكترون آزاد با كانال يوني بررسي كردند. آنها جفت شدگی های بین امواج الکترومغناطیس چپگرد و موج بار-فضا علاوه بر جفت شدگی شناخته شده لیزر الکترون آزاد پیدا کردند. لیزر الکترون آزاد با میدان مغناطیسی نیز بارها مورد بررسی قرار گرفته است. مهديان و همكارانش رابطه پاشندگي همه‌ي امواج را در تركيب ميدان مغناطيسي ويگلر و محوري بدست آوردند ولي آنها رابطه پاشندگي را بطور عددي حل نكردند. ويلت و همكارانش رابطه پاشندگي را بدون در نظر گرفتن موج الكترومغناطيس چپگرد بطور عددي حل كردند. محسن پور و همکارانش رابطه پاشندگی امواج را در ليزر الكترون آزاد با میدان مغناطیسی محوری و ویگلر پیچشی بررسی کردند.

شاید بخواهید بدانید: آموزش درس فیزیک مدرن

اثبات خاصیت موجی الکترونها

البته او قبل از جنگ و در سال 1937 جایزه نوبل دریافت کرد که بخاطر اثبات خاصیت موجی الکترونها بود. یعنی نگرشی نقطه مقابل کارهای پدرش. در دنیای علم افراد مختلف با رویکردهای مختلف به موضوعات واحد کم نبوده اند؛ حتی برخی مثل بوهر و اینشتین موفق به کسب نوبل هم شده اند. اما افتخار پدر و پسری در این موضوع متعلق به تامسون ها میباشد.

شاید بخواهید بدانید: آموزش درس ترمودینامیک