Před 170 lety se narodil německý fyzik Eugen Goldstein
Co se mi na vědcích líbí, je to, že jsou týmem, takže není nutné pamatovat si jejich jména.“
(britský politik John Charles Wilmot)
V dějinách fyziky se stává, že intenzivní snaha objasnit nějakou zdánlivě nepatrnou nesrovnalost ve stavu poznání nebo výsledcích naměřených údajů může přispět k zásadně novému či hlubšímu pohledu na přírodní jevy. Taková situace nastala ke konci 19. století, kdy příroda vyslala hned několik signálů z nitra hmoty v podobě záhadných paprsků. S jejich objevem a studiem vlastností je spjato také jméno pozapomenutého německého experimentálního fyzika židovského původu Eugena Goldsteina. Byl vynálezcem výbojek, objevitelem anodového záření a někdy je mu přičítán i objev protonu.
Obr. 1. Eugen Goldstein (www.facebook.com)
Vše začalo objevem tzv. katodových paprsků, což je termín, se kterým se dnes již téměř nelze setkat. Tyto paprsky se objevují v silně vyčerpaných skleněných trubicích se zředěným plynem, do nichž jsou zataveny dvě elektrody pod vysokým napětím. Paprsky vycházejí z katody a projevují se mihotavým světélkováním plynu. V současné době se uplatňují v nejrůznějších výbojkách, rentgenových lampách i televizních obrazovkách. Za jejich objevitele v letech 1858 a 1859 je považován německý matematik a fyzik Julius Plücker, působící na univerzitě v Bonnu. Ten zároveň zjistil, že tyto „světelné sloupce“ lze vychylovat magnetem. Po něm celá řada badatelů méně či více známých jmen (J. W. Hittorf, G. H. Wiedemann, W. Crookes, J. H. Geissler, C. F. Varley, H. Hertz, P. Lenard, W. C. Röntgen) s katodovými paprsky experimentovala a postupně odhalovala jejich další vlastnosti.
Do této řady rovněž patří Eugen Goldstein. Narodil se 5. září 1850 v hornoslezském Gleiwitzu (dnes Gliwice, Polsko) v nezámožné židovské rodině. Přesto krátce studoval na univerzitě ve Vratislavi a pak v Berlíně u jednoho z nejvýznamnějších světových fyziků a mezinárodně proslulého koryfeje německé vědy Hermanna von Helmholtze (mezi jeho studijní kolegy patřili mj. M. Planck, W. Wien či M. I. Pupin). V roce 1881 zde obhájil doktorskou práci a od roku 1888 po celý život působil jako asistent a později (od roku 1927) jako vedoucí sekce astrofyziky (zabývající se fyzikou vesmíru včetně fyzikálních vlastností nebeských objektů) na berlínské a postupimské observatoři. Při studiu vedení elektrického proudu v plynech a fluorescenci látek využíval od roku 1898 svoji soukromou laboratoř, což byla tehdy rarita. Zemřel již v dusné politické atmosféře antisemitismu a útoků na „židovskou fyziku“ v Berlíně 25. prosince 1930 a byl pohřben na hřbitově Weissensee (pro zajímavost – druhém největším židovském hřbitově v Evropě s rozlohou 42 ha, který zázrakem téměř nezničen přežil éru nacismu i spojenecké bombardování koncem druhé světové války).
Při svých pokusech Goldstein zjistil, že katodové paprsky (Kathodestrahlen) vystupují kolmo z povrchu katody a nezávisejí na materiálu, z něhož je zhotovena. To by znamenalo, že jde o proud nějakých univerzálních částic vycházejících z nitra atomu. Protože částice menší než atomy nebyly tenkrát známy, a také o samotné existenci atomů stále panovaly pochybnosti, považoval Goldstein katodové paprsky za elektromagnetické vlny; obdobný názor zastávali i další významní němečtí fyzikové H. Hertz a G. H. Wiedemann. Byl též vlastně první, kdo v roce 1876 použil název „katodové paprsky“ namísto tehdy užívaného termínu „doutnavé světlo“.
Obr. 2. Goldsteinova katodová trubice
V roce 1886 Goldstein poněkud upravil výbojovou trubici a zjistil, že směrem od anody ke katodě vyletují další paprsky procházející otvorem („kanálem“) v perforované katodě a pohybující se dál až ke stínítku, kde vyvolávají světélkování. Tyto nové paprsky (Kanalstrahlen) nazval kanálové neboli anodové. Jejich rychlost závisí na vloženém napětí; jde o proud částic (kladných iontů) získaných z plynů. Zapsal se tak do historie atomové teorie a objevu subatomární částice protonu, byť byly (a jsou) jeho vcelku moderní názory široce ignorovány
Ve svých pracích v oblasti astrofyziky Goldstein využíval také výbojky s katodovým zářením k výzkumu komet a modelování jejich ohonů. Se svým nadřízeným, ředitelem berlínské hvězdárny W. Foerstrem, o tom otiskli v roce 1897 v Zeitungen zprávu pod titulem Německá věda triumfuje. Odráží to tehdejší situaci, kdy na jedno z předních míst ve fyzikálním výzkumu se dostalo Německo, které rychle dohánělo zpoždění za Británií a Francií. Jinak Goldstein publikoval málo, protože jako později Röntgen patřil k těm fyzikům, kteří prezentaci, nebo dokonce popularizaci vědeckých výsledků odmítají z důvodu rizika nesprávného zjednodušení nebo špatného porozumění.
Literatura:
[1]ŠTOLL, I. Dějiny fyziky. Praha: Prometheus, 2009.
[2]GASCHA, H. a S. PFLANZ. Kompendium fyziky. Praha: Universum, 2008.
[3]Ottův slovník naučný nové doby. (fotoprint). Litomyšl/Praha: Paseka/Argo, 1999.
[4]PATURI, F. R. Kronika techniky. Praha: Fortuna Print, 1993.
[5]KRAUS, I. Dějiny evropských objevů a vynálezů. Praha: Academia, 2001.