Прошло двадцать лет. В 1858 году боннский профессор Юлиус Плюккер первый после Фарадея сделал важные наблюдения. По заказу Плюккера искусный боннский стеклодув Генрих Гейсслер изготовил из прочного стекла большую яйцеобразную колбу. По концам этой колбы были впаяны металлические проволоки, оканчивавшиеся внутри колбы металлическими пластинками.
В средней части колба имела узкую трубочку, закрытую краном. Плюккеру было известно, что электричество в жидкостях переносится частичками материи, или ионами, движущимися по направлению к электродам. Боннскому физику хотелось проверить свое предположение о том, что прохождение тока в газах имеет такой же характер, как и в жидкостях.
Плюккер предполагал, что под влиянием токов высокого напряжения в разреженных газах могут образовываться ионы, которые будут проводить ток.
К электродам своей колбы Плюккер присоединил полюсы электрической машины[39], а к трубке с краном — откачивающий воздушный насос. Сначала не было заметно прохождения тока. Тогда, не прекращая действия машины, Плюккер принялся откачивать воздух. Через некоторое время он заметил, что от положительной (анодной) пластинки начал исходить светящийся пучок в направлении к отрицательной (катодной) пластинке.
Продолжая откачивать воздух, Плюккер увидел, что картина электрического разряда непрерывно изменяется. Из узкого шнура светящийся пучок превратился в широкую ленту, постепенно заполнившую весь объем сосуда. Но при дальнейшей откачке воздуха близ катодной пластинки все более и более увеличивалось темное пространство. Вскоре трубка совсем перестала светиться.
Плюккер установил, что цвет возникающего в начале опыта светового пучка зависит от того газа, который находится в трубке. Воздух дает фиолетовое свечение, азот — лиловое, водород — розоватое.
После того как трубка перестала светиться, Плюккер заметил при дальнейшей откачке воздуха свечение ярко-зеленого цвета на расположенной против катода поверхности стекла.
Плюккер высказал предположение, что катодная пластинка излучает особые, не видимые глазом лучи. Распространяясь прямолинейно, эти лучи падают на внутреннюю поверхность стеклянной колбы и вызывают свечение стекла (флюоресценцию).
Эти странные лучи, открытые Юлиусом Плюккером, после его смерти продолжал исследовать его друг, физик Иоганн Гитторф, профессор Мюнстерского университета.
Гитторф установил, что открытое Плюккером катодное излучение может быть отклонено магнитом от первоначального направления: когда Гитторф подносил магнит, то свет флюоресценции сдвигался с прежнего места на стекле.
Гитторф установил также, что твердые тела поглощают эти таинственные лучи. Он приготовлял стеклянные сосуды, внутри которых помещал различные фигурки из металла или другого непрозрачного материала. При пропускании разрядов на флюоресцирующей поверхности стекла получались тени фигур, стоявших на пути лучей. Это же явление одновременно служило доказательством того, что исследуемые лучи распространяются прямолинейно.
22 августа 1879 года известный английский ученый Вильям Крукс сделал обширный доклад собранию английских ученых о своих исследованиях катодных лучей. Крукс ничего не знал о работах Гитторфа и вел свои опыты самостоятельно.
Уже само название круксовского доклада было необычайным. Физики знали три состояния вещества: твердое, жидкое и газообразное. Крукс же собрал ученых, чтобы рассказать им о «лучистой» материи, или о «четвертом состоянии вещества».
И вот что новое после Гитторфа установил Крукс:
1. При пропусканий токов высокого напряжения через трубку с очень сильно разрежённым газом из ее катода вырывается поток частичек, несущихся с громадной скоростью.
2. Эти частички движутся строго прямолинейно.
3. Эта лучистая материя может производить механическое действие. Она, например, приводит во вращение маленькую вертушку, поставленную на ее пути.
4. Лучистая материя отклоняется магнитом.
5. В местах, на которые падает лучистая материя, развивается тепло. Если катоду придать форму вогнутого зеркала, то в фокусе этого зеркала могут быть расплавлены даже такие тугоплавкие сплавы, как, например, сплав иридия с платиной.
— Катодные лучи, — говорил Крукс изумленным слушателям, — представляют собой поток материальных телец, а именно — частиц отрицательного электричества. Такие же частицы, по моему глубокому убеждению, входят в состав каждого атома материи. А если это так, то химический атом не есть уже больше нечто неделимое.
39
В последующих опытах Плюккер и другие ученые пропускали через трубку разряды индукционной катушки Румкорфа.