Qui était Eugène Goldstein ?
Il est l’un des premiers à étudier les tubes à décharge. En 1886 il découvre les rayons anodiques ou rayons canaux.
Eugen Goldstein : biographie, contributions et découvertes
Eugen Goldstein (1850-1930) était un physicien allemand né en 1850 dont la principale contribution scientifique fut la découverte des rayons anodiques, aussi appelés canaux. Son travail était également essentiel pour que Joseph John Thomson présente plus tard son modèle atomique, ce que Goldstein n’a jamais fait. Issu d’une famille aisée, Goldstein a travaillé à l’Observatoire de Berlin entre 1878 et 1890. Cependant, sa carrière s’est développée presque entièrement à l’Observatoire de Potsdam, où il a été chef de la section d’astrophysique. En outre, il a été professeur de physique à l’Université de Berlin.
Ses expériences sur les décharges électriques dans le vide ont conduit à la découverte des rayons de canal. Goldstein présente ses travaux à l’Académie de Berlin en 1886 et poursuit ses recherches sur le même sujet jusqu’au début du XXe siècle. Ses conclusions sur la trajectoire de ces rayons conduisent en 1913 à la découverte d’isotopes. Les résultats de ces expériences, en plus d’autres découvertes faites, ont été publiés dans divers magazines allemands. Enfin, ses articles furent rassemblés pour publication dans un ouvrage intitulé Rayos Canales, en 1830, la même année de sa mort.
Biographie 
Eugen Goldstein est né le 5 septembre 1850 à Gleiwitz (l’actuelle ville polonaise de Gliwice), ville alors située en Haute-Silésie prussienne. Sa famille se consacra à la viticulture, ce qui leur permit d’avoir une position très riche.
Après des études au Gymnasium (institut) de Ratibor, il entre en 1869 à l’Université de Breslau. Goldstein a ensuite déménagé à Berlin, à l’université de laquelle il a terminé son doctorat sous la direction du physicien allemand Hermann von Helmholtz.
Synthèse biographique 
Goldstein a publié son premier ouvrage scientifique en 1876, tandis que le dernier a été publié cinquante ans plus tard. La plupart d’entre eux étaient consacrés à des sujets liés à ce qui serait le grand intérêt de leur vie professionnelle : les décharges électriques, tant dans un environnement de vide poussé que dans un environnement modéré. Le scientifique travailla à l’observatoire de Berlin entre 1878 et 1890. En 1888, il devint professeur à l’Université de Berlin.
Avec l’aide de l’Académie des sciences, il a mené un grand nombre d’expériences sur les décharges électriques dans le vide qui ont conduit à la découverte des rapports de canaux. Ses travaux lui ont valu la médaille Hughes en 1908. Cependant, la majeure partie de sa carrière professionnelle s’est déroulée à l’Observatoire de Potsdam, en Allemagne. Il y occupe le poste de directeur du département d’astrophysique à partir de 1927. Goldstein collabore également avec l’Institut de physique technique. En plus de ces activités scientifiques, Goldstein a été avocat sur des questions liées à l’immigration juive, une communauté dont il faisait partie. Eugen Goldstein s’est marié à un âge avancé, en 1925. Cinq ans plus tard, le 26 décembre 1930, il mourut et fut enterré au cimetière hébreu Weißensee de la ville de Berlin.
Travail et encore travail
Les travaux de Goldstein avaient pour toile de fond les études menées par Julius Plücker au milieu du XIXe siècle sur la lumière émise dans les tubes à décharge et l’influence des champs magnétiques sur l’éblouissement. Plus tard, en 1869, Johann Wilhelm Hittorf analysa les tubes à décharge des rayons énergétiques qui partaient de la cathode, l’électrode négative.
Goldstein avait déjà réalisé ses propres études sur les tubes à décharge dans les années 1870. À cette époque, il appelait Kathodenstrahlen ou rayons cathodiques les émissions lumineuses étudiées par d’autres scientifiques. En 1886, le chercheur découvrit que les tubes à décharge à cathode perforée émettaient également de la lumière à l’extrémité de la cathode. Sa conclusion était qu’en plus des rayons cathodiques déjà connus, il y en avait d’autres qui se déplaçaient dans la direction opposée, de la cathode chargée négativement à l’anode chargée positivement. Les rayons découverts par Goldstein passaient par les canaux de la cathode, c’est pourquoi on les appelait kanalstrahlen, ou rayons canaux. En son temps, la découverte de Goldstein est très appréciée et devient l’un des fondements de la physique contemporaine.
Malgré une certaine confusion sur cette question, Goldstein n’a jamais réellement proposé son propre modèle atomique. Ses découvertes ont cependant été essentielles pour que Thomson développe les siennes. Quelque chose de similaire se produit avec la découverte du proton. Goldstein a observé cette particule dans des tubes à vide lors d’expériences à rayons cathodiques, mais la communauté scientifique attribue la découverte à Ernest Rutherford.
Les premières expériences de Goldstein avec des tubes de Crookes ont été réalisées dans les années 1870. Pour ce faire, le scientifique a modifié la structure que William Crookes avait développée il y a des décennies. Le tube de Crookes est constitué d’un tube vide en verre. Y circulent des gaz dont la pression peut être régulée en modérant l’évacuation de l’air à l’intérieur.
Cette structure contient deux pièces métalliques, qui agissent comme des électrodes. Chacune des pièces est située à une extrémité du tube, toutes deux connectées à des sources de tension externes.
Lorsque le tube est électrifié, l’air à l’intérieur est ionisé et devient conducteur d’électricité. Cela provoque la fluorescence des gaz en fermant le circuit entre les deux extrémités.
Expérimentez avec des tubes modifiés
Un autre changement a déjà été apporté au cours de l’expérience, lorsque la tension entre les extrémités du tube a augmenté de plusieurs milliers de volts.
Goldstein a conclu qu’en plus des rayons cathodiques, qui allaient de la cathode avec une charge négative à l’anode avec une charge positive, il y avait un autre type qui voyageait dans la direction opposée. Le scientifique les a appelés rayons de canal.
Le comportement de ces rayons ne différait pas seulement de celui des cathodes dans leur trajectoire. De plus, les particules présentaient également un comportement opposé en termes de champ magnétique et de champ électrique.
Goldstein en déduit que la charge électrique des rayons du canal doit être opposée à celle des rayons cathodiques, c’est-à-dire positive.
Modification des tubes cathodiques
Les expériences d’Eugen Goldstein ont également été essentielles pour approfondir les notions techniques sur les rayons cathodiques.
Grâce à ses expériences avec les tubes vides, le scientifique a découvert que les rayons cathodiques pouvaient projeter des ombres nettes dans une direction perpendiculaire à la zone couverte par la cathode.
Cette découverte a été très utile pour pouvoir modifier la conception des tubes cathodiques utilisés jusqu’à ce moment. Ainsi, des cathodes concaves pouvaient être placées dans leurs coins, de telle sorte que des rayons focalisés apparaissaient. Cette technique eut plus tard une grande variété d’applications.
D’autre part, les rayons du canal, également appelés rayons anodiques ou rayons positifs, dépendent directement des caractéristiques physiques et chimiques du gaz qui est introduit à l’intérieur du tube.
Entre autres aspects, la relation entre la masse des particules et la charge électrique est différente selon la nature du gaz utilisé.
Ce facteur de différenciation a permis de clarifier le fait que les particules sortaient de l’intérieur du gaz, au lieu de l’anode du tube électrifié.
Premiers pas dans la découverte du proton
Bien que sa découverte lui soit parfois attribuée, Goldstein n’était responsable que de jeter les bases qui ont conduit à la confirmation de l’existence de particules fondamentales chargées positivement.
Dans ses expériences avec des tubes à rayons cathodiques modifiés, le scientifique a observé des rayons traversant la cathode dans la direction opposée aux rayons cathodiques.
Après avoir étudié les rayons canaux, nom donné à ce nouveau type de rayons, Goldstein a déterminé qu’ils étaient constitués de particules chargées positivement et que leur masse était différente selon le gaz utilisé.
Cependant, la découverte du proton a été faite des décennies plus tard, lorsque le chimiste et physicien britannique Ernest Rutherford a mené des expériences similaires avec de l’azote.
Fondements de la physique moderne
Outre les résultats concrets de ses expériences, Goldstein a apporté avec eux les fondements de la physique moderne. De cette manière, la découverte des rayons canaux a confirmé l’idée que les atomes se déplaçaient selon un schéma spécifique et à grande vitesse.
Ces deux idées ont été essentielles au développement de la physique atomique actuelle, le domaine de la physique qui analyse les propriétés et le comportement des atomes sous tous leurs aspects.
Entre autres aspects, les travaux de Goldstein ont été fondamentaux pour l’étude des isotopes, en plus de sa contribution à d’autres applications scientifiques qui sont encore en vigueur aujourd’hui.
Ouvrages publiés
Pendant plusieurs décennies, les études de Goldstein ont paru dans divers magazines. Parmi les plus importants figurent Ueber die Reflexion elektrischer Strahlen (1882) ; Uber elektrische Leitung im Vakuum (1885); Ueber die durch Kathodenstrahlen hervorgerufenen Färbungen einiger Salze (1897); et Ueber eine noch nicht untersuchte Strahlungsform an der Kathode induzierter Entladungen (1898).
La même année de sa mort, 1930, tous ses écrits sont réunis pour être publiés en un seul volume. L’œuvre a reçu le titre de Channel Rays.
Eugen Goldstein (1850-1930)
Physicien allemand qui a découvert et nommé les rayons canal (1886) qui émergent à travers des trous dans les anodes des tubes à décharge électrique à basse pression (plus tard révélés être des particules chargées positivement). Plus tôt, il a inventé le terme « rayon cathodique » (1876) émis par une cathode. Il fut le premier à voir qu’ils pouvaient projeter une ombre et étaient émis perpendiculairement à la surface. Il a également étudié les longueurs d’onde de la lumière émise par les métaux et les oxydes lorsque les rayons du canal les frappent. Lorsque l’Urania de Berlin a ouvert ses portes en 1889, elle comptait cinq départements scientifiques et un « théâtre des sciences », c’est Goldstein qui avait recommandé la « salle de physique dans laquelle le visiteur pouvait expérimenter par lui-même ». Parmi ses étudiants qui ont poursuivi son travail, citons Wilhelm Wien et Johannes Stark