TIA ÂM CỰC
Sự phát hiện electron (điện tử) đã gây một chấn động đối với những quan điểm hiện hành về nguyên tử. Hạt electron là một hạt nhiều ngàn lần nhẹ hơn nguyên tử. Lịch sử phát hiện hạt electron kéo dài nhiều thập kỷ. Năm 1858 một nghệ nhân thổi thủy tinh, chủ nhân một xưởng thủ công, Heinrich Geissler (1815 - 1879), chế tạo một ống thủy tinh chứa khí có mật độ nhỏ, trong đó được gắn hai cực (ống thủy tinh này được gọi là ống Geissler. Nếu nối hai cực của ống với hai cực của một nguồn điện áp không thay đổi thì dòng điện xuất hiện trong mạch và khí trong ống phát ra ánh sáng. Vào khoảng giữa thế kỷ thứ XIX, nhà vật lý người Đức Julius Plucker (1801 - 1868) bắt đầu quan tâm đến ống Geissler.
Ông thiết lập được quy luật: độ dẫn của khí trong ống phụ thuộc vào mật độ của khí, độ dẫn này tăng lên, khi một phần khí được hút ra ngoài. Và đồng thời mỗi loại khí lại phát ra một ánh sáng với màu đặc trưng. Như vậy Plucker năm 1858 đã phát minh ra ống thủy tinh có khả năng phát ra ánh sáng. Ống thủy tinh (ngày nay ta gọi là ống huỳnh quang hay nêon) được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp quảng cáo và trong các màn trình diễn. Khi mật độ khí trong ống giảm nhiều thì gần âm cực (catôt) xuất hiện một khoảng tối: ''vết âm cực''. Nếu khí càng bị hút ra ngoài thì vết đen này càng phát triển và chiếm hết ống thủy tinh và không còn ánh sáng phát ra nữa. Các nghiên cứu của Plucker (1859) chứng tỏ rằng có những tia mắt không nhìn thấy đi xuyên qua khoảng tối nói trên. Các ''tia'' này sau đó có tên là các tia âm cực hay tia catôt.
Những tính chất cơ bản của tia âm cực này được tìm ra sau nhiều thí nghiệm xuất sắc của nhà vật lý và hóa học người Anh William Crookes (1832 - 1919) nhờ những ống mang tên ông. Những ống này với mật độ khí rất bé với nhiều hình dạng khác nhau. Nếu trên đường đi của các tia âm cực ta đặt một màn kim loại (Crookes dùng một hình chữ thập Mlata). Ở sau màn về phía đối diện của ống người ta quan sát được bóng của màn. Như vậy trong ống, các tia âm cực truyền theo đường thẳng. Nếu đưa vào ống một bức xạ kế (cũng do ông phát minh năm 1875), ông quan sát thấy bức xạ kế bắt đầu quay nếu dụng cụ này được đặt trên đường đi của những tia âm cực. Điều đó có nghĩa là các tia âm cực có khả năng gây ra một tương tác cơ học. Bây giờ nếu đặt một nam châm vào đấy thì tia âm cực bị lệch di và do đó bóng của màn cũng xê dịch. Điều đó có nghĩa là các tia âm cực mang điện tích. Ông tưởng rằng các tia âm cực là một loại ''vật chất bức xạ'', một dạng thứ tư của vật chất hay là một trạng thái siêu khí nào đó khác xa trạng thái khí và trạng thái lỏng.
Crookes và những nhà vật lý khác cho rằng các tia âm cực được hình thành từ các phân tử của khối khí còn lại trong ống. Khi chạm phải âm cực, chúng thu được diện tích âm và sau đó bị đẩy đi vì điện cực cùng dấu là âm cực.
Song song với giả thuyết phân tử nói trên của Crookes, còn tồn tại một giả thuyết khác của các nhà vật lý người Đức là Gustav Heinrich Wiedemann (1826 - 1899), Heinrich Rudolf Hertz (1857 - 1894) và Philippu Eduard Anton Lenard (1862 - 1947). Theo giả thuyết của những nhà vật lý ấy, tia âm cực gắn liền với quá trình kích thích ête, vốn là một môi trường không trông thấy chiếm đầy Vũ Trụ. Song giả thuyết sóng này không tương thích với hiện tượng tia âm cực bị lệch vì từ trường (từ trường không có tác động đối với sóng). Ngoài ra giả thuyết của Crookes cũng không giải thích được một hiệu ứng phát hiện ra năm 1892: các tia âm cực có khả năng xuyên qua các màng nhôm mỏng. Thật khó hiểu vì sao các phân tử tích điện lại có thể ''khôn khéo'' đi xuyên qua được vật rắn. Cùng lúc các thí nghiệm của nhà vật lý người Pháp Jean Baptiste Perrin thực hiện năm 1895 chứng tỏ điều sau này: các tia âm cực bản thân mang điện tích âm và bản chất các tia âm cực có nhiều khả năng là hạt hơn là sóng.
