Joseph John Thomson

Joseph John Thomson
Foto från webbplatsen http://www.krugosvet.ru/

Thomson Joseph John (1856-1940), grundare av den vetenskapliga skolan, medlem (1884) och president (1915-1920) i Royal Society of London, utländsk motsvarande medlem av St. Petersburg Academy of Sciences (1913) och utländsk hedersmedlem medlem (1925) av USSR Academy of Sciences. Direktör för Cavendish Laboratory (1884-1919). Undersökte passage av elektrisk ström genom förtärda gaser. Upptäckte (1897) elektronen och bestämde (1898) dess laddning. Föreslog (1903) en av de första modellerna av atomen. En av skaparna av den elektroniska teorin om metaller. Nobelpriset (1906).

THOMSON, JOSEPH JOHN (1856–1940), engelsk fysiker, tilldelade 1906 Nobelpriset i fysik för sitt arbete som ledde till upptäckten av elektronen. Född den 18 december 1856 i Manchester-förorten Cheetham Hill. Han gick in på Owens College (senare University of Manchester) och fortsatte sin utbildning vid Trinity College, Cambridge University. Från 1918 till slutet av sitt liv var han rektor för Trinity College. Från 1884 till 1919 var Thomson professor vid Cambridge University och samtidigt chef för Cavendish Laboratory; 1905–1918 - professor vid Royal Association i London.

Thomson är mest känd för sitt arbete relaterat till upptäckten av elektronen: 1897, när han studerade avböjningen av katodstrålar i magnetiska och elektriska fält, upptäckte Thomson att de var en ström av negativt laddade partiklar. Han mätte förhållandet mellan laddning och massa av partiklar och visade att de är 1837 gånger lättare än en väteatom. 1899 upptäckte han elektroner i fotoström och observerade effekten av termionemission. Han studerade egenskaperna hos elektrisk urladdning i gaser och gav en förklaring av det kontinuerliga spektrumet av röntgenstrålning.

Thomson är en av grundarna till den elektroniska teorin om metaller (1900). Han fick ett uttryck för det effektiva tvärsnittet för spridningen av elektromagnetiska vågor av fria elektroner (Thomsons formel). 1903 byggde han en av de första modellerna av atomen, vilket tyder på att atomen är en positivt laddad sfär med elektroner inbäddade i den. År 1904 föreslog Thomson idén att elektroner i en atom bildar olika konfigurationer som bestämmer periodiciteten hos kemiska element; därigenom försökte han upprätta ett samband mellan en atoms elektroniska struktur och dess kemiska egenskaper.

Med början 1905 påbörjade Thomson en detaljerad experimentell studie av den så kallade. "kanal"-strålar - snabbrörliga partiklar som bildas bakom katoden på ett gasurladdningsrör där ett hål görs. Genom att avleda dessa strålar i elektriska och magnetiska fält sönderdelade han dem i komponenter, vars antal och egenskaper berodde på sammansättningen av gasen i röret. Detta arbete utgjorde grunden för masspektrometri. År 1911 utvecklade Thomson parabelmetoden för att mäta förhållandet mellan en partikels massa och dess laddning, vilket var viktigt för studiet av isotoper. 1912 fick han de första uppgifterna om existensen av isotoper - han upptäckte neonatomer med massor av 20 och 22.

Under tiden som Thomson ledde det blev Cavendish Laboratory ett ledande forskningscentrum. Här arbetade, under Thomsons ledning, F. Aston, W. Wilson, E. Rutherford, W. Richardson m.fl. För vetenskapliga landvinningar tilldelades Thomson B. Franklins (1923), M. Faradays (1938) medaljer. , Copley (1914), etc. .

Återtryckt från webbplatsen http://www.krugosvet.ru/

Joseph John Thomson föddes den 8 december 1856 i Manchester. I Manchester tog han examen från Owens College, och 1876-1880 studerade han vid University of Cambridge vid Trinity College. I januari 1880 klarade Thomson sina slutprov och började arbeta på Cavendish Laboratory.

Hans första artikel, publicerad 1880, ägnades åt den elektromagnetiska teorin om ljus. Året därpå kom två artiklar, varav en lade grunden för den elektromagnetiska teorin om massa. Artikeln hette "Om de elektriska och magnetiska effekterna som produceras av elektrifierade kroppars rörelse."

Thomsons vetenskapliga prestationer uppskattades mycket av chefen för Cavendish Laboratory, Rayleigh. När han avgick som direktör 1884, rekommenderade han Thomson som sin efterträdare.

Från 1884 till 1919, när han efterträddes som laboratoriechef av Rutherford, ledde Thomson Cavendish Laboratory.

Efter att ha tagit upp studien av katodstrålar, beslutade Thomson att kontrollera om experimenten från hans föregångare, som uppnådde avböjning av strålar av elektriska fält, utfördes tillräckligt noggrant. I röret designat av Thomson attraherades katodstrålarna till en positivt laddad platta och stötte bort från en negativ, det vill säga de betedde sig som förväntat från en ström av snabbt flygande små blodkroppar laddade med negativ elektricitet. Efter att ha bestämt strålarnas natur kvalitativt, ville han ge en exakt kvantitativ definition av de blodkroppar som utgjorde dem.

Sedan, på väggen mittemot katoden, applicerade han ett tunt lager av ett ämne som kunde glöda under påverkan av inkommande partiklar. Resultatet blev katodstrålerörens förfader.

Det visade sig att partiklarna flyger i röret med enorma hastigheter, nära ljushastigheter. Och den elektriska laddningen per massaenhet av blodkropparna var enorm. Han upptäckte vidare att förhållandet mellan den specifika laddningen och en massaenhet är ett konstant värde, oberoende av hastigheten hos partiklarna, katodmaterialet och typen av gas i vilken urladdningen sker. Själva ordet "atom" betydde "odelbar". I tusentals år som har gått sedan Demokrits tid har atomer varit symboler för delbarhetens gräns, symboler för materiens diskrethet.

Som ett resultat av beräkningar bestämde Thomson att partiklar inte är något annat än små elektriska laddningar, odelbara elektricitetsatomer eller elektroner.

Den 29 april 1897, i rummet där möten i Royal Society of London hade hållits i mer än tvåhundra år, gav han en rapport om sin upptäckt.

Namnet "elektron", som en gång föreslagits av Stoney för att beteckna storleken på den minsta elektriska laddningen, blev namnet på den odelbara "elektricitetsatomen".

1904 avtäckte Thomson sin nya modell av atomen. Det var också en sfär likformigt laddad med positiv elektricitet, inom vilken negativt laddade blodkroppar roterade, vars antal och placering berodde på atomens natur. Forskaren kunde inte lösa det allmänna problemet med ett stabilt arrangemang av blodkroppar inuti en sfär, och han bestämde sig för det speciella fallet när blodkropparna ligger i samma plan och passerar genom sfärens centrum. I varje ring utförde blodkropparna ganska komplexa rörelser, som författaren till hypotesen förknippade med spektra. Och fördelningen av blodkroppar bland skalringarna motsvarade de vertikala kolumnerna i det periodiska systemet.

Thomson lärde fysiker hur man kontrollerar elektroner, och detta är hans främsta förtjänst. Utvecklingen av Thomsons metod utgör grunden för elektronoptik, elektronrör och moderna laddade partikelacceleratorer. 1906 tilldelades Thomson Nobelpriset i fysik för sin forskning om elektricitets passage genom gaser.

Thomson utvecklade också metoder för att studera positivt laddade partiklar. Hans monografi "Strålar av positiv elektricitet", publicerad 1913, lade grunden för masspektroskopi. Thomson dog den 30 augusti 1940.

Återtryckt från webbplatsen http://100top.ru/encyclopedia/

Litteratur:

Thomson J. Electron i kemi. M. – L., 1927

Thomson J. Elektricitet och materia. M. – L., 1928

Gnedina T.E. Upptäckten av GG (Thomson). M., 1973

Född 18 december 1856, Cheetham nära Manchester, Storbritannien
Död 30 augusti 1940, Cambridge, Storbritannien
Nobelpriset i fysik 1906.
Nobelkommitténs ordalydelse: "Som ett erkännande av det enorma bidraget till teoretiska och experimentella studier av ledningsförmågan hos gaser."

Vår nuvarande karaktär verkar extraordinär även jämfört med den "vanliga" Nobelpristagaren. Tja, låt oss börja med det faktum att sju av hans "vetenskapliga söner" också blev Nobelpristagare (han levde för att få fem priser). Liksom många av hans "vetenskapliga barnbarn" (vi skrev om både den mest kända "vetenskapliga sonen" och ett av hans barnbarn). Hans egen son blev också Nobelpristagare, och för samma elementarpartikel som vår hjälte upptäckte. Gissade du det? Jo, självklart... Träffa JJ.

Och det här är inte pseudonymen för någon rappare, det här är gamla goda England. "JJ" är ett egennamn, även om det är förkortning för "Sir Joseph John Thomson". Thomson var dock inte en adelsman till födseln, som hans mest kända student Rutherford. Han föddes i en bokhandlarfamilj, även JJ (Joseph James) Thomson och Emma Swindales. Fadern ville att hans son skulle få en bra utbildning och bli ingenjör, och därför gick JJ Jr vid 14 års ålder till Owens College, nu känt som University of Manchester.

Två år senare dog Thomson Sr. Det fanns inga pengar heller, men min mamma och hennes goda akademiska prestationer, som gav henne ett stipendium, hjälpte till. Träningen fortsatte. Owens College hade en utmärkt experimentell fysikkurs. Men för att studera fysik behövde du redan då goda kunskaper i matematik. Och Thomson går in på Trinity College, Cambridge, där han studerar teoretisk fysik och matematik. 1880, vid 24 års ålder, tog han sin kandidatexamen och började arbeta vid Cavendish Laboratory (i själva verket Cambridge Physics Department).

modern utsikt över Cavendish Laboratory
Låt oss påminna läsarna om att laboratoriet fick sitt namn inte från namnet på den berömda kemisten Henry Cavendish, utan från namnet på kanslern i Cambridge, William Cavendish (Henry var den 2:e Lord Cavendish och William den 7:e), som donerade en mycket pengar för dess konstruktion. Även om, naturligtvis, minnet av Henry Cavendish bevarades i den.

Fyra år senare, 1884, när Thomson ännu inte hade fyllt 28 år, och han inte hade några speciella vetenskapliga prestationer, förutom berömmelsen om en bra fysiker och matematiker med "rätt händer", hände en fantastisk sak. Direktören för Cavendish Laboratory, John William Strett, den tredje Baron Rayleigh, en rutinerad man som senare (1904) skulle få Nobelpriset för upptäckten av argon och lämna sin titel i vetenskapens historia i termer av Rayleighs spridning och Rayleigh vinkar, avgick. Innan Strett innehas posten som direktör av James Clerk Maxwell själv (förresten, som ägnade mycket tid åt att analysera och publicera Henry Cavendishs vetenskapliga arkiv).

John William Strett

Och sedan är Thomson utsedd till denna viktiga post. Underbar! De skriver att en amerikansk fysiker som internerade i ett laboratorium, efter att ha lärt sig om den nya Cavendish-professorn, flydde till sitt hemland med orden "det är meningslöst att arbeta under en professor som bara är två år äldre än dig", och en Cambridge-lärare. -mentor talade hårdare: "... kritiska tider kommer på universitetet när bara pojkar blir professorer!" I det här fallet gjordes valet av den avgående Strett själv. Kanske för att Thomsons talang fortfarande var uppenbar i avsaknad av, som de säger, "genombrottsresultat" hittills? Det är inte för inte som hans första tryckta vetenskapliga arbete publicerades i Proceedings of the Royal Society of London, när han bara var 19. Strett tog i alla fall inte fel – Thomson ledde utmärkt laboratoriet i mer än en tredjedel av ett århundradet, precis som hans föregångare fick Nobelpriset och lämnade över sin post inte mindre till den store vetenskapsmannen... Men mer om det senare.

Efter att ha blivit regissör och fått större handlingsfrihet började Thomson studera den elektriska ledningsförmågan hos gaser i ett Crookes-rör. Detta är ett glaskärl med två elektroder i motsatta ändar, från vilka nästan all luft har pumpats ut. Faktiskt upptäckte William Crookes, skaparen av den här enheten, att när luften är tillräckligt sällsynt börjar glaset i änden av röret mittemot katoden att fluorescera med gulgrönt ljus, uppenbarligen under påverkan av någon form av strålning, som kallades katodstrålar.

Fluorescens i katodröret

Sir William Crookes med katodrör. Tecknad 1902

Några ord måste naturligtvis sägas om William Crookes själv, skaparen av katodröret. Den berömda vetenskapsmannen som upptäckte tallium och fick helium i laboratoriet var en ivrig spiritist. 1874, vid 42 års ålder, i toppen av sina vetenskapliga krafter, publicerade han en artikel där han konstaterade att spiritualism är vetenskapligt och att andefenomen faktiskt förekommer. Skandalen var sådan att Crookes var tvungen att "lägga sig låg" i många år - vänta på att hans vetenskapliga auktoritet skulle bli orubblig, liksom hans position i Royal Scientific Society, vänta på ett riddarskap (1897) och 1898 göra ett slags "kommer ut" ", men i andan av dessa år.

Skurkar och anden han kallar

Crooks uppgav att han var en engagerad homosexuell spiritualist. Detta är vad Crooks förblev till sin död 1919. Så från 1913 till 1915 leddes Royal Society of London, enligt vår mening, av en pseudovetenskapsman (men bara det). Förresten, 1915 ersattes Crookes i det här inlägget av vår hjälte i 6 år.

Men låt oss gå tre decennier tillbaka, från gamla Crookes till unge Thomson. I början av hans studier med Crookes-röret fanns det allvarliga tvister i den vetenskapliga världen - relativt sett trodde representanter för den brittiska skolan (och Crookes själv) att katodstrålar är en ström av vissa partiklar, och representanter, relativt sett, av den tyska skolan, baserat på inte särskilt tillförlitliga experiment Hertz, trodde de att de representerade vågor av eter - ett visst ämne som genomsyrade rymden.

Thomson katodrör med magnetspolar för att avleda elektroner

Thomsons främsta förtjänst var att han kunde visa: katodstrålar är fortfarande partiklar (kroppar, som Thomson själv kallade dem), och samtidigt är de alltid desamma. Thomson lyckades till och med mäta förhållandet mellan laddning och massa av en partikel - nu en av de grundläggande konstanterna. Det var så elektroner upptäcktes och mänskligheten tog det första steget in i atomens djup. Thomson själv blev författare till den första modellen av atomens struktur, som kallades "russinpudding" - "russin" - elektroner - flyter eller är helt enkelt insprängda i någon utsmetad positivt laddad kropp.

Thomson atom

Ett halvt sekel senare skulle hans egen son och elev få Nobelpriset för att ha kunnat visa elektronens dubbla natur genom att upptäcka dess vågegenskaper. Och mycket tidigare skulle hans första elev ta nästa steg för att förstå atomens struktur och förstöra Thomsons "goda" modell.

Redan före upptäckten av elektronen (1896−1897), 1895, inträffade en annan viktig händelse i Thomsons liv och hela brittisk och världsvetenskaplig vetenskap (nej, inte Nobelpriset - det delades inte ut alls då, och Thomson skulle få sin välförtjänta utmärkelse först 1906; som vi förstår "valde" Nobelkommittén under de första åren värdiga fysiker från en mycket stor pool). Thomsons första doktorand (forskarstudent), en ung nyzeeländare vid namn Ernest Rutherford, dök upp på Cavendish Laboratory.

Nya Zeelands vetenskapliga tidskrift "Rutherford"

Det var med honom som Thomson gjorde sitt livs viktigaste upptäckt. Rutherfords brev till sin brud bevarade åt oss en beskrivning av Thomson och hans familj. ”Han är väldigt trevlig i samtalet och är inte alls ett gammaldags fossil. Utseendemässigt är han medellängd, mörkhårig och mycket ungdomlig. Han är väldigt dåligt rakad och har ganska långt hår. Han har ett tunt, avlångt ansikte, ett uttrycksfullt huvud, två djupa vertikala veck som går ner från näsan... Han bjöd in mig på lunch hos honom på Scroop Terrace, där jag såg hans fru - en lång brunhårig kvinna med en sjukligt ansikte, men mycket vänlig och pratsam...”

Jag måste säga att Ji-Gi var en helt anständig man och en normal labbchef. När du har koll på en student i ditt eget labb, gift dig. Dessutom är studentens far en Regius-professor i medicin vid Cambridge. 1890 gifte sig 28-åriga Thomson och Rose Paget, och två år senare föddes deras första barn, George Paget. Nobelpristagare 1937 för upptäckten av elektronens vågnatur, om så.

George Paget Thomson

Förresten, om någon vill ha statistik över nomineringar, så här:

Nobelpriset i fysik, 1906. 18 nomineringar.

J.J. Thomson - 8 nomineringar
Gabriel Lipmann (1908 pristagare) - 3
Henri Poincaré (han nominerades 51 gånger, men fick aldrig priset) - 3
Ludwig Boltzmann (som förtjänade priset, men tyvärr dog 1906) - 2
Resten - 1 vardera (bland dem Thomsons namne - William Thomson (1824-1907), mer känd som Lord Kelvin, som inte heller lyckades ta emot priset)

Thomson levde ett långt liv. Han förtjänade sin adel, som Vladimir Voroshilov tyckte om att säga, "med sitt eget sinne", blev han nobelist. 1913 blev han chef för Royal Society of London, och 1919 överförde han professuren till Rutherford, som återvände till Cambridge. Sju av hans medarbetare blev Nobelpristagare, till att börja med den första doktoranden Rutherford, som Thomson överlevde och begravde. Han väntade tills hans son vann Nobelpriset. Han var chef för Royal Society of London, chef för Trinity College...

Han var 84 år när han dog; Andra världskriget pågick, slaget om Storbritannien var i full gång. JJ fick den högsta äran att bli begravd i Westminster Abbey. Förresten, en annan intressant poäng: Thomson är en av de få nobelisterna under de första åren som vi kan se och höra. På Nobelkommitténs hemsida finns ett inlägg gjort 1934, där Thomson berättar om upptäckten av elektronen.

Och om själva bidraget från Thomson, som började skapa Cavendish Laboratory School, kan man säga med Oliver Lodges ord: "Hur mycket mindre skulle världen veta om Cavendish Laboratory inte hade funnits i världen. Men hur mycket skulle inte detta berömda laboratorium ha minskat om Sir J. J. Thomson inte hade varit en av dess direktörer!

Cavendish Research Group. 1932. Sittande (från vänster till höger): Ratcliffe, P. Kapitsa, D. Chadwick, Ladenberg, J. J. Thomson. E. Rutherford, C. Wilson, F. Aston, C. Ellis, P. Blackett D. Cockcroft. Andra raden: fjärde från vänster - Marcus Oliphant; fjärde från höger - Norman Feather.

Joseph John Thomsons korta biografi om den engelske fysikern kommer att berätta om hans liv och upptäckter.

Joseph John Thomsons biografi kortfattat

Född i Cheetham Hill den 18 december 1856, en förort till Manchester. Hans pappa, en bokhandlare, ville att pojken skulle bli ingenjör, och vid 14 års ålder skickade han honom för att studera vid Owens College (numera University of Manchester). Men två år senare dog hans far, men Thomson fortsatte sina studier tack vare det ekonomiska stödet från sin mor och en stipendiefond.

Efter att ha fått titeln ingenjör vid Owens 1876 gick Thomson in på Trinity College, Cambridge University. Han tog sin kandidatexamen i matematik 1880.

1881 valdes han till medlem av Trinity Colleges akademiska råd och började arbeta vid Cavendish Laboratory i Cambridge.

1884 avgick J. W. Strett, efterträdare som professor i experimentell fysik och chef för Cavendish Laboratory. Thomson tillträdde denna post trots att han bara var 27 år gammal.

Thomson gifte sig med Rose Paget 1890; de hade en son och dotter. Hans son J.P. Thomson fick också Nobelpriset i fysik 1937.

Elektronen som en partikel upptäcktes 1897 av Joseph John Thomson.

I början av 1900-talet. arbetade som chef för Cavendish Laboratory i Cambridge. Det var från denna period som all Thomsons forskning om passage av elektricitet genom gaser går tillbaka till vilken han tilldelades Nobelpriset i fysik 1906.

1911 utvecklade han den så kallade parabelmetoden för att mäta förhållandet mellan en partikels laddning och dess massa, vilket spelade en stor roll i studiet av isotoper.

Han var president för Royal Society of London 1915 och adlades 1908.

Under första världskriget arbetade Thomson på Office of Research and Invention och var rådgivare till regeringen.

Från 1921 till 1923 var J. J. Thomson president för Institutet för fysik.

Joseph John Thomson upptäckter:

• Fenomenet med passage av elektrisk ström vid låga spänningar genom en gas bestrålad med röntgenstrålar.
• En studie av "katodstrålar" (elektronstrålar), som visade att de är korpuskulära till sin natur och består av negativt laddade partiklar av subatomär storlek. Dessa studier ledde till upptäckten av elektronen (1897).
• Studiet av "anodstrålar" (strömmar av joniserade atomer och molekyler), vilket ledde till upptäckten av stabila isotoper med hjälp av exemplet med neonisotoper: 20 Ne och 22 Ne (1913), och fungerade också som en drivkraft för utvecklingen av masspektrometri.

100 kända forskare Sklyarenko Valentina Markovna

THOMSON JOSEPH JOHN (1856 - 1940)

THOMSON JOSEPH JOHN

(1856 – 1940)

Den berömda engelske fysikern Joseph John Thomson föddes den 18 december 1856 i Cheetham Hill, en förort till Manchester (England) i familjen Joseph James Thomson och Emma Thomson, född Swindells. Hans far var en berömd bokhandlare och förläggare.

Joseph John och hans bror Frederick Vernon, som var två år yngre än honom, tillbringade sina sommarlov med sin mamma.

1870, när Joseph John var 14 år gammal, skickade hans far pojken för att studera vid Owens College (senare University of Manchester), där han studerade ingenjör. Två år senare dog hans far, men tack vare ett stipendium och ekonomiskt stöd från sin mor fortsatte unge Thomson sina studier vid Owens College.

Högskolelärare, Osborne Reynolds och Balfour Stewart, ingav den kapabla studenten ett intresse för fysik. Till skillnad från många andra högskolor i Storbritannien erbjöd Owens College en kurs i experimentell fysik, vilket Thomson verkligen gillade.

Vid 16 års ålder vann Joseph John ett pris i matematik och året därpå belönades han med ett pris i ingenjörsvetenskap.

Efter att ha tagit examen från Owens College 1876 med titeln ingenjör, gick Thomson, på rekommendation av sina lärare, in på Trinity College, Cambridge University, en av de mest prestigefyllda högskolorna i landet. Här studerade han matematik och dess tillämpningar inom teoretisk fysik. Efter en tid blev Thomson stipendiat vid University of Cambridge, och senare tilldelades han ett personligt stipendium.

År 1880, enligt resultaten från Cambridge-examen i matematik, blev Thomson den andra Wrangler (den första var den berömda Joseph Larmore). Joseph John tilldelades Smith-priset för sin enastående akademiska prestation. Samma år fick den unga forskaren en kandidatexamen i matematik och gick med i Trinity Colleges akademiska råd. Från denna tid till slutet av sitt liv var Thomson kollegiets själ och drivkraft. I två år arbetade han där 18 timmar i veckan. 1883 blev Joseph John lektor och senare (1918) mästare (chef) för högskolan.

1871 öppnades det första fysikforskningslaboratoriet vid University of Cambridge. Fram till denna tid hade universiteten inga egna forskningslaboratorier, och forskare arbetade i de flesta fall och gjorde upptäckter hemma. Den första chefen för laboratoriet var den store James Clerk Maxwell, som initierade dess upptäckt. Efter hans tidiga död valdes en annan stor fysiker, Lord Rayleigh, till direktör.

Många stora upptäckter gjordes i laboratoriet, det fick senare namnet Cavendish Laboratory (efter Henry Cavendish) och blev världens centrum för experimentell fysik.

1884 avgick den berömde John William Strett, Lord Rayleigh (också en framtida Nobelpristagare), och bestämde sig för att fortsätta vetenskaplig forskning i sitt eget laboratorium.

Valet av Joseph John Thomson, professor i experimentell fysik och chef för Cavendish Laboratory, till den lediga tjänsten kom som en överraskning för många professorer och vetenskapsmän. Vid den tiden var han bara tjugosju år gammal, han var matematiker av specialitet och gjorde inga märkbara upptäckter inom experimentell fysik. Den unge vetenskapsmannen utvecklade bara matematiska modeller som, enligt hans åsikt, borde avslöja atomens struktur, och fortsatte Maxwells forskning inom området elektromagnetism. Efter en tid blev det klart att valet av Thomson för denna position var mycket framgångsrikt, och Joseph John blev en av de stora direktörerna för Cavendish Laboratory.

De mest populära studierna av fysiker vid den tiden var problemen med elektricitet och magnetism. I sitt första laboratoriearbete bestämde sig Joseph John för att studera den elektriska ledningsförmågan hos gaser och den fysiska naturen hos de källor som genererar fältstyrkor. Han började studera strömmar i förtärnade gaser.

Redan 1853 genomförde den begåvade franske fysikern A. Masson ett experiment genom att föra elektriska urladdningar genom ett glasrör från vilket luft hade pumpats ut. Därefter genomförde den engelske fysikern William Crookes, med samma apparat, många olika experiment. I en av dem placerade Crookes elektroder i motsatta ändar av röret, och mellan dem en skivspelare med blad. Under påverkan av strålar som fortplantades av en negativt laddad elektrod - katoden - roterade skivspelaren, vilket gjorde det möjligt att anta att katodstrålarna faktiskt är en ström av mikroskopiska partiklar med liten massa.

Crookes gjorde andra intressanta observationer. Om ämnen applicerades på den inre ytan av röret och gasen var tillräckligt sällsynt, då under inverkan av katodstrålar fluorescerade glasväggarna i röret nära anoden med grönt ljus.

Forskare har olika åsikter om karaktären hos katodstrålar. Engelska fysiker trodde att katodstrålar var en ström av laddade partiklar, men många kontinentala fysiker, i synnerhet tyska, antog, baserat på Heinrich Hertz experiment, att dessa strålar var vågor (svängningar) i ett okänt viktlöst medium.

Intresset för studien av katodstrålar drevs av upptäckten av röntgenstrålar av Wilhelm Roentgen 1895. Thomson blev en av de mest aktiva forskarna inom detta område av fysik.

I samarbete med sin briljanta assistent Ernest Rutherford upptäckte han att exponering för röntgenstrålar ökade den elektriska ledningsförmågan hos gaser. Forskare publicerade en berömd artikel där de drog slutsatsen att den resulterande konduktiviteten är mycket lik jonkonduktiviteten i lösning under elektrolys.

1897 designade Thomson ett rör som liknar Crookes-röret. Med dess hjälp mätte han avböjningarna av katodstrålar i ett elektriskt fält. I den använde forskaren två plattor, mellan vilka katodstrålar passerade. Spänningen som appliceras på plattorna kan ökas eller minskas, och ju högre spänningen är, desto större avvikelse har katodstrålarna från en rak bana.

Som ett resultat av experimentet upptäckte Thomson avböjningen av katodstrålar under påverkan av ett elektriskt fält. Den berömda vetenskapsmannen drog därefter slutsatsen att riktningen för avböjningen indikerade att katodstrålarnas beståndsdelar bar en negativ elektrisk laddning.

Thomsons antagande bekräftades av den anmärkningsvärda franske experimentfysikern Jean Perrin. Han bestämde tecknet på den elektriska laddningen av katodstrålars beståndsdelar genom att rikta dem till en metallcylinder. Som ett resultat av experimentet visade sig cylindern vara negativt laddad.

Thomson mätte också hastigheten för katodstrålar, som visade sig vara 2000 gånger lägre än ljusets hastighet, vilket gav ytterligare bevis till förmån för strålarnas korpuskulära natur. Därefter, med hjälp av ett liknande experiment, kunde den berömda vetenskapsmannen fastställa massan och laddningen av partiklarna som utgjorde katodstrålarna.

Joseph John utförde teoretiska beräkningar som var tänkta att beskriva rörelsen av en laddad partikel under påverkan av elektriska och magnetiska fält. Enligt Thomson berodde en partikels avvikelse från en rak bana på förhållandet mellan dess laddning och massa.

Efter detta genomförde vetenskapsmannen ett experiment där han avböjde katodstrålar med hjälp av ett elektriskt fält. Sedan, med hjälp av ett magnetfält, avböjdes dessa strålar i motsatt riktning så att de återvände till sin ursprungliga position. På så sätt var det möjligt att bestämma hastigheten och förhållandet mellan partikelns laddning och dess massa.

Experiment bekräftade på ett briljant sätt Thomsons teoretiska slutsatser. Som ett resultat av experimentet fann man att förhållandet mellan partikelns laddning och dess massa är nästan 1000 gånger mindre än för vätejoner (idag är det känt att det verkliga förhållandet är ungefär 1837:1). Thomson antog att laddningen av partiklarna var lika stor som laddningen av vätejonen, som vid den tiden hade beräknats exakt med hjälp av experiment inom elektrolysområdet. Eftersom väteatomen hade noll laddning, uppstod antagandet att laddningen av öppna partiklar var lika i värde och motsatt i tecken till laddningen av vätejonen.

Snart kallades de negativt laddade partiklarna som beskrevs av Thomson "elektroner". Upptäckten av Joseph John Thomson blev en av de viktigaste upptäckterna inom fysiken på 1800-talet.

Senare, med hjälp av en anordning som uppfanns av Charles Wilson, var det möjligt att få fram värdet på elektronladdningen. Det visade sig att det faktiskt motsvarar laddningsvärdet för vätejonen. Thomsons antagande bekräftades.

1906 tilldelades Joseph John Thomson Nobelpriset i fysik "som ett erkännande för hans framstående tjänster inom området teoretisk och experimentell forskning om ledning av elektricitet i gaser."

I sitt presentationstal den 10 december 1906 tackade professor J. P. Klason, president för Kungliga Vetenskapsakademien, vetenskapsmannen för hans arbete som gjorde att moderna fysiker kunde ta forskningen i nya riktningar. Klason uppgav också att Thomson med rätta rankas med sådana vetenskapliga genier som Faraday och Maxwell.

I sin Nobelföreläsning "Negativa laddningsbärare", som hölls den 11 december 1906, analyserade vetenskapsmannen i detalj sin upptäckt av elektroner.

Efter att ha mottagit Nobelpriset fortsatte Thomson sin vetenskapliga forskning. Förutom upptäckten av elektronen gjorde han många andra viktiga upptäckter för vetenskapen.

I sina tidiga arbeten studerade den engelske vetenskapsmannen det elektromagnetiska fältet hos en laddad boll i rörelse, teorin om virvlar, och utförde precisionsmätningar av förhållandet mellan absoluta elektriska enheter och elektromagnetiska enheter.

I sina verk "Elektricitet och materia", "Materia och eter", "Ljusets struktur", "Faradays kraftrör och Maxwells ekvationer" utvecklade Thomson konsekvent vortexteorin om materia och interaktioner.

Forskarens berömda verk "Treatise on the Motion of Vortex Rings" belönades med Adams-priset 1884. Baserat på virvelteorin om etern, härledde Thomson formeln E= mc 2 långt före Einstein.

1886 publicerades hans berömda verk "Application of Dynamics in Physics and Chemistry", och 1892 publicerade vetenskapsmannen sitt nya verk "Notes on Recent Research in Electricity and Magnetism." Detta verk kallas ofta "Maxwells tredje volym". Tillsammans med professor Poynting skrev Thomson en lärobok i fyra volymer om fysik och publicerade 1895 verket "Elements of the Mathematical Theory of Electricity and Magnetism", som gick igenom flera omtryck och översättningar till olika språk i världen.

Efter upptäckten av elektronen 1897 föreslog Thomson sin modell av atomen. Den framstående vetenskapsmannen föreslog att atomen består av en positivt laddad luddig sfär varvat med små negativt laddade partiklar - elektroner. Under påverkan av Coulomb-krafter är elektroner belägna nära atomens centrum, och om partiklarna, som ett resultat av någon åtgärd, avviker från jämviktspositionen, återställer Coulomb-krafterna sitt ursprungliga tillstånd. Thomsons modell fick det humoristiska smeknamnet "plommonpudding" eller "puddingmodell" bland forskare.

Men 1910 genomförde den briljante fysikern Ernest Rutherford, Thomsons tidigare assistent, tillsammans med sina elever Geiger och Marsden, en serie experiment, som ett resultat av vilka de visade felet i Thomsons modell. Rutherford föreslog en ny, så kallad "planetär" modell av atomen. Enligt Rutherford, i centrum av atomen, liksom solen, finns det en positivt laddad kärna, och negativt laddade elektroner roterar runt kärnan i cirkulära banor. Elektroner utsätts för centrifugalkraft, som balanseras av elektronens elektrostatiska attraktion till kärnan. Den modell som Rutherford föreslog tvingade Thomson att erkänna felet i hans modell av atomen. Senare förbättrade en annan briljant fysiker, Niels Bohr, Rutherfords modell, vilket antydde att elektroner finns runt kärnan i strikt definierade banor.

Efter en rad framgångsrika arbeten som ledde till upptäckten av elektroner och deras egenskaper upptäckte Thomson 1899 elektroner i fotoström och observerade även effekten av termionisk emission. Dessutom förklarade forskaren det kontinuerliga spektrumet av röntgenstrålning.

Tack vare sitt efterföljande arbete blev Joseph John Thomson en av grundarna av den elektroniska teorin om metaller. År 1900 härledde han en formel för det effektiva tvärsnittet för spridningen av elektromagnetiska vågor av fria elektroner (Thomsons formel). Ett år efter att ha föreslagit modellen för atomen, 1904, föreslog Thomson att elektronerna i en atom var ordnade i grupper med olika konfigurationer. Detta fenomen bestämmer periodiciteten av kemiska element.

Sedan 1905 hade Thomson varit intresserad av "kanalstrålar" - snabbrörliga partiklar som produceras bakom katoden på ett gasurladdningsrör. Forskaren upptäckte många av deras egenskaper och identifierade också typerna av atomer och atomgrupper i dessa strålar.

Modern masspektrometri bygger på Thomsons idéer.

1911 utvecklade en engelsk vetenskapsman parabelmetoden för att mäta förhållandet mellan en partikels massa och dess laddning. Och redan nästa år, med den här metoden, upptäckte han de första isotoperna. Forskaren erhöll neonatomer med massorna 20 och 22. Thomsons upptäckt spelade en viktig roll för att förstå naturen hos radioaktiva grundämnen (som uran, radium).

År 1896 besökte Thomson USA och höll en kurs med fyra föreläsningar på Princeton, där han sammanfattade sin forskning. (Det var när han återvände från Amerika som han gjorde den berömda upptäckten av elektroner, som han berättade för hela världen vid sin kvällsföreläsning vid Royal Institution den 30 april 1897.)

År 1904 reste Thomson igen till Amerika, där han höll sex föreläsningar om elektricitet och materia vid Yale University.

Under sitt långa vetenskapliga liv skrev vetenskapsmannen många läroböcker, monografier och verk som blev klassiker under hans livstid.

Under första världskriget arbetade nobelpristagaren på Office of Research and Invention och var rådgivare åt regeringen.

1918 avgick Thomson och lämnade sin post som professor i experimentell fysik vid University of Cambridge och deltidsdirektör för Cavendish Laboratory, där han gjorde nästan alla sina geniala upptäckter. Samma år sa han upp sig från Royal Institution i London, där han arbetat sedan 1905.

Forskaren arbetade vid universitetet och laboratoriet i cirka 35 år. Under denna tid gjorde han många viktiga upptäckter och Cavendish Laboratory blev ett av de största forskningscentra där de bästa fysikerna i världen drömde om att arbeta.

Året därpå ersattes Thomson på dessa positioner av sin assistent Ernest Rutherford, och nobelpristagaren själv blev chef för Trinity College, Cambridge University.

Sedan 1884 var vetenskapsmannen medlem av Royal Society of London, och från 1916 till 1920 - dess president. 1909 blev vetenskapsmannen ordförande för British Association of Scientists.

År 1890, vid 34 års ålder, gifte sig den berömda vetenskapsmannen med Rose Elizabeth Paget, dotter till Sir George Paget, professor i fysik vid Cambridge University. Paret fick två barn - dottern Joanna och sonen George.

Forskarens son, George Paget Thomson, blev senare en berömd fysiker och professor vid University of London. 1937 vann han också Nobelpriset i fysik, som han fick för sin experimentella upptäckt av elektrondiffraktion genom kristaller.

Joseph John Thompson var en stark anhängare av klassisk fysik och höll sig till teorin om etern. Han mottog kvantteorin, liksom relativitetsteorin, kallt och ändrade sig först efter att hans son experimentellt upptäckt elektronernas vågegenskaper.

Förutom att vara den största klassiska fysikern som gjorde revolutionära vetenskapliga upptäckter, blev Thomson grundaren av en internationell vetenskaplig skola av fysiker. Som en utmärkt ledare och kvalificerad lärare utbildade och avslöjade Thomson talangerna hos många blivande fysiker. Sådana vetenskapliga genier som E. Rutherford, C. Wilson, F.W. Aston, W. Richardson och P. Langevin arbetade under hans ledning. Av de assistenter som arbetade under hans ledning vid Cavendish Laboratory fick sju Nobelpriser.

Den berömda vetenskapsmannen Max Born (som också skulle bli nobelpristagare i framtiden) skrev att han kände charmen med Joseph John Thomsons personlighet genom sitt eget exempel.

Förutom Nobelpriset tilldelades Thomson olika priser och utmärkelser, bland annat utmärkelserna från Royal Society of London - Royal Medal (1894), Hughes Medal (1902) och Copley Medal (1914), samt som Hodgkins-medaljen vid Smithsonian University i Washington (1902), B. Franklin-medalj (1923), Mescart-medalj (1927), Dalton-medalj (1931), M. Faraday-medalj (1938).

Thomson var medlem i olika akademier och vetenskapliga sällskap. Han tilldelades en hedersdoktor av universiteten i Oxford, Cambridge, Dublin, London, Göttingen, Oslo, Paris, Edinburgh, Princeton, Aten, Krakow och andra.

Sedan 1913 var Thomson en utländsk hedersmedlem i St. Petersburgs vetenskapsakademi och sedan 1925 en utländsk hedersmedlem i USSR Academy of Sciences.

1908 höjdes den berömda vetenskapsmannen till riddarens rang, och 1912 tilldelades Sir Joseph John Thomson Order of Merit.

I oktober 1934 producerade Institute of Electrical Engineering en film där Joseph John Thomson berättar om sin berömda upptäckt av elektronen.

På fritiden älskade Joseph John att arbeta i trädgården och ta långa promenader i naturen.

John Joseph Thomson dog den 30 augusti 1940 vid 83 års ålder och begravdes den 4 september i Westminster Abbey i London, inte långt från Isaac Newton.