THOMSON, Sir Joseph
John (Cheetham, 1856. december 18. -Cambridge, 1940. augusztus 30.) angol
fizikus. A fizikai Nobel-díjat 1906-ban kapta "a gázokon áthaladó elektromosságra
vonatkozó elméleti és kísérleti vizsgálatok terén szerzett nagy érdemeiért".
Manchesterben kezdte
középiskolai tanulmányait, mérnöki pályára kívánt lépni. Érdeklődése azonban
egyre inkább a fizika tudománya felé fordult.
1876-ban ösztöndíjjal
Cambridge-be utazott, és élete végéig e városban munkálkodott. 1884-ben
a huszonhét éves Thomson J. W. S. RAYLEIGH örökébe lépve a kísérleti fizika
professzora és a hírneves Cavendish laboratórium igazgatója lett.
Thomson az atomfizika
számos alapvető kísérletét végezte el, és az ő ihlető hatása magyarázza
azt, hogy Anglia a XX. század első harminc évében az atomfizika legjelentősebb
felfedezéseinek színhelye volt. Tanítványai közül heten kapták meg a fizikai
Nobel-díjat. 1919-ben Thomson visszavonult, és a Cavendish laboratóriumot
ő maga bízta legjelesebb tanítványa, E. RUTHERFORD vezetésére. A következő
években már csak a Trinity College rektori teendőit látta el. A westminsteri
apátságban, Isaac Newton sírhelye közelében temették el.
Az elektromosság atomos
szerkezetének elképzelése 1834-ig, M. Faraday elektrokémiai egyenérték-törvényének
megszületéséig nyúlik vissza. A következő fél évszázadban igen jelentős
fizikusok építettek fel olyan elméleteket, melyekben feltételezték az anyagon
belüIi elektromos töltéshordozók elemi kvantumának létét. Az elektron elnevezést
J. Stoney csak 1890-ben vezette be. J. Plücker 1895-ben felfedezte a katódsugarakat.
Elsősorban W. Crookes 1879-ben a katódsugarak mágneses eltérítésével végzett
kísérleteinek hatására vált egyre erősebbé az az elképzelés, hogy a katódsugár
nem elektromágneses sugárzás, hanem negatív töltésű korpuszkulákból áll.
Az elképzelés helyességét Thomson bizonyította be 1897-ben, amikor kimutatta
a katódsugarak elhajlását elektromos térben. Thomson az elektromos és mágneses
tér együttes eltérítő hatását vizsgálva, meg tudta határozni a katódsugárban
repülő elektronok elektromos töltésének és tömegének arányát, majd C. T.
R. WILSON ködkamrájának használatával megmérte az elektronok töltését is.
Az elektron töltésének nagysága, miként azt remélték, megegyezett az egyvegyértékű
ionoknak a Faraday-törvényben meghatározott töltésével, és az elektron
töltés-tömeg viszonyából következően kiderült, hogy az elektron tömege
a hidrogénatom tömegének 1837-ed része. Thomson elektronja volt a szubatomi
részek világának első követe.
Thomson az elektront
az anyag univerzális összetevőjének tekintette, és az atomok belső szerkezetének
magyarázatára megalkotta az első atommodellt. Elképzelése szerint az atom
viszonylag nagy tömegű pozitív elektromos töltésű gömb melyben parányi
elektronok helyezkednek el. Az elektronok száma annyi, hogy az elektronok
együttesen éppen semlegesítik az atom pozitív töltését, és ez a szám a
különböző elemek atomjainál más és más. A meghatározott pontokban levő
elektronok nyugalmi helyzetük körül rezeghetnek is.
Thomson atommodelljét
hamarosan továbbfejlesztette E. RzITHERFORD, majd a Rutherford-modellt
N. BOHR formálta a kvantumfeltételeknek is eleget tevő alakúvá. Thomson
1906-tól behatóan fogla1kozott a pozitív töltésű ionokból álló csősugarakkal,
melyek leírását először E. Goldstein adta meg 1886-ban. 1912-ben Thomson
azt tapasztalta, hogy a neongáz ionjaiból álló csősugarak az eltérítő elektromos
és mágneses térből kilépve, két egymástól bizonyos távolságra levő parabola
mentén esnek az útjukba helyezett fényképezőlemezre, mintha a csősugarak
a neon kétféle ionjából tevődnének össze.
F. SODDY 1910-ben
találta meg a radioaktív elemek izotópjait, Thomson és tanítványa, F. W.
Aston pedig a neon 20-as és 22-es tömegszámú izotópjának felfedezésével
igazolta W. Crookes 1886-ból származó sejtését, mely szerint valamennyi
elem több atomfajta keveréke lehet, és így W. Proutnak a XIX. század elején
született elképzelése közelebb áll az igazsághoz, mint ahogy korábban gondolták.
Thomsonnak a katódsugarak és a csősugarak vizsgálatára fordított erőfeszítései
eredményeként az elektromosság gázokban való vezetése teljes magyarázatot
nyert.