Joseph John Thomson
Sir Joseph John Thomson o J. J. Thomson OM FRS[1] (Cheetham Hill, Manchester, 18 de desembre de 1856 - Cambridge, 30 d'agost de 1940) fou un professor universitari i físic anglès, guardonat amb el Premi Nobel de Física el 1906. Fou el descobridor de l'electró i formulà la teoria atòmica de Thomson.
El 1897, Thomson va demostrar que els raigs catòdics estaven composts per partícules carregades negativament desconegudes anteriorment (ara anomenades electrons), que va calcular que havien de tenir cossos molt més petits que els àtoms i una relació massa-càrrega massa gran[2] També s'atribueix a Thomson trobar la primera evidència d'isòtops d'un element estable (no radioactiu) el 1913, com a part de la seva exploració sobre la composició de raig del canals (ions positius). Els seus experiments per determinar la naturalesa de les partícules carregades positivament, amb Francis William Aston, van ser el primer ús de l'espectrometria de masses i van conduir al desenvolupament de l'espectrògraf de masses.[2][3]
Thomson va rebre el Premi Nobel de Física de 1906 pel seu treball sobre la conducció de l'electricitat en els gasos.[4] Thomson també va ser professor, i set dels seus estudiants van guanyar premis Nobel: Ernest Rutherford (Química 1908), Lawrence Bragg (Física 1915), Charles Barkla (Física 1917), Francis Aston (Química 1922), Charles Thomson Rees Wilson (Física 1927), Owen Richardson (Física 1928) i Edward Victor Appleton (Física 1947).[5] Només el registre de mentoria d'Arnold Sommerfeld ofereix una llista comparable d'estudiants d'alt rendiment.
Biografia modifica
Va néixer el 18 de desembre de 1856 a la ciutat de Cheetham Hill al comtat del Lancashire. Va estudiar al Owens College, avui dia pertanyent a la Universitat de Manchester, i al Trinity College de la Universitat de Cambridge. El seu pare, Joseph James Thomson, regentava una llibreria antiquari fundada pel besavi de Thomson. Tenia un germà, Frederick Vernon Thomson, que era dos anys més jove que ell.[6][7][8]
En aquesta institució va ensenyar matemàtiques i física, fou professor de física experimental del laboratori Cavendish, i rector del Trinity College entre 1918 i 1940. També fou president de la Royal Society entre 1915 i 1920, sent nomenat sir pel rei Jordi V del Regne Unit l'any 1918.
Treballs científics modifica
Els primers treballs de Thomson estigueren relacionats amb el tub de raigs catòdics, investigant la seva càrrega mitjançant el magnetisme així com la seva massa. Els seus estudis sobre els raigs catòdics li va permetre descobrir diverses partícules subatòmiques com l'electró el 1897.
Investigació sobre els raigs catòdics modifica
A finals del segle xix Joseph John Thomson realitzà una sèrie d'estudis dels recentment descoberts raigs catòdics, la qual cosa el conduí al descobriment de l'electró i a algunes de les seves característiques. El seu treball el podem descriure basant-se en tres experiments:
Primer experiment modifica
Thomson, en el seu primer experiment, va investigar si la càrrega elèctrica negativa podria ser separada dels raigs catòdics per mitjà del magnetisme. Thomson va construir un tub de raigs catòdics que acabava amb uns quants cilindres amb escletxes. Aquestes escletxes, al seu torn, estaven connectades a un electròmetre. Thomson va observar que si els raigs eren desviats magnèticament de manera que no poguessin entrar a l'escletxa, l'electròmetre registrava poca càrrega, i va concloure que la càrrega negativa era indispensable pels raigs.
Segon experiment modifica
En el seu segon experiment, Thomson va investigar si els raigs podien ser desviats per un camp elèctric (comportament característic de partícules carregades). Prèviament, altres experimentadors havien fallat en observar-ho, però Thomson pensava que els seus experiments van fallar perquè els seus tubs contenien certa quantitat de gas. Thomson va construir un tub de raigs catòdics amb un buit pràcticament perfecte i va cobrir-ne una paret amb pintura fosforescent. Mitjançant aquest experiment, Thomson va trobar que aquests raigs realment es desviaven sota la influència d'un camp elèctric i va trobar el valor de e/m (relació entre la càrrega i la massa).
Tercer experiment modifica
Al tercer experiment, Thomson va mesurar la proporció de càrrega elèctrica i massa dels raigs catòdics mesurant quants d'aquests eren desviats per un camp magnètic i quanta energia duien. Va trobar que la càrrega per congregar-se la proporció era més de mil vegades més alta que no el d'un protó, suggerint així que les partícules eren molt lleugeres.
Les conclusions de Thomson eren valentes: els raigs catòdics eren fets de partícules que ell mateix va anomenar "corpuscles", i aquests corpuscles venien des de dins dels àtoms elèctrodes mateixos, volent dir així que els àtoms eren de fet divisibles.
El seu experiment va ser conegut el 1897, i va causar una gran sensació en cercles científics, i li va ser concedit el premi Nobel de física el 1906 pel seu treball sobre la conducció de l'electricitat a través dels gasos.
Altres treballs modifica
El 1898 va elaborar un model atòmic en què explicava que els electrons eren com "prunes" negatives incrustades en un "púding" de matèria positiva, volent explicar així que segons la seva teoria l'àtom era neutre. El va imaginar compost de corpuscles amb càrrega negativa immersos en un mar de càrrega positiva. La impossibilitat d'explicar que l'àtom està format per un nucli compacte i una part exterior denominada escorça va fer que altres científics com Ernest Rutherford o Niels Bohr continuessin amb la seva investigació i establissin altres teories en les quals els àtoms tenien parts diferenciades. El model de Thomson seria refutat per Ernest Rutherford.
Enllaços externs modifica
- «Joseph John Thomson» (en anglès). The Nobel Prize. The Nobel Foundation.
- ↑ . DOI: 10.1098/rsbm.1941.0024.
- ↑ 2,0 2,1 «Joseph John "J. J." Thomson». Science History Institute, June 2016. [Consulta: 20 març 2018].
- ↑ «Gas Chromatography-Mass Spectrometry». American Chemical Society. [Consulta: 19 novembre 2019].
- ↑ «J.J. Thomson – Biographical». The Nobel Prize in Physics 1906. The Nobel Foundation. [Consulta: 11 febrer 2015].
- ↑ Sengupta, Sudipto. «Extraordinary Professor: JJ Thomson and his Nobel Prize Factory». Durga Puja & Cultural Association (India), 06-04-2015. [Consulta: =7 agost 2022].
- ↑ Peter J. Bowler, Reconciling Science and Religion: The Debate in Early-Twentieth-Century Britain (2014). University of Chicago Press. p. 35. ISBN 9780226068596. "Both Lord Rayleigh and J. J. Thomson were Anglicans."
- ↑ Seeger, Raymond. 1986. "J. J. Thomson, Anglican", in "Perspectives on Science and Christian Faith", 38 (June 1986): 131–132. The Journal of the American Scientific Affiliation. "As a Professor, J. J. Thomson did attend the Sunday evening college chapel service, and as Master, the morning service. He was a regular communicant in the Anglican Church. In addition, he showed an active interest in the Trinity Mission at Camberwell. With respect to his private devotional life, J. J. Thomson would invariably practice kneeling for daily prayer, and read his Bible before retiring each night. He truly was a practicing Christian!" (Raymond Seeger 1986, 132).
- ↑ Richardson, Owen. 1970. "Joseph J. Thomson", in Dictionary of National Biography, 1931–1940. L. G. Wickham Legg, editor. Oxford University Press.