J. J. Thomson

J. J. Thomson , u cijelosti Sir Joseph John Thomson , (rođen 18. prosinca 1856., Cheetham Hill, blizu Manchester , Engleska - umrla kolovoz 30, 1940, Cambridge, Cambridgeshire), engleski fizičar koji je svojim otkrićem elektrona pomogao revolucionirati znanje o strukturi atoma (1897). Nobelovu nagradu za fiziku dobio je 1906. godine, a viteškim redom 1908. godine.

Obrazovanje i rana karijera

Thomson je bio sin prodavača knjiga u predgrađu Manchestera. Kada je imao samo 14 godina, upisao je Owens College, danas Sveučilište u Manchesteru. Imao je sreće u tome što je, za razliku od većine fakulteta u to vrijeme, Owens održao neke tečajeve u eksperimentalnoj nastavi fizika . 1876. stiče stipendiju na Trinity Collegeu u Cambridgeu, gdje ostaje do kraja života. Nakon što je uzeo B.A. Studij matematike 1880. godine, prilika za eksperimentalno istraživanje odvukla ga je u laboratorij Cavendish. Također je počeo razvijati teoriju elektromagnetizma. Kao što je izložio James Clerk Maxwell, elektricitet i magnetizam bili su međusobno povezani; kvantitativne promjene u jednom proizvele su odgovarajuće promjene u drugom.



Brzo prepoznavanje Thomsonovog postignuća od strane znanstvenika zajednica došao 1884. godine izborom za člana Kraljevskog društva u Londonu i imenovanjem za katedru fizike u laboratoriju Cavendish. Thomson je u fiziku ušao u kritičnoj točki svoje povijesti. Nakon velikih otkrića iz 19. stoljeća u elektricitetu, magnetizmu i termodinamici, mnogi su fizičari 1880-ih govorili da se njihova znanost bliži kraju poput iscrpljene mine. Do 1900. međutim samo starije osobe konzervativci držao se ovog stava i do 1914. postojala je nova fizika koja je doista postavila više pitanja nego što je mogla odgovoriti. Nova fizika bila je divlje uzbudljiva za one koji su, sretnici koji su u njoj sudjelovali, vidjeli njezine bezgranične mogućnosti. Vjerojatno s ovom promjenom nije bilo povezano više od pola tuceta velikih fizičara. Iako ne bi svi naveli ista imena, većina onih koji su kvalificirani za suđenje uključivala bi i Thomsona.



Otkriće elektrona

Thomsonova najvažnija linija rada, prekinuta samo zbog predavanja na Sveučilištu Princeton 1896. godine, bila je ona koja ga je 1897. dovela do zaključka da svi materija , bez obzira na izvor, sadrži čestice iste vrste koje su puno manje masivne od atoma čiji dio čine. Oni se sada nazivaju elektronima, iako ih je izvorno nazivao tjelesnim tijelima. Njegovo je otkriće rezultat pokušaja rješavanja dugogodišnje kontroverze u vezi s prirodom katodnih zraka, koja se događa kada električna struja vozi se kroz posudu iz koje je ispumpana većina zraka ili drugog plina. Gotovo svi njemački fizičari tog vremena smatrali su da su ove vidljive zrake nastale pojavom u eteru - bestežinska tvar za koju se tada mislilo da prožima sav prostor - ali da nisu niti uobičajena svjetlost niti nedavno otkriveni X-zrake . Britanski i francuski fizičari, s druge strane, vjerovali su da su ove zrake naelektrizirane čestice. Primjenom poboljšane vakuumske tehnike, Thomson je mogao iznijeti uvjerljiv argument da su te zrake sastavljene od čestica. Nadalje, činilo se da se te zrake sastoje od istih čestica ili korpuskula, bez obzira na to koja vrsta plina nosi električno pražnjenje ili koje su vrste metala korištene kao vodiči. Thomsonov zaključak da su krvna tijela prisutna u svim vrstama materije ojačao je tijekom sljedeće tri godine kada je otkrio da se tjelesna tijela s istim svojstvima mogu dobiti na druge načine - npr. Iz vrućih metala. Thomson se može opisati kao čovjek koji je prvi put podijelio atom, iako bi usitnjeni možda bio bolja riječ s obzirom na veličinu i broj elektrona. Iako neki atomi sadrže mnogo elektrona, ukupna masa elektrona nikad nije 1/1000 od atoma.

J.J. Thomson: katodna cijev

J.J. Thomson: katodna cijev Katodna cijev koju je koristio J.J. Thomson da otkrije elektron. Muzej znanosti London



hram Artemide 7 čudi se drevnom svijetu

Do početka stoljeća, većina znanstvenog svijeta u potpunosti je prihvatila Thomsonovo dalekosežno otkriće. 1903. imao je priliku pojačati svoje stavove o ponašanju subatomskih čestica u prirodnim pojavama kada je u svojim Sillimanovim predavanjima na Sveučilište Yale , predložio je diskontinuiranu teoriju svjetlosti; njegova hipoteza nagovijestili su kasniju teoriju fotona Alberta Einsteina. 1906. dobio je Nobelovu nagradu za fiziku za svoja istraživanja električne provodljivosti plinova; 1908. viteški; 1909. postao je predsjednikom Britanske asocijacije za napredak znanosti; a 1912. dobio je Orden za zasluge.

Thomson, međutim, nikako nije bio znanstveni samotar. Tijekom svojih najplodnijih znanstvenih godina bio je administrativni voditelj vrlo uspješnog laboratorija Cavendish. (Tamo je upoznao Rose Elizabeth Paget, s kojom se oženio 1890.) Ne samo da je upravljao istraživačkim projektima, nego je financirao i dva dogradnje laboratorijskih zgrada, prvenstveno iz studentskih naknada, uz malu podršku sveučilišta i fakulteta. Osim udjela u maloj državnoj potpori Kraljevskom društvu za pomoć svim britanskim sveučilištima i svim granama znanosti, laboratorij Cavendish nije dobio nikakvu drugu vladinu subvenciju, niti je bilo priloga dobrotvornih korporacija ili industrije. Poklon predanog osoblja omogućio je kupnju malog stroja s tekućim zrakom neophodnog za Thomsonovo istraživanje pozitivnih zraka, što je uvelike povećalo znanje o nedavno otkrivenim atomskim jezgrama.

Štoviše, Thomson je bio izvanredan učitelj; njegova važnost u fizici ovisila je gotovo jednako o radu koji je nadahnjivao u drugima kao i o onome što je sam radio. Skupina muškaraca koju je okupio oko sebe između 1895. i 1914. dolazila je iz cijelog svijeta, a nakon rada pod njim mnogi su prihvatili profesure u inozemstvu. Sedam Nobelovih nagrada dodijeljeno je onima koji su radili pod njim. Tijekom rada s Thomsonom u laboratoriju Cavendish 1910. godine, na primjer, Ernest Rutherford izveo je istraživanje koje je dovelo do suvremenog razumijevanja unutarnje strukture atoma. U tom procesu, Rutherfordov atomski model istisnuo takozvani model pudinga od šljive atomske strukture koji je predložio Lord Kelvin; potonji je poznat kao Thomsonov atomski model zbog snažne potpore koju mu je Thomson pružao nekoliko godina.



Thomson je svoje nastavničke dužnosti shvatio vrlo ozbiljno: ujutro je redovito držao predavanja osnovnim razredima, a poslijepodne postdiplomskim studentima. Smatrao je da je podučavanje korisno za istraživača, jer je od njega trebalo da preispita osnovne ideje koje bi se inače mogle uzimati zdravo za gotovo. Nikad nije savjetovao čovjeku koji ulazi u novo istraživačko područje da započne s čitanjem već obavljenog djela. Thomson je, naprotiv, smatrao pametnim da istraživač prvo razjasni vlastite ideje. Tada je mogao sigurno čitati izvještaje drugih, a da na njegove stavove ne utječu pretpostavke koje bi mu bilo teško odbaciti.

Sir J.J. Thomson

Sir J.J. Thomson Sir J.J. Thomson, detalj crteža olovkom Walter Monnington, 1932; u Nacionalnoj galeriji portreta, London. Ljubaznošću Nacionalne galerije portreta, London

Thomson je pokazao svoj širok spektar interesa izvan znanosti svojim zanimanjem za politiku, trenutnu fantastiku, dramu, sveučilišni sport i netehničke aspekte znanosti. Iako nije bio atletski, bio je oduševljeni ljubitelj Cambridge kriket i ragbi momčadi. No, njegov najveći interes izvan fizike bio je za biljke. Uživao je u dugim šetnjama na selu, posebno u brdovitim predjelima blizu Cambridgea, gdje je za svoj složeni vrt tražio rijetke botaničke primjerke. 1918. Thomson je postao majstor Trinity Collegea. Taj položaj, na kojem je ostao do svoje smrti, pružio mu je priliku da upozna mnoge mladiće čiji su interesi bili izvan područja znanosti. Uživao je na tim sastancima i stekao mnogo novih prijatelja.



crvene krvne stanice se na tu tvar oslanjaju za energiju

Ostavština

Thomson je u velikoj mjeri od atomske fizike stvorio modernu znanost. Studije nuklearne organizacije koje se nastavljaju do danas i daljnja identifikacija elementarnih čestica slijedile su njegovo najistaknutije postignuće, njegovo otkriće elektrona 1897. Iako je ova fizika pokrenula mnoga teorijska pitanja, od početka je brzo dovela do praktične primjene u tehnologiji i industriji.