J. J. Thomson

كان السير جوزيف جون طومسون (1856–1940) عالم فيزياء بريطاني متميز. حصل على جائزة نوبل في الفيزياء عام 1906 لإسهاماته النظرية والتجريبية الهامة في فهم توصيل الكهرباء عبر الغازات. في عام 1897، أثبت طومسون أن أشعة الكاثود تتكون من جسيمات سالبة الشحنة لم يتم التعرف عليها من قبل، والتي سميت فيما بعد بالإلكترونات. أشارت حساباته إلى أن هذه الجسيمات تمتلك كتلة أصغر بكثير من الذرات ونسبة شحن إلى كتلة عالية بشكل استثنائي. وكان اكتشاف الإلكترون بمثابة تحديد هوية الجسيم دون الذري الأول.

السير جوزيف جون طومسون (18 ديسمبر 1856 - 30 أغسطس 1940) كان فيزيائيًا بريطانيًا. حصل على جائزة نوبل في الفيزياء عام 1906 "تقديرًا للمزايا العظيمة لأبحاثه النظرية والتجريبية حول توصيل الكهرباء عن طريق الغازات". في عام 1897، أظهر أن أشعة الكاثود تتكون من جسيمات سالبة الشحنة لم تكن معروفة من قبل (تسمى الآن الإلكترونات)، والتي حسب حساباته يجب أن تحتوي على أجسام أصغر بكثير من الذرات ونسبة شحنة إلى كتلة كبيرة جدًا. كان الإلكترون أول جسيم دون ذري يتم اكتشافه.

يُنسب إلى طومسون أيضًا تقديم الدليل الأولي لنظائر العناصر المستقرة (غير المشعة) في عام 1912، وهي النتيجة التي ظهرت من أبحاثه في تكوين أشعة القناة (الأيونات الموجبة). شكلت تجاربه التعاونية مع فرانسيس ويليام أستون، التي تهدف إلى توصيف الجسيمات المشحونة إيجابيًا، التطبيق الافتتاحي لقياس الطيف الكتلي وسهلت لاحقًا اختراع مطياف الكتلة.

باعتباره معلمًا مؤثرًا، قام طومسون بتوجيه سبعة طلاب أصبحوا فيما بعد حائزين على جائزة نوبل: إرنست رذرفورد (الكيمياء، 1908)، ولورنس براج (الفيزياء، 1915)، وتشارلز باركلا. (فيزياء، 1917)، فرانسيس أستون (كيمياء، 1922)، تشارلز طومسون ريس ويلسون (فيزياء، 1927)، أوين ريتشاردسون (فيزياء، 1928)، وإدوارد أبليتون (فيزياء، 1947). علاوة على ذلك، حصل ابنه جورج باجيت طومسون على جائزة نوبل في الفيزياء عام 1937 بالاشتراك مع كلينتون دافيسون لإثباتهما التجريبي حيود الإلكترون بواسطة البلورات.

السيرة الذاتية

ولد جوزيف جون طومسون في 18 ديسمبر 1856 في شيثام هيل، مانشستر. والدته، إيما سوينديلز، تنحدر من عائلة نسيج محلية بارزة. كان والده، جوزيف جيمس طومسون، يدير مكتبة أثرية أنشأها الجد الأكبر لطومسون. كان لجوزيف جون أخ أصغر، فريدريك فيرنون طومسون. حافظ طومسون على عقيدة أنجليكانية متحفظة ولكن متدينة.

التعليم

تم تعليم طومسون الأولي في مؤسسات خاصة صغيرة، حيث أظهر كفاءة استثنائية واهتمامًا شديدًا بالبحث العلمي. في عام 1870، عندما كان عمره 14 عامًا، حصل على القبول في كلية أوينز في مانشستر (جامعة مانشستر الآن). هناك، تأثر بشكل كبير ببلفور ستيوارت، أستاذ الفيزياء، الذي قدمه إلى مجال البحث الفيزيائي. بدأ تجاربه على كهربة التلامس، وسرعان ما نشر ورقته العلمية الافتتاحية. كان والديه يعتزمان أن يتدرب كمهندس في شركة Sharp، Stewart & شركة تصنيع قاطرات؛ ومع ذلك، تم تقليص هذه الخطط بوفاة والده عام 1873.

في عام 1876، التحق طومسون بجامعة ترينيتي في كامبريدج. حصل على درجة البكالوريوس. حصل على درجة الدكتوراه في الرياضيات عام 1880، وحصل على امتياز رانجلر الثاني في تريبوس وجائزة سميث الثانية. وفي العام التالي، نجح في التقدم بطلب للحصول على عضوية كلية ترينيتي وتم تعيينه. حصل على درجة الماجستير عام 1883، وحصل أيضًا على جائزة آدامز.

المهنة

في 22 ديسمبر 1884، تم تعيين طومسون أستاذًا لكافنديش للفيزياء في جامعة كامبريدج. أثار هذا التعيين مفاجأة كبيرة، حيث كان المرشحون الآخرون، بما في ذلك أوزبورن رينولدز وريتشارد جلازبروك، يتمتعون بعمر أكبر وخبرة معملية. في المقابل، كان طومسون معروفًا في المقام الأول بمساهماته الرياضية وبراعته الفكرية الاستثنائية.

حصل طومسون على وسام الفروسية في عام 1908 وتم ترقيته إلى وسام الاستحقاق في عام 1912. وفي أكسفورد، ألقى محاضرة رومانية عام 1914 بعنوان النظرية الذرية. في عام 1918، تولى منصب الماجستير في كلية ترينيتي، كامبريدج، وظل يشغله حتى وفاته في 30 أغسطس 1940. وقد تم دفن رفاته في دير وستمنستر، إلى جانب رفات إسحاق نيوتن وتلميذه السابق إرنست رذرفورد.

وخلفه رذرفورد لاحقًا كأستاذ كافنديش. والجدير بالذكر أن ستة من مساعدي أبحاث طومسون وزملائه المبتدئين - تشارلز جلوفر باركلا، نيلز بور، ماكس بورن، ويليام هنري براج، أوين ويلانز ريتشاردسون، وتشارلز طومسون ريس ويلسون - حصلوا على جائزة نوبل في الفيزياء، بينما حصل اثنان آخران، فرانسيس ويليام أستون وإرنست روثرفورد، على جائزة نوبل في الكيمياء. حصل ابنه، جورج باجيت طومسون، أيضًا على جائزة نوبل في الفيزياء لعام 1937 لإثباته تجريبيًا الخصائص الموجية للإلكترونات.

الأبحاث

الأبحاث المبكرة

تعكس رسالة الماجستير التي قدمها طومسون الحائزة على جوائز، والتي تحمل عنوان دراسة حول حركة الحلقات الدوامية، اهتمامه الناشئ بالتركيب الذري. ضمن هذا العمل، قدم طومسون وصفًا رياضيًا للديناميكيات المتأصلة في نظرية دوامة الذرة للورد كلفن.

قام طومسون بتأليف العديد من المنشورات التي استكشفت الجوانب النظرية والتجريبية للكهرومغناطيسية. شمل بحثه تحليل نظرية الضوء الكهرومغناطيسية لجيمس كليرك ماكسويل، وإدخال مفهوم الكتلة الكهرومغناطيسية للجسيمات المشحونة، وإثبات أن الجسم المشحون المتحرك سيظهر زيادة واضحة في الكتلة.

تم التعرف على جزء كبير من مساهمات طومسون في النمذجة الرياضية للعمليات الكيميائية باعتبارها أساسًا للكيمياء الحسابية المبكرة. في منشور لاحق، كتاب بعنوان تطبيقات الديناميكيات على الفيزياء والكيمياء (1888)، قام طومسون بالتحقيق نظريًا ورياضيًا في تحول الطاقة، مفترضًا أن كل الطاقة يمكن أن تكون حركية. وقد توسع مجلده اللاحق، ملاحظات حول الأبحاث الحديثة في الكهرباء والمغناطيسية (1893)، في أعمال ماكسويل الأساسية، دراسة في الكهرباء والمغناطيسية، وكان يطلق عليه أحيانًا "المجلد الثالث لماكسويل". سلط هذا الكتاب الضوء على المنهجيات الفيزيائية والأساليب التجريبية، متضمنًا العديد من الرسوم التوضيحية والرسوم البيانية للمعدات التجريبية، خاصة تلك المتعلقة بتوصيل الكهرباء عبر الغازات. وكان كتابه الثالث، عناصر النظرية الرياضية للكهرباء والمغناطيسية (1895)، بمثابة مقدمة يسهل الوصول إليها لموضوعات متنوعة وحظي بإشادة كبيرة باعتباره كتابًا أكاديميًا.

في عام 1896، ألقى طومسون سلسلة من أربع محاضرات خلال فترة عمله، بالإضافة إلى ذلك، قدم سلسلة من ستة محاضرات في جامعة ييل في عام 1904.

اكتشاف الإلكترون

قبل عمل طومسون، كان علماء مثل ويليام بروت ونورمان لوكير قد افترضوا نظرية مفادها أن الذرات تشتمل على مكون أكثر أساسية، والذي اعتقدوا أنه يمكن مقارنته في الحجم بأصغر ذرة، الهيدروجين. ومع ذلك، في عام 1897، أصبح طومسون أول من اقترح أن الوحدة الذرية الأساسية أصغر بأكثر من 1000 مرة من الذرة، وبالتالي قدم مفهوم الجسيم دون الذري الذي يُعرف الآن بالإلكترون. ظهرت هذه الرؤية الرائدة من خلال أبحاثه في خصائص أشعة الكاثود. في 30 أبريل 1897، طرح طومسون فرضيته بعد أن لاحظ أن أشعة الكاثود (المشار إليها آنذاك بأشعة لينارد) تعبر الهواء لمسافة أبعد بكثير مما كان متوقعًا بالنسبة للجسيمات ذات الأبعاد الذرية. قام بتحديد كتلة أشعة الكاثود عن طريق قياس الحرارة الناتجة عند اصطدامها بوصلة حرارية وربط هذا القياس بالانحراف المغناطيسي للأشعة. أشارت النتائج التجريبية التي توصل إليها إلى أن أشعة الكاثود لم تكن أقل كتلة من ذرة الهيدروجين بأكثر من 1000 مرة فحسب، بل كانت تمتلك أيضًا كتلة ثابتة بغض النظر عن أصلها الذري. ونتيجة لذلك، استنتج أن هذه الأشعة تتكون من جسيمات خفيفة للغاية ذات شحنة سالبة، والتي كانت بمثابة وحدات بناء ذرية عالمية. أطلق طومسون في البداية على هذه الجسيمات اسم "الجسيمات"، لكن المجتمع العلمي تبنى لاحقًا تسمية "الإلكترون"، وهو مصطلح اقترحه جورج جونستون ستوني في عام 1891، قبل اكتشاف طومسون.

بحلول أبريل 1897، لم يكن لدى طومسون سوى أدلة أولية تشير إلى الانحراف الكهربائي لأشعة الكاثود، وهي ظاهرة شكك فيها باحثون سابقًا مثل هاينريش هيرتز. بعد شهر واحد من إعلانه عن الجسيمات، أثبت طومسون بنجاح أن أشعة الكاثود يمكن أن تنحرف باستمرار بواسطة مجال كهربائي، بشرط إخلاء أنبوب التفريغ إلى ضغط منخفض بشكل استثنائي. ومن خلال تحليل مقارن لانحراف أشعة الكاثود بواسطة المجالات الكهربائية والمغناطيسية، حصل على قياسات أكثر دقة لنسبة الكتلة إلى الشحنة، والتي أيدت تقديراته السابقة. أصبحت هذه المنهجية فيما بعد هي التقنية القياسية لتحديد نسبة شحنة الإلكترون إلى كتلته. وفي عام 1899، حدد كمية شحنة الإلكترون بحوالي 6.8×10⁻¹⁰ esu.

افترض طومسون أن هذه الجسيمات نشأت من ذرات الغاز المتبقي داخل أنابيب أشعة الكاثود. قاده هذا إلى استنتاج أن الذرات ليست غير قابلة للتجزئة، بل تتكون من هذه الجسيمات الأساسية. في عام 1904، اقترح طومسون نموذجًا ذريًا، مفترضًا أن الذرة تتكون من كرة من مادة موجبة حيث تتحكم القوى الكهروستاتيكية في ترتيب الجسيمات. ولحساب الحياد الكهربائي الشامل للذرة، اقترح أن الجسيمات متناثرة ضمن مساحة متجانسة من الشحنة الموجبة. في "نموذج بودنغ البرقوق" هذا، تم تصور الإلكترونات على أنها مدمجة داخل الشحنة الموجبة، على غرار الزبيب في بودنغ البرقوق، على الرغم من أنها في صياغة طومسون لم تكن ثابتة ولكنها في حركة مدارية سريعة.

تزامن اكتشاف طومسون مع تحديد والتر كوفمان وإميل ويكرت للنسبة الدقيقة للكتلة إلى الشحنة لهذه الأشعة الكاثودية، والتي تم تحديدها لاحقًا على أنها إلكترونات.

اعتمد المجتمع العلمي تسمية إلكترون لهذه الجسيمات، متأثرًا إلى حد كبير بجهود جورج فرانسيس فيتزجيرالد، وجوزيف لارمور، وهندريك لورنتز. صاغ جورج جونستون ستوني هذا المصطلح في البداية في عام 1891 كاسم مؤقت للوحدة الأساسية للشحنة الكهربائية، والتي ظلت غير مكتشفة في ذلك الوقت. لعدة سنوات، عارض طومسون استخدام "الإلكترون" بسبب خلافه مع الفيزيائيين الذين أشاروا إلى "الإلكترون الموجب" باعتباره الوحدة الأولية للشحنة الموجبة، وهو ما يعكس "الإلكترون السالب" باعتباره الوحدة الأولية للشحنة السالبة. فضل طومسون باستمرار "الجسيم"، الذي عرّفه بدقة على أنه مشحون سلبيًا. بحلول عام 1914، اعترف في نهاية المطاف، وأدرج مصطلح "الإلكترون" في منشوره، النظرية الذرية. في عام 1920، قرر رذرفورد وزملاؤه بشكل جماعي تسمية نواة أيون الهيدروجين بـ "بروتون"، وبالتالي إنشاء تسمية مميزة لأصغر جسيم مادة موجب الشحنة معروف وموجود بشكل مستقل.

النظائر وقياس الطيف الكتلي

في عام 1912، أثناء التحقيق في تكوين الجسيمات المشحونة إيجابيًا، والتي يشار إليها آنذاك بأشعة القناة، قام طومسون ومساعده البحثي إف دبليو أستون، بتوجيه تيار من أيونات النيون عبر المجالات المغناطيسية والكهربائية. وقاموا بعد ذلك بقياس انحرافه عن طريق وضع لوحة فوتوغرافية في مساره. أشارت ملاحظة بقعتين ضوئيتين مختلفتين على لوحة التصوير الفوتوغرافي إلى انحرافين مكافئين مختلفين، مما أدى إلى استنتاج مفاده أن النيون يتكون من ذرات ذات كتلتين ذريتين مختلفتين (نيون-20 ونيون-22)، وبالتالي يمثل نظيرين. يشكل هذا الاكتشاف الرائد الدليل التجريبي الأولي على نظائر العنصر المستقر؛ كان فريدريك سودي قد وضع في وقت سابق نظرية حول وجود النظائر لتوضيح آليات اضمحلال عناصر مشعة محددة.

يمثل فصل طومسون الناجح لنظائر النيون على أساس كتلتها التطبيق الافتتاحي لقياس الطيف الكتلي. تم تحسين هذه التقنية لاحقًا وتوسيعها لتصبح منهجية شاملة بواسطة F. W. Aston وA. J. Dempster.

تجارب تتضمن أشعة الكاثود

في السابق، انخرط الفيزيائيون في خطاب يتعلق بطبيعة أشعة الكاثود، متسائلين عما إذا كانت غير مادية، أو أقرب إلى الضوء (وصفت بأنها "عملية ما في الأثير")، أو، كما افترض طومسون، "في الواقع مادة بالكامل، و... تحدد مسارات جسيمات المادة المشحونة بالكهرباء السلبية." في حين أن الفرضية الأثيرية كانت تفتقر إلى التحديد، فقد قدمت فرضية الجسيمات وضوحًا كافيًا لتومسون لإخضاعها للتحقيق التجريبي.

الانحراف المغناطيسي

بدأ طومسون بحثه بدراسة الانحراف المغناطيسي لأشعة الكاثود. تم توليد هذه الأشعة داخل أنبوب جانبي تم وضعه على يسار الجهاز التجريبي، ثم تعبر بعد ذلك القطب الموجب وتدخل جرة الجرس الأولية، حيث يتسبب المغناطيس في انحرافها. تتبع طومسون مسار هذه الأشعة من خلال مراقبة التألق الناتج على شاشة شبكية داخل الجرة. أشارت النتائج التي توصل إليها إلى أن انحراف الأشعة ظل ثابتًا، بغض النظر عن مادة الأنود أو الغاز الموجود في الجرة، مما يعني ضمنًا شكلًا ثابتًا للأشعة بغض النظر عن مصدرها.

الشحن الكهربائي

اعترف أتباع النظرية الأثيرية بإمكانية توليد جسيمات سالبة الشحنة داخل أنابيب كروكس؛ ومع ذلك، فقد أكدوا أن هذه الجسيمات كانت مجرد منتجات ثانوية عرضية وأن أشعة الكاثود نفسها تمتلك طبيعة غير مادية. أجرى طومسون تحقيقًا للتأكد من جدوى عزل الشحنة الكهربائية عن الأشعة.

صمم طومسون أنبوب كروكس يشتمل على مقياس كهربائي يتم وضعه بشكل جانبي، خارج المسار المباشر لأشعة الكاثود. لقد كان قادرًا على تحديد مسار الشعاع من خلال مراقبة التألق الفسفوري الناتج عند اصطدامه بسطح الأنبوب. لاحظ طومسون أن مقياس الكهربية سجل شحنة كهربائية حصريًا عندما قام بتحويل شعاع الكاثود مغناطيسيًا نحوه. قادته هذه الملاحظة إلى الاستنتاج بأن الشحنة السالبة والأشعة مرتبطان ارتباطًا جوهريًا.

الانحراف الكهربائي

خلال شهري مايو ويونيو من عام 1897، أجرى طومسون تجارب لتحديد ما إذا كان يمكن انحراف أشعة الكاثود عن طريق المجال الكهربائي. على الرغم من أن الباحثين السابقين لم ينجحوا في مراقبة هذا الانحراف، إلا أن طومسون أرجع فشلهم إلى أوجه القصور التجريبية، وتحديدًا ضغط الغاز الزائد داخل الأنابيب المفرغة.

صمم طومسون أنبوب كروكس بمكنسة كهربائية فائقة الجودة. يحتوي القسم الأولي من الأنبوب على كاثود، والذي يقوم بتسليط الأشعة. تم موازنة هذه الأشعة في شعاع مركّز بواسطة شقين معدنيين. كان الشق الأول أيضًا بمثابة الأنود، بينما تم تأريض الثاني. ثم ينتقل الشعاع بين لوحتين متوازيتين من الألومنيوم، والتي عند توصيلها بالبطارية، تولد مجالًا كهربائيًا. وينتهي الأنبوب بمقطع كروي كبير حيث يؤدي تأثير الشعاع على الزجاج إلى إنتاج رقعة متوهجة. قام طومسون بوضع مقياس على سطح هذه الكرة لقياس انحراف الشعاع. واجهت التجارب السابقة مشكلة حيث أن اصطدام حزم الإلكترون مع ذرات الغاز المتبقية داخل أنبوب كروكس سيؤدي إلى تأينها، مما يخلق شحنة فضائية من الإلكترونات والأيونات التي تحجب المجالات الكهربائية المطبقة خارجيًا كهربائيًا. في المقابل، أظهر أنبوب تومسون كروكس كثافة منخفضة من الذرات المتبقية بحيث كانت الشحنة الفضائية المتولدة غير كافية لحجب المجال الكهربائي الخارجي، مما سمح له بمراقبة الانحراف الكهربائي بنجاح.

أدى توصيل اللوحة العلوية بالطرف السالب للبطارية واللوحة السفلية بالطرف الموجب إلى إزاحة الرقعة المضيئة إلى الأسفل. وعلى العكس من ذلك، أدى عكس القطبية إلى تحول الرقعة إلى الأعلى.

تحديد نسبة الكتلة إلى الشحن

في تجربته الأساسية، حدد طومسون نسبة الكتلة إلى الشحنة لأشعة الكاثود عن طريق قياس انحرافها في المجال المغناطيسي ومقارنتها بانحرافها الكهربائي. استخدم نفس الجهاز الذي استخدمه في تجربته السابقة، لكنه وضع أنبوب التفريغ بين قطبي مغناطيس كهربائي كبير. كشفت نتائجه أن نسبة الكتلة إلى الشحنة كانت أقل بأكثر من ألف مرة من نسبة أيون الهيدروجين (H⁺)، مما يشير إلى أن الجسيمات كانت إما خفيفة بشكل استثنائي، أو مشحونة للغاية، أو كليهما. ومن الجدير بالذكر أن أشعة الكاثود الصادرة من كل كاثود أعطت باستمرار نفس نسبة الكتلة إلى الشحنة. هذه النتيجة تتناقض مع أشعة الأنود، المعروفة الآن كأيونات موجبة منبعثة من الأنود، والتي تختلف نسبة كتلتها إلى شحنتها اعتمادًا على مادة الأنود. ظل طومسون نفسه حذرًا بشأن الآثار المترتبة على عمله، مشيرًا إلى هذه الكيانات باسم "الجسيمات" بدلاً من "الإلكترونات" في خطاب قبوله لجائزة نوبل.

تم تلخيص حسابات طومسون أدناه، مستخدمًا ترميزه الأصلي حيث يمثل F المجال الكهربائي وH يشير إلى المجال المغناطيسي:

يتم قياس الانحراف الكهربائي بالتعبير التالي: ${\displaystyle \Theta =Fel/mv^{2}}$، حيث Θ تشير إلى الانحراف الكهربائي الزاوي، F هي شدة المجال الكهربائي المطبق، e تمثل شحنة جسيمات أشعة الكاثود، l هو طول اللوحات الكهربائية، m تشير إلى كتلة جسيمات أشعة الكاثود، و v هي سرعتها. يتم تحديد الانحراف المغناطيسي بواسطة: ${\displaystyle \phi =Hel/mv}$، حيث φ هو الانحراف المغناطيسي الزاوي وH هي شدة المجال المغناطيسي المطبق.

تم ضبط المجال المغناطيسي حتى حققت الانحرافات المغناطيسية والكهربائية التكافؤ، وعند هذه النقطة ظهرت العلاقة ${\displaystyle \Theta =\phi ,Fel/mv^{2}=Hel/mv}$ تم إنشاؤه. يمكن تبسيط هذه المعادلة للحصول على ${\displaystyle m/e=H^{2}l/F\Theta$. نظرًا لأنه تم قياس الانحراف الكهربائي (Θ) وشدة المجال المغناطيسي (H) بشكل مستقل، وكانت القوة الكهربائية (F) والطول (l) ثوابت معروفة، فيمكن حساب نسبة الكتلة إلى الشحنة (m/e) بدقة.

الاستنتاجات

بالنظر إلى أن أشعة الكاثود تمتلك شحنة كهربائية سالبة، وتظهر انحرافًا بواسطة قوة إلكتروستاتيكية متوافقة مع الكهربة السلبية، وتستجيب للقوة المغناطيسية تمامًا كما يفعل كيان سالب الشحنة يتحرك على طول مساره، فإن الاستنتاج الذي لا مفر منه هو أن هذه الأشعة تمثل شحنات كهربائية سلبية تنقلها جزيئات المادة.

وبالنسبة لأصل هذه الجسيمات، وضع طومسون نظرية مفادها أنها تنبعث من جزيئات الغاز الموجودة بالقرب من الكاثود.

افترض أنه إذا تعرضت جزيئات الغاز، داخل المجال الكهربائي القوي بشكل استثنائي المجاور للكاثود، للتفكك والتفتت ليس إلى ذرات كيميائية تقليدية ولكن إلى هذه "الذرات البدائية" الأساسية - والتي تسمى جسيمات للإيجاز - وإذا كانت هذه الجسيمات مشحونة كهربائيًا ويتم دفعها من الكاثود بواسطة المجال الكهربائي، فإن سلوكها سيعكس بدقة سلوك الكاثود. الأشعة.

وضع طومسون تصورًا للذرة على أنها تتكون من هذه الجسيمات التي تدور داخل مجال منتشر ذي شحنة موجبة، وهو النموذج المعروف باسم نموذج بودنغ البرقوق. تم دحض هذه الفرضية لاحقًا عندما أثبت تلميذه إرنست رذرفورد أن الشحنة الموجبة للذرة تتركز في الواقع داخل النواة المركزية.

أبحاث إضافية

في عام 1905، حدد طومسون النشاط الإشعاعي المتأصل للبوتاسيوم.

بحلول عام 1906، أثبت طومسون تجريبيًا أن كل ذرة هيدروجين تمتلك إلكترونًا واحدًا فقط، وهو اكتشاف يتناقض مع الأطر النظرية السابقة التي تقترح أعدادًا متغيرة للإلكترونات.

بين عامي 1916 و1918، ترأس طومسون "اللجنة التي عينها رئيس الوزراء للتحقيق في موقف العلوم الطبيعية في النظام التعليمي في بريطانيا العظمى." وقد أصبحت النتائج التي توصلت إليها اللجنة، والتي صدرت في عام 1918، معروفة على نطاق واسع باسم تقرير طومسون.

الحياة الشخصية

في عام 1890، تزوج طومسون من روز إليزابيث باجيت في كنيسة القديسة مريم الصغرى. روز، ابنة السير جورج إدوارد باجيت، وهو طبيب متميز وأستاذ ريجيوس للفيزياء لاحقًا في كامبريدج، كان لديه اهتمام بالفيزياء. منذ عام 1882 فصاعدًا، سُمح للنساء بحضور المظاهرات والمحاضرات في جامعة كامبريدج. أدى حضور روز لهذه الجلسات، بما في ذلك تلك التي ألقاها طومسون، إلى تعزيز علاقتهما في النهاية.

كان لدى الزوجين طفلان: جورج باجيت طومسون، الذي حصل لاحقًا على جائزة نوبل لأبحاثه حول خصائص موجة الإلكترون، وجوان باجيت طومسون (لاحقًا تشارنوك)، الذي واصل مسيرته المهنية كمؤلف، وأنتج أدب الأطفال، والأعمال الواقعية، والسير الذاتية.

الأوسمة والأوسمة

العضوية

الجوائز

إحياء الذكرى

في نوفمبر 1927، افتتح طومسون مبنى طومسون في مدرسة ليز، كامبريدج، والذي تم تسميته تكريمًا له.

في عام 1991، تم اقتراح طومسون (الرمز: Th) كوحدة لقياس نسبة الكتلة إلى الشحنة في قياس الطيف الكتلي، اعترافًا بمساهماته.

J. J. Thomson Avenue، الواقع داخل حرم جامعة كامبريدج الغربي، يحمل اسمه.

تم تسمية جائزة ميدالية طومسون، بدعم من المؤسسة الدولية لقياس الطيف الكتلي، تكريمًا لتومسون.

يحتفل معهد الفيزياء بميدالية وجائزة جوزيف طومسون أيضًا بذكرى طومسون.

يتقاطع طومسون كريسنت في ديب ريفر، أونتاريو مع رذرفورد الجادة.

• تاريخ الفيزياء

المراجع

في عام 1883، تم نشر دراسة حول حركة الحلقات الدوامة: مقال تم الحكم عليه بجائزة آدامز في عام 1882، في جامعة كامبريدج بواسطة ماكميلان وشركاه في لندن، ويمتد على 146 صفحة. تتوفر نسخة معاد طبعها مؤخرًا برقم ISBN 0-543-95696-2.

• 1883. رسالة حول حركة الحلقات الدوامة: مقالة تم الحكم عليها بجائزة آدامز عام 1882، في جامعة كامبريدج. لندن: ماكميلان وشركاه، الصفحات 146. إعادة طبع حديثة: رقم ISBN 0-543-95696-2.
• في عام 1888، تم إصدار تطبيقات الديناميكيات في الفيزياء والكيمياء بواسطة شركة ماكميلان وشركاه في لندن، ويتألف من 326 صفحة. تحمل النسخة المعاد طبعها مؤخرًا رقم ISBN 1-4021-8397-6.
• في عام 1893، تم نشر ملاحظات حول الأبحاث الحديثة في مجال الكهرباء والمغناطيسية: كان المقصود منها أن تكون تكملة لرسالة البروفيسور كليرك-ماكسويل حول الكهرباء والمغناطيسية' من قبل مطبعة جامعة أكسفورد، ويبلغ إجمالي صفحاتها 16 و578 صفحة. تتوفر طبعة دراسة جامعة كورنيل لعام 1991 برقم ISBN 1-4297-4053-1.
• قام جوزيف جون طومسون (1893) بتأليف ملاحظات حول الأبحاث الحديثة في الكهرباء والمغناطيسية، والتي نشرتها مطبعة كلارندون في أكسفورد.
• نشر جوزيف جون طومسون (1900) الطبعة الألمانية من تفريغ الكهرباء من خلال الغازات في لايبزيغ، من خلال يوهان أمبروسيوس بارث.
• قام جوزيف جون طومسون (1904) بتأليف الطبعة الإنجليزية من كتاب الكهرباء والمادة، الذي نشرته مطبعة كلارندون في أكسفورد.
• أصدر جوزيف جون طومسون (1905) الطبعة الإيطالية من الكهرباء والمادة، والتي نشرها هوبلي في ميلانو.
• نشر جوزيف جون طومسون (1908) الطبعة الألمانية من النظرية الجسيمية للمادة في براونشفايغ، من خلال Vieweg und Sohn.
• في عام 1921، تم نشر إعادة طبع لطبعة عام 1895 من عناصر النظرية الرياضية للكهرباء والمغناطيسية بواسطة شركة ماكميلان وشركاه في لندن، استنادًا إلى مسح النسخة الأصلية.
• كتاب نصي للفيزياء في خمسة مجلدات، شارك في تأليفه ج.إتش. تتضمن النقاط: (1) خصائص المادة، (2) الصوت، (3) الحرارة، (4) الضوء، و (5) الكهرباء والمغناطيسية. يرجع تاريخ هذه السلسلة في البداية إلى عام 1901 وتم إصدارها بعد ذلك في طبعات منقحة.
• Dahl, Per F. (1997) من تأليف وميض أشعة الكاثود: تاريخ إلكترون جي جي طومسون، نُشر في بريستول وفيلادلفيا بواسطة معهد نشر الفيزياء، مع رقم ISBN 0-7503-0453-7.
• ج.ج. نشر طومسون (1897) "أشعة الكاثود" في الكهربائي (المجلد 39، الصفحة 104)، كما ظهر أيضًا في وقائع المعهد الملكي في 30 أبريل 1897، الصفحات من 1 إلى 14. يمثل هذا المنشور الإعلان الأولي عن "الجسيم"، الذي يسبق تجربة الكتلة والشحنة النهائية.
• ج.ج. نشر طومسون (1897) "أشعة الكاثود" في المجلة الفلسفية (المجلد 44، الصفحة 293)، موضحًا بالتفصيل القياس الأساسي لكتلة الإلكترون وشحنته.
• ج.ج. قام طومسون (1904) بتأليف كتاب "حول بنية الذرة: دراسة الاستقرار وفترات التذبذب لعدد من الكريات المرتبة على فترات متساوية حول محيط الدائرة؛ مع تطبيق النتائج على نظرية التركيب الذري"، المنشور في المجلة الفلسفية، السلسلة 6، المجلد 7، العدد 39، الصفحات 237-265. قدمت هذه الورقة البحثية "نموذج بودنغ البرقوق" الكلاسيكي، والذي أدى لاحقًا إلى صياغة مشكلة طومسون.
• J. نشر ج. طومسون (1906) "حول عدد الجسيمات في الذرة" (PDF) في المجلة الفلسفية، السلسلة 6، المجلد 11 (العدد 66)، الصفحات 769–781. DOI للمقال هو 10.1080/14786440609463496.
• نشر جوزيف جون طومسون (1908) في الضوء الذي ألقته التحقيقات الحديثة حول الكهرباء حول العلاقة بين المادة والأثير: محاضرة أدامسون التي ألقيت في الجامعة في 4 نوفمبر 1907 من خلال مطبعة الجامعة.
• ج.ج. نشر طومسون (1912) "تجارب أخرى على الأشعة الإيجابية" في المجلة الفلسفية (المجلد 24، الصفحات 209-253)، والذي تضمن الإعلان الأولي عن قطعتي النيون المكافئتين.
• ج.ج. قام طومسون (1913) بتأليف كتاب أشعة الكهرباء الإيجابية، المنشور في وقائع الجمعية الملكية، السلسلة أ، المجلد 89، الصفحات من 1 إلى 20، والذي يعرض تفاصيل اكتشاف نظائر النيون.
• ج.ج. نشر طومسون (1923) الإلكترون في الكيمياء: إلقاء خمس محاضرات في معهد فرانكلين في فيلادلفيا.
• نشر طومسون، السير ج.ج. (1936) ذكريات وتأملات في لندن بالتعاون مع شركة G. Bell & Sons, Ltd. وأعيد نشر هذا العمل لاحقًا كنسخة رقمية بواسطة مطبعة جامعة كامبريدج في عام 2011، كجزء من سلسلة مجموعة مكتبة كامبريدج.
• طومسون، جورج باجيت (1964) من تأليف ج.ج. طومسون: مكتشف الإلكترون، تم نشره في بريطانيا العظمى بواسطة شركة Thomas Nelson & Sons, Ltd.
• شارك ديفيس وإدوارد آرثر وفالكونر وإيزوبيل (1997) في تأليف ج.ج. طومسون واكتشاف الإلكترون، مع رقم ISBN 978-0-7484-0696-8.
• نشر إيزوبيل فالكونر (1988) "عمل جي جي تومسون حول الأشعة الإيجابية، 1906-1914" في الدراسات التاريخية في العلوم الفيزيائية والبيولوجية، المجلد 18، العدد 2، الصفحات 265-310.
• ساهم إيزوبيل فالكونر (2001) بكتاب "الجسيمات إلى الإلكترونات" في تاريخ الإلكترون، الذي حرره ج. بوتشوالد وأ. وارويك، ونشرته مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في كامبريدج، ماساتشوستس، على الصفحات 77-100.
• نافارو، جاومي (2005). "J. J. طومسون حول طبيعة المادة: الجسيمات والاستمرارية." قنطورس، المجلد. 47، لا. 4، ص. 259–282. بيب كود:2005سنت...47..259ن. دوى:10.1111/j.1600-0498.2005.00028.x.
• Downard, Kevin M. (2009). “جي جي طومسون يذهب إلى أمريكا”. مجلة الجمعية الأمريكية لقياس الطيف الكتلي، المجلد. 20، لا. 11، ص. 1964–1973. بيب كود:2009JASMS..20.1964D. دوى:10.1016/j.jasms.2009.07.008. PMID 19734055. S2CID 34371775.

• اكتشاف الإلكترون أرشفة 16 مارس 2008 في آلة Wayback.
• قائمة المراجع المشروحة لجوزيف ج. طومسون من مكتبة ألسوس الرقمية للقضايا النووية
• موقع أنبوب أشعة الكاثود
• صور لبعض أجهزة طومسون المتبقية في متحف مختبر كافنديش
• أعمال جي جي طومسون في مشروع جوتنبرج
• تاريخ الإلكترون: جي جي وجي بي طومسون نشرته جامعة إقليم الباسك (2013)