J. J. Thomson

Sir Joseph John Thomson (1856–1940) war ein angesehener britischer Physiker. Für seine bedeutenden theoretischen und experimentellen Beiträge zum Verständnis der Elektrizitätsleitung durch Gase erhielt er 1906 den Nobelpreis für Physik. Im Jahr 1897 wies Thomson nach, dass Kathodenstrahlen aus bisher nicht identifizierten negativ geladenen Teilchen bestanden, die später Elektronen genannt wurden. Seine Berechnungen ergaben, dass diese Teilchen eine deutlich kleinere Masse als Atome und ein außergewöhnlich hohes Ladungs-zu-Masse-Verhältnis besaßen. Die Entdeckung des Elektrons markierte die Identifizierung des ersten subatomaren Teilchens.

Sir Joseph John Thomson (18. Dezember 1856 – 30. August 1940) war ein britischer Physiker. Er erhielt 1906 den Nobelpreis für Physik „in Anerkennung der großen Verdienste seiner theoretischen und experimentellen Untersuchungen zur Elektrizitätsleitung durch Gase“. Im Jahr 1897 zeigte er, dass Kathodenstrahlen aus bisher unbekannten negativ geladenen Teilchen (heute Elektronen genannt) bestehen, von denen er berechnete, dass sie Körper haben müssen, die viel kleiner als Atome sind und ein sehr großes Ladungs-zu-Masse-Verhältnis haben. Das Elektron war das erste subatomare Teilchen, das entdeckt wurde.

Thomson wird auch zugeschrieben, dass er 1912 den ersten Beweis für Isotope stabiler (nicht radioaktiver) Elemente lieferte, eine Entdeckung, die aus seinen Untersuchungen zur Zusammensetzung von Kanalstrahlen (positiven Ionen) hervorging. Seine gemeinsamen Experimente mit Francis William Aston zur Charakterisierung positiv geladener Teilchen stellten die erste Anwendung der Massenspektrometrie dar und erleichterten anschließend die Erfindung des Massenspektrographen.

Als einflussreicher Pädagoge betreute Thomson sieben Studenten, die später Nobelpreisträger wurden: Ernest Rutherford (Chemie, 1908), Lawrence Bragg (Physik, 1915), Charles Barkla (Physik, 1917), Francis Aston (Chemie, 1922), Charles Thomson Rees Wilson (Physik, 1927), Owen Richardson (Physik, 1928) und Edward Appleton (Physik, 1947). Darüber hinaus erhielt sein Sohn George Paget Thomson 1937 gemeinsam mit Clinton Davisson den Nobelpreis für Physik für ihre experimentelle Demonstration der Elektronenbeugung an Kristallen.

Biografie

Joseph John Thomson wurde am 18. Dezember 1856 in Cheetham Hill, Manchester, geboren. Seine Mutter, Emma Swindells, stammte aus einer prominenten lokalen Textilfamilie. Sein Vater, Joseph James Thomson, leitete einen von Thomsons Urgroßvater gegründeten Antiquariatsladen. Joseph John hatte einen jüngeren Bruder, Frederick Vernon Thomson. Thomson pflegte einen zurückhaltenden, aber frommen anglikanischen Glauben.

Bildung

Thomsons erste Ausbildung fand in kleinen privaten Einrichtungen statt, wo er außergewöhnliche Begabung und ein großes Interesse an wissenschaftlichen Untersuchungen zeigte. Im Jahr 1870, im bemerkenswert jungen Alter von 14 Jahren, erhielt er die Zulassung zum Owens College in Manchester (heute University of Manchester). Dort wurde er maßgeblich von Balfour Stewart, Professor für Physik, beeinflusst, der ihn in das Gebiet der physikalischen Forschung einführte. Er begann mit Experimenten zur Kontaktelektrifizierung und veröffentlichte umgehend seine erste wissenschaftliche Arbeit. Seine Eltern hatten geplant, dass er eine Lehre als Ingenieur bei Sharp, Stewart & Co, ein Lokomotivhersteller; Diese Pläne wurden jedoch durch den Tod seines Vaters im Jahr 1873 zunichte gemacht.

Im Jahr 1876 immatrikulierte sich Thomson am Trinity College in Cambridge. Er erwarb seinen B.A. 1880 schloss er sein Studium der Mathematik ab und erlangte die Auszeichnungen „Second Wrangler in the Tripos“ und „2nd Smith's Prizeman“. Im darauffolgenden Jahr bewarb er sich erfolgreich um einen Fellow des Trinity College und wurde zum Fellow ernannt. Er schloss 1883 seinen M.A. ab und erhielt auch den Adams-Preis.

Karriere

Am 22. Dezember 1884 wurde Thomson zum Cavendish-Professor für Physik an der Universität Cambridge ernannt. Diese Ernennung sorgte für große Überraschung, da andere Kandidaten, darunter Osborne Reynolds und Richard Glazebrook, über ein höheres Alter und mehr Laborerfahrung verfügten. Im Gegensatz dazu wurde Thomson vor allem für seine mathematischen Beiträge und seine außergewöhnlichen intellektuellen Fähigkeiten gewürdigt.

Thomson wurde 1908 zum Ritter geschlagen und 1912 in den Verdienstorden aufgenommen. In Oxford hielt er 1914 die Romanes Lecture mit dem Titel The Atomic Theory. 1918 übernahm er die Position des Masters am Trinity College in Cambridge, die er bis zu seinem Tod am 30. August 1940 innehatte. Seine sterblichen Überreste sind in der Westminster Abbey beigesetzt, zusammen mit denen von Isaac Newton und seinem ehemaligen Schüler Ernest Rutherford.

Rutherford folgte ihm später als Cavendish-Professor nach. Insbesondere sechs von Thomsons Forschungsassistenten und jüngeren Kollegen – Charles Glover Barkla, Niels Bohr, Max Born, William Henry Bragg, Owen Willans Richardson und Charles Thomson Rees Wilson – erhielten den Nobelpreis für Physik, während zwei weitere, Francis William Aston und Ernest Rutherford, den Nobelpreis für Chemie erhielten. Sein Sohn George Paget Thomson erhielt 1937 ebenfalls den Nobelpreis für Physik für den experimentellen Nachweis der wellenförmigen Eigenschaften von Elektronen.

Forschung

Frühe Forschung

Thomsons preisgekrönte Masterarbeit mit dem Titel Abhandlung über die Bewegung von Wirbelringen spiegelt sein aufkeimendes Interesse an der Atomstruktur wider. Im Rahmen dieser Arbeit lieferte Thomson eine mathematische Beschreibung der Dynamik, die Lord Kelvins Wirbeltheorie des Atoms innewohnt.

Thomson verfasste zahlreiche Veröffentlichungen, die sich sowohl mit den theoretischen als auch empirischen Aspekten des Elektromagnetismus befassten. Seine Forschung umfasste eine Analyse von James Clerk Maxwells elektromagnetischer Lichttheorie, die Einführung des Konzepts der elektromagnetischen Masse für geladene Teilchen und den Nachweis, dass ein geladener Körper in Bewegung eine scheinbare Massenzunahme aufweisen würde.

Ein erheblicher Teil von Thomsons Beiträgen zur mathematischen Modellierung chemischer Prozesse gilt als grundlegend für die frühe Computerchemie. In einer späteren Veröffentlichung, dem Buch mit dem Titel Applications of Dynamics to Physics and Chemistry (1888), untersuchte Thomson theoretisch und mathematisch die Energieumwandlung und postulierte, dass alle Energie potenziell kinetisch sein könnte. Sein nachfolgender Band, Anmerkungen zu neueren Forschungen in Elektrizität und Magnetismus (1893), erweiterte Maxwells wegweisendes Werk, Abhandlung über Elektrizität und Magnetismus, und wurde gelegentlich als „der dritte Band von Maxwell“ bezeichnet. Dieses Buch beleuchtete physikalische Methoden und experimentelle Ansätze und enthielt zahlreiche Abbildungen und Diagramme experimenteller Ausrüstung, insbesondere solcher im Zusammenhang mit der Leitung von Elektrizität durch Gase. Sein drittes Buch, Elemente der mathematischen Theorie von Elektrizität und Magnetismus (1895), diente als leicht verständliche Einführung in verschiedene Themen und erlangte als akademisches Lehrbuch große Anerkennung.

Im Jahr 1896 hielt Thomson eine Reihe von vier Vorlesungen während eines Kongresses. Darüber hinaus hielt er 1904 eine Reihe von sechs Vorlesungen an der Yale University.

Die Entdeckung des Elektrons

Vor Thomsons Arbeit hatten Wissenschaftler wie William Prout und Norman Lockyer die Theorie aufgestellt, dass Atome aus einem grundlegenderen Bestandteil bestehen, der ihrer Meinung nach in seiner Größe mit dem kleinsten Atom, Wasserstoff, vergleichbar ist. Im Jahr 1897 schlug Thomson jedoch als Erster vor, dass die Grundeinheit eines Atoms mehr als 1.000 Mal kleiner als ein Atom sei, und führte damit das Konzept des subatomaren Teilchens ein, das heute als Elektron bezeichnet wird. Diese bahnbrechende Erkenntnis ergab sich aus seinen Untersuchungen zu den Eigenschaften von Kathodenstrahlen. Am 30. April 1897 stellte Thomson seine Hypothese vor, nachdem er beobachtet hatte, dass Kathodenstrahlen (damals als Lenard-Strahlen bezeichnet) die Luft deutlich weiter durchquerten, als für Teilchen atomarer Dimensionen erwartet. Er bestimmte die Masse der Kathodenstrahlen, indem er die Wärme quantifizierte, die bei ihrem Aufprall auf eine thermische Verbindung entsteht, und diese Messung mit der magnetischen Ablenkung der Strahlen korrelierte. Seine experimentellen Ergebnisse zeigten, dass Kathodenstrahlen nicht nur mehr als 1.000-mal weniger massereich als ein Wasserstoffatom waren, sondern auch unabhängig von ihrem atomaren Ursprung eine gleichbleibende Masse besaßen. Daraus folgerte er, dass diese Strahlen aus extrem leichten, negativ geladenen Teilchen bestanden, die als universelle Atombausteine ​​dienten. Thomson nannte diese Teilchen zunächst „Körperchen“, doch die wissenschaftliche Gemeinschaft übernahm später die Bezeichnung „Elektron“, ein Begriff, der 1891 von George Johnstone Stoney vor Thomsons Entdeckung vorgeschlagen wurde.

Bis April 1897 verfügte Thomson nur über vorläufige Beweise, die auf die elektrische Ablenkbarkeit von Kathodenstrahlen schließen ließen, ein Phänomen, das zuvor von Forschern wie Heinrich Hertz angezweifelt wurde. Einen Monat nach seiner Ankündigung des Korpuskels demonstrierte Thomson erfolgreich, dass Kathodenstrahlen durch ein elektrisches Feld konsistent abgelenkt werden können, vorausgesetzt, die Entladungsröhre wurde auf einen außergewöhnlich niedrigen Druck evakuiert. Durch eine vergleichende Analyse der Ablenkung des Kathodenstrahls durch elektrische und magnetische Felder erlangte er präzisere Messungen des Masse-Ladungs-Verhältnisses, die seine früheren Schätzungen bestätigten. Diese Methode wurde später zur Standardtechnik zur Bestimmung des Ladungs-zu-Masse-Verhältnisses des Elektrons. Im Jahr 1899 quantifizierte er die Ladung des Elektrons weiter auf ungefähr 6,8×10⁻¹⁰ esu.

Thomson postulierte, dass diese Teilchen aus den Atomen des Restgases in seinen Kathodenstrahlröhren stammten. Dies führte ihn zu dem Schluss, dass Atome nicht unteilbar seien, sondern aus diesen Grundkörperchen bestehe. Im Jahr 1904 schlug Thomson ein Atommodell vor, in dem er die Theorie aufstellte, dass das Atom aus einer Kugel positiver Materie bestehe, in der elektrostatische Kräfte die Anordnung der Teilchen bestimmen. Um die allgemeine elektrische Neutralität des Atoms zu erklären, schlug er vor, dass die Teilchen innerhalb einer homogenen Fläche positiver Ladung verteilt seien. In diesem „Plum-Pudding-Modell“ wurden Elektronen so konzipiert, dass sie in die positive Ladung eingebettet sind, ähnlich wie Rosinen in einem Plum-Pudding, obwohl sie in Thomsons Formulierung nicht statisch waren, sondern sich in schneller Umlaufbewegung befanden.

Thomsons Entdeckung fiel mit der Bestimmung des genauen Masse-Ladungs-Verhältnisses dieser Kathodenstrahlen, die später als Elektronen identifiziert wurden, durch Walter Kaufmann und Emil Wiechert zusammen.

Die wissenschaftliche Gemeinschaft übernahm die Bezeichnung Elektron für diese Teilchen, weitgehend beeinflusst durch die Befürwortung von George Francis FitzGerald, Joseph Larmor und Hendrik Lorentz. George Johnstone Stoney prägte diesen Begriff erstmals 1891 als vorläufige Bezeichnung für die damals noch unentdeckte Grundeinheit der elektrischen Ladung. Mehrere Jahre lang lehnte Thomson die Verwendung von „Elektron“ ab, da er mit Physikern nicht einverstanden war, die ein „positives Elektron“ als Elementareinheit positiver Ladung bezeichneten, was das „negative Elektron“ als Elementareinheit negativer Ladung widerspiegelte. Thomson favorisierte konsequent „Körperchen“, die er streng als negativ geladen definierte. 1914 gab er schließlich zu und nahm den Begriff „Elektron“ in seine Veröffentlichung „The Atomic Theory“ auf. Im Jahr 1920 beschlossen Rutherford und seine Kollegen gemeinsam, den Kern des Wasserstoffions „Proton“ zu nennen und etablierten damit eine eindeutige Nomenklatur für das kleinste bekannte, unabhängig existierende positiv geladene Materieteilchen.

Isotope und Massenspektrometrie

Im Jahr 1912 leiteten Thomson und sein Forschungsassistent F. W. Aston während einer Untersuchung der Zusammensetzung positiv geladener Teilchen, die damals als Kanalstrahlen bezeichnet wurden, einen Strom von Neonionen durch magnetische und elektrische Felder. Anschließend maßen sie seine Ablenkung, indem sie eine Fotoplatte in seiner Flugbahn positionierten. Die Beobachtung zweier unterschiedlicher Lichtflecken auf der Fotoplatte zeigte zwei unterschiedliche parabolische Ablenkungen, was zu der Schlussfolgerung führte, dass Neon Atome mit zwei unterschiedlichen Atommassen (Neon-20 und Neon-22) umfasst und somit zwei Isotope darstellt. Diese bahnbrechende Entdeckung stellte den ersten empirischen Beweis für Isotope eines stabilen Elements dar; Frederick Soddy hatte zuvor die Existenz von Isotopen theoretisiert, um die Zerfallsmechanismen spezifischer radioaktiver Elemente aufzuklären.

Thomsons erfolgreiche Trennung von Neonisotopen anhand ihrer Masse stellte die erste Anwendung der Massenspektrometrie dar. Diese Technik wurde später von F. W. Aston und A. J. Dempster verfeinert und zu einer umfassenden Methodik erweitert.

Experimente mit Kathodenstrahlen

Zuvor diskutierten Physiker über die Natur der Kathodenstrahlen und fragten sich, ob sie immateriell seien, dem Licht ähnlich (beschrieben als „irgendein Prozess im Äther“) oder, wie Thomson postulierte, „tatsächlich völlig materiell und ... die Wege von Materieteilchen markieren, die mit negativer Elektrizität geladen sind“. Während es der Ätherhypothese an Spezifität mangelte, bot die Teilchenhypothese ausreichend Klarheit für Thomson, um sie einer empirischen Untersuchung zu unterziehen.

Magnetische Ablenkung

Thomson begann seine Forschung mit der Untersuchung der magnetischen Ablenkung von Kathodenstrahlen. Diese Strahlen wurden in einem Seitenrohr links vom Versuchsapparat erzeugt, durchquerten anschließend die Anode und gelangten in die primäre Glasglocke, wo ein Magnet ihre Ablenkung bewirkte. Thomson verfolgte die Flugbahn dieser Strahlen, indem er die Fluoreszenz beobachtete, die auf einem Gitterschirm im Gefäß erzeugt wurde. Seine Ergebnisse zeigten, dass die Ablenkung der Strahlen unabhängig vom Anodenmaterial oder dem im Gefäß vorhandenen Gas konstant blieb, was eine einheitliche Form der Strahlen unabhängig von ihrer Quelle impliziert.

Elektrische Ladung

Anhänger der Äthertheorie erkannten die Möglichkeit, dass in Crookes-Röhren negativ geladene Teilchen erzeugt werden; Sie behaupteten jedoch, dass diese Partikel lediglich zufällige Nebenprodukte seien und dass die Kathodenstrahlen selbst immaterieller Natur seien. Thomson führte eine Untersuchung durch, um festzustellen, ob es möglich ist, die elektrische Ladung von den Strahlen zu isolieren.

Thomson konstruierte eine Crookes-Röhre mit einem Elektrometer, das seitlich außerhalb der direkten Flugbahn der Kathodenstrahlen positioniert war. Er konnte den Weg des Strahls bestimmen, indem er die phosphoreszierende Lumineszenz beobachtete, die er beim Auftreffen auf die Röhrenoberfläche erzeugte. Thomson stellte fest, dass das Elektrometer eine elektrische Ladung ausschließlich dann aufzeichnete, wenn er den Kathodenstrahl magnetisch darauf ablenkte. Diese Beobachtung führte ihn zu dem Schluss, dass die negative Ladung und die Strahlen untrennbar miteinander verbunden seien.

Elektrische Ablenkung

Im Mai und Juni 1897 führte Thomson Experimente durch, um festzustellen, ob Kathodenstrahlen durch ein elektrisches Feld abgelenkt werden können. Obwohl es früheren Forschern nicht gelungen war, eine solche Ablenkung zu beobachten, führte Thomson ihre Misserfolge auf experimentelle Mängel zurück, insbesondere auf den übermäßigen Gasdruck in ihren Vakuumröhren.

Thomson hat eine Crookes-Röhre mit einem überlegenen Vakuum entwickelt. Im ersten Abschnitt der Röhre befand sich eine Kathode, die die Strahlen projizierte. Diese Strahlen wurden durch zwei metallische Schlitze zu einem fokussierten Strahl gebündelt; Der erste Schlitz diente gleichzeitig als Anode, während der zweite geerdet war. Der Strahl bewegte sich dann zwischen zwei parallelen Aluminiumplatten hindurch, die bei Anschluss an eine Batterie ein elektrisches Feld aufbauten. Die Röhre endete mit einem großen kugelförmigen Abschnitt, in dem der Aufprall des Strahls auf das Glas einen leuchtenden Fleck erzeugte. Thomson brachte an der Oberfläche dieser Kugel eine Skala an, um die Ablenkung des Strahls zu messen. Bei früheren Experimenten trat ein Problem auf, bei dem Elektronenstrahlen, die mit Restgasatomen in einer Crookes-Röhre kollidierten, diese ionisierten und eine Raumladung aus Elektronen und Ionen erzeugten, die von außen angelegte elektrische Felder elektrisch abschirmte. Im Gegensatz dazu wies Thomsons Crookes-Röhre eine so geringe Dichte an Restatomen auf, dass die erzeugte Raumladung nicht ausreichte, um das äußere elektrische Feld abzuschirmen, sodass er die elektrische Ablenkung erfolgreich beobachten konnte.

Das Anschließen der oberen Platte an den Minuspol der Batterie und der unteren Platte an ihren Pluspol führte zu einer Verschiebung des Leuchtflecks nach unten. Umgekehrt führte eine Umkehrung der Polarität zu einer Verschiebung des Patches nach oben.

Bestimmung des Masse-zu-Ladungs-Verhältnisses

In seinem bahnbrechenden Experiment bestimmte Thomson das Masse-Ladungs-Verhältnis von Kathodenstrahlen, indem er ihre Ablenkung in einem Magnetfeld quantifizierte und diese mit ihrer elektrischen Ablenkung verglich. Er verwendete die identische Vorrichtung aus seinem vorherigen Experiment, positionierte die Entladungsröhre jedoch zwischen den Polen eines großen Elektromagneten. Seine Ergebnisse zeigten, dass das Masse-zu-Ladungs-Verhältnis mehr als tausendmal niedriger war als das eines Wasserstoffions (H⁺), was darauf hindeutet, dass die Partikel entweder außergewöhnlich leicht, stark geladen oder beides waren. Bezeichnenderweise ergaben die von jeder Kathode ausgehenden Kathodenstrahlen durchweg das gleiche Masse-Ladungs-Verhältnis. Dieser Befund steht im Gegensatz zu Anodenstrahlen, die heute als von der Anode emittierte positive Ionen erkannt werden und deren Masse-Ladungs-Verhältnis je nach Anodenmaterial variiert. Thomson selbst blieb hinsichtlich der Implikationen seiner Arbeit zurückhaltend und bezeichnete diese Wesen in seiner Dankesrede für den Nobelpreis als „Körperchen“ und nicht als „Elektronen“.

Thomsons Berechnungen sind unten zusammengefasst, wobei seine ursprüngliche Notation verwendet wird, wobei F das elektrische Feld und H das magnetische Feld bezeichnet:

Die elektrische Ablenkung wird durch den folgenden Ausdruck quantifiziert: Θ<!-- Θ --> = F e l / m v §2728§ {\displaystyle \Theta =Fel/mv^2}, wobei Θ die elektrische Winkelablenkung bedeutet, F die angelegte elektrische Feldstärke ist, e die Ladung der Kathodenstrahlteilchen darstellt, l die Länge der elektrischen Platten ist, m die Masse der Kathodenstrahlteilchen bezeichnet und v ihre Geschwindigkeit ist. Die magnetische Ablenkung ist gegeben durch: ϕ<!-- ϕ --> = H e l / m v {\displaystyle \phi =Hel/mv}, wobei φ die magnetische Winkelablenkung und H die angelegte Magnetfeldstärke ist.

Das Magnetfeld wurde angepasst, bis die magnetischen und elektrischen Ablenkungen Äquivalenz erreichten. Zu diesem Zeitpunkt ergab sich die Beziehung Θ<!-- Θ --> = ϕ<!-- ϕ --> , F e l / m v §3233§ = H e l / m v {\displaystyle \Theta =\phi ,Fel/mv^2=Hel/mv} wurde erstellt. Diese Gleichung kann vereinfacht werden, um m / e = H §8081§ l / FΘ <!-- Θ --> {\displaystyle m/e=H^{2}l/F\Theta. Da die elektrische Ablenkung (Θ) und die magnetische Feldstärke (H) unabhängig voneinander gemessen wurden und die elektrische Kraft (F) und die Länge (l) bekannte Konstanten waren, konnte das Masse-Ladungs-Verhältnis (m/e) genau berechnet werden.

Schlussfolgerungen

Angesichts der Tatsache, dass Kathodenstrahlen eine negative elektrische Ladung besitzen, durch eine elektrostatische Kraft abgelenkt werden, die mit einer negativen Elektrifizierung einhergeht, und auf eine magnetische Kraft genau so reagieren, wie es ein negativ geladenes Wesen tun würde, das sich entlang seiner Flugbahn bewegt, ist die unausweichliche Schlussfolgerung, dass diese Strahlen negative elektrische Ladungen darstellen, die von materiellen Partikeln übertragen werden.

Bezüglich des Ursprungs dieser Partikel stellte Thomson die Theorie auf, dass sie von Gasmolekülen in der Nähe der Kathode stammten.

Er postulierte, dass, wenn Gasmoleküle innerhalb des außergewöhnlich starken elektrischen Feldes neben der Kathode dissoziieren und fragmentieren, nicht in herkömmliche chemische Atome, sondern in diese grundlegenden „Uratome“ – der Einfachheit halber Korpuskeln genannt – und wenn diese Korpuskeln elektrisch geladen und durch das elektrische Feld von der Kathode angetrieben würden, ihr Verhalten genau dem von Kathodenstrahlen widerspiegeln würde.

Thomson stellte sich vor, dass das Atom aus diesen Teilchen besteht, die in einer diffusen Kugel positiver Ladung umkreisen, ein Modell, das auch als Plumpudding-Modell bekannt ist. Diese Hypothese wurde später widerlegt, als sein Schüler Ernest Rutherford zeigte, dass die positive Ladung des Atoms tatsächlich in einem zentralen Kern konzentriert ist.

Zusätzliche Forschung

Im Jahr 1905 identifizierte Thomson die inhärente Radioaktivität von Kalium.

Im Jahr 1906 hatte Thomson experimentell festgestellt, dass jedes Wasserstoffatom nur ein Elektron besitzt, ein Befund, der früheren theoretischen Ansätzen widersprach, die variable Elektronenzahlen vorschlugen.

Zwischen 1916 und 1918 leitete Thomson das „Komitee, das vom Premierminister eingesetzt wurde, um die Stellung der Naturwissenschaften im Bildungssystem von zu untersuchen“. Großbritannien.“ Die 1918 veröffentlichten Ergebnisse des Ausschusses wurden als Thomson-Bericht weithin anerkannt.

Persönliches Leben

Im Jahr 1890 heiratete Thomson Rose Elisabeth Paget in der Kirche St. Mary the Less. Rose, die Tochter von Sir George Edward Paget, einem angesehenen Arzt und späteren Regius-Professor für Physik in Cambridge, interessierte sich für Physik. Ab 1882 durften Frauen an Demonstrationen und Vorträgen an der Universität Cambridge teilnehmen. Roses Teilnahme an diesen Sitzungen, einschließlich der von Thomson gehaltenen, förderte letztlich ihre Beziehung.

Das Paar hatte zwei Kinder: George Paget Thomson, der später einen Nobelpreis für seine Forschungen zu den Welleneigenschaften des Elektrons erhielt, und Joan Paget Thomson (später Charnock), die eine Karriere als Autorin verfolgte und Kinderliteratur, Sachbücher und Biografien veröffentlichte.

Ehrungen und Auszeichnungen

Mitgliedschaften

Auszeichnungen

Gedenkfeiern

Im November 1927 weihte Thomson das Thomson-Gebäude an der Leys School in Cambridge ein, das ihm zu Ehren benannt wurde.

1991 wurde in Anerkennung seiner Beiträge das Thomson (Symbol: Th) als Einheit zur Quantifizierung des Masse-Ladungs-Verhältnisses in der Massenspektrometrie vorgeschlagen.

J. Die J. Thomson Avenue, die sich auf dem West-Cambridge-Campus der University of Cambridge befindet, trägt seinen Namen.

Der von der International Mass Spectrometry Foundation unterstützte Thomson Medal Award ist zu Ehren von Thomson benannt.

Die Joseph-Thomson-Medaille und der Preis des Institute of Physics erinnern ebenfalls an Thomson.

Thomson Crescent in Deep River, Ontario, kreuzt sich mit der Rutherford Avenue.

• Geschichte der Physik

Referenzen

Im Jahr 1883 wurde von Macmillan and Co. in London „A Treatise on the Motion of Vortex Rings: An essay to which the Adams Prize was 1882“ an der University of Cambridge verliehen, das 146 Seiten umfasst. Ein aktueller Nachdruck ist unter der ISBN 0-543-95696-2 erhältlich.

• 1883. Eine Abhandlung über die Bewegung von Wirbelringen: Ein Aufsatz, der 1882 an der Universität Cambridge mit dem Adams-Preis ausgezeichnet wurde. London: Macmillan and Co., S. 146. Aktueller Nachdruck: ISBN 0-543-95696-2.
• Im Jahr 1888 wurde Applications of Dynamics to Physics and Chemistry von Macmillan and Co. in London veröffentlicht und umfasste 326 Seiten. Ein aktueller Nachdruck trägt die ISBN 1-4021-8397-6.
• Im Jahr 1893 wurde Anmerkungen zu neueren Forschungen zu Elektrizität und Magnetismus: als Fortsetzung von Professor Clerk-Maxwells „Abhandlung über Elektrizität und Magnetismus“ gedacht“ von Oxford University Press mit einem Gesamtumfang von xvi und 578 Seiten veröffentlicht. Eine Monographieausgabe der Cornell University aus dem Jahr 1991 ist mit der ISBN 1-4297-4053-1 erhältlich.
• Thomson, Joseph John (1893) verfasste Anmerkungen zu neueren Forschungen zu Elektrizität und Magnetismus, veröffentlicht in Oxford von Clarendon Press.
• Thomson, Joseph John (1900) veröffentlichte die deutsche Ausgabe von Entladung von Elektrizität durch Gase in Leipzig durch Johann Ambrosius Barth.
• Thomson, Joseph John (1904) verfasste die englische Ausgabe von Electricity and Matter, die in Oxford von Clarendon Press veröffentlicht wurde.
• Thomson, Joseph John (1905) veröffentlichte die italienische Ausgabe von Elektrizität und Materie, veröffentlicht in Mailand von Hoepli.
• Thomson, Joseph John (1908) veröffentlichte die deutsche Ausgabe der Korpuskulartheorie der Materie in Braunschweig durch Vieweg und Sohn.
• Im Jahr 1921 wurde von Macmillan and Co. in London ein Nachdruck der 1895 erschienenen Ausgabe von Elements of the Mathematical Theory of Electricity And Magnetism veröffentlicht, der auf einem Scan des Originals basierte.
• Ein Lehrbuch der Physik in fünf Bänden, gemeinsam mit J.H. verfasst. Poynting umfasst: (1) Eigenschaften der Materie, (2) Schall, (3) Wärme, (4) Licht und (5) Elektrizität und Magnetismus. Diese Serie wurde ursprünglich auf das Jahr 1901 datiert und anschließend in überarbeiteten Auflagen veröffentlicht.
• Dahl, Per F. (1997) ist Autor von Flash of the Cathode Rays: A History of J J Thomson's Electron, veröffentlicht in Bristol und Philadelphia vom Institute of Physics Publishing, mit ISBN 0-7503-0453-7.
• J.J. Thomson (1897) veröffentlichte „Cathode Rays“ in The Electrician (Band 39, Seite 104) und es wurde auch in Proceedings of the Royal Institution am 30. April 1897, Seiten 1–14, vorgestellt. Diese Veröffentlichung markierte die erste Ankündigung des „Korpuskels“ und ging dem endgültigen Massen- und Ladungsexperiment voraus.
• J.J. Thomson (1897) veröffentlichte „Cathode Rays“ im Philosophical Magazine (Band 44, Seite 293) und beschrieb darin die bahnbrechende Messung der Masse und Ladung des Elektrons im Detail.
• J.J. Thomson (1904) verfasste „Über die Struktur des Atoms: eine Untersuchung der Stabilität und Schwingungsperioden einer Reihe von Korpuskeln, die in gleichen Abständen um den Umfang eines Kreises angeordnet sind; mit Anwendung der Ergebnisse auf die Theorie der Atomstruktur“, veröffentlicht im Philosophical Magazine, Serie 6, Band 7, Nummer 39, Seiten 237–265. In dieser bahnbrechenden Arbeit wurde das klassische „Plum-Pudding-Modell“ vorgestellt, das später zur Formulierung des Thomson-Problems führte.
• J. J. Thomson (1906) veröffentlichte „On the Number of Corpuscles in an Atom“ (PDF) im Philosophical Magazine, Serie 6, Band 11 (Ausgabe 66), Seiten 769–781. Der DOI des Artikels ist 10.1080/14786440609463496.
• Joseph John Thomson (1908) veröffentlichte On the Light Thrown by Recent Investigations on Electricity on the Recent Investigations on Electricity on the Relation Between Matter and Ether: The Adamson Lecture, gehalten an der Universität am 4. November 1907 über University Press.
• J.J. Thomson (1912) veröffentlichte „Weitere Experimente zu positiven Strahlen“ im Philosophical Magazine (Band 24, Seiten 209–253), das die erste Ankündigung der beiden Neonparabeln enthielt.
• J.J. Thomson (1913) verfasste „Strahlen positiver Elektrizität“, veröffentlicht in Proceedings of the Royal Society, Serie A, Band 89, Seiten 1–20, und beschreibt die Entdeckung von Neonisotopen im Detail.
• J.J. Thomson (1923) veröffentlichte The Electron in Chemistry: Being Five Lectures Delivered at the Franklin Institute, in Philadelphia.
• Thomson, Sir J. J. (1936) veröffentlichte Recollections and Reflections in London bei G. Bell & Sons, Ltd. Dieses Werk wurde 2011 von Cambridge University Press als Teil der Cambridge Library Collection-Reihe als digitale Ausgabe erneut veröffentlicht.
• Thomson, George Paget (1964) verfasste J.J. Thomson: Discoverer of the Electron, veröffentlicht in Großbritannien von Thomas Nelson & Sons, Ltd.
• Davis, Edward Arthur und Falconer, Isobel (1997) waren Mitautoren von J.J. Thomson und die Entdeckung des Elektrons, mit ISBN 978-0-7484-0696-8.
• Falconer, Isobel (1988) veröffentlichte „J.J. Thomson's Work on Positive Rays, 1906–1914“ in Historical Studies in the Physical and Biological Sciences, Band 18, Ausgabe 2, Seiten 265–310.
• Falconer, Isobel (2001) trug „Corpuscles to Electrons“ zu „Histories of the Electron“ bei, herausgegeben von J. Buchwald und A. Warwick, veröffentlicht von MIT Press in Cambridge, Massachusetts, auf den Seiten 77–100.
• Navarro, Jaume (2005). „J. J. Thomson über die Natur der Materie: Korpuskeln und das Kontinuum.“ Centaurus, Bd. 47, nein. 4, S. 259–282. Bibcode:2005Cent...47..259N. doi:10.1111/j.1600-0498.2005.00028.x.
• Downard, Kevin M. (2009). „J. J. Thomson geht nach Amerika.“ Journal of the American Society for Mass Spectrometry, vol. 20, nein. 11, S. 1964–1973. Bibcode:2009JASMS..20.1964D. doi:10.1016/j.jasms.2009.07.008. PMID 19734055. S2CID 34371775.

• Die Entdeckung des Elektrons, archiviert am 16. März 2008 bei der Wayback Machine
• Kommentierte Bibliographie für Joseph J. Thomson aus der Alsos Digital Library for Nuclear Issues
• Die Website der Kathodenstrahlröhre
• Fotos einiger von Thomsons verbliebenen Geräten im Cavendish Laboratory Museum
• Werke von J. J. Thomson im Project Gutenberg
• Eine Geschichte des Elektrons: JJ und GP Thomson, veröffentlicht von der Universität des Baskenlandes (2013)