J. J. Thomson

Sir Joseph John Thomson (1856-1940) fue un distinguido físico británico. Fue galardonado con el Premio Nobel de Física en 1906 por sus importantes contribuciones teóricas y experimentales a la comprensión de la conducción de la electricidad a través de gases. En 1897, Thomson demostró que los rayos catódicos estaban formados por partículas cargadas negativamente no identificadas anteriormente, denominadas posteriormente electrones. Sus cálculos indicaron que estas partículas poseían una masa considerablemente menor que la de los átomos y una relación carga-masa excepcionalmente alta. El descubrimiento del electrón marcó la identificación de la primera partícula subatómica.

Sir Joseph John Thomson (18 de diciembre de 1856 – 30 de agosto de 1940) fue un físico británico. Recibió el Premio Nobel de Física de 1906 "en reconocimiento a los grandes méritos de sus investigaciones teóricas y experimentales sobre la conducción de la electricidad por los gases". En 1897, demostró que los rayos catódicos estaban compuestos de partículas cargadas negativamente desconocidas hasta ahora (ahora llamadas electrones), que calculó que debían tener cuerpos mucho más pequeños que los átomos y una relación carga-masa muy grande. El electrón fue la primera partícula subatómica descubierta.

A Thomson también se le atribuye haber proporcionado la evidencia inicial de isótopos de elementos estables (no radiactivos) en 1912, un hallazgo que surgió de sus investigaciones sobre la composición de los rayos canal (iones positivos). Sus experimentos en colaboración con Francis William Aston, destinados a caracterizar partículas cargadas positivamente, constituyeron la aplicación inaugural de la espectrometría de masas y posteriormente facilitaron la invención del espectrógrafo de masas.

Como educador influyente, Thomson fue mentor de siete estudiantes que más tarde se convirtieron en premios 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) y Edward Appleton (Física, 1947). Además, su hijo, George Paget Thomson, recibió el Premio Nobel de Física en 1937 junto con Clinton Davisson por su demostración experimental de la difracción de electrones en cristales.

Biografía

Joseph John Thomson nació el 18 de diciembre de 1856 en Cheetham Hill, Manchester. Su madre, Emma Swindells, provenía de una destacada familia textil local. Su padre, Joseph James Thomson, dirigía una librería anticuaria fundada por el bisabuelo de Thomson. Joseph John tenía un hermano menor, Frederick Vernon Thomson. Thomson mantuvo una fe anglicana reservada pero devota.

Educación

La educación inicial de Thomson tuvo lugar en pequeñas instituciones privadas, donde exhibió una aptitud excepcional y un gran interés en la investigación científica. En 1870, a la sorprendentemente joven edad de 14 años, obtuvo la admisión en el Owens College de Manchester (ahora Universidad de Manchester). Allí, recibió una influencia significativa de Balfour Stewart, profesor de física, quien lo introdujo en el campo de la investigación física. Comenzó experimentos sobre electrificación por contacto y rápidamente publicó su artículo científico inaugural. Sus padres tenían la intención de que él fuera aprendiz de ingeniero en Sharp, Stewart & Co, un fabricante de locomotoras; sin embargo, estos planes se vieron truncados por la muerte de su padre en 1873.

En 1876, Thomson se matriculó en el Trinity College de Cambridge. Obtuvo su B.A. en matemáticas en 1880, logrando la distinción de Segundo Wrangler en los Tripos y 2do Premio Smith. Al año siguiente, solicitó con éxito y fue nombrado miembro del Trinity College. Completó su maestría en 1883 y también recibió el Premio Adams.

Carrera

El 22 de diciembre de 1884, Thomson fue nombrado profesor Cavendish de Física en la Universidad de Cambridge. Este nombramiento generó una considerable sorpresa, ya que otros candidatos, incluidos Osborne Reynolds y Richard Glazebrook, poseían mayor edad y experiencia de laboratorio. Por el contrario, Thomson fue reconocido principalmente por sus contribuciones matemáticas y su excepcional destreza intelectual.

Thomson recibió el título de caballero en 1908 y fue incluido en la Orden del Mérito en 1912. En Oxford, pronunció la Conferencia Romanes de 1914, titulada La teoría atómica. En 1918, asumió el cargo de Maestro del Trinity College de Cambridge, que ocupó hasta su fallecimiento el 30 de agosto de 1940. Sus restos están enterrados en la Abadía de Westminster, junto con los de Isaac Newton y su antiguo alumno, Ernest Rutherford.

Rutherford posteriormente lo sucedió como profesor Cavendish. En particular, seis de los asistentes de investigación y colegas jóvenes de Thomson (Charles Glover Barkla, Niels Bohr, Max Born, William Henry Bragg, Owen Willans Richardson y Charles Thomson Rees Wilson) recibieron el Premio Nobel de Física, mientras que otros dos, Francis William Aston y Ernest Rutherford, recibieron el Premio Nobel de Química. Su hijo, George Paget Thomson, también recibió el Premio Nobel de Física de 1937 por demostrar experimentalmente las propiedades ondulatorias de los electrones.

Investigación

Investigación temprana

La galardonada tesis de maestría de Thomson, titulada Tratado sobre el movimiento de los anillos de vórtice, refleja su incipiente interés en la estructura atómica. En este trabajo, Thomson proporcionó una descripción matemática de la dinámica inherente a la teoría del vórtice del átomo de Lord Kelvin.

Thomson fue autor de numerosas publicaciones que exploraron los aspectos teóricos y empíricos del electromagnetismo. Su investigación abarcó un análisis de la teoría electromagnética de la luz de James Clerk Maxwell, la introducción del concepto de masa electromagnética para partículas cargadas y una demostración de que un cuerpo cargado en movimiento exhibiría un aumento aparente de masa.

Una parte significativa de las contribuciones de Thomson al modelado matemático de procesos químicos se reconoce como fundamental para la química computacional temprana. En una publicación posterior, el libro titulado Aplicaciones de la dinámica a la física y la química (1888), Thomson investigó teórica y matemáticamente la transformación de energía, postulando que toda energía podría ser potencialmente cinética. Su volumen posterior, Notas sobre investigaciones recientes sobre electricidad y magnetismo (1893), amplió la obra fundamental de Maxwell, Tratado sobre electricidad y magnetismo, y en ocasiones fue denominado "el tercer volumen de Maxwell". Este libro subrayó las metodologías físicas y los enfoques experimentales, presentando numerosas ilustraciones y diagramas de equipos experimentales, particularmente aquellos relacionados con la conducción de electricidad a través de gases. Su tercer libro, Elementos de la teoría matemática de la electricidad y el magnetismo (1895), sirvió como una introducción accesible a diversos temas y obtuvo considerable reconocimiento como libro de texto académico.

En 1896, Thomson pronunció una serie de cuatro conferencias durante una Además, presentó una serie de seis conferencias en la Universidad de Yale en 1904.

El descubrimiento del electrón

Antes del trabajo de Thomson, científicos como William Prout y Norman Lockyer habían teorizado que los átomos constituían un constituyente más fundamental, que creían que era comparable en tamaño al átomo más pequeño, el hidrógeno. Sin embargo, en 1897, Thomson fue el primero en proponer que una unidad atómica fundamental era más de 1.000 veces más pequeña que un átomo, introduciendo así el concepto de partícula subatómica ahora identificada como electrón. Esta idea innovadora surgió de sus investigaciones sobre las características de los rayos catódicos. El 30 de abril de 1897, Thomson avanzó su hipótesis después de observar que los rayos catódicos (entonces conocidos como rayos de Lenard) atravesaban el aire mucho más de lo previsto para partículas de dimensiones atómicas. Determinó la masa de los rayos catódicos cuantificando el calor producido al impactar con una unión térmica y correlacionando esta medida con la desviación magnética de los rayos. Sus hallazgos experimentales indicaron que los rayos catódicos no sólo eran más de 1.000 veces menos masivos que un átomo de hidrógeno sino que también poseían una masa constante independientemente de su origen atómico. En consecuencia, dedujo que estos rayos estaban formados por partículas extremadamente ligeras y cargadas negativamente, que servían como bloques de construcción atómicos universales. Thomson inicialmente denominó a estas partículas "corpúsculos", pero la comunidad científica adoptó posteriormente la designación "electrón", un término propuesto por George Johnstone Stoney en 1891, anterior al descubrimiento de Thomson.

En abril de 1897, Thomson sólo tenía evidencia preliminar que sugería la desviabilidad eléctrica de los rayos catódicos, un fenómeno previamente puesto en duda por investigadores como Heinrich Hertz. Un mes después de su anuncio del corpúsculo, Thomson demostró con éxito que los rayos catódicos podían ser desviados consistentemente por un campo eléctrico, siempre que el tubo de descarga fuera evacuado a una presión excepcionalmente baja. A través de un análisis comparativo de la desviación de los rayos catódicos por campos eléctricos y magnéticos, adquirió mediciones más precisas de la relación masa-carga, que corroboraron sus estimaciones anteriores. Posteriormente, esta metodología se convirtió en la técnica estándar para determinar la relación carga-masa del electrón. En 1899, cuantificó además la carga del electrón en aproximadamente 6,8×10⁻¹⁰ esu.

Thomson postuló que estos corpúsculos se originaban a partir de los átomos del gas residual dentro de sus tubos de rayos catódicos. Esto le llevó a concluir que los átomos no eran indivisibles sino que estaban compuestos de estos corpúsculos fundamentales. En 1904, Thomson propuso un modelo atómico, teorizando que el átomo consistía en una esfera de materia positiva donde las fuerzas electrostáticas gobernaban la disposición de los corpúsculos. Para explicar la neutralidad eléctrica general del átomo, sugirió que los corpúsculos estaban dispersos dentro de una extensión homogénea de carga positiva. En este "modelo de pudín de ciruelas", los electrones se conceptualizaron como incrustados dentro de la carga positiva, similar a las pasas en un pudín de ciruelas, aunque en la formulación de Thomson, no eran estáticos sino que se encontraban en un rápido movimiento orbital.

El descubrimiento de Thomson coincidió con la determinación de Walter Kaufmann y Emil Wiechert de la relación exacta masa-carga de estos rayos catódicos, posteriormente identificados como electrones.

La comunidad científica adoptó la designación electrón para estas partículas, en gran medida influenciada por la defensa de George Francis FitzGerald, Joseph Larmor y Hendrik Lorentz. George Johnstone Stoney acuñó inicialmente este término en 1891 como nombre provisional para la unidad fundamental de carga eléctrica, que permanecía sin descubrir en ese momento. Durante varios años, Thomson se opuso al uso del "electrón" debido a su desacuerdo con los físicos que se referían a un "electrón positivo" como la unidad elemental de carga positiva, reflejando el "electrón negativo" como la unidad elemental de carga negativa. Thomson siempre favoreció el término "corpúsculo", que definió rigurosamente como cargado negativamente. En 1914, finalmente aceptó, incorporando el término "electrón" en su publicación, La teoría atómica. En 1920, Rutherford y sus colegas decidieron colectivamente llamar "protón" al núcleo del ion hidrógeno, estableciendo así una nomenclatura distinta para la partícula de materia cargada positivamente más pequeña conocida y existente de forma independiente.

Isótopos y espectrometría de masas

En 1912, durante una investigación sobre la composición de partículas cargadas positivamente, entonces conocidas como rayos de canal, Thomson y su asistente de investigación, F. W. Aston, dirigieron una corriente de iones de neón a través de campos magnéticos y eléctricos. Posteriormente midieron su desviación colocando una placa fotográfica en su trayectoria. La observación de dos manchas de luz distintas en la placa fotográfica indicó dos desviaciones parabólicas diferentes, lo que llevó a la conclusión de que el neón comprende átomos de dos masas atómicas diferentes (neón-20 y neón-22), representando así dos isótopos. Este hallazgo innovador constituyó la evidencia empírica inicial de los isótopos de un elemento estable; Frederick Soddy había teorizado anteriormente sobre la existencia de isótopos para dilucidar los mecanismos de desintegración de elementos radiactivos específicos.

La exitosa separación de isótopos de neón por parte de Thomson en función de su masa representó la aplicación inaugural de la espectrometría de masas. Esta técnica fue posteriormente refinada y ampliada hasta convertirse en una metodología integral por F. W. Aston y A. J. Dempster.

Experimentos con rayos catódicos

Anteriormente, los físicos participaban en debates sobre la naturaleza de los rayos catódicos, cuestionando si eran inmateriales, similares a la luz (descrita como "algún proceso en el éter") o, como postuló Thomson, "de hecho, totalmente materiales, y... marcan los caminos de las partículas de materia cargadas con electricidad negativa". Si bien la hipótesis etérea carecía de especificidad, la hipótesis de las partículas ofrecía suficiente claridad para que Thomson la sometiera a una investigación empírica.

Desviación magnética

Thomson inició su investigación examinando la desviación magnética de los rayos catódicos. Estos rayos se generaron dentro de un tubo lateral colocado a la izquierda del aparato experimental, atravesando posteriormente el ánodo y entrando en la campana de cristal primaria, donde un imán provocó su desviación. Thomson trazó la trayectoria de estos rayos observando la fluorescencia producida en una pantalla cuadriculada dentro del frasco. Sus hallazgos indicaron que la desviación de los rayos se mantuvo constante, independientemente del material del ánodo o del gas presente en el recipiente, lo que implica una forma consistente de los rayos independientemente de su fuente.

Carga eléctrica

Los partidarios de la teoría etérea reconocieron la posibilidad de que se generen partículas cargadas negativamente dentro de los tubos de Crookes; sin embargo, sostuvieron que estas partículas eran meros subproductos incidentales y que los propios rayos catódicos poseían una naturaleza inmaterial. Thomson emprendió una investigación para determinar la viabilidad de aislar la carga eléctrica de los rayos.

Thomson diseñó un tubo de Crookes que incorporaba un electrómetro colocado lateralmente, fuera de la trayectoria directa de los rayos catódicos. Pudo delinear la trayectoria del rayo observando la luminiscencia fosforescente que generaba al golpear la superficie del tubo. Thomson observó que el electrómetro registraba una carga eléctrica exclusivamente cuando desviaba magnéticamente el rayo catódico hacia él. Esta observación le llevó a concluir que la carga negativa y los rayos estaban intrínsecamente unidos.

Desviación eléctrica

Durante mayo y junio de 1897, Thomson realizó experimentos para determinar si los rayos catódicos podían ser desviados por un campo eléctrico. Aunque los investigadores anteriores no habían logrado observar dicha desviación, Thomson atribuyó sus fracasos a deficiencias experimentales, específicamente a la presión excesiva del gas dentro de sus tubos de vacío.

Thomson diseñó un tubo Crookes con un vacío superior. La sección inicial del tubo albergaba un cátodo, que proyectaba los rayos. Estos rayos fueron colimados en un haz enfocado mediante dos rendijas metálicas; la primera rendija también servía como ánodo, mientras que la segunda estaba conectada a tierra. Luego, el rayo pasó entre dos placas de aluminio paralelas que, cuando se conectaron a una batería, crearon un campo eléctrico. El tubo concluía con una gran sección esférica donde el impacto del haz sobre el vidrio producía una mancha brillante. Thomson colocó una escala en la superficie de esta esfera para medir la deflexión del haz. Experimentos anteriores encontraron un problema en el que los haces de electrones que colisionaban con átomos de gas residual dentro de un tubo de Crookes los ionizaban, creando una carga espacial de electrones e iones que apantallaban eléctricamente los campos eléctricos aplicados externamente. Por el contrario, el tubo Crookes de Thomson presentaba una densidad tan baja de átomos residuales que la carga espacial generada era insuficiente para proteger el campo eléctrico externo, lo que le permitió observar con éxito la deflexión eléctrica.

Conectar la placa superior al terminal negativo de la batería y la placa inferior a su terminal positivo dio como resultado un desplazamiento hacia abajo del parche luminoso. Por el contrario, invertir la polaridad provocó que el parche se desplazara hacia arriba.

Determinación de la relación masa-carga

En su experimento fundamental, Thomson determinó la relación masa-carga de los rayos catódicos cuantificando su deflexión en un campo magnético y comparándola con su deflexión eléctrica. Empleó el mismo aparato de su experimento anterior, pero colocó el tubo de descarga entre los polos de un gran electroimán. Sus resultados revelaron que la relación masa-carga era mil veces menor que la de un ion de hidrógeno (H⁺), lo que sugiere que las partículas eran excepcionalmente ligeras, muy cargadas o ambas cosas. Significativamente, los rayos catódicos que se originan en cada cátodo produjeron consistentemente la misma relación masa-carga. Este hallazgo contrasta con los rayos anódicos, ahora reconocidos como iones positivos emitidos por el ánodo, cuya relación masa-carga varía según el material del ánodo. El propio Thomson se mantuvo cauteloso acerca de las implicaciones de su trabajo, refiriéndose a estas entidades como "corpúsculos" en lugar de "electrones" en su discurso de aceptación del Premio Nobel.

Los cálculos de Thomson se resumen a continuación, empleando su notación original donde F representa el campo eléctrico y H denota el campo magnético:

La deflexión eléctrica se cuantifica mediante la siguiente expresión: ${\displaystyle \Theta =Fel/mv^{2}}$, donde Θ significa la deflexión eléctrica angular, F es la intensidad del campo eléctrico aplicado, e representa la carga de las partículas de los rayos catódicos, l es la longitud de las placas eléctricas, m denota la masa de las partículas de los rayos catódicos y v es su velocidad. La deflexión magnética viene dada por: ϕ<!-- ϕ --> = H e l / m v {\displaystyle \phi =Hel/mv}, donde φ es la deflexión magnética angular y H es la intensidad del campo magnético aplicado.

El campo magnético se ajustó hasta que las desviaciones magnética y eléctrica alcanzaron la equivalencia, momento en el cual la relación ${\displaystyle \Theta =\phi , Se estableció Fel/mv^{2}=Hel/mv}$. Esta ecuación se puede simplificar para producir ${\displaystyle m/e=H^{2}l/F\Theta }$. Dado que la deflexión eléctrica (Θ) y la intensidad del campo magnético (H) se midieron de forma independiente, y la fuerza eléctrica (F) y la longitud (l) eran constantes conocidas, la relación masa-carga (m/e) se pudo calcular con precisión.

Conclusiones

Dado que los rayos catódicos poseen una carga eléctrica negativa, exhiben una desviación por una fuerza electrostática consistente con la electrificación negativa y responden a una fuerza magnética precisamente como lo haría una entidad cargada negativamente que se mueve a lo largo de su trayectoria, la conclusión ineludible es que estos rayos representan cargas eléctricas negativas transportadas por partículas materiales.

En cuanto al origen de estas partículas, Thomson teorizó que emanaban de moléculas de gas situadas cerca del cátodo.

Postió que si, dentro del campo eléctrico excepcionalmente fuerte adyacente al cátodo, las moléculas de gas se disocian y se fragmentan no en átomos químicos convencionales sino en estos "átomos primordiales" fundamentales, denominados corpúsculos para ser más concisos, y si estos corpúsculos están cargados eléctricamente y son impulsados desde el cátodo por el campo eléctrico, su comportamiento reflejaría precisamente el del cátodo. rayos.

Thomson conceptualizó que el átomo comprende estos corpúsculos que orbitan dentro de una esfera difusa de carga positiva, un modelo conocido como el modelo del pudín de ciruela. Esta hipótesis fue posteriormente refutada cuando su alumno, Ernest Rutherford, demostró que la carga positiva del átomo está, de hecho, concentrada dentro de un núcleo central.

Investigación adicional

En 1905, Thomson identificó la radiactividad inherente del potasio.

En 1906, Thomson había establecido experimentalmente que cada átomo de hidrógeno posee sólo un electrón, un hallazgo que contradecía marcos teóricos anteriores que proponían recuentos variables de electrones.

Entre 1916 y 1918, Thomson presidió el "Comité designado por el Primer Ministro para investigar la posición de las ciencias naturales en el ámbito educativo". Sistema de Gran Bretaña." Las conclusiones del comité, publicadas en 1918, fueron ampliamente reconocidas como el Informe Thomson.

Vida personal

En 1890, Thomson se casó con Rose Elisabeth Paget en la iglesia de Santa María la Menor. Rose, hija de Sir George Edward Paget, un distinguido médico y más tarde Regius Professor de Física en Cambridge, albergaba interés por la física. A partir de 1882, a las mujeres se les permitió asistir a manifestaciones y conferencias en la Universidad de Cambridge. La asistencia de Rose a estas sesiones, incluidas las impartidas por Thomson, finalmente fomentó su relación.

La pareja tuvo dos hijos: George Paget Thomson, quien posteriormente recibió un Premio Nobel por su investigación sobre las propiedades ondulatorias de los electrones, y Joan Paget Thomson (más tarde Charnock), quien siguió una carrera como autora, produciendo literatura infantil, obras de no ficción y biografías.

Honores y Distinciones

Membresías

Premios

Conmemoraciones

En noviembre de 1927, Thomson inauguró el edificio Thomson en The Leys School, Cambridge, que recibió su nombre en su honor.

En 1991, el Thomson (símbolo: Th) fue propuesto como unidad para cuantificar la relación masa-carga en espectrometría de masas, reconociendo sus contribuciones.

J. J. Thomson Avenue, ubicada dentro del campus de West Cambridge de la Universidad de Cambridge, lleva su nombre.

El Premio de la Medalla Thomson, apoyado por la Fundación Internacional de Espectrometría de Masas, lleva su nombre en honor a Thomson.

La Medalla y el Premio Joseph Thomson del Instituto de Física también conmemora a Thomson.

Thomson Crescent en Deep River, Ontario, se cruza con Rutherford Avenue.

• Historia de la física

Referencias

En 1883, Macmillan and Co. en Londres publicó Un tratado sobre el movimiento de los anillos de vórtice: un ensayo al que se otorgó el Premio Adams en 1882, en la Universidad de Cambridge, que abarca 146 páginas. Hay una reimpresión reciente disponible con ISBN 0-543-95696-2.

• 1883. Tratado sobre el movimiento de los anillos de vórtice: ensayo al que se le otorgó el Premio Adams en 1882, en la Universidad de Cambridge. Londres: Macmillan and Co., págs. 146. Reimpresión reciente: ISBN 0-543-95696-2.
• En 1888, Macmillan and Co. publicó en Londres Aplicaciones de la dinámica a la física y la química, que constaba de 326 páginas. Una reimpresión reciente lleva ISBN 1-4021-8397-6.
• En 1893, Oxford University Press publicó Notas sobre investigaciones recientes en electricidad y magnetismo: concebida como una secuela del 'Tratado sobre electricidad y magnetismo' del profesor Clerk-Maxwell, con un total de xvi y 578 páginas. Una edición de la monografía de la Universidad de Cornell de 1991 está disponible con ISBN 1-4297-4053-1.
• Thomson, Joseph John (1893) fue autor de Notas sobre investigaciones recientes en electricidad y magnetismo, publicado en Oxford por Clarendon Press.
• Thomson, Joseph John (1900) publicó la edición alemana de Descarga de electricidad a través de gases en Leipzig, a través de Johann Ambrosius Barth.
• Thomson, Joseph John (1904) fue el autor de la edición en inglés de Electricidad y materia, publicada en Oxford por Clarendon Press.
• Thomson, Joseph John (1905) publicó la edición italiana de Electricidad y materia, publicada en Milán por Hoepli.
• Thomson, Joseph John (1908) publicó la edición alemana de la Teoría corpuscular de la materia en Braunschweig, a través de Vieweg und Sohn.
• En 1921, Macmillan and Co. en Londres publicó una reimpresión de la edición de 1895 de Elementos de la teoría matemática de la electricidad y el magnetismo, basada en un escaneo del original.
• Un libro de texto de física en cinco volúmenes, en coautoría con J.H. Poynting, incluye: (1) Propiedades de la Materia, (2) Sonido, (3) Calor, (4) Luz y (5) Electricidad y Magnetismo. Esta serie data inicialmente de 1901 y posteriormente se publicó en ediciones revisadas.
• Dahl, Per F. (1997) fue autor de El destello de los rayos catódicos: una historia del electrón de J. J. Thomson, publicado en Bristol y Filadelfia por Institute of Physics Publishing, con ISBN 0-7503-0453-7.
• J.J. Thomson (1897) publicó "Cathode Rays" en The Electrician (volumen 39, página 104), y también apareció en Proceedings of the Royal Institution el 30 de abril de 1897, páginas 1 a 14. Esta publicación marcó el anuncio inicial del "corpúsculo", que precede al experimento definitivo de masa y carga.
• J.J. Thomson (1897) publicó "Rayos catódicos" en Philosophical Magazine (volumen 44, página 293), detallando la medición fundamental de la masa y carga del electrón.
• J.J. Thomson (1904) fue autor de "Sobre la estructura del átomo: una investigación de la estabilidad y los períodos de oscilación de varios corpúsculos dispuestos a intervalos iguales alrededor de la circunferencia de un círculo; con aplicación de los resultados a la teoría de la estructura atómica", publicado en Philosophical Magazine, serie 6, volumen 7, número 39, páginas 237-265. Este artículo fundamental introdujo el clásico "modelo del pudín de ciruelas", que posteriormente condujo a la formulación del problema de Thomson.
• J. J. Thomson (1906) publicó "Sobre el número de corpúsculos en un átomo" (PDF) en Philosophical Magazine, serie 6, volumen 11 (número 66), páginas 769–781. El DOI del artículo es 10.1080/14786440609463496.
• Joseph John Thomson (1908) publicó Sobre la luz arrojada por investigaciones recientes sobre electricidad sobre la relación entre la materia y el éter: la conferencia de Adamson pronunciada en la Universidad el 4 de noviembre de 1907 a través de University Press.
• J.J. Thomson (1912) publicó "Más experimentos sobre rayos positivos" en Philosophical Magazine (volumen 24, páginas 209-253), que contenía el anuncio inicial de las dos parábolas de neón.
• J.J. Thomson (1913) fue autor de "Rayos de electricidad positiva", publicado en Proceedings of the Royal Society, Serie A, volumen 89, páginas 1 a 20, que detalla el descubrimiento de los isótopos de neón.
• J.J. Thomson (1923) publicó El electrón en la química: cinco conferencias impartidas en el Instituto Franklin de Filadelfia.
• Thomson, Sir J. J. (1936) publicó Recollections and Reflections en Londres con G. Bell & Sons, Ltd. Esta obra fue reeditada posteriormente como edición digital por Cambridge University Press en 2011, como parte de la serie Cambridge Library Collection.
• Thomson, George Paget (1964) fue autor de J.J. Thomson: descubridor del electrón, publicado en Gran Bretaña por Thomas Nelson & Sons, Ltd.
• Davis, Edward Arthur y Falconer, Isobel (1997) son coautores de J.J. Thomson y el descubrimiento del electrón, con ISBN 978-0-7484-0696-8.
• Falconer, Isobel (1988) publicó "J.J. Thomson's Work on Positive Rays, 1906–1914" en Estudios históricos en ciencias físicas y biológicas, volumen 18, número 2, páginas 265–310.
• Falconer, Isobel (2001) contribuyó con "Corpuscles to Electrons" a Histories of the Electron, editado por J. Buchwald y A. Warwick, publicado por MIT Press en Cambridge, Massachusetts, en las páginas 77–100.
• Navarro, Jaume (2005). "J. J. Thomson sobre la naturaleza de la materia: corpúsculos y el continuo". Centauro, vol. 47, núm. 4, págs. 259–282. Bibcode:2005Cent...47..259N. doi:10.1111/j.1600-0498.2005.00028.x.
• Downard, Kevin M. (2009). "J. J. Thomson va a Estados Unidos". Revista de la Sociedad Estadounidense de Espectrometría de Masas, vol. 20, no. 11, págs. 1964–1973. Código bibliográfico: 2009JASMS..20.1964D. doi:10.1016/j.jasms.2009.07.008. PMID 19734055. S2CID 34371775.

• El descubrimiento del electrón Archivado el 16 de marzo de 2008 en Wayback Machine
• Bibliografía comentada de Joseph J. Thomson de la Biblioteca digital Alsos para cuestiones nucleares
• El sitio del tubo de rayos catódicos
• Fotos de algunos de los aparatos restantes de Thomson en el Museo del Laboratorio Cavendish
• Obras de J. J. Thomson en el Proyecto Gutenberg
• Una historia del electrón: JJ y GP Thomson publicado por la Universidad del País Vasco (2013)