J. J. Thomson

Sir Joseph John Thomson (1856-1940) était un éminent physicien britannique. Il a reçu le prix Nobel de physique en 1906 pour ses importantes contributions théoriques et expérimentales à la compréhension de la conduction de l'électricité à travers les gaz. En 1897, Thomson démontra que les rayons cathodiques étaient constitués de particules chargées négativement non identifiées, appelées par la suite électrons. Ses calculs indiquaient que ces particules possédaient une masse considérablement inférieure à celle des atomes et un rapport charge/masse exceptionnellement élevé. La découverte de l'électron a marqué l'identification de la première particule subatomique.

Sir Joseph John Thomson (18 décembre 1856 – 30 août 1940) était un physicien britannique. Il reçut le prix Nobel de physique en 1906 « en reconnaissance des grands mérites de ses recherches théoriques et expérimentales sur la conduction de l'électricité par les gaz ». En 1897, il montra que les rayons cathodiques étaient composés de particules chargées négativement inconnues (maintenant appelées électrons), dont il calcula qu'elles devaient avoir des corps beaucoup plus petits que les atomes et un rapport charge/masse très élevé. L'électron a été la première particule subatomique à être découverte.

Thomson est également reconnu pour avoir fourni les premières preuves de l'existence d'isotopes d'éléments stables (non radioactifs) en 1912, une découverte issue de ses recherches sur la composition des rayons canalaires (ions positifs). Ses expériences collaboratives avec Francis William Aston, visant à caractériser les particules chargées positivement, constituèrent l'application inaugurale de la spectrométrie de masse et facilitèrent par la suite l'invention du spectrographe de masse.

En tant qu'éducateur influent, Thomson encadra sept étudiants qui devinrent plus tard lauréats du prix Nobel : Ernest Rutherford (chimie, 1908), Lawrence Bragg (physique, 1915), Charles Barkla (physique, 1917), Francis Aston (Chimie, 1922), Charles Thomson Rees Wilson (Physique, 1927), Owen Richardson (Physique, 1928) et Edward Appleton (Physique, 1947). De plus, son fils, George Paget Thomson, a reçu conjointement le prix Nobel de physique en 1937 avec Clinton Davisson pour leur démonstration expérimentale de la diffraction électronique par les cristaux.

Biographie

Joseph John Thomson est né le 18 décembre 1856 à Cheetham Hill, Manchester. Sa mère, Emma Swindells, est issue d'une importante famille textile locale. Son père, Joseph James Thomson, dirigeait une librairie ancienne fondée par l'arrière-grand-père de Thomson. Joseph John avait un frère cadet, Frederick Vernon Thomson. Thomson a maintenu une foi anglicane réservée mais pieuse.

Éducation

La formation initiale de Thomson s'est déroulée dans de petites institutions privées, où il a fait preuve d'aptitudes exceptionnelles et d'un vif intérêt pour la recherche scientifique. En 1870, à l'âge remarquablement jeune de 14 ans, il fut admis à l'Owens College de Manchester (aujourd'hui l'Université de Manchester). Là, il fut fortement influencé par Balfour Stewart, professeur de physique, qui l'initia au domaine de la recherche physique. Il a commencé des expériences sur l'électrification par contact, publiant rapidement son premier article scientifique. Ses parents avaient prévu qu'il fasse son apprentissage d'ingénieur chez Sharp, Stewart & Co, un constructeur de locomotives ; cependant, ces projets furent interrompus par la mort de son père en 1873.

En 1876, Thomson s'inscrivit au Trinity College de Cambridge. Il a obtenu son B.A. en mathématiques en 1880, obtenant la distinction de Second Wrangler dans les Tripos et de 2nd Smith's Prizeman. L'année suivante, il a postulé avec succès et a été nommé Fellow du Trinity College. Il a terminé sa maîtrise en 1883 et a également reçu le prix Adams.

Carrière

Le 22 décembre 1884, Thomson est nommé professeur Cavendish de physique à l'Université de Cambridge. Cette nomination a suscité une surprise considérable, car d'autres candidats, dont Osborne Reynolds et Richard Glazebrook, possédaient un âge et une expérience en laboratoire plus élevés. En revanche, Thomson était principalement reconnu pour ses contributions mathématiques et ses prouesses intellectuelles exceptionnelles.

Thomson a reçu le titre de chevalier en 1908 et a été intronisé à l'Ordre du mérite en 1912. À Oxford, il a prononcé la conférence Romanes de 1914, intitulée La théorie atomique. En 1918, il assume le poste de maître du Trinity College de Cambridge, qu'il occupe jusqu'à sa disparition le 30 août 1940. Ses restes sont enterrés à l'abbaye de Westminster, aux côtés de ceux d'Isaac Newton et de son ancien élève, Ernest Rutherford.

Rutherford lui succéda ensuite en tant que professeur Cavendish. Notamment, six des assistants de recherche et collègues juniors de Thomson – Charles Glover Barkla, Niels Bohr, Max Born, William Henry Bragg, Owen Willans Richardson et Charles Thomson Rees Wilson – ont reçu le prix Nobel de physique, tandis que deux autres, Francis William Aston et Ernest Rutherford, ont reçu le prix Nobel de chimie. Son fils, George Paget Thomson, a également reçu le prix Nobel de physique en 1937 pour avoir démontré expérimentalement les propriétés ondulatoires des électrons.

Recherche

Premières recherches

Le mémoire de maîtrise primé de Thomson, intitulé Traité sur le mouvement des anneaux vortex, reflète son intérêt naissant pour la structure atomique. Dans ce travail, Thomson a fourni une description mathématique de la dynamique inhérente à la théorie du vortex de l'atome de Lord Kelvin.

Thomson est l'auteur de nombreuses publications explorant à la fois les aspects théoriques et empiriques de l'électromagnétisme. Ses recherches comprenaient une analyse de la théorie électromagnétique de la lumière de James Clerk Maxwell, l'introduction du concept de masse électromagnétique pour les particules chargées et une démonstration qu'un corps chargé en mouvement présenterait une augmentation apparente de masse.

Une partie importante des contributions de Thomson à la modélisation mathématique des processus chimiques est reconnue comme fondamentale aux débuts de la chimie computationnelle. Dans une publication ultérieure, le livre intitulé Applications of Dynamics to Physical and chemistry (1888), Thomson a étudié théoriquement et mathématiquement la transformation de l'énergie, postulant que toute énergie pourrait potentiellement être cinétique. Son volume suivant, Notes sur les recherches récentes en électricité et magnétisme (1893), développait l'ouvrage fondateur de Maxwell, Traité sur l'électricité et le magnétisme, et fut parfois surnommé « le troisième volume de Maxwell ». Ce livre mettait en valeur les méthodologies physiques et les approches expérimentales, présentant de nombreuses illustrations et schémas d'équipements expérimentaux, notamment ceux liés à la conduction de l'électricité à travers les gaz. Son troisième livre, Éléments de la théorie mathématique de l'électricité et du magnétisme (1895), a servi d'introduction accessible à divers sujets et a été considérablement acclamé en tant que manuel académique.

En 1896, Thomson a donné une série de quatre conférences lors d'un De plus, il a présenté une série de six conférences à l'Université de Yale en 1904.

La découverte de l'électron

Avant les travaux de Thomson, des scientifiques comme William Prout et Norman Lockyer avaient émis l'hypothèse que les atomes constituaient un constituant plus fondamental, qu'ils croyaient être de taille comparable à celle du plus petit atome, l'hydrogène. Cependant, en 1897, Thomson fut le premier à proposer qu'une unité atomique fondamentale était plus de 1 000 fois plus petite qu'un atome, introduisant ainsi le concept de particule subatomique désormais identifiée comme l'électron. Cette idée révolutionnaire est née de ses recherches sur les caractéristiques des rayons cathodiques. Le 30 avril 1897, Thomson avança son hypothèse après avoir observé que les rayons cathodiques (alors appelés rayons Lenard) traversaient l'air beaucoup plus loin que prévu pour les particules de dimensions atomiques. Il a déterminé la masse des rayons cathodiques en quantifiant la chaleur produite lors de leur impact avec une jonction thermique et en corrélant cette mesure avec la déviation magnétique des rayons. Ses découvertes expérimentales indiquaient que les rayons cathodiques étaient non seulement plus de 1 000 fois moins massifs qu’un atome d’hydrogène, mais possédaient également une masse constante quelle que soit leur origine atomique. Par conséquent, il en a déduit que ces rayons étaient constitués de particules extrêmement légères et chargées négativement, qui servaient de blocs de construction atomiques universels. Thomson a d'abord appelé ces particules « corpuscules », mais la communauté scientifique a ensuite adopté la désignation « électron », un terme proposé par George Johnstone Stoney en 1891, avant la découverte de Thomson.

En avril 1897, Thomson ne disposait que de preuves préliminaires suggérant la déflexion électrique des rayons cathodiques, un phénomène précédemment mis en doute par des chercheurs tels que Heinrich Hertz. Un mois après l'annonce du corpuscule, Thomson réussit à démontrer que les rayons cathodiques pouvaient être constamment déviés par un champ électrique, à condition que le tube à décharge soit mis sous vide à une pression exceptionnellement basse. Grâce à une analyse comparative de la déviation des rayons cathodiques par les champs électriques et magnétiques, il a acquis des mesures plus précises du rapport masse/charge, qui ont corroboré ses estimations antérieures. Cette méthodologie est ensuite devenue la technique standard pour déterminer le rapport charge/masse de l’électron. En 1899, il quantifia la charge de l'électron à environ 6,8×10⁻¹⁰ esu.

Thomson postula que ces corpuscules provenaient des atomes du gaz résiduel dans ses tubes cathodiques. Cela l’a amené à conclure que les atomes n’étaient pas indivisibles mais plutôt composés de ces corpuscules fondamentaux. En 1904, Thomson proposa un modèle atomique, théorisant que l'atome consistait en une sphère de matière positive où les forces électrostatiques régissaient la disposition des corpuscules. Pour expliquer la neutralité électrique globale de l'atome, il a suggéré que les corpuscules étaient dispersés au sein d'une étendue homogène de charge positive. Dans ce « modèle de pudding aux prunes », les électrons étaient conceptualisés comme étant intégrés dans la charge positive, semblable aux raisins secs dans un pudding aux prunes, bien que dans la formulation de Thomson, ils n'étaient pas statiques mais en mouvement orbital rapide.

La découverte de Thomson a coïncidé avec la détermination par Walter Kaufmann et Emil Wiechert du rapport masse/charge précis de ces rayons cathodiques, identifiés plus tard comme des électrons.

La communauté scientifique a adopté la désignation électron pour ces particules, largement influencée par les arguments de George Francis FitzGerald, Joseph Larmor et Hendrik Lorentz. George Johnstone Stoney a initialement inventé ce terme en 1891 comme nom provisoire pour l'unité fondamentale de charge électrique, qui restait inconnue à cette époque. Pendant plusieurs années, Thomson s'est opposé à l'utilisation du terme « électron » en raison de son désaccord avec les physiciens qui faisaient référence à un « électron positif » comme à l'unité élémentaire de charge positive, reflétant « l'électron négatif » comme unité élémentaire de charge négative. Thomson a toujours favorisé le « corpuscule », qu'il a rigoureusement défini comme étant chargé négativement. En 1914, il finit par concéder, incorporant le terme « électron » dans sa publication, The Atomic Theory. En 1920, Rutherford et ses collègues décidèrent collectivement de nommer le noyau de l'ion hydrogène « proton », établissant ainsi une nomenclature distincte pour la plus petite particule de matière chargée positivement existante de manière indépendante.

Isotopes et spectrométrie de masse

En 1912, au cours d'une enquête sur la composition de particules chargées positivement, alors appelées rayons canaux, Thomson et son assistant de recherche, F. W. Aston, ont dirigé un flux d'ions néon à travers des champs magnétiques et électriques. Ils ont ensuite mesuré sa déviation en positionnant une plaque photographique sur sa trajectoire. L'observation de deux taches lumineuses distinctes sur la plaque photographique a indiqué deux déviations paraboliques différentes, conduisant à la conclusion que le néon comprend des atomes de deux masses atomiques variables (néon-20 et néon-22), représentant ainsi deux isotopes. Cette découverte révolutionnaire constitue la première preuve empirique de l’existence d’isotopes d’un élément stable ; Frederick Soddy avait déjà théorisé l'existence d'isotopes pour élucider les mécanismes de désintégration d'éléments radioactifs spécifiques.

La séparation réussie des isotopes du néon par Thomson en fonction de leur masse représentait l'application inaugurale de la spectrométrie de masse. Cette technique a ensuite été affinée et étendue en une méthodologie complète par F. W. Aston et A. J. Dempster.

Expériences impliquant des rayons cathodiques

Auparavant, les physiciens discutaient de la nature des rayons cathodiques, se demandant s'ils étaient immatériels, s'apparentaient à la lumière (décrits comme « un processus dans l'éther ») ou, comme l'a postulé Thomson, « en fait entièrement matériels, et… marquent les chemins des particules de matière chargées d'électricité négative ». Même si l'hypothèse éthérée manquait de spécificité, l'hypothèse particulaire offrait suffisamment de clarté pour que Thomson la soumette à une enquête empirique.

Déviation magnétique

Thomson a commencé ses recherches en examinant la déviation magnétique des rayons cathodiques. Ces rayons ont été générés dans un tube latéral positionné à gauche de l'appareil expérimental, traversant ensuite l'anode et pénétrant dans la cloche primaire, où un aimant provoquait leur déviation. Thomson a tracé la trajectoire de ces rayons en observant la fluorescence produite sur un écran grillagé à l'intérieur du pot. Ses découvertes ont indiqué que la déviation des rayons restait constante, quel que soit le matériau de l'anode ou le gaz présent dans le pot, impliquant ainsi une forme cohérente pour les rayons quelle que soit leur source.

Charge électrique

Les adeptes de la théorie éthérée ont reconnu le potentiel de génération de particules chargées négativement dans les tubes de Crookes ; cependant, ils affirmaient que ces particules n'étaient que des sous-produits fortuits et que les rayons cathodiques eux-mêmes possédaient une nature immatérielle. Thomson a entrepris une enquête pour vérifier la faisabilité d'isoler la charge électrique des rayons.

Thomson a conçu un tube de Crookes intégrant un électromètre positionné latéralement, en dehors de la trajectoire directe des rayons cathodiques. Il a pu délimiter le trajet du rayon en observant la luminescence phosphorescente qu'il générait en frappant la surface du tube. Thomson a noté que l'électromètre enregistrait une charge électrique exclusivement lorsqu'il déviait magnétiquement le rayon cathodique vers lui. Cette observation l'a amené à conclure que la charge négative et les rayons étaient intrinsèquement liés.

Déviation électrique

En mai et juin 1897, Thomson a mené des expériences pour déterminer si les rayons cathodiques pouvaient être déviés par un champ électrique. Bien que les chercheurs précédents n'aient pas réussi à observer une telle déviation, Thomson a attribué leurs échecs à des déficiences expérimentales, en particulier à la pression excessive du gaz dans leurs tubes à vide.

Thomson a conçu un tube de Crookes avec un vide supérieur. La section initiale du tube abritait une cathode qui projetait les rayons. Ces rayons étaient collimatés en un faisceau focalisé par deux fentes métalliques ; la première fente servait également d'anode, tandis que la seconde était mise à la terre. Le faisceau se déplaçait ensuite entre deux plaques d'aluminium parallèles qui, lorsqu'elles étaient connectées à une batterie, établissaient un champ électrique. Le tube se terminait par une large section sphérique où l'impact du faisceau sur le verre produisait une tache lumineuse. Thomson a apposé une échelle sur la surface de cette sphère pour mesurer la déviation du faisceau. Des expériences précédentes ont rencontré un problème où les faisceaux d'électrons entrant en collision avec des atomes de gaz résiduels dans un tube de Crookes les ioniseraient, créant une charge spatiale d'électrons et d'ions qui bloquait électriquement les champs électriques appliqués de l'extérieur. En revanche, le tube Crookes de Thomson présentait une si faible densité d'atomes résiduels que la charge d'espace générée était insuffisante pour filtrer le champ électrique externe, lui permettant ainsi d'observer avec succès la déviation électrique.

La connexion de la plaque supérieure à la borne négative de la batterie et de la plaque inférieure à sa borne positive entraînait un déplacement vers le bas de la zone lumineuse. À l'inverse, l'inversion de la polarité provoquait un déplacement du patch vers le haut.

Détermination du rapport masse/charge

Dans son expérience phare, Thomson a déterminé le rapport masse/charge des rayons cathodiques en quantifiant leur déviation dans un champ magnétique et en la comparant à leur déviation électrique. Il a utilisé l'appareil identique à celui de son expérience précédente, mais en plaçant le tube à décharge entre les pôles d'un grand électro-aimant. Ses résultats ont révélé que le rapport masse/charge était plus de mille fois inférieur à celui d'un ion hydrogène (H⁺), ce qui suggère que les particules étaient soit exceptionnellement légères, soit hautement chargées, soit les deux. De manière significative, les rayons cathodiques provenant de chaque cathode produisaient systématiquement le même rapport masse/charge. Cette découverte contraste avec les rayons anodiques, désormais reconnus comme des ions positifs émis par l’anode, dont le rapport masse/charge varie en fonction du matériau de l’anode. Thomson lui-même est resté circonspect quant aux implications de son travail, qualifiant ces entités de « corpuscules » plutôt que d'« électrons » dans son discours d'acceptation du prix Nobel.

Les calculs de Thomson sont résumés ci-dessous, en utilisant sa notation originale où F représente le champ électrique et H désigne le champ magnétique :

La déviation électrique est quantifiée par l'expression suivante : ${\displaystyle \Theta =Fel/mv^{2}}$, où Θ signifie la déviation électrique angulaire, F est l'intensité du champ électrique appliqué, e représente la charge des particules de rayons cathodiques, l est la longueur des plaques électriques, m désigne la masse des particules de rayons cathodiques et v est leur vitesse. La déviation magnétique est donnée par : ${\displaystyle \phi =Hel/mv}$, où φ est la déviation magnétique angulaire et H est l'intensité du champ magnétique appliqué.

Le champ magnétique a été ajusté jusqu'à ce que les déviations magnétiques et électriques atteignent l'équivalence, moment auquel la relation ${\displaystyle \Theta =\phi ,Fel/mv^{2}=Hel/mv}$ a été créé. Cette équation peut être simplifiée pour donner ${\displaystyle m/e=H^{2}l/F\Theta }$. Étant donné que la déviation électrique (Θ) et l'intensité du champ magnétique (H) ont été mesurées indépendamment et que la force électrique (F) et la longueur (l) étaient des constantes connues, le rapport masse/charge (m/e) a pu être calculé avec précision.

Conclusions

Étant donné que les rayons cathodiques possèdent une charge électrique négative, présentent une déviation par une force électrostatique compatible avec une électrification négative et répondent à une force magnétique précisément comme le ferait une entité chargée négativement se déplaçant le long de sa trajectoire, la conclusion incontournable est que ces rayons représentent des charges électriques négatives véhiculées par des particules matérielles.

Concernant l'origine de ces particules, Thomson a émis l'hypothèse qu'elles émanaient de molécules de gaz situées près de la cathode.

Il a postulé que si, dans le champ électrique exceptionnellement fort adjacent à la cathode, les molécules de gaz subissaient une dissociation et se fragmentaient non pas en atomes chimiques conventionnels mais en ces "atomes primordiaux" fondamentaux - appelés corpuscules par souci de concision - et si ces corpuscules étaient chargés électriquement et propulsés hors de la cathode par le champ électrique, leur comportement refléterait précisément celui de la cathode. rayons.

Thomson a conceptualisé l'atome comme comprenant ces corpuscules en orbite dans une sphère diffuse de charge positive, un modèle connu sous le nom de modèle du plum pudding. Cette hypothèse a ensuite été réfutée lorsque son élève, Ernest Rutherford, a démontré que la charge positive de l'atome est en fait concentrée dans un noyau central.

Recherches supplémentaires

En 1905, Thomson a identifié la radioactivité inhérente au potassium.

En 1906, Thomson avait établi expérimentalement que chaque atome d'hydrogène ne possédait qu'un seul électron, une découverte qui contredisait les cadres théoriques antérieurs proposant des comptes d'électrons variables.

Entre 1916 et 1918, Thomson a présidé le « Comité nommé par le premier ministre pour enquêter sur la position des sciences naturelles dans le système éducatif de Grande-Bretagne." Les conclusions du comité, publiées en 1918, furent largement reconnues sous le nom de rapport Thomson.

Vie personnelle

En 1890, Thomson épousa Rose Elisabeth Paget à l'église St Mary the Less. Rose, la fille de Sir George Edward Paget, médecin distingué et plus tard professeur Regius de physique à Cambridge, s'intéressait à la physique. À partir de 1882, les femmes furent autorisées à assister à des manifestations et à des conférences à l'Université de Cambridge. La participation de Rose à ces séances, y compris celles dispensées par Thomson, a finalement favorisé leur relation.

Le couple a eu deux enfants : George Paget Thomson, qui a ensuite reçu un prix Nobel pour ses recherches sur les propriétés des ondes de l'électron, et Joan Paget Thomson (plus tard Charnock), qui a poursuivi une carrière d'auteur, produisant de la littérature pour enfants, des ouvrages non-fictionnels et des biographies.

Honneurs et distinctions

Abonnements

Récompenses

Commémorations

En novembre 1927, Thomson a inauguré le bâtiment Thomson de la Leys School de Cambridge, qui a été nommé en son honneur.

En 1991, le Thomson (symbole : Th) a été proposé comme unité pour quantifier le rapport masse/charge en spectrométrie de masse, reconnaissant ses contributions.

J. L'avenue J. Thomson, située sur le campus de West Cambridge de l'Université de Cambridge, porte son nom.

La médaille Thomson, soutenue par l'International Mass Spectrometry Foundation, est nommée en l'honneur de Thomson.

La médaille et le prix Joseph Thomson de l'Institut de physique commémorent également Thomson.

Le croissant Thomson à Deep River, en Ontario, croise l'avenue Rutherford.

• Histoire de la physique

Références

En 1883, A Treatise on the Motion of Vortex Rings: Un essai auquel le prix Adams a été décerné en 1882, à l'Université de Cambridge, a été publié par Macmillan and Co. à Londres, s'étendant sur 146 pages. Une réimpression récente est disponible avec l'ISBN 0-543-95696-2.

• 1883. Un traité sur le mouvement des anneaux vortex : un essai pour lequel le prix Adams a été décerné en 1882, à l'Université de Cambridge. Londres : Macmillan and Co., pp. 146. Réimpression récente : ISBN 0-543-95696-2.
• En 1888, Applications of Dynamics to Physics and Chemistry a été publié par Macmillan and Co. à Londres, comprenant 326 pages. Une réimpression récente porte l'ISBN 1-4021-8397-6.
• En 1893, Notes sur les recherches récentes en électricité et magnétisme : conçues comme une suite au "Traité sur l'électricité et le magnétisme" du professeur Clerk-Maxwell' a été publiée par Oxford University Press, totalisant xvi et 578 pages. Une édition de la monographie de l'Université Cornell de 1991 est disponible avec l'ISBN 1-4297-4053-1.
• Thomson, Joseph John (1893) est l'auteur de Notes sur les recherches récentes en électricité et magnétisme, publiées à Oxford par Clarendon Press.
• Thomson, Joseph John (1900) a publié l'édition allemande de Décharge d'électricité par les gaz à Leipzig, par l'intermédiaire de Johann Ambrosius Barth.
• Thomson, Joseph John (1904) est l'auteur de l'édition anglaise de Electricity and Matter, publiée à Oxford par Clarendon Press.
• Thomson, Joseph John (1905) a publié l'édition italienne de Électricité et matière, publiée à Milan par Hoepli.
• Thomson, Joseph John (1908) a publié l'édition allemande de la Théorie corpusculaire de la matière à Braunschweig, via Vieweg und Sohn.
• En 1921, une réimpression de l'édition de 1895 de Éléments de la théorie mathématique de l'électricité et du magnétisme a été publiée par Macmillan and Co. à Londres, sur la base d'une numérisation de l'original.
• Un manuel de physique en cinq volumes, co-écrit avec J.H. Poynting comprend : (1) les propriétés de la matière, (2) le son, (3) la chaleur, (4) la lumière et (5) l'électricité et le magnétisme. Cette série était initialement datée de 1901 et publiée par la suite dans des éditions révisées.
• Dahl, Per F. (1997) est l'auteur de Flash of the Cathode Rays : A History of J J Thomson's Electron, publié à Bristol et à Philadelphie par l'Institute of Physics Publishing, avec ISBN 0-7503-0453-7.
• J.J. Thomson (1897) a publié "Cathode Rays" dans The Electrician (volume 39, page 104), et il a également été présenté dans Proceedings of the Royal Institution le 30 avril 1897, pages 1 à 14. Cette publication marquait l'annonce initiale du "corpuscule", précédant l'expérience définitive sur la masse et la charge.
• J.J. Thomson (1897) a publié "Rayons cathodiques" dans Philosophical Magazine (volume 44, page 293), détaillant la mesure fondamentale de la masse et de la charge de l'électron.
• J.J. Thomson (1904) est l'auteur de « Sur la structure de l'atome : une enquête sur la stabilité et les périodes d'oscillation d'un certain nombre de corpuscules disposés à intervalles égaux autour de la circonférence d'un cercle ; avec application des résultats à la théorie de la structure atomique », publié dans Philosophical Magazine, série 6, volume 7, numéro 39, pages 237-265. Cet article fondateur a introduit le modèle classique du « plum pudding », qui a ensuite conduit à la formulation du problème de Thomson.
• J. J. Thomson (1906) a publié "Sur le nombre de corpuscules dans un atome" (PDF) dans Philosophical Magazine, série 6, volume 11 (numéro 66), pages 769–781. Le DOI de l'article est 10.1080/14786440609463496.
• Joseph John Thomson (1908) a publié Sur la lumière jetée par les recherches récentes sur l'électricité sur la relation entre la matière et l'éther : la conférence Adamson prononcée à l'université le 4 novembre 1907 par University Press.
• J.J. Thomson (1912) a publié "Autres expériences sur les rayons positifs" dans Philosophical Magazine (volume 24, pages 209-253), qui contenait l'annonce initiale des deux paraboles de néon.
• J.J. Thomson (1913) est l'auteur de "Rayons d'électricité positive", publié dans Proceedings of the Royal Society, série A, volume 89, pages 1 à 20, détaillant la découverte des isotopes du néon.
• J.J. Thomson (1923) a publié The Electron in Chemistry: Being Five Lectures Delivered at the Franklin Institute, à Philadelphie.
• Thomson, Sir J. J. (1936) a publié Recollections and Reflections à Londres avec G. Bell & Sons, Ltd. Cet ouvrage a ensuite été réédité sous forme d'édition numérique par Cambridge University Press en 2011, dans le cadre de la série Cambridge Library Collection.
• Thomson, George Paget (1964) est l'auteur de J.J. Thomson : Discoverer of the Electron, publié en Grande-Bretagne par Thomas Nelson & Sons, Ltd.
• Davis, Edward Arthur et Falconer, Isobel (1997) sont les co-auteurs de J.J. Thomson et la découverte de l'électron, avec ISBN 978-0-7484-0696-8.
• Falconer, Isobel (1988) a publié "J.J. Thomson's Work on Positive Rays, 1906-1914" dans Historical Studies in the Physical and Biological Sciences, volume 18, numéro 2, pages 265-310.
• Falconer, Isobel (2001) a contribué à "Corpuscles to Electrons" dans Histories of the Electron, édité par J. Buchwald et A. Warwick, publié par MIT Press à Cambridge, Massachusetts, pages 77 à 100.
• Navarro, Jaume (2005). "J. J. Thomson sur la nature de la matière : corpuscules et continuum." Centaure, vol. 47, non. 4, pp. 259–282. Bibcode:2005Cent...47..259N. est ce que je:10.1111/j.1600-0498.2005.00028.x.
• Downard, Kevin M. (2009). "J. J. Thomson va en Amérique." Journal de la Société américaine de spectrométrie de masse, vol. 20, non. 11, pp. 1964–1973. Code bibliographique :2009JASMS..20.1964D. est ce que je:10.1016/j.jasms.2009.07.008. PMID 19734055. S2CID 34371775.

• La découverte de l'électron Archivée le 16 mars 2008 sur la Wayback Machine
• Bibliographie annotée de Joseph J. Thomson, issue de la bibliothèque numérique Alsos pour les questions nucléaires
• Le site du tube cathodique
• Photos de certains des appareils restants de Thomson au musée du laboratoire Cavendish
• Œuvres de J. J. Thomson au Projet Gutenberg
• Une histoire de l'électron : JJ et GP Thomson publiée par l'Université du Pays Basque (2013)