J. J. Thomson

Sir Joseph John Thomson (1856–1940) è stato un illustre fisico britannico. Nel 1906 gli fu assegnato il Premio Nobel per la fisica per i suoi significativi contributi teorici e sperimentali alla comprensione della conduzione dell'elettricità attraverso i gas. Nel 1897, Thomson dimostrò che i raggi catodici erano costituiti da particelle caricate negativamente precedentemente non identificate, successivamente denominate elettroni. I suoi calcoli indicavano che queste particelle possedevano una massa considerevolmente più piccola di quella degli atomi e un rapporto carica/massa eccezionalmente alto. La scoperta dell'elettrone segnò l'identificazione della prima particella subatomica.

Sir Joseph John Thomson (18 dicembre 1856 – 30 agosto 1940) è stato un fisico britannico. Ricevette il Premio Nobel per la fisica nel 1906 "in riconoscimento dei grandi meriti delle sue ricerche teoriche e sperimentali sulla conduzione dell'elettricità da parte dei gas". Nel 1897, dimostrò che i raggi catodici erano composti da particelle precedentemente sconosciute caricate negativamente (ora chiamate elettroni), che secondo i suoi calcoli dovevano avere corpi molto più piccoli degli atomi e un rapporto carica/massa molto elevato. L'elettrone fu la prima particella subatomica ad essere scoperta.

Thomson è anche accreditato di aver fornito le prime prove dell'esistenza di isotopi di elementi stabili (non radioattivi) nel 1912, una scoperta emersa dalle sue indagini sulla composizione dei raggi canale (ioni positivi). I suoi esperimenti in collaborazione con Francis William Aston, volti a caratterizzare particelle caricate positivamente, costituirono l'applicazione inaugurale della spettrometria di massa e successivamente facilitarono l'invenzione dello spettrografo di massa.

In qualità di educatore influente, Thomson fece da mentore a sette studenti che in seguito divennero premi Nobel: Ernest Rutherford (Chimica, 1908), Lawrence Bragg (Fisica, 1915), Charles Barkla (Fisica, 1917), Francis Aston (Chimica, 1922), Charles Thomson Rees Wilson (Fisica, 1927), Owen Richardson (Fisica, 1928) e Edward Appleton (Fisica, 1947). Inoltre, suo figlio, George Paget Thomson, ricevette nel 1937 il Premio Nobel per la fisica insieme a Clinton Davisson per la loro dimostrazione sperimentale della diffrazione degli elettroni da parte dei cristalli.

Biografia

Joseph John Thomson è nato il 18 dicembre 1856 a Cheetham Hill, Manchester. Sua madre, Emma Swindells, proveniva da un'importante famiglia tessile locale. Suo padre, Joseph James Thomson, gestiva una libreria antiquaria fondata dal bisnonno di Thomson. Joseph John aveva un fratello minore, Frederick Vernon Thomson. Thomson mantenne una fede anglicana riservata ma devota.

Istruzione

La formazione iniziale di Thomson ha avuto luogo in piccole istituzioni private, dove ha mostrato un'attitudine eccezionale e un vivo interesse per la ricerca scientifica. Nel 1870, all'età straordinariamente giovane di 14 anni, ottenne l'ammissione all'Owens College di Manchester (ora Università di Manchester). Lì fu significativamente influenzato da Balfour Stewart, professore di fisica, che lo introdusse nel campo della ricerca fisica. Iniziò gli esperimenti sull'elettrificazione del contatto, pubblicando prontamente il suo articolo scientifico inaugurale. I suoi genitori avevano previsto che facesse apprendistato come ingegnere presso la Sharp, Stewart & Co, un produttore di locomotive; tuttavia, questi piani furono interrotti dalla morte di suo padre nel 1873.

Nel 1876, Thomson si iscrisse al Trinity College di Cambridge. Ha conseguito il B.A. in matematica nel 1880, ottenendo il riconoscimento di Secondo Attaccabrighe nel Tripos e di 2° Smith's Prizeman. L'anno successivo fece domanda con successo e fu nominato membro del Trinity College. Completò il suo master nel 1883, ricevendo anche il Premio Adams.

Carriera

Il 22 dicembre 1884 Thomson fu nominato Cavendish Professor of Physics presso l'Università di Cambridge. Questa nomina suscitò notevole sorpresa, poiché altri candidati, tra cui Osborne Reynolds e Richard Glazebrook, possedevano maggiore età ed esperienza di laboratorio. Al contrario, Thomson fu riconosciuto principalmente per i suoi contributi matematici e per le sue eccezionali capacità intellettuali.

Thomson ricevette il titolo di cavaliere nel 1908 e fu inserito nell'Ordine al merito nel 1912. A Oxford tenne la Romanes Lecture del 1914, intitolata La teoria atomica. Nel 1918 assunse la carica di Maestro del Trinity College di Cambridge, che occupò fino alla sua morte, avvenuta il 30 agosto 1940. I suoi resti sono sepolti nell'Abbazia di Westminster, insieme a quelli di Isaac Newton e del suo ex studente, Ernest Rutherford.

Rutherford successivamente gli succedette come professore di Cavendish. In particolare, sei assistenti di ricerca e colleghi junior di Thomson - Charles Glover Barkla, Niels Bohr, Max Born, William Henry Bragg, Owen Willans Richardson e Charles Thomson Rees Wilson - hanno ricevuto il Premio Nobel per la fisica, mentre altri due, Francis William Aston ed Ernest Rutherford, hanno ricevuto il Premio Nobel per la chimica. Anche suo figlio, George Paget Thomson, vinse il Premio Nobel per la fisica nel 1937 per aver dimostrato sperimentalmente le proprietà ondulatorie degli elettroni.

Ricerca

Ricerca iniziale

La pluripremiata tesi di master di Thomson, intitolata Trattato sul movimento degli anelli di vortice, riflette il suo nascente interesse per la struttura atomica. All'interno di questo lavoro, Thomson ha fornito una descrizione matematica delle dinamiche inerenti alla teoria del vortice dell'atomo di Lord Kelvin.

Thomson è autore di numerose pubblicazioni che esplorano sia gli aspetti teorici che empirici dell'elettromagnetismo. La sua ricerca comprendeva un'analisi della teoria elettromagnetica della luce di James Clerk Maxwell, l'introduzione del concetto di massa elettromagnetica per particelle cariche e una dimostrazione che un corpo carico in movimento mostrerebbe un apparente aumento di massa.

Una parte significativa dei contributi di Thomson alla modellizzazione matematica dei processi chimici è riconosciuta come fondamentale per le prime chimica computazionale. In una pubblicazione successiva, il libro intitolato Applicazioni della dinamica alla fisica e alla chimica (1888), Thomson investigò teoricamente e matematicamente la trasformazione dell'energia, postulando che tutta l'energia potrebbe essere potenzialmente cinetica. Il suo volume successivo, Note sulle recenti ricerche sull'elettricità e sul magnetismo (1893), approfondì il lavoro fondamentale di Maxwell, il Trattato sull'elettricità e sul magnetismo, e fu occasionalmente soprannominato "il terzo volume di Maxwell". Questo libro sottolinea le metodologie fisiche e gli approcci sperimentali, presentando numerose illustrazioni e diagrammi di apparecchiature sperimentali, in particolare quelle relative alla conduzione dell'elettricità attraverso i gas. Il suo terzo libro, Elementi di teoria matematica dell'elettricità e del magnetismo (1895), servì come introduzione accessibile a diversi argomenti e ottenne notevoli consensi come libro di testo accademico.

Nel 1896, Thomson tenne una serie di quattro conferenze durante un Inoltre, presentò una serie di sei conferenze alla Yale University nel 1904.

La scoperta dell'elettrone

Prima del lavoro di Thomson, scienziati come William Prout e Norman Lockyer avevano teorizzato che gli atomi comprendessero un costituente più fondamentale, che credevano fosse paragonabile per dimensioni all'atomo più piccolo, l'idrogeno. Tuttavia, nel 1897, Thomson fu il primo a proporre che un'unità atomica fondamentale fosse oltre 1.000 volte più piccola di un atomo, introducendo così il concetto di particella subatomica ora identificata come elettrone. Questa intuizione rivoluzionaria è emersa dalle sue indagini sulle caratteristiche dei raggi catodici. Il 30 aprile 1897, Thomson avanzò la sua ipotesi dopo aver osservato che i raggi catodici (allora denominati raggi di Lenard) attraversavano l'aria molto più lontano di quanto previsto per particelle di dimensioni atomiche. Determinò la massa dei raggi catodici quantificando il calore prodotto al momento dell'impatto con una giunzione termica e correlando questa misurazione con la deflessione magnetica dei raggi. Le sue scoperte sperimentali indicarono che i raggi catodici non solo erano più di 1.000 volte meno massicci di un atomo di idrogeno, ma possedevano anche una massa costante indipendentemente dalla loro origine atomica. Di conseguenza, dedusse che questi raggi erano costituiti da particelle estremamente leggere e caricate negativamente, che fungevano da elementi costitutivi atomici universali. Thomson inizialmente chiamò queste particelle "corpuscoli", ma la comunità scientifica successivamente adottò la designazione "elettrone", un termine proposto da George Johnstone Stoney nel 1891, prima della scoperta di Thomson.

Nell'aprile 1897, Thomson aveva solo prove preliminari che suggerivano la deflessibilità elettrica dei raggi catodici, un fenomeno precedentemente messo in dubbio da ricercatori come Heinrich Hertz. Un mese dopo l'annuncio del corpuscolo, Thomson dimostrò con successo che i raggi catodici potevano essere costantemente deviati da un campo elettrico, a condizione che il tubo di scarica fosse evacuato ad una pressione eccezionalmente bassa. Attraverso un'analisi comparativa della deflessione dei raggi catodici da parte dei campi elettrici e magnetici, acquisì misurazioni più precise del rapporto massa-carica, che corroborarono le sue stime precedenti. Questa metodologia divenne successivamente la tecnica standard per determinare il rapporto carica/massa dell'elettrone. Nel 1899, quantificò ulteriormente la carica dell'elettrone come circa 6,8×10⁻¹⁰ esu.

Thomson ipotizzò che questi corpuscoli provenissero dagli atomi del gas residuo all'interno dei suoi tubi a raggi catodici. Ciò lo portò a concludere che gli atomi non erano indivisibili ma piuttosto composti da questi corpuscoli fondamentali. Nel 1904, Thomson propose un modello atomico, teorizzando che l'atomo consisteva in una sfera di materia positiva dove le forze elettrostatiche governavano la disposizione dei corpuscoli. Per spiegare la neutralità elettrica complessiva dell'atomo, suggerì che i corpuscoli fossero dispersi all'interno di una distesa omogenea di carica positiva. In questo "modello del budino di prugne", gli elettroni erano concettualizzati come incorporati nella carica positiva, simile all'uvetta in un budino di prugne, sebbene nella formulazione di Thomson non fossero statici ma in rapido movimento orbitale.

La scoperta di Thomson coincise con la determinazione da parte di Walter Kaufmann ed Emil Wiechert dell'accurato rapporto massa-carica per questi raggi catodici, successivamente identificati come elettroni.

La comunità scientifica adottò la designazione elettrone per queste particelle, largamente influenzata dal sostegno di George Francis FitzGerald, Joseph Larmor e Hendrik Lorentz. George Johnstone Stoney coniò inizialmente questo termine nel 1891 come nome provvisorio per l'unità fondamentale della carica elettrica, che a quel tempo era rimasta sconosciuta. Per diversi anni, Thomson si oppose all'uso dell'"elettrone" a causa del suo disaccordo con i fisici che si riferivano all'"elettrone positivo" come all'unità elementare della carica positiva, rispecchiando l'"elettrone negativo" come all'unità elementare della carica negativa. Thomson prediligeva costantemente il "corpuscolo", che definiva rigorosamente come carico negativamente. Nel 1914 alla fine cedette, incorporando il termine "elettrone" nella sua pubblicazione, La teoria atomica. Nel 1920, Rutherford e i suoi colleghi decisero collettivamente di chiamare "protone" il nucleo dello ione idrogeno, stabilendo così una nomenclatura distinta per la più piccola particella di materia conosciuta ed esistente indipendentemente, caricata positivamente.

Isotopi e spettrometria di massa

Nel 1912, durante un'indagine sulla composizione delle particelle caricate positivamente, allora denominate raggi canale, Thomson e il suo assistente ricercatore, F. W. Aston, diressero un flusso di ioni neon attraverso campi sia magnetici che elettrici. Successivamente ne hanno misurato la deflessione posizionando una lastra fotografica nella sua traiettoria. L'osservazione di due distinte macchie luminose sulla lastra fotografica ha indicato due diverse deflessioni paraboliche, portando alla conclusione che il neon comprende atomi di due masse atomiche variabili (neon-20 e neon-22), rappresentando quindi due isotopi. Questa scoperta rivoluzionaria costituì la prova empirica iniziale per gli isotopi di un elemento stabile; Frederick Soddy aveva precedentemente teorizzato l'esistenza degli isotopi per chiarire i meccanismi di decadimento di specifici elementi radioattivi.

La riuscita separazione degli isotopi del neon in base alla loro massa da parte di Thomson rappresentò l'applicazione inaugurale della spettrometria di massa. Questa tecnica è stata successivamente perfezionata e ampliata in una metodologia completa da F. W. Aston e A. J. Dempster.

Esperimenti che coinvolgono i raggi catodici

In precedenza, i fisici si erano impegnati in un dibattito sulla natura dei raggi catodici, chiedendosi se fossero immateriali, simili alla luce (descritti come "qualche processo nell'etere") o, come postulato da Thomson, "di fatto interamente materiali e... segnano i percorsi delle particelle di materia caricate di elettricità negativa". Mentre l'ipotesi eterea mancava di specificità, l'ipotesi delle particelle offriva sufficiente chiarezza affinché Thomson la sottoponesse a un'indagine empirica.

Deflessione magnetica

Thomson ha iniziato la sua ricerca esaminando la deflessione magnetica dei raggi catodici. Questi raggi venivano generati all'interno di un tubo laterale posizionato sulla sinistra dell'apparato sperimentale, attraversavano successivamente l'anodo ed entravano nella campana primaria, dove un magnete ne provocava la deflessione. Thomson tracciò la traiettoria di questi raggi osservando la fluorescenza prodotta su uno schermo a griglia all'interno del vaso. Le sue scoperte indicavano che la deflessione dei raggi rimaneva costante, indipendentemente dal materiale dell'anodo o dal gas presente nel vaso, implicando così una forma coerente per i raggi indipendentemente dalla loro fonte.

Carica elettrica

Gli aderenti alla teoria eterea riconobbero il potenziale per la generazione di particelle caricate negativamente all'interno dei tubi di Crookes; tuttavia, sostenevano che queste particelle erano semplicemente sottoprodotti accidentali e che i raggi catodici stessi possedevano una natura immateriale. Thomson ha intrapreso un'indagine per accertare la fattibilità di isolare la carica elettrica dai raggi.

Thomson ha progettato un tubo di Crookes che incorpora un elettrometro posizionato lateralmente, fuori dalla traiettoria diretta dei raggi catodici. Riuscì a delineare il percorso del raggio osservando la luminescenza fosforescente che generava quando colpiva la superficie del tubo. Thomson notò che l'elettrometro registrava una carica elettrica esclusivamente quando deviava magneticamente il raggio catodico verso di esso. Questa osservazione lo portò a concludere che la carica negativa e i raggi erano intrinsecamente legati.

Deflessione elettrica

Durante il maggio e il giugno del 1897, Thomson condusse esperimenti per determinare se i raggi catodici potevano essere deviati da un campo elettrico. Sebbene i ricercatori precedenti non fossero riusciti a osservare tale deflessione, Thomson attribuiva i loro fallimenti a carenze sperimentali, in particolare all'eccessiva pressione del gas all'interno dei tubi a vuoto.

Thomson ha progettato un tubo di Crookes con un vuoto superiore. La sezione iniziale del tubo ospitava un catodo, che proiettava i raggi. Questi raggi venivano collimati in un fascio focalizzato da due fenditure metalliche; la prima fenditura fungeva anche da anodo, mentre la seconda veniva messa a terra. Il raggio procedeva quindi tra due piastre parallele di alluminio che, collegate a una batteria, stabilivano un campo elettrico. Il tubo terminava con una larga sezione sferica dove l'impatto del fascio sul vetro produceva una chiazza luminosa. Thomson ha apposto una scala sulla superficie di questa sfera per misurare la deflessione del raggio. Precedenti esperimenti avevano riscontrato un problema in cui i fasci di elettroni in collisione con gli atomi di gas residui all'interno di un tubo di Crookes li ionizzavano, creando una carica spaziale di elettroni e ioni che schermavano elettricamente i campi elettrici applicati esternamente. Al contrario, il tubo di Crookes di Thomson presentava una densità di atomi residui così bassa che la carica spaziale generata era insufficiente per schermare il campo elettrico esterno, permettendogli così di osservare con successo la deflessione elettrica.

Collegando la piastra superiore al terminale negativo della batteria e la piastra inferiore al suo terminale positivo si è verificato uno spostamento verso il basso della macchia luminosa. Al contrario, l'inversione della polarità ha causato lo spostamento del cerotto verso l'alto.

Determinazione del rapporto massa-carica

Nel suo esperimento fondamentale, Thomson determinò il rapporto massa/carica dei raggi catodici quantificando la loro deflessione in un campo magnetico e confrontandola con la loro deflessione elettrica. Utilizzò lo stesso apparato del suo esperimento precedente, ma posizionò il tubo di scarica tra i poli di un grande elettromagnete. I suoi risultati rivelarono che il rapporto massa/carica era oltre mille volte inferiore a quello di uno ione idrogeno (H⁺), suggerendo che le particelle fossero eccezionalmente leggere, altamente cariche o entrambe le cose. Significativamente, i raggi catodici provenienti da ciascun catodo producevano costantemente lo stesso rapporto massa/carica. Questa scoperta è in contrasto con i raggi anodici, ora riconosciuti come ioni positivi emessi dall’anodo, il cui rapporto massa/carica varia a seconda del materiale dell’anodo. Thomson stesso rimase cauto riguardo alle implicazioni del suo lavoro, riferendosi a queste entità come "corpuscoli" piuttosto che "elettroni" nel suo discorso di accettazione del Premio Nobel.

I calcoli di Thomson sono riassunti di seguito, utilizzando la sua notazione originale dove F rappresenta il campo elettrico e H denota il campo magnetico:

La deflessione elettrica è quantificata dalla seguente espressione: ${\displaystyle \Theta =Fel/mv^{2}}$, dove Θ indica la deflessione elettrica angolare, F è l'intensità del campo elettrico applicato, e rappresenta la carica delle particelle dei raggi catodici, l è la lunghezza delle piastre elettriche, m denota la massa delle particelle dei raggi catodici e v è la loro velocità. La deflessione magnetica è data da: ${\displaystyle \phi =Aiuto/mv}$, dove φ è la deflessione magnetica angolare e H è l'intensità del campo magnetico applicato.

Il campo magnetico è stato regolato fino a quando le deflessioni magnetiche ed elettriche hanno raggiunto l'equivalenza, a quel punto la relazione ${\displaystyle \Theta =\phi ,Fel/mv^{2}=Hel/mv}$ è stato stabilito. Questa equazione può essere semplificata per ottenere ${\displaystyle m/e=H^{2}l/F\Theta }$. Poiché la deflessione elettrica (Θ) e l'intensità del campo magnetico (H) sono state misurate in modo indipendente, e la forza elettrica (F) e la lunghezza (l) erano costanti note, è stato possibile calcolare con precisione il rapporto massa/carica (m/e).

Conclusioni

Dato che i raggi catodici possiedono una carica elettrica negativa, mostrano una deflessione da parte di una forza elettrostatica coerente con l'elettrificazione negativa e rispondono a una forza magnetica esattamente come farebbe un'entità caricata negativamente che si muove lungo la loro traiettoria, la conclusione inevitabile è che questi raggi rappresentano cariche elettriche negative trasportate da particelle materiali.

Per quanto riguarda l'origine di queste particelle, Thomson teorizzò che provenissero da molecole di gas situate vicino al catodo.

Ha postulato che se, all'interno del campo elettrico eccezionalmente intenso adiacente al catodo, le molecole di gas subiscono la dissociazione e si frammentano non in atomi chimici convenzionali ma in questi fondamentali "atomi primordiali" - chiamati corpuscoli per concisione - e se questi corpuscoli sono caricati elettricamente e spinti fuori dal catodo dal campo elettrico, il loro comportamento rispecchierebbe esattamente quello del catodo raggi.

Thomson concettualizzò l'atomo come composto da questi corpuscoli orbitanti all'interno di una sfera diffusa di carica positiva, un modello noto come modello del budino di prugne. Questa ipotesi fu successivamente smentita quando il suo allievo, Ernest Rutherford, dimostrò che la carica positiva dell'atomo è, in effetti, concentrata all'interno di un nucleo centrale.

Ricerca aggiuntiva

Nel 1905, Thomson identificò la radioattività intrinseca del potassio.

Nel 1906, Thomson aveva stabilito sperimentalmente che ogni atomo di idrogeno possiede un solo elettrone, una scoperta che contraddiceva i precedenti schemi teorici che proponevano conteggi elettronici variabili.

Tra il 1916 e il 1918, Thomson presiedette il "Comitato nominato dal Primo Ministro per indagare sulla posizione delle scienze naturali nel sistema educativo Sistema della Gran Bretagna." I risultati del comitato, pubblicati nel 1918, furono ampiamente riconosciuti come il Rapporto Thomson.

Vita personale

Nel 1890, Thomson sposò Rose Elisabeth Paget nella chiesa di St Mary the Less. Rose, la figlia di Sir George Edward Paget, un illustre medico e in seguito Regius Professor di fisica a Cambridge, nutriva un interesse per la fisica. Dal 1882 in poi, alle donne fu permesso di assistere a dimostrazioni e conferenze all'Università di Cambridge. La partecipazione di Rose a queste sessioni, comprese quelle tenute da Thomson, alla fine ha favorito la loro relazione.

La coppia ebbe due figli: George Paget Thomson, che successivamente ricevette un premio Nobel per le sue ricerche sulle proprietà delle onde degli elettroni, e Joan Paget Thomson (in seguito Charnock), che intraprese la carriera di autrice, producendo letteratura per bambini, opere di saggistica e biografie.

Onori e distinzioni

Abbonamenti

Premi

Commemorazioni

Nel novembre 1927, Thomson inaugurò l'edificio Thomson presso la Leys School di Cambridge, che prese il nome in suo onore.

Nel 1991, il Thomson (simbolo: Th) fu proposto come unità per quantificare il rapporto massa/carica nella spettrometria di massa, riconoscendo i suoi contributi.

J. J. Thomson Avenue, situata all'interno del campus West Cambridge dell'Università di Cambridge, porta il suo nome.

Il Thomson Medal Award, sostenuto dalla International Mass Spectrometry Foundation, prende il nome in onore di Thomson.

Anche la medaglia e il premio Joseph Thomson dell'Institute of Physics commemora Thomson.

Thomson Crescent a Deep River, Ontario, si interseca con Rutherford Avenue.

• Storia della fisica

Riferimenti

Nel 1883, A Treatise on the Motion of Vortex Rings: un saggio a cui fu assegnato il Premio Adams nel 1882, presso l'Università di Cambridge fu pubblicato da Macmillan and Co. a Londra, coprendo 146 pagine. È disponibile una ristampa recente con ISBN 0-543-95696-2.

• 1883. Un trattato sul movimento degli anelli di vortice: un saggio a cui fu assegnato il Premio Adams nel 1882, presso l'Università di Cambridge. Londra: Macmillan and Co., pp. 146. Ristampa recente: ISBN 0-543-95696-2.
• Nel 1888, Applicazioni della dinamica alla fisica e alla chimica fu pubblicato da Macmillan and Co. a Londra, comprendente 326 pagine. Una recente ristampa riporta il codice ISBN 1-4021-8397-6.
• Nel 1893, Note sulle recenti ricerche sull'elettricità e sul magnetismo: inteso come seguito del "Trattato sull'elettricità e sul magnetismo" del professor Clerk-Maxwell fu pubblicato dalla Oxford University Press, per un totale di xvi e 578 pagine. È disponibile un'edizione della monografia della Cornell University del 1991 con ISBN 1-4297-4053-1.
• Thomson, Joseph John (1893) scrisse Note sulle recenti ricerche sull'elettricità e sul magnetismo, pubblicate a Oxford da Clarendon Press.
• Thomson, Joseph John (1900) pubblicò l'edizione tedesca di Scarica di elettricità attraverso i gas a Lipsia, tramite Johann Ambrosius Barth.
• Thomson, Joseph John (1904) è l'autore dell'edizione inglese di Electricity and Matter, pubblicata a Oxford da Clarendon Press.
• Thomson, Joseph John (1905) ha pubblicato l'edizione italiana di Elettricità e materia, pubblicata a Milano da Hoepli.
• Thomson, Joseph John (1908) pubblicò l'edizione tedesca della teoria corpuscolare della materia a Braunschweig, attraverso Vieweg und Sohn.
• Nel 1921, una ristampa dell'edizione del 1895 di Elements of the Mathematical Theory of Electricity And Magnetism fu pubblicata da Macmillan and Co. a Londra, basata su una scansione dell'originale.
• Un libro di testo di fisica in cinque volumi, scritto in collaborazione con J.H. Poynting, include: (1) Proprietà della materia, (2) Suono, (3) Calore, (4) Luce e (5) Elettricità e magnetismo. Questa serie era inizialmente datata 1901 e successivamente pubblicata in edizioni riviste.
• Dahl, Per F. (1997) è l'autore di Flash of the Cathode Rays: A History of J J Thomson's Electron, pubblicato a Bristol e Filadelfia dall'Institute of Physics Publishing, con ISBN 0-7503-0453-7.
• J.J. Thomson (1897) pubblicò "Cathode Rays" in The Electrician (volume 39, pagina 104), e fu anche presentato in Proceedings of the Royal Institution il 30 aprile 1897, pagine 1–14. Questa pubblicazione segnò l'annuncio iniziale del "corpuscolo", che precedette l'esperimento definitivo di massa e carica.
• J.J. Thomson (1897) pubblicò "Raggi catodici" in Philosophical Magazine (volume 44, pagina 293), descrivendo in dettaglio la misurazione fondamentale della massa e della carica dell'elettrone.
• J.J. Thomson (1904) scrisse "Sulla struttura dell'atomo: un'indagine sulla stabilità e sui periodi di oscillazione di un numero di corpuscoli disposti a intervalli uguali attorno alla circonferenza di un cerchio; con applicazione dei risultati alla teoria della struttura atomica", pubblicato su Rivista filosofica, serie 6, volume 7, numero 39, pagine 237–265. Questo articolo fondamentale introduce il classico "modello del budino di prugne", che successivamente portò alla formulazione del problema di Thomson.
• J. J. Thomson (1906) pubblicò "Sul numero di corpuscoli in un atomo" (PDF) in Philosophical Magazine, serie 6, volume 11 (numero 66), pagine 769–781. Il DOI dell'articolo è 10.1080/14786440609463496.
• Joseph John Thomson (1908) pubblicò On the Light Thrown by Recent Investigations on Electricity on the Relation Between Matter and Ether: The Adamson Lecture Delivered at the University on November 4, 1907 tramite University Press.
• J.J. Thomson (1912) pubblicò "Ulteriori esperimenti sui raggi positivi" in Philosophical Magazine (volume 24, pagine 209–253), che conteneva l'annuncio iniziale delle due parabole di neon.
• J.J. Thomson (1913) scrisse "Raggi di elettricità positiva", pubblicato in Proceedings of the Royal Society, serie A, volume 89, pagine 1–20, che descrive in dettaglio la scoperta degli isotopi del neon.
• J.J. Thomson (1923) pubblicò The Electron in Chemistry: Being Five Lectures Delivered at the Franklin Institute, a Filadelfia.
• Thomson, Sir J. J. (1936) ha pubblicato Recollections and Reflections a Londra con G. Bell & Sons, Ltd. Questo lavoro è stato successivamente ripubblicato come edizione digitale dalla Cambridge University Press nel 2011, come parte della serie Cambridge Library Collection.
• Thomson, George Paget (1964) ha scritto J.J. Thomson: Discoverer of the Electron, pubblicato in Gran Bretagna da Thomas Nelson & Sons, Ltd.
• Davis, Edward Arthur e Falconer, Isobel (1997) sono stati coautori J.J. Thomson e la scoperta dell'elettrone, con ISBN 978-0-7484-0696-8.
• Falconer, Isobel (1988) ha pubblicato "J.J. Thomson's Work on Positive Rays, 1906–1914" in Historical Studies in the Physical and Biological Sciences, volume 18, numero 2, pagine 265–310.
• Falconer, Isobel (2001) ha contribuito con "Corpuscles to Electrons" a Histories of the Electron, a cura di J. Buchwald e A. Warwick, pubblicato da MIT Press a Cambridge, Massachusetts, alle pagine 77–100.
• Navarro, Jaume (2005). "JJ Thomson sulla natura della materia: corpuscoli e continuum". Centauro, vol. 47, n. 4, pp. 259–282. Codice Bib:2005Cent...47..259N. doi:10.1111/j.1600-0498.2005.00028.x.
• Downard, Kevin M. (2009). "JJ Thomson va in America." Giornale della Società Americana per la Spettrometria di Massa, vol. 20, no. 11, pp. 1964–1973. Codice Bib:2009JASMS..20.1964D. doi:10.1016/j.jasms.2009.07.008. PMID 19734055. S2CID 34371775.

• The Discovery of the Electron Archiviato il 16 marzo 2008 in Internet Archive.
• Bibliografia ragionata per Joseph J. Thomson dalla Biblioteca digitale di Alsos per le questioni nucleari
• Il sito del Tubo a raggi catodici
• Foto di alcuni degli apparecchi rimanenti di Thomson al Cavendish Laboratory Museum
• Opere di J. J. Thomson al Progetto Gutenberg
• Una storia dell'elettrone: JJ e GP Thomson pubblicata dall'Università dei Paesi Baschi (2013)