J. J. Thomson

Sir Joseph John Thomson (1856–1940) foi um ilustre físico britânico. Ele recebeu o Prêmio Nobel de Física de 1906 por suas significativas contribuições teóricas e experimentais para a compreensão da condução de eletricidade através de gases. Em 1897, Thomson demonstrou que os raios catódicos consistiam em partículas carregadas negativamente, anteriormente não identificadas, posteriormente denominadas elétrons. Seus cálculos indicaram que essas partículas possuíam uma massa consideravelmente menor que a dos átomos e uma relação carga-massa excepcionalmente alta. A descoberta do elétron marcou a identificação da primeira partícula subatômica.

Sir Joseph John Thomson (18 de dezembro de 1856 – 30 de agosto de 1940) foi um físico britânico. Recebeu o Prêmio Nobel de Física de 1906 “em reconhecimento aos grandes méritos de suas investigações teóricas e experimentais sobre a condução de eletricidade por gases”. Em 1897, ele mostrou que os raios catódicos eram compostos de partículas carregadas negativamente até então desconhecidas (agora chamadas de elétrons), que ele calculou deveriam ter corpos muito menores que os átomos e uma relação carga-massa muito grande. O elétron foi a primeira partícula subatômica a ser descoberta.

Thomson também é creditado por fornecer a evidência inicial de isótopos de elementos estáveis ​​(não radioativos) em 1912, uma descoberta que emergiu de suas investigações sobre a composição dos raios canal (íons positivos). Seus experimentos colaborativos com Francis William Aston, destinados a caracterizar partículas carregadas positivamente, constituíram a aplicação inaugural da espectrometria de massa e posteriormente facilitaram a invenção do espectrógrafo de massa.

Como um educador influente, Thomson orientou sete estudantes que mais tarde se tornaram ganhadores do 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) e Edward Appleton (Física, 1947). Além disso, seu filho, George Paget Thomson, recebeu conjuntamente o Prêmio Nobel de Física de 1937 com Clinton Davisson pela demonstração experimental da difração de elétrons por cristais.

Biografia

Joseph John Thomson nasceu em 18 de dezembro de 1856, em Cheetham Hill, Manchester. Sua mãe, Emma Swindells, era originária de uma importante família têxtil local. Seu pai, Joseph James Thomson, administrava uma livraria de antiquários fundada pelo bisavô de Thomson. Joseph John tinha um irmão mais novo, Frederick Vernon Thomson. Thomson manteve uma fé anglicana reservada, mas devota.

Educação

A educação inicial de Thomson ocorreu em pequenas instituições privadas, onde demonstrou aptidão excepcional e um grande interesse pela investigação científica. Em 1870, com a idade notavelmente jovem de 14 anos, ele foi admitido no Owens College em Manchester (hoje Universidade de Manchester). Lá, ele foi significativamente influenciado por Balfour Stewart, professor de física, que o apresentou ao campo da pesquisa física. Ele iniciou experimentos sobre eletrificação de contato, publicando prontamente seu artigo científico inaugural. Seus pais pretendiam que ele fosse aprendiz de engenheiro na Sharp, Stewart & Co, fabricante de locomotivas; no entanto, esses planos foram frustrados pela morte de seu pai em 1873. Em 1876, Thomson matriculou-se no Trinity College, em Cambridge. Ele obteve seu bacharelado. em matemática em 1880, alcançando a distinção de Segundo Wrangler no Tripos e 2º Prêmio Smith. No ano seguinte, ele se inscreveu com sucesso e foi nomeado Fellow do Trinity College. Ele completou seu mestrado em 1883, recebendo também o Prêmio Adams.

Carreira

Em 22 de dezembro de 1884, Thomson foi nomeado Professor Cavendish de Física na Universidade de Cambridge. Esta nomeação gerou uma surpresa considerável, pois outros candidatos, incluindo Osborne Reynolds e Richard Glazebrook, possuíam maior idade e experiência laboratorial. Em contraste, Thomson foi reconhecido principalmente por suas contribuições matemáticas e excepcional habilidade intelectual.

Thomson recebeu o título de cavaleiro em 1908 e foi empossado na Ordem do Mérito em 1912. Em Oxford, ele proferiu a Palestra Romanes de 1914, intitulada A Teoria Atômica. Em 1918, ele assumiu o cargo de Mestre do Trinity College, Cambridge, que ocupou até sua morte em 30 de agosto de 1940. Seus restos mortais estão enterrados na Abadia de Westminster, ao lado dos de Isaac Newton e de seu ex-aluno, Ernest Rutherford.

Rutherford posteriormente o sucedeu como Professor Cavendish. Notavelmente, seis dos assistentes de pesquisa e colegas juniores de Thomson - Charles Glover Barkla, Niels Bohr, Max Born, William Henry Bragg, Owen Willans Richardson e Charles Thomson Rees Wilson - receberam o Prêmio Nobel de Física, enquanto outros dois, Francis William Aston e Ernest Rutherford, receberam o Prêmio Nobel de Química. Seu filho, George Paget Thomson, também recebeu o Prêmio Nobel de Física de 1937 por demonstrar experimentalmente as propriedades ondulatórias dos elétrons.

Pesquisa

Pesquisa inicial

A premiada tese de mestrado de Thomson, intitulada Tratado sobre o movimento dos anéis de vórtices, reflete seu interesse nascente pela estrutura atômica. Neste trabalho, Thomson forneceu uma descrição matemática da dinâmica inerente à teoria do vórtice do átomo de Lord Kelvin.

Thomson é autor de inúmeras publicações que exploraram os aspectos teóricos e empíricos do eletromagnetismo. Sua pesquisa abrangeu uma análise da teoria eletromagnética da luz de James Clerk Maxwell, a introdução do conceito de massa eletromagnética para partículas carregadas e uma demonstração de que um corpo carregado em movimento exibiria um aparente aumento de massa.

Uma parte significativa das contribuições de Thomson para a modelagem matemática de processos químicos é reconhecida como fundamental para a química computacional inicial. Em uma publicação subsequente, o livro intitulado Aplicações de dinâmica à física e à química (1888), Thomson investigou teórica e matematicamente a transformação de energia, postulando que toda energia poderia ser potencialmente cinética. Seu volume subsequente, Notas sobre pesquisas recentes em eletricidade e magnetismo (1893), expandiu o trabalho seminal de Maxwell, Tratado sobre eletricidade e magnetismo, e foi ocasionalmente apelidado de "o terceiro volume de Maxwell". Este livro destacou metodologias físicas e abordagens experimentais, apresentando inúmeras ilustrações e diagramas de equipamentos experimentais, especialmente aqueles relacionados à condução de eletricidade através de gases. Seu terceiro livro, Elementos da teoria matemática da eletricidade e do magnetismo (1895), serviu como uma introdução acessível a diversos tópicos e ganhou considerável aclamação como livro acadêmico.

Em 1896, Thomson proferiu uma série de quatro palestras durante um ano. Além disso, ele apresentou uma série de seis palestras na Universidade de Yale em 1904.

A descoberta do elétron

Antes do trabalho de Thomson, cientistas como William Prout e Norman Lockyer teorizaram que os átomos incluíam um constituinte mais fundamental, que eles acreditavam ser comparável em tamanho ao menor átomo, o hidrogénio. No entanto, em 1897, Thomson tornou-se o primeiro a propor que uma unidade atómica fundamental era mais de 1.000 vezes menor que um átomo, introduzindo assim o conceito de partícula subatómica agora identificada como o electrão. Esta visão inovadora surgiu de suas investigações sobre as características dos raios catódicos. Em 30 de abril de 1897, Thomson avançou sua hipótese depois de observar que os raios catódicos (então chamados de raios Lenard) atravessavam o ar significativamente mais longe do que o previsto para partículas de dimensões atômicas. Ele determinou a massa dos raios catódicos quantificando o calor produzido após seu impacto com uma junção térmica e correlacionando essa medição com a deflexão magnética dos raios. Suas descobertas experimentais indicaram que os raios catódicos não eram apenas 1.000 vezes menos massivos que um átomo de hidrogênio, mas também possuíam uma massa consistente, independentemente de sua origem atômica. Consequentemente, ele deduziu que esses raios consistiam em partículas extremamente leves e carregadas negativamente, que serviam como blocos de construção atômicos universais. Thomson inicialmente chamou essas partículas de "corpúsculos", mas a comunidade científica posteriormente adotou a designação "elétron", um termo proposto por George Johnstone Stoney em 1891, anterior à descoberta de Thomson. Em abril de 1897, Thomson tinha apenas evidências preliminares sugerindo a deflexibilidade elétrica dos raios catódicos, um fenômeno anteriormente questionado por pesquisadores como Heinrich Hertz. Um mês após o anúncio do corpúsculo, Thomson demonstrou com sucesso que os raios catódicos poderiam ser desviados consistentemente por um campo elétrico, desde que o tubo de descarga fosse evacuado a uma pressão excepcionalmente baixa. Através de uma análise comparativa da deflexão dos raios catódicos por campos eléctricos e magnéticos, ele adquiriu medições mais precisas da relação massa-carga, o que corroborou as suas estimativas anteriores. Esta metodologia posteriormente tornou-se a técnica padrão para determinar a razão carga-massa do elétron. Em 1899, ele quantificou ainda mais a carga do elétron como aproximadamente 6,8×10⁻¹⁰ esu.

Thomson postulou que esses corpúsculos se originavam dos átomos do gás residual dentro de seus tubos de raios catódicos. Isto o levou a concluir que os átomos não eram indivisíveis, mas sim compostos por esses corpúsculos fundamentais. Em 1904, Thomson propôs um modelo atômico, teorizando que o átomo consistia em uma esfera de matéria positiva onde forças eletrostáticas governavam o arranjo dos corpúsculos. Para explicar a neutralidade elétrica geral do átomo, ele sugeriu que os corpúsculos estavam dispersos dentro de uma extensão homogênea de carga positiva. Neste "modelo de pudim de ameixa", os elétrons foram conceituados como estando embutidos na carga positiva, semelhante às passas em um pudim de ameixa, embora na formulação de Thomson eles não estivessem estáticos, mas em rápido movimento orbital.

A descoberta de Thomson coincidiu com a determinação de Walter Kaufmann e Emil Wiechert da razão precisa entre massa e carga para esses raios catódicos, mais tarde identificados como elétrons.

A comunidade científica adotou a designação elétron para essas partículas, em grande parte influenciada pela defesa de George Francis FitzGerald, Joseph Larmor e Hendrik Lorentz. George Johnstone Stoney cunhou inicialmente este termo em 1891 como um nome provisório para a unidade fundamental de carga elétrica, que permanecia desconhecida naquela época. Durante vários anos, Thomson se opôs ao uso de "elétron" devido ao seu desacordo com os físicos que se referiam a um "elétron positivo" como a unidade elementar de carga positiva, espelhando o "elétron negativo" como a unidade elementar de carga negativa. Thomson sempre favoreceu o "corpúsculo", que ele definiu rigorosamente como carregado negativamente. Em 1914, ele finalmente cedeu, incorporando o termo "elétron" em sua publicação, The Atomic Theory. Em 1920, Rutherford e seus colegas decidiram coletivamente nomear o núcleo do íon de hidrogênio como "próton", estabelecendo assim uma nomenclatura distinta para a menor partícula de matéria com carga positiva conhecida e existente de forma independente.

Isótopos e espectrometria de massa

Em 1912, durante uma investigação sobre a composição de partículas carregadas positivamente, então chamadas de raios canal, Thomson e seu assistente de pesquisa, F. W. Aston, direcionaram um fluxo de íons neon através de campos magnéticos e elétricos. Posteriormente, mediram sua deflexão posicionando uma placa fotográfica em sua trajetória. A observação de duas manchas de luz distintas na chapa fotográfica indicou duas deflexões parabólicas diferentes, levando à conclusão de que o néon compreende átomos de duas massas atômicas variadas (néon-20 e néon-22), representando assim dois isótopos. Esta descoberta inovadora constituiu a evidência empírica inicial para isótopos de um elemento estável; Frederick Soddy já havia teorizado a existência de isótopos para elucidar os mecanismos de decaimento de elementos radioativos específicos. A separação bem-sucedida de isótopos de néon por Thomson com base em sua massa representou a aplicação inaugural da espectrometria de massa. Esta técnica foi posteriormente refinada e expandida em uma metodologia abrangente por F. W. Aston e A. J. Dempster.

Experimentos envolvendo raios catódicos

Anteriormente, os físicos discursavam sobre a natureza dos raios catódicos, questionando se eles eram imateriais, semelhantes à luz (descrita como "algum processo no éter") ou, como postulou Thomson, "na verdade, totalmente materiais, e... marcam os caminhos das partículas de matéria carregadas com eletricidade negativa". Embora a hipótese etérea carecesse de especificidade, a hipótese da partícula ofereceu clareza suficiente para Thomson submetê-la à investigação empírica.

Deflexão Magnética

Thomson iniciou sua pesquisa examinando a deflexão magnética dos raios catódicos. Esses raios foram gerados dentro de um tubo lateral posicionado à esquerda do aparato experimental, posteriormente atravessando o ânodo e entrando na redoma primária, onde um ímã causou sua deflexão. Thomson traçou a trajetória desses raios observando a fluorescência produzida em uma tela gradeada dentro do frasco. Suas descobertas indicaram que a deflexão dos raios permaneceu constante, independentemente do material do ânodo ou do gás presente na jarra, implicando assim uma forma consistente para os raios, independentemente de sua fonte.

Carga elétrica

Os adeptos da teoria etérea reconheceram o potencial de geração de partículas carregadas negativamente dentro dos tubos de Crookes; entretanto, eles argumentaram que essas partículas eram meramente subprodutos incidentais e que os próprios raios catódicos possuíam uma natureza imaterial. Thomson realizou uma investigação para verificar a viabilidade de isolar a carga elétrica dos raios.

Thomson projetou um tubo de Crookes incorporando um eletrômetro posicionado lateralmente, fora da trajetória direta dos raios catódicos. Ele foi capaz de delinear o caminho do raio observando a luminescência fosforescente que ele gerava ao atingir a superfície do tubo. Thomson observou que o eletrômetro registrava uma carga elétrica exclusivamente quando desviava magneticamente o raio catódico em sua direção. Esta observação levou-o a concluir que a carga negativa e os raios estavam intrinsecamente ligados.

Deflexão Elétrica

Durante maio e junho de 1897, Thomson conduziu experimentos para determinar se os raios catódicos poderiam ser desviados por um campo elétrico. Embora os investigadores anteriores não tivessem tido sucesso na observação de tal deflexão, Thomson atribuiu os seus fracassos a deficiências experimentais, especificamente à pressão excessiva do gás dentro dos seus tubos de vácuo.

Thomson projetou um tubo de Crookes com vácuo superior. A seção inicial do tubo abrigava um cátodo, que projetava os raios. Esses raios foram colimados em um feixe focalizado por duas fendas metálicas; a primeira fenda também serviu como ânodo, enquanto a segunda foi aterrada. O feixe passou então entre duas placas paralelas de alumínio que, quando conectadas a uma bateria, estabeleciam um campo elétrico. O tubo terminava com uma grande seção esférica onde o impacto do feixe no vidro produzia uma mancha brilhante. Thomson afixou uma escala na superfície desta esfera para medir a deflexão do feixe. Experimentos anteriores encontraram um problema em que feixes de elétrons colidindo com átomos de gás residuais dentro de um tubo de Crookes os ionizariam, criando uma carga espacial de elétrons e íons que blindavam eletricamente os campos elétricos aplicados externamente. Em contraste, o tubo de Crookes de Thomson apresentava uma densidade tão baixa de átomos residuais que a carga espacial gerada era insuficiente para proteger o campo elétrico externo, permitindo-lhe observar com sucesso a deflexão elétrica.

Conectar a placa superior ao terminal negativo da bateria e a placa inferior ao seu terminal positivo resultou em um deslocamento descendente da mancha luminosa. Por outro lado, a inversão da polaridade fez com que o patch se deslocasse para cima.

Determinação da relação massa-carga

Em seu experimento seminal, Thomson determinou a relação massa-carga dos raios catódicos quantificando sua deflexão em um campo magnético e comparando-a com sua deflexão elétrica. Ele empregou o aparelho idêntico de seu experimento anterior, mas posicionou o tubo de descarga entre os pólos de um grande eletroímã. Seus resultados revelaram que a relação massa-carga era mais de mil vezes menor que a de um íon de hidrogênio (H+), sugerindo que as partículas eram excepcionalmente leves, altamente carregadas ou ambas. Significativamente, os raios catódicos originados de cada cátodo produziram consistentemente a mesma relação massa-carga. Esta descoberta contrasta com os raios anódicos, agora reconhecidos como íons positivos emitidos pelo ânodo, cuja relação massa-carga varia dependendo do material do ânodo. O próprio Thomson permaneceu cauteloso sobre as implicações de seu trabalho, referindo-se a essas entidades como 'corpúsculos' em vez de 'elétrons' em seu discurso de aceitação do Prêmio Nobel.

Os cálculos de Thomson estão resumidos abaixo, empregando sua notação original onde F representa o campo elétrico e H denota o campo magnético:

A deflexão elétrica é quantificada pela seguinte expressão: ${\displaystyle \Theta =Fel/mv^{2}}$, onde Θ significa a deflexão elétrica angular, F é a intensidade do campo elétrico aplicado, e representa a carga das partículas dos raios catódicos, l é o comprimento das placas elétricas, m denota a massa das partículas dos raios catódicos e v é sua velocidade. A deflexão magnética é dada por: ${\displaystyle \phi =Hel/mv}$, onde φ é a deflexão magnética angular e H é a intensidade do campo magnético aplicado.

O campo magnético foi ajustado até que as deflexões magnética e elétrica alcançassem equivalência, momento em que a relação ${\displaystyle \Theta =\phi ,Fel/mv^{2}=Hel/mv}$ foi estabelecido. Esta equação pode ser simplificada para produzir ${\displaystyle m/e=H^{2}l/F\Theta }$. Como a deflexão elétrica (Θ) e a intensidade do campo magnético (H) foram medidas independentemente, e a força elétrica (F) e o comprimento (l) eram constantes conhecidas, a razão massa-carga (m/e) poderia ser calculada com precisão.

Conclusões

Dado que os raios catódicos possuem uma carga elétrica negativa, exibem deflexão por uma força eletrostática consistente com a eletrificação negativa e respondem a uma força magnética precisamente como faria uma entidade carregada negativamente movendo-se ao longo de sua trajetória, a conclusão inevitável é que esses raios representam cargas elétricas negativas transportadas por partículas materiais.

Quanto à origem destas partículas, Thomson teorizou que elas emanavam de moléculas de gás situadas perto do cátodo.

Ele postulou que se, dentro do campo elétrico excepcionalmente forte adjacente ao cátodo, as moléculas de gás sofrerem dissociação e fragmentação não em átomos químicos convencionais, mas nesses "átomos primordiais" fundamentais - chamados de corpúsculos por questão de concisão - e se esses corpúsculos forem eletricamente carregados e impulsionados do cátodo pelo campo elétrico, seu comportamento espelharia precisamente o dos raios catódicos.

Thomson conceituou o átomo como compreendendo esses corpúsculos orbitando dentro de uma esfera difusa de carga positiva, um modelo conhecido como modelo do pudim de ameixa. Esta hipótese foi posteriormente refutada quando o seu aluno, Ernest Rutherford, demonstrou que a carga positiva do átomo está, de facto, concentrada num núcleo central.

Pesquisa Adicional

Em 1905, Thomson identificou a radioatividade inerente ao potássio.

Em 1906, Thomson havia estabelecido experimentalmente que cada átomo de hidrogênio possui apenas um elétron, uma descoberta que contradizia estruturas teóricas anteriores que propunham contagens variáveis de elétrons.

Entre 1916 e 1918, Thomson presidiu o "Comitê nomeado pelo Primeiro Ministro para investigar a posição da Ciência Natural no Sistema Educacional da Grã-Bretanha." As conclusões do comitê, divulgadas em 1918, tornaram-se amplamente reconhecidas como o Relatório Thomson.

Vida Pessoal

Em 1890, Thomson casou-se com Rose Elisabeth Paget na igreja de St Mary the Less. Rose, filha de Sir George Edward Paget, um ilustre médico e mais tarde Regius Professor de Física em Cambridge, nutria interesse pela física. A partir de 1882, as mulheres foram autorizadas a assistir a demonstrações e palestras na Universidade de Cambridge. A participação de Rose nessas sessões, incluindo aquelas ministradas por Thomson, acabou fomentando o relacionamento deles.

O casal teve dois filhos: George Paget Thomson, que posteriormente recebeu o Prêmio Nobel por sua pesquisa sobre as propriedades das ondas do elétron, e Joan Paget Thomson (mais tarde Charnock), que seguiu carreira como autora, produzindo literatura infantil, obras de não-ficção e biografias.

Honras e Distinções

Associações

Prêmios

Comemorações

Em novembro de 1927, Thomson inaugurou o edifício Thomson na The Leys School, Cambridge, que foi nomeado em sua homenagem.

Em 1991, o thomson (símbolo: Th) foi proposto como uma unidade para quantificar a relação massa-carga em espectrometria de massa, reconhecendo suas contribuições.

J. A J. Thomson Avenue, localizada no campus West Cambridge da Universidade de Cambridge, leva seu nome.

O Prêmio Medalha Thomson, apoiado pela Fundação Internacional de Espectrometria de Massa, é nomeado em homenagem a Thomson.

A Medalha e Prêmio Joseph Thomson do Instituto de Física também homenageia Thomson.

Thomson Crescent em Deep River, Ontário, cruza com a Rutherford Avenue.

• História da física

Referências

Em 1883, A Treatise on the Motion of Vortex Rings: Um ensaio ao qual o Prêmio Adams foi concedido em 1882, na Universidade de Cambridge, foi publicado pela Macmillan and Co. Uma reimpressão recente está disponível no ISBN 0-543-95696-2.

• 1883. Um Tratado sobre o Movimento dos Anéis de Vórtices: Um ensaio ao qual o Prêmio Adams foi concedido em 1882, na Universidade de Cambridge. Londres: Macmillan and Co., pp. 146. Reimpressão recente: ISBN 0-543-95696-2.
• Em 1888, Applications of Dynamics to Physics and Chemistry foi lançado pela Macmillan and Co. em Londres, compreendendo 326 páginas. Uma reimpressão recente traz ISBN 1-4021-8397-6.
• Em 1893, Notas sobre pesquisas recentes em eletricidade e magnetismo: destinadas a ser uma sequência do 'Tratado sobre Eletricidade e Magnetismo' do Professor Clerk-Maxwell foi publicado pela Oxford University Press, totalizando xvi e 578 páginas. Uma edição da Monografia da Universidade Cornell de 1991 está disponível com ISBN 1-4297-4053-1.
• Thomson, Joseph John (1893) é o autor de Notas sobre pesquisas recentes em eletricidade e magnetismo, publicadas em Oxford pela Clarendon Press.
• Thomson, Joseph John (1900) publicou a edição alemã de Descarga de eletricidade através de gases em Leipzig, através de Johann Ambrosius Barth.
• Thomson, Joseph John (1904) foi o autor da edição em inglês de Eletricidade e matéria, publicada em Oxford pela Clarendon Press.
• Thomson, Joseph John (1905) lançou a edição italiana de Eletricidade e matéria, publicada em Milão pela Hoepli.
• Thomson, Joseph John (1908) publicou a edição alemã de Teoria corpuscular da matéria em Braunschweig, através da Vieweg und Sohn.
• Em 1921, uma reimpressão da edição de 1895 de Elementos da Teoria Matemática da Eletricidade e do Magnetismo foi publicada pela Macmillan and Co. em Londres, com base em uma digitalização do original.
• Um livro-texto de física em cinco volumes, em coautoria com J.H. Poynting inclui: (1) Propriedades da Matéria, (2) Som, (3) Calor, (4) Luz e (5) Eletricidade e Magnetismo. Esta série foi inicialmente datada de 1901 e posteriormente lançada em edições revisadas.
• Dahl, Per F. (1997) é o autor de Flash of the Cathode Rays: A History of JJ Thomson's Electron, publicado em Bristol e Filadélfia pelo Institute of Physics Publishing, com ISBN 0-7503-0453-7.
• J.J. Thomson (1897) publicou "Cathode Rays" em The Electrician (volume 39, página 104), e também foi apresentado em Proceedings of the Royal Institution em 30 de abril de 1897, páginas 1–14. Esta publicação marcou o anúncio inicial do "corpúsculo", precedendo o experimento definitivo de massa e carga.
• J.J. Thomson (1897) publicou "Raios Catódicos" na Philosophical Magazine (volume 44, página 293), detalhando a medição seminal da massa e carga do elétron.
• J.J. Thomson (1904) foi o autor de "Sobre a Estrutura do Átomo: uma Investigação da Estabilidade e Períodos de Oscilação de uma série de Corpúsculos dispostos em intervalos iguais ao redor da Circunferência de um Círculo; com Aplicação dos Resultados à Teoria da Estrutura Atômica", publicado na Philosophical Magazine, Série 6, Volume 7, Número 39, páginas 237–265. Este artigo seminal introduziu o clássico "modelo do pudim de ameixa", que posteriormente levou à formulação do Problema de Thomson.
• J. J. Thomson (1906) publicou "Sobre o número de corpúsculos em um átomo" (PDF) na Philosophical Magazine, Série 6, Volume 11 (edição 66), páginas 769–781. O DOI do artigo é 10.1080/14786440609463496.
• Joseph John Thomson (1908) publicou Sobre a luz lançada por investigações recentes sobre eletricidade sobre a relação entre matéria e éter: a palestra de Adamson proferida na universidade em 4 de novembro de 1907 pela University Press.
• J.J. Thomson (1912) publicou "Further Experiments on Positive Rays" na Philosophical Magazine (volume 24, páginas 209–253), que continha o anúncio inicial das duas parábolas de néon.
• J.J. Thomson (1913) foi o autor de "Raios de eletricidade positiva", publicado em Proceedings of the Royal Society, Série A, volume 89, páginas 1–20, detalhando a descoberta de isótopos de néon.
• J.J. Thomson (1923) publicou The Electron in Chemistry: Being Five Lectures Delivered at the Franklin Institute, na Filadélfia.
• Thomson, Sir J. J. (1936) publicou Recollections and Reflections em Londres com G. Bell & Sons, Ltd. Este trabalho foi posteriormente republicado como uma edição digital pela Cambridge University Press em 2011, como parte da série Cambridge Library Collection.
• Thomson, George Paget (1964) escreveu J.J. Thomson: Discoverer of the Electron, publicado na Grã-Bretanha pela Thomas Nelson & Sons, Ltd.
• Davis, Edward Arthur e Falconer, Isobel (1997) foram coautores de J.J. Thomson e a descoberta do elétron, com ISBN 978-0-7484-0696-8.
• Falconer, Isobel (1988) publicou "J.J. Thomson's Work on Positive Rays, 1906–1914" em Historical Studies in the Physical and Biological Sciences, volume 18, edição 2, páginas 265–310.
• Falconer, Isobel (2001) contribuiu com "Corpuscles to Electrons" para Histories of the Electron, editado por J. Buchwald e A. Warwick, publicado pela MIT Press em Cambridge, Massachusetts, nas páginas 77–100.
• Navarro, Jaume (2005). "JJ Thomson sobre a natureza da matéria: corpúsculos e o continuum." Centauro, vol. 47, não. 4, pp. Bibcode:2005Cent...47..259N. doi:10.1111/j.1600-0498.2005.00028.x.
• Downard, Kevin M. (2009). "JJ Thomson vai para a América." Jornal da Sociedade Americana de Espectrometria de Massa, vol. 20, não. 11, pp. Bibcode:2009JASMS..20.1964D. doi:10.1016/j.jasms.2009.07.008. PMID 19734055. S2CID 34371775.

• A descoberta do elétron arquivada em 16 de março de 2008 na Wayback Machine
• Bibliografia comentada de Joseph J. Thomson da Biblioteca Digital Alsos para Questões Nucleares
• Site do tubo de raios catódicos
• Fotos de alguns dos aparelhos remanescentes de Thomson no Cavendish Laboratory Museum
• Obras de J. J. Thomson no Project Gutenberg
• Uma história do elétron: JJ e GP Thomson publicado pela Universidade do País Basco (2013)