J. J. Thomson (Svenska)

Upptäckten av elektronen

Thomson mest viktiga arbete, med avbrott bara för föreläsningar vid Princeton University i 1896, var den som ledde honom 1897 till slutsatsen att all materia, oavsett källa, innehåller partiklar av samma slag som är mycket mindre omfattande än de atomer som de utgör en del. De kallas nu elektroner, även om han ursprungligen kallade dem blodkroppar., Hans upptäckt var resultatet av ett försök att lösa en långvarig kontrovers om katodstrålarnas natur, som uppstår när en elektrisk ström drivs genom ett kärl från vilket större delen av luften eller annan gas har pumpats ut. Nästan alla tyska fysiker av tiden höll att dessa synliga strålar producerades genom förekomst i etern—en viktlös substans trodde då att genomsyra allt utrymme-men att de var varken vanligt ljus eller de nyligen upptäckta röntgenstrålarna. Brittiska och franska fysiker trodde å andra sidan att dessa strålar var elektrifierade partiklar., Genom att tillämpa en förbättrad vakuumteknik kunde Thomson lägga fram ett övertygande argument om att dessa strålar bestod av partiklar. Dessutom verkade dessa strålar vara sammansatta av samma partiklar eller kroppsdelar, oavsett vilken typ av gas som transporterades den elektriska urladdningen eller vilka typer av metaller som användes som ledare. Thomsons slutsats att kropparna var närvarande i alla typer av materia stärktes under de närmaste tre åren när han fann att kroppar med samma egenskaper kunde produceras på andra sätt—t.ex. från heta metaller., Thomson kan beskrivas som ”mannen som delade atomen” för första gången, även om ”flisas” kan vara ett bättre ord, med tanke på storleken och antalet elektroner. Även om vissa atomer innehåller många elektroner, är elektronernas totala massa aldrig så mycket som 1/1, 000 atomen.

Vid sekelskiftet hade större delen av den vetenskapliga världen helt accepterat Thomsons långtgående upptäckt. År 1903 hade han möjlighet att förstärka sina åsikter om beteendet hos subatomiska partiklar i naturfenomen när han i sina Sillimanföreläsningar vid Yale University föreslog en diskontinuerlig teori om ljus; hans hypotes förutsåg Albert Einsteins senare teori om fotoner., År 1906 mottog han Nobelpriset i fysik för sina undersökningar om gasens elektriska ledningsförmåga; år 1908 blev han adlad; år 1909 blev han president för British Association for the Advancement of Science; och år 1912 fick han förtjänstorden.

Thomson var dock inte på något sätt en vetenskaplig recluse. Under sina mest fruktbara år som forskare var han administrativ chef för det mycket framgångsrika Cavendish laboratoriet. (Det var där som han träffade Rose Elizabeth Paget, som han gifte sig 1890.,) Han förvaltade inte bara forskningsprojekten utan finansierade också två tillägg till laboratorie byggnaderna främst från elevernas avgifter, med lite stöd från universitetet och högskolorna. Förutom sin andel av ett litet regeringsbidrag till Royal Society för att hjälpa alla brittiska universitet och alla vetenskapsgrenar fick Cavendish Laboratory inget annat statligt stöd, och det fanns inte heller bidrag från välgörenhetsföretag eller industri., En gåva från en hängiven anställd möjliggjorde inköp av en liten flytande luftmaskin som är nödvändig för Thomsons forskning om positiva strålar, vilket kraftigt ökade kunskapen om de nyligen upptäckta atomkärnorna.

Thomson var dessutom en enastående lärare; hans betydelse i fysiken berodde nästan lika mycket på det arbete han inspirerade till andra som på det som han gjorde själv. Den grupp män han samlade omkring honom mellan 1895 och 1914 kom från hela världen, och efter att ha arbetat under honom många accepterade professurer utomlands., Sju Nobelpriser tilldelades dem som arbetade under honom. Det var under arbetet med Thomson vid Cavendish Laboratory 1910, till exempel, att Ernest Rutherford utförde den forskning som ledde till den moderna förståelsen av atomens interna struktur. I processen ersatte Rutherford atommodellen den så kallade plum-pudding-modellen av atomstruktur som föreslagits av Lord Kelvin; den senare är känd som Thomson atommodellen på grund av det starka stödet Thomson gav det i några år.,

Thomson tog sina undervisningsuppgifter mycket allvarligt: han föreläste regelbundet till elementära klasser på morgonen och till doktorander på eftermiddagen. Han ansåg att undervisning var till hjälp för en forskare, eftersom det krävde att han skulle ompröva grundläggande idéer som annars kunde ha tagits för givet. Han rådde aldrig en man att gå in i ett nytt forskningsfält för att börja med att läsa det arbete som redan gjorts. Thomson tyckte snarare att det var klokt att forskaren först klargör sina egna idéer., Då kunde han säkert läsa andras rapporter utan att ha sina egna åsikter påverkade av antaganden som han kan ha svårt att kasta bort.

Thomson visade sitt breda utbud av intressen utanför vetenskapen genom sitt intresse för politik, nuvarande fiktion, drama, universitetssporter och de icke-tekniska aspekterna av vetenskapen. Även om han inte var atletisk var han en entusiastisk fan av Cambridge cricket och rugby lag. Men hans största intresse utanför fysiken var i växter., Han njöt av långa promenader på landsbygden, särskilt i kuperade regioner nära Cambridge, där han sökte efter sällsynta botaniska exemplar för sin utarbetade Trädgård. 1918 Thomson gjordes master of Trinity College. Denna position, där han förblev fram till sin död, gav honom möjlighet att träffa många unga män vars intressen låg utanför vetenskapsområdet. Han njöt av dessa möten och gjorde många nya vänner.