I 1897 opdagede den britiske fysiker Joseph John Thomson (1856-1940) elektronen efter en række eksperimenter, der havde til formål at studere karakteren af en elektrisk udladning i et vakuum. Den berømte videnskabsmand fortolkede stråleafbøjningen af elektrisk ladede plader og magneter som bevis på, at elektroner er meget mindre end atomer.
Den store fysiker og videnskabsmand burde være blevet ingeniør
Thomson Joseph John, en stor videnskabsmand, fysiker og mentor, skulle blive ingeniør, som hans far troede, men på det tidspunkt havde familien ikke midlerne til at betale for uddannelse. I stedet gik den unge Thomson på college i Macester og senere i Cambridge. I 1884 blev han udnævnt til den prestigefyldte stilling som professor i eksperimentel fysik ved Cambridge, selvom han personligt lavede meget lidt eksperimentelt arbejde. Han opdagede sit talent for at udvikle hardware og diagnosticere relaterede problemer. Thomson Joseph John var en god lærer, der inspirerede sine elever og gavstor opmærksomhed på det brede problem med at udvikle undervisningsvidenskaben på universitetet og gymnasiet.
Nobelpristager
Thomson modtog mange forskellige priser, herunder Nobelprisen i fysik i 1906. Han havde også stor glæde af at se nogle af hans medarbejdere modtage deres Nobelpriser, herunder Rutherford i kemi i 1908. En række videnskabsmænd som William Prout og Norman Lockyer har foreslået, at atomer ikke er de mindste partikler i universet, og at de er bygget af mere fundamentale enheder.
Opdagelse af elektronen (kort)
I 1897 foreslog Thompson, at en af de grundlæggende enheder er 1.000 gange mindre end et atom, denne subatomare partikel blev kendt som elektronen. Videnskabsmanden opdagede dette gennem sin forskning i katodestrålernes egenskaber. Han estimerede massen af katodestrålerne ved at måle den varme, der genereres, når de termiske overgangsstråler ramte og sammenlignede den med strålens magnetiske afbøjning. Hans eksperimenter viser ikke kun, at katodestråler er 1000 gange lettere end et brintatom, men også at deres masse var den samme uanset atomtypen. Videnskabsmanden kom til den konklusion, at strålerne er sammensat af meget lette, negativt ladede partikler, som er det universelle byggemateriale for atomer. Han kaldte disse partikler "korpuskler", men senere videnskabsmænd foretrak navnet "elektroner", foreslået af George Johnston Stoney i 1891.
Thompsons eksperimenter
Ved at sammenligne afbøjningen af katodestråler med elektriske og magnetiske felter opnåede fysikeren mere pålidelige målinger af elektronens ladning og masse. Thomsons eksperiment blev udført inde i specielle katodestrålerør. I 1904 antog han en hypotese om, at modellen af atomet er en kugle af positivt stof, hvor partiklernes position bestemmes af elektrostatiske kræfter. For at forklare atomets generelt neutrale ladning foreslog Thompson, at blodlegemerne var fordelt i et ensartet felt med positiv ladning. Opdagelsen af elektronen gjorde det muligt at tro, at atomet kunne opdeles i endnu mindre dele, og var det første skridt mod at skabe en detaljeret model af atomet.
Opdagelseshistorik
Joseph John Thomson er kendt som opdageren af elektronen. I det meste af sin karriere har professoren arbejdet med forskellige aspekter af ledning af elektricitet gennem gasser. I 1897 (året for opdagelsen af elektronen) beviste han eksperimentelt, at de såkaldte katodestråler faktisk er negativt ladede partikler i bevægelse.
Mange interessante spørgsmål er direkte relateret til åbningsprocessen. Det er klart, at karakteriseringen af katodestråler går forud for Thomson, og flere videnskabsmænd har allerede ydet vigtige bidrag. Kan vi så med sikkerhed sige, at det var Thomson, der var den første til at opdage elektronen? Han opfandt trods alt ikke vakuumrøret eller tilstedeværelsen af katodestråler. Opdagelsen af elektronen er en rent kumulativ proces. Krediteret pioner bidrager med det vigtigstebidrag, opsummering og systematisering af al den erfaring, han havde akkumuleret før ham.
Thomson katodestrålerør
Den store opdagelse af elektronen blev gjort med særligt udstyr og under visse forhold. Thomson udførte en række eksperimenter ved hjælp af et kompliceret katodestrålerør, som inkluderer to plader, bjælker skulle bevæge sig mellem dem. Den langvarige kontrovers om katodestrålernes natur, som opstår, når en elektrisk strøm passerer gennem et fartøj, hvorfra det meste af luften er blevet evakueret, er blevet suspenderet.
Dette fartøj var et katodestrålerør. Ved hjælp af en forbedret vakuummetode var Thomson i stand til at fremsætte et overbevisende argument for, at disse stråler var sammensat af partikler, uanset hvilken type gas og hvilken type metal, der blev brugt som leder. Thomson kan med rette kaldes manden, der sp altede atomet.
Videnskabelig eneboer? Det her handler ikke om Thomson
Den fremragende fysiker på sin tid var på ingen måde en videnskabelig eneboer, da man ofte tænker på geniale videnskabsmænd. Han var den administrative leder af det meget succesrige Cavendish Laboratory. Det var der, at videnskabsmanden mødte Rose Elizabeth Paget, som han giftede sig med i 1890.
Thomson styrede ikke kun en række forskningsprojekter, han finansierede også renoveringen af laboratoriefaciliteter med ringe støtte fra universitetet og gymnasierne. Det var talentfuldtlærer. De mennesker, han samlede omkring sig fra 1895 til 1914, kom fra hele verden. Nogle af dem vandt syv Nobelpriser under ham.
Det var mens han arbejdede med Thomson på Cavendish Laboratory i 1910, at Ernest Rutherford foretog forskning, der førte til moderne forståelse af atomets indre struktur.
Thomson tog sin undervisning meget seriøst: han holdt regelmæssigt foredrag i grundskolen om morgenen og underviste i naturvidenskab til afgangselever om eftermiddagen. Videnskabsmanden anså doktrinen for nyttig for forskeren, da den kræver periodisk at revidere de grundlæggende ideer og samtidig give plads til muligheden for at opdage noget nyt, som ingen havde været opmærksom på før. Historien om opdagelsen af elektronen bekræfter klart dette. Thompson viede det meste af sin videnskabelige aktivitet til studiet af passagen af elektrisk ladede strømpartikler gennem fordærvede gasser og vakuumrum. Han var engageret i studiet af katode og røntgenstråler og ydede et stort bidrag til studiet af atomfysik. Derudover udviklede Thomson også en teori om elektronbevægelse i magnetiske og elektriske felter.
