Сър Джоузеф Джон "J.J." Томсън, OM, FRS (18 декември 1856 г. - 30 август 1940 г.) е британски физик и Нобелов лауреат. Той открива електрона и изотопите и изобретява масспектрометъра. През 1906 г. му е присъдена Нобелова награда за физика за откриването на електрона и работата му върху провеждането на електричество в газове. През 1893 г. Джон Джоузеф Томсън казва: "Няма друг клон на физиката, който да ни предоставя толкова обещаваща възможност да проникнем в тайната на електричеството."
Ранен живот и кариера
Дж. Дж. Томсън е роден в Чийтъм Хил (понастоящем част от Манчестър). Получава началното си образование в Манчестър и продължава подготовката си в Owens College, след което печели стипендия и продължава обучението си в Кеймбридж. През 1884 г. е избран за професор по експериментална физика и става ръководител на Кавендиш лабораторията в Университета на Кеймбридж, пост на който остава почти четири десетилетия и превръща лабораторията в едно от водещите изследователски места в света.
Откриването на електрона
През 1897 г. Томсън показва, че катодните лъчи са съставени от неизвестна дотогава отрицателно заредена частица с много малка маса в сравнение с електрическия ѝ заряд. По-късно тя е наречена електрон и е първата открита субатомначастица. Чрез внимателни експерименти с отклонение на тези лъчи в електрическо и магнитно поле Томсън измерва отношението заряд/маса (e/m) и доказва, че откритата частица е многократно по-лека от най-леките познати атоми, което налага идеята за вътрешна структура на атома.
Идея за устройството на атома
В рамките на тогавашните познания Томсън предлага модел, според който атомът е сфера с равномерно разпределен положителен заряд, в която са вложени отделни отрицателни електрони. Този модел, често наричан "пудинг с стафиди" (plum pudding model), е опит да се обясни неутралитета на атома и разположението на електроните в него. По-късни експерименти на негови ученици и колеги показват, че атомът има по-сложна структура и съдържа множество отрицателни частиици, както и компактно положително ядро.
Работа с положителни (анодни) лъчи и изотопите
Вследствие на изследванията си върху анодни лъчи (положителни катиони) Томсън през 1913 г. дава първите експериментални доказателства за съществуването на изотопи на стабилен (нерадиоактивен) елемент — най-известен е случаят с неона, при който открива наличие на атоми с различна относителна маса. Тези резултати са в основата на по-нататъшното развитие на масспектрометрията и на работата на Ф. У. Астон, който усъвършенства инструмента и картографира масите на множество изотопи.
Инструментални постижения и влияние
Томсън е не само теоретик и експериментатор, но и изобретател на методи и апаратура: развива техника за дефлектиране и анализ на йони в полета, която представлява основата на съвременните масспектрометри. Под негово ръководство Кавендиш лабораторията става школа за ново поколение изследователи.
Ученици и наследство
Много от младежите, които са учили и работили с него в Кеймбриджкия университет, също стават известни физици. Сред тях са, например, Ърнест Ръдърфорд и Франсис Астон — учени, чиито открития продължават и разширяват линията на изследванията, започнати от Томсън. Неговото ръководство и методи оформят поколения експериментатори в областта на атомната физика.
Награди и признание
Освен Нобеловата награда за физика (1906), Томсън получава множество отличия и почести през живота си, включително членство във високопоставени научни дружества и ордени. Неговите открития променят представите за вътрешната структура на материята и поставят основите на съвременната физика на елементарните частици и аналитичната химия.
Дж. Дж. Томсън остава в историята като един от пионерите, които променят атомната теория от философска догадка в строго експериментална и количествена наука, чиито инструменти продължават да се развиват и до днес.