Джозеф Джон Томсон – науковий діяч, вчений, фізик і нововідкривач, ім’я якого відоме не лише на території Манчестера, але й усієї країни. Серед його численних наукових досліджень, відкриття електрона виділяється як віха, яка справила революцію в нашому розумінні атомної структури та природи матерії. Далі на imanchester.info.
Що відомо про фізика?
Майбутній видатний фізик народився у далекому 1856 році в Читам-Гілл, що в Манчестері. Він ріс і виховувався в досить успішній сім’ї. Зокрема, мати Томсона була з місцевої родини успішних текстильників, а батько мав антикварну книгарню, яку заснував ще прадід Томсона.
Наука поглинула весь інтерес і цікавість Томсона ще молоді роки. Відвідуючи місцеві приватні школи, він був дуже захоплений вивченням точних наук, таких як математика, фізика, хімія та інші. Ба більше, Томсона не просто дуже цікавила їхнє вивчення, він виявляв глибокі знання.
Старанні роки навчання у школі дали свої плоди. Вже у 1870 році, у віці 14 років Томсона прийняли до коледжу Оуенса в Манчестері (Манчестерський університет). Одним з викладачів, які вплинули на Томсона, його знання і всю подальшу кар’єру був місцевий відомий професор фізики Бальфур Стюарт.
Навчаючись в університеті, в одного з найкращих професорів країни в такому юному віці Томсон почав проводити різні дослідження в галузі фізики, а також експерименти, зокрема з контактною електрифікацією. Незадовго вийшла його перша наукова робота.
Батьки Томсона пишалися успіхами свого сина, тому хотіли допомогти з подальшою кар’єрою і планували записати учнем інженера в манчестерську компанію “Sharp, Stewart & Co” з виробництва локомотивів. Але це не вдалося здійснитися, оскільки батько Томсона помер у 1873 році.
Після смерті батька, Томсон вирішив ще більше заглибитись у світ науки. Після закінчення коледжу Оуенса він перейшов до Трініті-коледжу в Кембриджі. Він і тут виявляв глибокі знання та брав активну участь у науковому житті університету, за свої досягнення був двічі нагороджений премією. Здобув тут ступінь бакалавра та магістра гуманітарних наук з математики.
Кар’єрними сходами
Після успішного закінчення університету, Томсона було призначено професором фізики Кавендіша в Кембриджському університеті. Такі зміни в університеті викликали чималий подив у науковому суспільстві. Адже Томсон був зовсім юним, що вступив і рано закінчив університет, без досвіду за спиною. На його місце мали призначити більш дорослих та досвідчених кандидатів, таких як Осборн Рейнольдс або Річард Глейзбрук. Особливо вони мали більший досвід у лабораторних роботах. Томсон на той час хоч і був молодим, але був широко відомий своєю науковою працею як математик. Його винятковий талант знали далеко за межами Манчестера.
Томсон присвятив все своє життя науці та відкриттям у галузі фізики. За життя він здобув чи не найбільшу кількість нагород серед своїх колег. Зокрема, Томсон був посвячений в лицарі, нагороджений орденом “За заслуги”, а також отримав Нобелівську премію в галузі фізики.
Він проводив лекції в університеті, писав наукові роботи і залишався вірним своїй справі до кінця життя. Але, варто відзначити, що, мабуть, одним із найбільш значних відкриттів та досягнень Томсона було відкриття електрона, першої субатомної частки.
Головне відкриття Томсона: електрон
Шлях Томсона до відкриття електрона був досить непростим. Це був час інтенсивних наукових досліджень та дискусій про природу електрики та матерії. Ранні роботи Томсона включали вивчення катодних променів – загадкових потоків частинок, що спостерігаються в електронних лампах. Переважна теорія передбачала, що це промені були формою випромінювання, але точна природа залишалася неясною.
У 1897 році, проводячи експерименти в лабораторії Кавенді в Кембриджі, Томсон зробив новаторське спостереження. Він зауважив, що катодні промені відхиляються як електричними, так і магнітними полями. Це відхилення вказувало на те, що промені були не просто хвилями, як вважалося раніше, а складалися з частинок, що мають масу та заряд. Ретельно вимірюючи відхилення, Томсон розрахував ставлення заряду до маси цих частинок і дійшов висновку, що вони набагато менші від будь-якого відомого атома. Його дослідження призвели до відкриття нової фундаментальної частинки – електрона.
Революція наукових досліджень про атомну теорію
Відкриття електрона манчестерським ученим Томсоном стало монументальним стрибком у науковому розумінні та різноманітних дослідженнях. До його відкриття вважалося, що атом є найменшою неподільною одиницею матерії. Результати наукових досліджень Томсона поставили під сумнів попередні висновки вчених. Виходячи з проведених досліджень Томсона, передбачалося, що самі атоми складаються з ще дрібніших частинок. Це відкриття стало новою основою створення сучасної теорії атома. Понад те, завдяки Томсону стали можливі подальші дослідження субатомного світу.
Маючи свої нові дослідження та відкриття електрона, Томсон запропонував науковому товариству Манчестера абсолютно нову модель атома. Вона була також відома як модель “сливового пудингу”. В очах Томсона атом являв собою позитивно заряджену сферу, наповнену негативно зарядженими електронами, подібно до родзинок у пудингу. Надалі ця теорія була вдосконалена такими британськими вченими як Ернест Резерфорд і Нільс Бор, але при цьому Томсон став першопроходцем у цій галузі, зробивши вирішальний крок у розвитку розуміння атомної структури.
Але не одними відкриттями та досягненнями було наповнене життя Томсона. Більшість своєї наукової кар’єри він присвятив викладанню. За своє життя він виховав величезне покоління вчених, які зробили значний внесок у фізику, а також як наставник стали Нобелівськими лауреатами. Серед видатних учнів Томсона були Ернест Резерфорд, який відкрив атомне ядро, а також Нільс Бор, котрий розробив революційну модель атома Бора. Виходячи з успіхів учнів Томсона, можна сказати, що він був не лише талановитим вченим та фізиком, але ще й видатним педагогом, який прищепив любов до точних наук, передав свій досвід та допоміг зробити проривні відкриття.
За свій внесок у науку та розвиток наукового товариства Томсон отримав безліч нагород. Мабуть, однією з найзнаковіших Нобелівська премія з фізики, яку він отримав у 1906 році. Він також був посвячений у лицарі 1908 року, а у 1912 році нагороджений орденом “За заслуги”. Пізніше, у 1918 році Томсон став магістром Трініті-коледжу в Кембриджі. Протягом усього життя Томсон залишався відданим своїй справі. Він продовжував досліджувати таємниці світу фізики до своєї смерті у 1940 році. Його прах знаходится у Вестмінстерському абатстві, поруч із могилами відомого математика, фізика, астронома, алхіміка, теолога Ісаака Ньютона та його талановитого і не менш видатного учня Ернеста Резерфорда.
Пам’ять про видатного вченого продовжує жити не тільки в його дослідженнях та відкриттях. Зокрема, у 1990-х роках на згадку про видатного манчестерського Вченого в мас-спектрометрії як одиниця виміру ставлення маси до заряду було запропоновано томсон (Th). Крім цього, на території Кембриджського університету, на честь фізика було названо вулицю: Джей-Джей Томсон-авеню. Крім того, за видатні наукові досягнення Міжнародний фонд мас-спектрометрії присуджує премію “Медаль Томсона”, яка була присвячена його пам’яті.