Biografia di J. J. Thomson | Scienziati famosi.

J. j. Thomson ha preso la scienza a nuove altezze con la sua scoperta di 1897 dell'elettrone – la prima particella subatomica. Ha anche trovato la prima prova che stabile elementi possa esistere come isotopi e inventato uno degli strumenti più potenti in chimica analitica, lo spettrometro di massa.

Inizio: Scuola e Università

Joseph John Thomson è Nato il 18 dicembre 1856 a Manchester, Inghilterra, Regno Unito.
Suo padre, Joseph James Thomson, gestiva un bookshop specializzato che era stato nella sua famiglia per tre generazioni. Sua madre, Emma Swindells, proveniva da una famiglia che possedeva una società di cotone.
Anche come un giovane ragazzo Joey, che più tardi sarebbe stato conosciuto come J. J., era profondamente interessato alla scienza. All'età di 14 anni è diventato un allievo all'Owens College, all'Università di Manchester, dove studiò matematica, fisica e ingegneria.
Un ragazzo timido, i suoi genitori speravano che sarebbe diventato apprendista ingegnere con una compagnia di locomotiva. Queste speranze sono state deluse, tuttavia, con la morte di suo padre quando era J. J. 16. Le tasse per l'apprendistato di ingegneria erano alte, e sua madre non poteva permetterseli.
Questo misfortune beneficiato in ultima analisi, scienza, perché J. J. necessari per trovare i finanziamenti per continuare la sua istruzione. Nel 1876 ha vinto una borsa di studio che ha preso lui, 19 anni, all'Università di Cambridge per studiare matematica. Quattro anni più tardi si è laureato con gli alti honors nel suo grado di bachelors.
Thomson ha continuato gli studi all'Università di Cambridge, e nel 1882 ha vinto Premio di Adam, una delle università più ricercati premi in matematica. Nel 1883 ricevette una laurea magistrale in matematica.

Primi lavori di ricerca

Atomi
Quando Thomson iniziò la sua carriera di ricerca, nessuno ha avuto un quadro chiaro di come potrebbero apparire atomi. Thomson ha deciso avrebbe loro come una sorta di anello di fumo foto e vedere dove la matematica avrebbe portato. Quest'opera, per cui ha ricevuto Premio di Adam sia il Master ha avuto il titolo A Treatise on the Motion of Vortex anelli. Anche se il titolo e inizio capitoli potrebbe suggerire matematica applicata è il tema principale, stanno rivelando le intestazioni delle sezioni finali:
  • Pressione di un gas. Legge di Boyle
  • Effusione termica
  • Abbozzo di una teoria chimica
  • Teoria di quantivalence
  • Valenza dei vari elementi [chimici]
Thomson era spingendo la sua mente matematica potente verso una comprensione più profonda della materia.

Elettricità e magnetismo

Oltre ad atomi, Thomson ha cominciato a interessarsi seriamente nelle equazioni di James Clerk Maxwell, che aveva rivelato elettricità e magnetismo per essere manifestazioni di un'unica forza – la forza elettromagnetica – e aveva rivelato la luce per essere un'onda elettromagnetica.
Nel 1893, all'età di 36, Thomson pubblicato Note su recenti ricerche su elettricità e magnetismo, basandosi sul lavoro di Maxwell. Il suo libro è talvolta descritto come "Di Maxwell equazioni Volume 3".

Più significativi contributi di Thomson alla scienza

Scoperta dell'elettrone – la prima particella subatomica

Nel 1834 Michael Faraday aveva coniato la parola dello ione per tenere conto di particelle cariche che sono stati attratti positivamente o negativamente gli elettrodi. Così, in tempo di Thomson, era già noto che gli atomi sono stati associati in qualche modo con cariche elettriche, e che gli atomi potrebbero esistere in forme ioniche, che trasportano cariche positive o negative. Ad esempio, sale da tavola è composto di atomi ionizzati di sodio e cloro.
Na+: un ione sodio con una singola carica positiva
CL: un ione cloruro con una singola carica negativa
Nel 1891 George Johnstone Stoney aveva coniato l'elettrone di parola per rappresentare l'unità fondamentale di carica elettrica. No, egli ha tuttavia proposto che l'elettrone ha esistito come una particella a se stante. Egli credeva che ha rappresentato la più piccola unità di carica che potrebbe avere un atomo ionizzato.
Gli atomi erano ancora considerati come indivisibile.
Nel 1897, 40 anni, Thomson è effettuato da un ormai famoso esperimento con un tubo a raggi catodici.

Thomson ha permesso la sua raggi catodici di viaggiare attraverso l'aria, piuttosto che il solito vuoto e rimasto sorpreso da quanto lontano potevano viaggiare prima sono stati fermati. Ciò ha suggerito a lui che le particelle all'interno i raggi catodici erano molte volte più piccole di quanto gli scienziati avevano stimato atomi per essere.
Così, le particelle di raggi catodici erano più piccole di atomi! Riguardo alla loro massa? Avevano una massa tipica di, diciamo, un atomo di idrogeno? – la più piccola particella allora conosciuta.
Per valutare la massa di una particella di raggi catodici e scoprire se la sua carica è stata positiva o negativa, Thomson ha deviato a raggi catodici con campi elettrici e magnetici per vedere la direzione che essi sono stati deviati e quanto erano tirati fuori rotta. Sapeva che la dimensione della deflessione vorrei dirgli circa massa della particella e la direzione della deflessione vorrei dirgli la carica ha trasportate le particelle. Stima anche massa misurando la quantità di calore, le particelle generate quando colpiscono un obiettivo.
Thomson usò un alloggiamento di nube per stabilire che una particella di raggio catodico ha trasportato la stessa quantità di carica (cioè una unità), come ione idrogeno.
Da questi esperimenti ha disegnato tre conclusioni rivoluzionarie:
  • Particelle di raggi catodici erano cariche negativamente.
  • Le particelle di raggi catodici erano almeno 1000 volte più leggere di un atomo di idrogeno.
  • Qualsiasi fonte che è stata utilizzata per la loro generazione, tutte le particelle di raggi catodici erano di identica massa e carica identica.
2300 anni prima, Democrito nell'antica Grecia aveva usato il suo intelletto per dedurre l'esistenza degli atomi. Poi, nel 1808, John Dalton aveva resuscitato idea di Democrito con la sua teoria atomica. Da tempo di Thomson, gli scienziati erano convinti che gli atomi erano le più piccole particelle dell'universo, i mattoni fondamentali di tutto.
Queste credenze erano in frantumi dagli esperimenti di Thomson, che ha dimostrato l'esistenza di una nuova particella fondamentale, molto più piccolo di un atomo di: l'elettrone. Il mondo non sarebbe mai essere lo stesso.
I fisici ora avevano un incentivo per studiare le particelle subatomiche – particelle inferiori all'atomo. Hanno fatto questo da allora, cercando di scoprire i mattoni che costituiscono i mattoni che costituiscono i mattoni che compongono i mattoni... della materia.
Anche se molti elementi costitutivi sono stati scoperti, elettrone di Thomson sembra di essere una particella veramente fondamentale che non può essere diviso ulteriormente.
Thomson è stato assegnato il premio Nobel 1906 in fisica per la sua scoperta.

L'atomo come un budino di prugne

Basato sui suoi risultati, Thomson prodotto suo famoso (ma non corretta) plum pudding modello dell'atomo. Ha raffigurato l'atomo come un carico uniformemente positivamente 'budino' all'interno che ha orbitato intorno le prugne (elettroni).

Invenzione dello spettrometro

Alla scoperta dell'elettrone, Thomson anche spostato verso l'invenzione di un nuovo strumento immensamente importante per l'analisi chimica – lo spettrometro di massa.
Nella sua forma più semplice, uno spettrometro di massa è simile a un tubo catodico, anche se nel caso lo spettrometro di massa, il fascio di particelle cariche è costituito da ioni positivi, piuttosto che elettroni. Questi ioni sono deviati da un percorso in linea retta da campi elettrici/magnetici. La quantità di deflessione dipende dalla massa di ioni (masse basse sono deflessi più) e carica (più elevati costi subiscono una flessione).
Ionizzanti materiali e metterli attraverso uno spettrometro di massa, gli elementi chimici presenti possono essere dedotto da quanto i loro ioni sono deviati.

Scoperta che ogni atomo di idrogeno ha un solo elettrone

Nel 1907 Thomson stabilita utilizzando una varietà di metodi che ogni atomo di idrogeno ha un solo elettrone.

Scoperta degli isotopi di elementi stabili

Anche se Thomson aveva scoperto l'elettrone, gli scienziati avevano ancora una lunga strada da percorrere per raggiungere anche una conoscenza di base dell'atomo: protoni e neutroni erano ancora da scoprire.
Nonostante questi ostacoli, nel 1912 Thomson scoperto che gli elementi stabili potrebbero esistere come isotopi. In altre parole, l'elemento stesso potrebbe esistere con diverse masse atomiche.
Thomson ha fatto questa scoperta quando suo allievo di ricerca che Francis Aston licenziato ionizzato neon attraverso un magnetico e campo elettrico – cioè ha utilizzato uno spettrometro di massa – e osservato due deviazioni distinti. Thomson ha concluso che al neon ha esistito in due forme in cui le masse sono diverse – cioè gli isotopi.
Aston ha continuato a vincere il premio Nobel 1922 in chimica per continuare questo lavoro, alla scoperta di un gran numero di isotopi stabili e scoprendo che tutte le masse di isotopo erano tutta il numero di multipli di massa di atomo di idrogeno.

Alcuni dati personali e alla fine

Nel 1890, anni 33, Thomson sposò Rose Elizabeth Paget, un giovane fisico che lavora nel suo laboratorio. Era la figlia di un professore medico di Cambridge. La coppia ebbe un figlio, George e una figlia, Joan.
Umile e modesto, con un tranquillo senso dell'umorismo, sarebbe probabilmente le migliori parole per riassumere la personalità di Thomson.
Anche se la ricerca scientifica hanno consumato la maggior parte del suo tempo, egli ha voluto rilassarsi coltivando il suo grande giardino.
Nonostante la sua modestia divenne professore Cavendish di fisica sperimentale all'Università di Cambridge – un ruolo ricoperto prima da James Clerk Maxwell – all'età di soli 27 anni. Come Professore Cavendish, oltre a fare scoperte notevoli se stesso, ha spianato la strada verso la grandezza per un numero significativo di altri scienziati.
Infatti, un notevole numero di ricercatori di Thomson è andato a diventare vincitori di premi Nobel, tra cui Charles T. R. Wilson, Charles Barkla, Ernest Rutherford, Francis Aston, Owen Richardson, William Henry Bragg, William Lawrence Bragg e Max Born.
Thomson era 40 anni quando Ernest Rutherford arrivato al suo laboratorio. Dopo la riunione, Rutherford ha scritto di Thomson:
"Lui è molto piacevole in una conversazione e non è fossilizzato a tutti. Per quanto riguarda l'aspetto è un uomo di medie dimensioni, ancora abbastanza giovane e scuro: Rade, molto male e porta i capelli piuttosto lungo. "
La ciliegina sulla torta Nobel per i suoi lavoratori di ricerca è venuto 31 anni dopo Thomson è stato assegnato il suo premio Nobel 1906 in fisica, quando suo figlio George ha vinto lo stesso premio nel 1937. Premio di George era anche per il lavoro con gli elettroni, che dimostrò che possono comportarsi come onde.
Thomson fu nominato cavaliere nel 1908, diventando Sir J. J. Thomson.
J. j. Thomson morì all'età di 83, il 30 agosto 1940. Le sue ceneri furono sepolti nella navata di Westminster Abbey, unendo altri grandi di scienza come Isaac Newton, Lord Kelvin, Charles Darwin, Charles Lyell, suo amico e lavoratore ex ricerca Ernest Rutherford.
Tradotto dal sito Web: Famous Scientists per scopi didattici.
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