Сэр Джозеф Джон Томсон (18 декабря 1856 — 30 августа 1940) — английский физик, лауреат Нобелевской премии по физике 1906 года с формулировкой «за исследования прохождения электричества через газы».
Наиболее значимыми его исследованиями являются:
- Явление прохождения электрического тока при малых напряжениях сквозь газ, облучаемый рентгеновским излучением.
- Исследование «катодных лучей» (электронных пучков), в результате которого было показано, что они имеют корпускулярную природу и состоят из отрицательно заряженных частиц субатомного размера. Эти исследования привели к открытию электрона (1897).
- Исследование «анодных лучей» (потоков ионизированных атомов и молекул), которое привело к открытию стабильных изотопов на примере изотопов неона: 20Ne и 22Ne (1913), а также послужило толчком к развитию масс-спектрометрии.
Биография
Джозеф Джон Томсон родился 18 декабря 1856 года в Читем-Хилле вблизи Манчестера в семье Джозефа Джеймса Томсона и его жены, урожденной Эммы Свинделлт. Его отец был коренным шотландцем и держал семейный бизнес по изданию и продаже книг в Манчестере. По настоянию отца он поступил учеником в инженерную фирму, но ввиду сложностей с поиском работы был временно отправлен в Оуэнс-колледж, Манчестер. Томсон относился к этому более-менее случайному стечению обстоятельств как к поворотной точке в своей жизни. Во время обучения в Оуэнс-колледже он оказался под влиянием физика Бальфура Стюарта, инженера Осборна Рейнольдса и математика Томаса Баркера.
Его математические и научные способности вскоре были замечены, он был вовлечен Бальфуом Стюартом в различные физические исследования и в конечном счете опубликовал небольшую статью «Contact electricity of insulators» в Royal Society’s Proceedings. Во время обучения в Оуэнс-коллежде он познакомился с Артуром Шустером и Джоном Генри Пойнтингом, дружба с которыми продолжалась всю жизнь.
По совету Баркера он оставил мысль об инженерной карьере и поступил в Тринити-колледж в Кембридже в октябре 1876 года, где в 1880 году получил степень бакалавра. После этого момента его жизнь проходила почти полностью в Кембридже, за исключением нескольких коротких поездок в Америку. Его математическое образование в Кембридже в основном проходило под руководством Е. Дж. Рута. Следует отметить, что Томсон ни тогда, ни в последующее время не попал под личное влияние Джеймса Клерка Максвелла.
После получения степени бакалавра он стал сотрудником Тринити-колледжа и начал свои исследования в области математической и экспериментальной физики. Его ранняя математическая работа состояла в развитии электромагнитной теории и приложения динамических методов Лагранжа к проблемам математики и физики. Эти исследования, проходившие под руководством лорда Рэлея, были впоследствии обобщены в книге «Application of Dynamics to Physics and Chemistry», однако полученные им в этот период результаты не выдержали проверку временем.
После выхода лорда Релея на пенсию с должности Кавендишского профессора в Кембридже в конце 1884 года Томсон был выбран ему на замену. Несмотря на молодость (Томсону в это время было около 27 лет), он проявил себя в качестве умелого руководителя Кавендишской лаборатории. Сам он был средним экспериментатором и имел относительно слабые знания в области механических процессов, но, тем не менее, его выдающиеся способности и природная изобретательность сильно перевесили эти недостатки.
В 1890 году он женился на Розе Пейджт, дочери сэра Джорджа Пэйджта. Его детьми от этого брака были Джордж Пэйджт Томсон (1892—1975), впоследствии профессор физики и лауреат Нобелевской премии по физике 1937 года за открытие дифракции электронов на кристаллах, и мисс Джоан Томсон.
Следующие десятилетия работы в качестве руководителя Кавендишской лаборатории в Кембридже являлись наиболее результативными в его жизни. Так, именно к этому периоду относятся все исследования Томсона по прохождению электричества через газы, за которые он был удостоен Нобелевской премии по физике в 1906 году.
