J. J. Thomson
Sir Joseph John Thomson (18 Aralık 1856 - 30 Ağustos 1940), keşfedilen ilk atom altı parçacık olan elektronun keşfiyle tanınan İngiliz fizikçi ve Nobel Fizik Ödülü sahibi.
1897'de Thomson, katot ışınlarının daha önce bilinmeyen negatif yüklü parçacıklardan (şimdi elektronlar olarak adlandırılır) oluştuğunu gösterdi; bunların atomlardan çok daha küçük cisimlere ve çok büyük bir yük-kütle oranına sahip olması gerektiğini hesapladı. Thomson ayrıca, kanal ışınlarının (pozitif iyonlar) bileşimine yönelik araştırmasının bir parçası olarak, 1913'te kararlı (radyoaktif olmayan) bir elementin izotopları için ilk kanıtı bulmasıyla da tanınır. Francis William Aston ile birlikte pozitif yüklü parçacıkların doğasını belirlemeye yönelik deneyleri, kütle spektrometrisinin ilk kullanımıydı ve kütle spektrografının geliştirilmesine yol açtı.
Thomson, gazlarda elektriğin iletimi konusundaki çalışmaları nedeniyle 1906 Nobel Fizik Ödülü'ne layık görüldü.
Elektronun keşfi
William Prout ve Norman Lockyer gibi bazı bilim adamları, atomların daha temel bir birimden oluştuğunu öne sürmüşlerdi, ancak bu birimin en küçük atomun, hidrojenin boyutu olduğunu tasavvur ettiler. 1897'de Thomson, temel birimlerden birinin bir atomdan 1000 kat daha küçük olduğunu ve şimdilerde elektron olarak bilinen atom altı parçacığını öne süren ilk kişiydi. Thomson bunu, katot ışınlarının özellikleri üzerine yaptığı araştırmalarla keşfetti. Thomson, önerisini 30 Nisan 1897'de, katot ışınlarının (o zamanlar Lenard ışınları olarak biliniyordu) havada atom boyutunda bir parçacık için beklenenden çok daha fazla seyahat edebileceğini keşfetmesinin ardından yaptı. Işınlar bir termal bağlantıya çarptığında üretilen ısıyı ölçerek ve bunu ışınların manyetik sapması ile karşılaştırarak katot ışınlarının kütlesini tahmin etti. Deneyleri, yalnızca katot ışınlarının hidrojen atomundan 1000 kat daha hafif olduğunu değil, aynı zamanda hangi atomdan gelirse gelsin kütlelerinin aynı olduğunu ileri sürdü. Işınların, atomların evrensel bir yapı taşı olan çok hafif, negatif yüklü parçacıklardan oluştuğu sonucuna vardı. Parçacıkları "parçacıklar" olarak adlandırdı, ancak daha sonra bilim adamları, Thomson'ın gerçek keşfinden önce 1891'de George Johnstone Stoney tarafından önerilmiş olan elektron adını tercih ettiler.
Nisan 1897'de Thomson, katot ışınlarının elektriksel olarak saptırılabileceğine dair yalnızca erken belirtilere sahipti (Heinrich Hertz gibi önceki araştırmacılar bunun olamayacağını düşünmüştü). Thomson'ın cismi açıklamasından bir ay sonra, deşarj tüpünü çok düşük bir basınca kadar boşaltırsa, ışınları bir elektrik alanıyla güvenilir bir şekilde saptırabileceğini keşfetti. Bir katot ışınları demetinin elektrik ve manyetik alanlarla sapmasını karşılaştırarak, önceki tahminlerini doğrulayan kütle-yük oranının daha sağlam ölçümlerini elde etti. Bu, elektronun yük-kütle oranını ölçmenin klasik yolu haline geldi. (Yüklemenin kendisi, Robert A. Millikan'ın 1909'daki yağ damlası deneyine kadar ölçülmedi.)
Thomson, cisimciklerin, katot ışın tüplerinin içindeki iz gazının atomlarından ortaya çıktığına inanıyordu. Böylece atomların bölünebilir olduğu ve cisimciklerin onların yapı taşları olduğu sonucuna vardı. 1904'te Thomson, atomun bir pozitif madde küresi olduğunu varsayarak bir atom modeli önerdi. Atomun toplam nötr yükünü açıklamak için, cisimciklerin düzgün bir pozitif yük denizinde dağıldığını öne sürdü. Bu "erik pudingi modelinde", elektronlar, bir erik pudingindeki kuru üzüm gibi pozitif yüke gömülü olarak görüldü (Thomson'ın modelinde durağan değillerdi, ancak hızla yörüngede dönüyorlardı).
Thomson, keşfi Walter Kaufmann ve Emil Wiechert'in bu katot ışınlarının (elektronlar) doğru kütle/yük oranını keşfettiği sıralarda yaptı.