Joseph John Thomson

Sir Joseph John Thomson

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Sir Joseph John Thomson OM (häufig auch J. J. Thomson; * 18. Dezember 1856 in Cheetham Hill bei Manchester; † 30. August 1940 in Cambridge) war ein britischer Physiker und Nobelpreisträger für Physik. Er entdeckte 1897 – etwa zeitgleich mit dem deutschen Physiker Emil Wiechert – das Elektron.

Leben

Joseph John Thomson wurde 1856 als Sohn schottischer Eltern nahe Manchester geboren. Sein Vater hatte ein Antiquariat. Er besuchte ab 1870 das Owen College in Manchester, das ihm eine gute naturwissenschaftliche Ausbildung verschaffte. Nach dem Willen der Eltern sollte er Ingenieur werden und in einer Lokomotivfabrik lernen. Aber nach dem Tod des Vaters 1873 zerschlugen sich diese Pläne, da die finanziellen Mittel dazu fehlten. Ab 1876 studierte er am Trinity College der University of Cambridge Mathematik und Physik mit dem Abschluss als Second Wrangler in den Tripos-Prüfungen in Mathematik 1880 (entsprechend dem Bachelor-Abschluss). Auch beim Wettbewerb um den Smith Prize, den er 1880 erhielt, schnitt er als Zweiter ab. 1883 folgte der Master-Abschluss, gleichzeitig gewann er 1882 den Adams Prize. 1884 erhielt er die angesehene Cavendish-Professur für Physik in Cambridge, die vorher John William Strutt, 3. Baron Rayleigh, innehatte. Am 22. Januar 1890 heiratete er Rose Elizabeth Paget, eine der ersten Forscherinnen am Cavendish-Laboratorium. Sie hatten zwei Kinder, Joan Paget Thomson und George Paget Thomson, ein weiterer Nobelpreisträger. Thomson selbst wurde als tollpatschig beschrieben. Er überwachte die Experimente und gab Anweisungen. Seine Assistenten und Schüler versuchten jedoch, ihn von der Durchführung der Experimente fernzuhalten. Einer seiner Schüler war Ernest Rutherford, der später einen Nobelpreis für Chemie erhalten sollte.

Von 1918 bis zu seinem Tod im Jahr 1940 war er Leiter des Trinity College und von 1916 bis 1920 Präsident der Royal Society. Er wurde in der Westminster Abbey (in der Nähe von Sir Isaac Newton) bestattet.

Werk

Eine Kathodenstrahlröhre, mit der Thomson der experimentelle Nachweis des Elektrons gelang

Thomson war (zusammen mit John Henry Poynting, George Francis FitzGerald, Oliver Heaviside und Joseph Larmor) einer derjenigen, welche die Elektrodynamik von James Clerk Maxwell weiterentwickelten. 1880 leitete er (allerdings nur annähernd) die Lorentz-Kraft ab. 1881 untersuchte er das Verhalten von bewegten Ladungen und führte dabei das Konzept der elektromagnetischen Masse ein; d. h., er entdeckte, dass die elektromagnetische Energie sich so verhält, als ob sie die Masse eines Körpers vergrößerte. Und 1893 konnte Thomson den mit der elektromagnetischen Energie verbundenen Impuls herleiten.

Durch Untersuchung der Kathodenstrahlung gelang Thomson 1897 der experimentelle Nachweis für die von George Johnstone Stoney bereits 1874 vorhergesagte Existenz des Elektrons (wobei das Elektron bereits ab 1892 eine grundlegende Rolle in den Theorien von Hendrik Antoon Lorentz und Joseph Larmor spielte). Thomson konnte auch nachweisen, dass sich bewegende Elektronen durch ein Magnetfeld ablenken ließen. Dies war von Heinrich Hertz zuvor bestritten worden. Thomson verfügte jedoch mittlerweile über bessere Vakuumpumpen, sodass er mit deutlich geringerem Druck in seiner Kathodenstrahlröhre arbeiten konnte.

Dies war die erste Entdeckung eines subatomaren Teilchens. Darauf basierend entwickelte Thomson das Thomsonsche Atommodell (auch „Rosinenkuchen-“ oder „Plumpudding-Modell“), wonach die sehr kleinen Elektronen im Inneren der Atome eingebettet seien wie Rosinen in einem Kuchenteig. Dieses Modell wurde jedoch später von Ernest Rutherford widerlegt (Rutherfordscher Streuversuch) und durch dessen Rutherfordsches Atommodell eines konzentrierten Kerns positiver Ladung, umgeben von einer Hülle negativer Ladungen, ersetzt.

1906 konnte Thomson zeigen, dass die Hülle des Wasserstoffatoms genau ein Elektron enthält. 1913 gelang ihm durch die Untersuchung von Kanalstrahlen des Neons der Nachweis für die Existenz unterschiedlich schwerer Atomkerne eines Elements (in diesem Fall ²⁰Ne und ²²Ne). Daraus leitete u. a. Frederick Soddy die Theorie der Isotope her. Thomson ist auch für seinen Beitrag zur Entwicklung des Massenspektrometers bekannt.

Ehrungen

1884 wurde Thomson als Mitglied („Fellow“) in die Royal Society gewählt, die ihm 1894 die Royal Medal, 1902 die Hughes-Medaille und 1914 die Copley-Medaille verlieh. 1902 wurde er in die American Academy of Arts and Sciences gewählt. 1906 wurde ihm für seine Forschungen über die elektrische Leitfähigkeit von Gasen der Nobelpreis für Physik verliehen. Thomson wurde 1908 zum Knight Bachelor geschlagen und 1912 in den Order of Merit aufgenommen. Seit 1907 war er korrespondierendes Mitglied der Bayerischen Akademie der Wissenschaften. 1911 wurde er zum auswärtigen Mitglied der Göttinger Akademie der Wissenschaften gewählt.^[1] Mount J. J. Thomson, ein Berg im ostantarktischen Viktorialand, trägt seinen Namen.

Schriften

• Recollections and Reflections. G. Bell, London 1936 (online).

Literatur

• Edward Arthur Davis, Isobel J. Falconer: J. J. Thompson and the Discovery of the Electron. Taylor & Francis, London 1997, ISBN 0-7484-0696-4.
• Robert Strutt, 4. Baron Rayleigh: The Life of J. J. Thomson. Cambridge University Press, Cambridge 1942.

Siehe auch

• Thomson-Streuung

Weblinks

Commons: Joseph John Thomson – Album mit Bildern, Videos und Audiodateien

• Literatur von und über Joseph John Thomson im Katalog der Deutschen Nationalbibliothek
• Informationen der Nobelstiftung zur Preisverleihung 1906 an Joseph John Thomson (englisch)

Einzelnachweise