Joseph John Thomson

(*18. Dezember 1856 in Cheetham Hill, † 30. August 1940 in Cambridge)

Der Sohn eines Buchhändlers trat im Alter von 14 Jahren in das "Owens College" der Universität von Manchester, ein. Zwei Jahre später starb sein Vater. Thomson wechselte vom Ingenieurfach zur Mathematik und Physik über. Mit einer mathematischen Arbeit erhielt er 1876 ein Stipendium für das "Trinity College" der Universität Cambridge; bis zu seinem Tode versäumte er kein Semester an dieser Universität.

Von 1884 bis 1919 war er "Cavendish Professor" für Experimentalphysik. Er war der Dritte in einer Reihe, die im übrigen die Namen James Clerk Maxwell, Lord Rayleigh, Ernest Rutherford und William Lawrence Bragg enthält. Im Laufe seines Lebens erhielt er nahezu alle Ehrungen, die einem Wissenschaftler zuteil werden konnten, einschließlich des Nobelpreises im Jahre 1906.

Thomsons erste wichtige Arbeit (1881) war eine Anwendung der neuen und noch nicht voll akzeptierten Theorie des Elektromagnetismus von Maxwell auf die Dynamik bewegter Ladungen. Er zeigte, daß eine geladene Kugel entsprechend der Ladung und proportional zur elektrostatischen Energie an Masse zunimmt. Damit tat er einen ersten Schritt in Richtung auf Einsteins Gesetz der Energie-Masse-Äquivalenz.

Die Entdeckung der Röntgenstrahlen führte zum verstärkten Studium der sie hervorrufenden Kathodenstrahlen. Die Natur der letzteren wurde in der damaligen Fachwelt viel diskutiert. Heinrich Hertz war der Ansicht, daß es sich um eine Wellenstrahlung handelte, da die Kathodenstrahlen dünne Metallplättchen durchdrangen und in einem elektrischen Feld nicht abgelenkt wurden. 1897 konnte Thomson zeigen, daß der Fehler bei den Hertzschen Experimenten an dem ungenügenden Vakuum lag. Es bildeten sich geladene Teilchen, die das Feld neutralisierten. Nachdem Thomson das Vakuum verbessert hatte, erhielt er Ablenkungen, aus denen er, zusammen mit den schon bekannten Ablenkungen durch Magnete (Hittorf 1869), das stets konstante Verhältnis von Ladung zur Masse (e/m) der vermuteten Teilchen ermittelte. In seiner Autobiographie schrieb er kurz vor seinem Tode: "Nach langen Erwägungen schien es mir, daß aus den Versuchen die folgenden Schlußfolgerungen zu ziehen sind: Erstens, daß Atome nicht unteilbar sind, denn negativ elektrische Partikel können von ihnen weggerissen werden durch Wirkung elektrischer Kräfte... Zweitens, daß die Partikel alle von derselben Masse sind und die gleiche Ladung negativer Elektrizität tragen, aus welcher Art von Atomen sie auch stammen, und daß sie Bestandteile aller Atome sind. Drittens, daß die Masse dieser Teilchen geringer ist, als der tausendste Teil eines Wasserstoffatoms. Ich nannte diese Teilchen zuerst Korpuskeln, aber man nennt sie jetzt mit dem besser passenden Namen Elektronen."

Thomson gelang es 1907, durch Ablenkung von Kanalstrahlen im elektrischen Feld Parabeln zu erhalten, von denen jede einer der verschiedenen vorhandenen Atom- oder Molekülarten entsprach. Damit wurde zum erstenmal der schlüssige Beweis dafür erbracht, daß die Atome eines Elements nicht alle identisch sind. Während die alten Methoden zur Bestimmung der Atomgewichte nur Durchschnittswerte ergaben, entdeckte Thomson 1912 beim genaueren Studium der gewonnenen Ergebnisse, daß durchaus verschiedene Atome ein Element konstituieren können. Insbesondere stellte er bei Neon fest, daß eine Parabel dem Atomgewicht 20, eine andere demjenigen von 22 entsprach. Francis William Aston, der ihm bei diesen Versuchen assistiert hatte, entdeckte nach dem Ersten Weltkrieg, daß der Fall des Neons keineswegs die Ausnahme, sondern vielmehr die Regel darstellt, und daß die meisten Elemente aus mehreren "Isotopen" zusammengesetzt sind.

J. J. Thomson beeinflußte in großem Maße die Entwicklung der Physik. Sein Wirken war die Grundlage der Forschungsergebnisse seiner Schüler, zu denen u. a. Ernest Rutherford, Paul Langevin, Charles Thomson Rees Wilson, William Lawrence Bragg, Francis William Aston und Edward Appleton gehörten.