Sir Joseph John Thomson, znany także jako J. J. Thomson (ur. 18 grudnia 1856 w Manchesterze, zm. 30 sierpnia 1940 w Cambridge) – fizyk angielski, odkrywca elektronu. W 1906 r. otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki.

Młodość

Ojciec Josepha był księgarzem i wydawcą. W latach chłopięcych Joseph posiadał mikroskop i umiał się nim posługiwać, co skierowało jego zainteresowanie ku badaniom naukowym. Mając 14 lat wstąpił do Ovens-College w Manchester (późniejszy uniwersytet). W czasie pobytu w kolegium młody Joseph opracowuje pomiary dla swego profesora, badającego plamy na Słońcu. W tym czasie pada ofiarą eksplozji, która groziła mu utratą wzroku. Prowadził prace z dziedziny elektrostatyki, zaś po ich ukończeniu udaje się do Cambridge, gdzie pozostaje już do końca życia. Pracował jako profesor na Uniwersytecie Cambridge (Wielka Brytania) od 1884 roku.

Praca na Uniwersytecie Cambridge

W prawym dolnym rogu zdjęcia ślady dwóch izotopów neonu: neon-20 i neon-22

Pierwsze lata pobytu w Cambridge poświęca na studia matematyki czystej i stosowanej, ogłasza kilka prac z tej dziedziny. Zapoznaje się tam z teorią Maxwella.

Po uzyskaniu dyplomu obejmuje wykłady matematyki na Uniwersytecie Cambridge i rozpoczyna pracę w Laboratorium Cavendisha. Tutaj rozpoczyna pracę pod kierunkiem Karola Rayleigha polegającą na wyznaczaniu zależności jednostek ładunku elektrycznego w układzie elektrostatycznym i elektromagnetycznym. Była to praca żmudna i trudna, a już pierwsze wyniki wykazywały niewielkie różnice od przewidywanych teoretycznie. Początkowo samodzielne prace Thomsona mają charakter teoretyczny. Po rezygnacji Karola Rayleigha w 1884 roku otrzymał stanowisko profesora Katedry Fizyki Doświadczalnej i kierownictwo Laboratorium Cavendisha.

Po objęciu kierownictwa prowadzi badania nad przewodnictwem gazów i tym zagadnieniem zajmował się przez dłuższy okres. W rok po odkryciu przez Roentgena promieni X, Thomson wraz z Ruthefordem wydaje pracę O przewodzeniu elektryczności przez gazy wystawione na działanie promieni Roentgena. Z prac tych wyciągnięto wniosek, że to przewodnictwo zawdzięczamy pewnym cząstkom obecnym w gazie, i że te cząstki są naelektryzowane. Przeprowadza kilka doświadczeń nad promieniowaniem katodowym ustalając doświadczenie, stosunek ładunku do masy (e:m) dla elektronu jak i różnych gazów – dwiema metodami dla różnych gazów i rodzajów materiału katody. Thomson wysuwa stąd wniosek o istnieniu materii w nowym stanie, o istnieniu w atomach różnych substancji korpuskuł o jednakowej masie i jednakowym ładunku elektrycznym, które przy wyładowaniach wyzwalają z atomów katody oraz molekuł gazu podczas dysocjacji korpuskuły te nazwano później elektronami. Thomson rozstrzygnął przez zastosowanie komory Wilsona, że masa elektronu jest 1000 razy mniejsza, niż masa cząsteczki wodoru.

Thomson wprowadził do fizyki pojęcie jonu gazowego oraz elektronu, stwierdzając jego uniwersalną naturę i po raz pierwszy określił jego stałą fizyczną. Opracował także teorię dwóch głównych metod oceny liczby elektronów zawartych w atomach różnych pierwiastków. Przyjął, że atom jest kulką materii o ładunku dodatnim, w której pogrążone są elektrony. Łączny ich ładunek co do wartości bezwzględnej równy jest ładunkowi kuli. Późniejsze prace Thomsona nad promieniami i stosunkiem e:m dla promieni kanalikowych doprowadziły do odkrycia izotopów. Stworzył liczne prace nad teorią elektronów, prowadząc prace nad wyładowaniami w gazach rozrzedzonych i inne. Prowadził prace nad przewodnictwem prądu elektrycznego przez gazy. Za prace te otrzymał w 1906 roku Nagrodę Nobla z fizyki. Skonstruował pierwszy spektrometr mas. W roku 1911 dokonał pierwszej analizy wiązki jonów. W roku 1913 odkrył wraz z Astonem istnienie izotopów neonu. Był członkiem Royal Society oraz PAU.

Życie prywatne wielkiego fizyka

Joseph James Thomson był wspaniałym eksperymentatorem. Miał jakoby niezgrabne ręce, a jego matka z tego względu nigdy nie pozwalała mu na wbicie nawet jednego gwoździa. Uchodził za człowieka milczącego, ale na zebraniach towarzyskich błyszczał dowcipem. Kochał kwiaty dziko rosnące i hodowane, posiadał dużo wiadomości z dziedziny botaniki, ale kwiatów sam nie hodował. Interesował się sportem, głównie grą w krykieta, tenisa i piłką nożna.

Jego syn George Paget Thomson był także znanym fizykiem.