Joseph John Thomson

Joseph John ”J. J.” Thomson (18. joulukuuta 1856 – 30. elokuuta 1940) oli englantilainen fyysikko. Thomsonin saavutuksiksi katsotaan muun muassa elektronin ja isotooppien löytäminen sekä massaspektrometrin keksiminen. Thomsonin elektronin löytö mullisti sen aikaista käsitystä atomin rakenteesta, ja hän itse kehitti atomimallin, joka tunnetaan ”rusinakakkumallina”. Hänet palkittiin Nobelin fysiikanpalkinnolla 1906 elektronin löytämisestä.
Elämäkerta.
Nuoruusvuodet.
Thomson syntyi pienessä Cheetam Hillin kylässä, joka myöhemmin liitettiin osaksi Pohjois-Manchesteria. Hänen isänsä Joseph James Thomson oli ammatiltaan kirjamyyjä sekä kirjajulkaisija. Thomsonin äidin Emma Vernonin sukulaiset omistivat puuvillakutomon. Thomson osoitti jo nuorena kiinnostusta tieteitä kohtaan ja hänen vanhempansa rohkaisivat häntä valitsemaan insinöörin tulevaisuuden ammatikseen. 14-vuotiaana Thomson haki paikalliseen rakennusyritykseen oppiin. Yritys oli kuitenkin hyvin suosittu ja hän joutui odottamaan muutaman vuoden. Sillä välin hän aloitti opinnot Manchesterissa Owens Collegessa. Thomson oli onnekas päästessään opiskelemaan Owensiin, sillä koulu erottui muista sen ajan kouluista tarjoamalla kokeellisen fysiikan kursseja. Lisäksi Thomson oli hyvin nuori opiskellakseen Collegessa, ja sääntöjä muutettiinkin pian siten, että vain yli 16-vuotiaat pääsisivät kouluun opiskelemaan. Thomson oli tuolloin 14-vuotias.
Thomsonin ollessa 16-vuotias, hänen isänsä kuoli. Tämän johdosta perheellä ei enää ollut varaa kustantaa pojan oppisopimuskoulutusta, joten oppisopimuksen päätyttyä Thomson päätti aloittaa matematiikan ja fysiikan opinnot. 75 punnan suuruisen apurahan turvin Thomson pääsi jatkamaan opintojaan vuonna 1876 Trinity Collegessa, Cambridgessa.
Opiskeluvuodet ja akateeminen ura.
Thomson sai kandidaattitutkinnon matematiikassa päätökseen vuonna 1880 ja maisterin tutkinnon kolme vuotta myöhemmin. Thomson suoritti vuonna 1880 Mathematical Triposin kokeet ja sai sen vuoden kokeensuorittajista toiseksi parhaimman tuloksen eli hän oli "Second Wrangler". Thomsonia paremmin pärjäsi ainoastaan irlantilainen fyysikko Joseph Larmor, josta tuli myöhemmin Lucas-professori. Thomson pysyi yliopistossa vielä tutkintojen suorittamisen jälkeenkin. Tuona aikana hän tutki energian muutoksia muodosta toiseen. Tutkinnot suoritettuaan hänet valittiin Trinity Collegen jäseneksi ().
Lordi Rayleighin erottua vuonna 1884 kokeellisen fysiikan professuurista Cavendish Laboratorystä Thomson päätti hakea vapautunutta virkaa. Hakijoita oli yhteensä neljä, mukaan lukien Richard T. Glazebrook. Glazebrookia pidettiin varmana valintana virkaan, koska hänellä oli jo vuoden kokemus kokeellisen fysiikan opettamisesta. Viikon kuluttua hausta Thomson valittiin virkaan. Thomson ja Glazebrook yllättyivät molemmat valinnasta, Glazebrook ei kuitenkaan osoittanut katkeruuden merkkejä. Epätodennäköisen valinnan Thomsonista teki hänen suhteellisen nuori ikänsä sekä se, että hänen näyttönsä olivat tuohon mennessä lähinnä teoreettisia. Uusi professori alkoi ensimmäiseksi tutkia kaasujen sähkönjohtavuutta, jonka myötä hän myöhemmin löysi elektronin. Yksi Thomsonin oppilaista Cavendishissa oli Ernest Rutherford.
Rachel Love kosi Thomsonia. Thomson kuitenkin kieltäytyi ja meni naimisiin vuonna 1890 Rose Elisabeth Pagetitin kanssa. Paget oli lääkäri ja fysiikan Regius-professorina olleen Sir George Edward Pagetin tytär. Thomsonin ja Pagetin suhteeseen syntyi kaksi lasta, tytär Joan Paget Thomson ja poika George Paget Thomson. Thomsonin poika teki myös uran fysiikassa ja hänetkin palkittiin Nobelin fysiikanpalkinnolla vuosia myöhemmin 1937. Hieman ironisesti J. J. Thomson sai Nobelin palkinnon elektronin hiukkasluonteen löytämisestä ja hänen poikansa sai palkinnon elektronin aaltoluonteen löytämisestä.
Thomson oli myös kunniaprofessori fysiikassa Cambridgessä ja Royal Institutionissa Lontoossa.
Myöhemmät vuodet ja kuolema.
Thomson valittiin vuonna 1918 Trinity Collegen rehtoriksi ("Master of Trinity College"). Seuraavana vuonna hän jäi eläkkeelle Cavendishin professuurista. Thomsonin seuraajaksi valittiin Uudessa-Seelannissa syntynyt ja Isoon-Britanniaan muuttanut Ernest Rutherford. Thomson jatkoi kuitenkin vähän aikaa töitä Rutherfordin rinnalla. Rehtorina Rutherford työskenteli kuolemaansa saakka ja oli muutoinkin aktiivinen tiedepiireissä eläkkeelle jäämisestä huolimatta. Tieteen ulkopuolella hänen lempiharrastuksiinsa kuului puutarhanhoito.
Thomson kuoli elokuussa vuonna 1940. Hänen tuhkansa on haudattu Westminster Abbeyhyn, Isaac Newtonin, Charles Darwinin ja hänen ystävänsä Ernest Rutherfordin läheisyyteen.
Tieteellinen ura.
Vuonna 1896 Thomson teki merkittävän keksinnön palattuaan Amerikasta luennoimasta. Hän suunnitteli kokeet, joiden perusteella osoittautui, että katodisäteet koostuvat varatuista hiukkasista elektroneista. Tulokset julkaistiin 1897.
Vuonna 1906 Thomsonille myönnettiin Nobelin fysiikanpalkinto tästä merkittävästä löydöstä ja 1908 hänet ritaroitiin. Isotoopit hän havaitsi 1913 tehtyään kokeita neonkaasulla.