J.J. Thomson

J.J. Thomson , na íntegra Sir Joseph John Thomson , (nascido em 18 de dezembro de 1856, Cheetham Hill, próximo Manchester , Inglaterra — morreu agosto 30, 1940, Cambridge, Cambridgeshire), físico inglês que ajudou a revolucionar o conhecimento da estrutura atômica com a descoberta do elétron (1897). Ele recebeu o Prêmio Nobel de Física em 1906 e foi nomeado cavaleiro em 1908.

Educação e início de carreira

Thomson era filho de um livreiro em um subúrbio de Manchester. Quando ele tinha apenas 14 anos, ele entrou no Owens College, hoje Universidade de Manchester. Ele teve a sorte de que, em contraste com a maioria das faculdades da época, Owens oferecia alguns cursos experimentais física . Em 1876 ele obteve uma bolsa de estudos no Trinity College, Cambridge, onde permaneceu pelo resto de sua vida. Depois de fazer seu B.A. licenciado em matemática em 1880, a oportunidade de fazer pesquisa experimental o atraiu para o Laboratório Cavendish. Ele também começou a desenvolver a teoria do eletromagnetismo. Conforme estabelecido por James Clerk Maxwell, eletricidade e magnetismo estavam inter-relacionados; mudanças quantitativas em um produziram mudanças correspondentes no outro.



Reconhecimento imediato da conquista da Thomson pela parte científica comunidade veio em 1884 com sua eleição como membro da Royal Society of London e nomeação para a cadeira de física no Laboratório Cavendish. Thomson entrou na física em um ponto crítico de sua história. Após as grandes descobertas do século 19 em eletricidade, magnetismo e termodinâmica, muitos físicos na década de 1880 diziam que sua ciência estava chegando ao fim como uma mina exaurida. Em 1900, no entanto, apenas os idosos conservadores defendia essa opinião e, em 1914, uma nova física já existia, que levantava, de fato, mais questões do que poderia responder. A nova física era extremamente excitante para aqueles que, sortudos o suficiente por estarem envolvidos nela, viram suas possibilidades ilimitadas. Provavelmente, não mais do que meia dúzia de grandes físicos foram associados a essa mudança. Embora nem todos tivessem listado os mesmos nomes, a maioria dos qualificados para julgar teria incluído Thomson.



Descoberta do elétron

A linha de trabalho mais importante de Thomson, interrompida apenas para palestras na Universidade de Princeton em 1896, foi a que o levou em 1897 à conclusão de que todos matéria , qualquer que seja sua fonte, contém partículas do mesmo tipo que são muito menos massivas do que os átomos dos quais fazem parte. Eles agora são chamados de elétrons, embora ele os chamasse originalmente de corpúsculos. Sua descoberta foi o resultado de uma tentativa de resolver uma controvérsia de longa data sobre a natureza dos raios catódicos, que ocorrem quando um corrente elétrica é conduzido através de um vaso de onde a maior parte do ar ou outro gás foi bombeado. Quase todos os físicos alemães da época sustentavam que esses raios visíveis eram produzidos por ocorrência no éter - uma substância sem peso então pensada para permear todo o espaço - mas que eles não eram nem luz comum, nem os recém-descobertos raios X . Os físicos britânicos e franceses, por outro lado, acreditavam que esses raios eram partículas eletrificadas. Ao aplicar uma técnica aprimorada de vácuo, Thomson foi capaz de apresentar um argumento convincente de que esses raios eram compostos de partículas. Além disso, esses raios pareciam ser compostos das mesmas partículas, ou corpúsculos, independentemente do tipo de gás que carregava a descarga elétrica ou dos tipos de metais usados ​​como condutores. A conclusão de Thomson de que os corpúsculos estavam presentes em todos os tipos de matéria foi reforçada durante os próximos três anos, quando ele descobriu que corpúsculos com as mesmas propriedades poderiam ser produzidos de outras maneiras - por exemplo, a partir de metais quentes. Thomson pode ser descrito como o homem que dividiu o átomo pela primeira vez, embora lascado possa ser uma palavra melhor, em vista do tamanho e do número de elétrons. Embora alguns átomos contenham muitos elétrons, a massa total dos elétrons nunca é tanto quanto 1 / 1.000 a do átomo.

J.J. Thomson: tubo de raios catódicos

J.J. Thomson: tubo de raios catódicos Tubo de raios catódicos usado por J.J. Thomson para descobrir o elétron. Museu da Ciência de Londres



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Na virada do século, a maior parte do mundo científico havia aceitado totalmente a descoberta de longo alcance de Thomson. Em 1903, ele teve a oportunidade de ampliar suas visões sobre o comportamento das partículas subatômicas nos fenômenos naturais quando, em suas Palestras Silliman em Universidade de Yale , ele sugeriu uma teoria descontínua da luz; seu hipótese prefigurou a teoria posterior de fótons de Albert Einstein. Em 1906, ele recebeu o Prêmio Nobel de Física por suas pesquisas sobre a condutividade elétrica dos gases; em 1908 ele foi nomeado cavaleiro; em 1909 foi nomeado presidente da Associação Britânica para o Avanço da Ciência; e em 1912 recebeu a Ordem do Mérito.

Thomson, entretanto, não era de forma alguma um recluso científico. Durante seus anos mais frutíferos como cientista, ele foi chefe administrativo do altamente bem-sucedido Laboratório Cavendish. (Foi lá que ele conheceu Rose Elizabeth Paget, com quem se casou em 1890.) Ele não apenas administrou os projetos de pesquisa, mas também financiou dois acréscimos aos prédios do laboratório principalmente com as taxas dos alunos, com pouco apoio da universidade e faculdades. Exceto por sua parte de uma pequena doação do governo à Royal Society para ajudar todas as universidades britânicas e todos os ramos da ciência, o Laboratório Cavendish não recebeu nenhum outro subsídio do governo, nem houve contribuições de empresas de caridade ou da indústria. Um presente de um membro dedicado da equipe tornou possível a compra de uma pequena máquina de ar líquido essencial para a pesquisa de Thomson sobre raios positivos, o que aumentou muito o conhecimento dos núcleos atômicos recentemente descobertos.

Além disso, Thomson foi um professor excepcional; sua importância na física dependia quase tanto do trabalho que inspirou nos outros quanto do que ele mesmo fez. O grupo de homens que ele reuniu ao seu redor entre 1895 e 1914 veio de todo o mundo e, depois de trabalhar com ele, muitos aceitaram cargos de professor no exterior. Sete prêmios Nobel foram concedidos aos que trabalharam com ele. Foi enquanto trabalhava com Thomson no Laboratório Cavendish em 1910, por exemplo, que Ernest Rutherford realizou a pesquisa que levou ao entendimento moderno da estrutura interna do átomo. No processo, o Modelo atômico de Rutherford suplantou o chamado modelo de pudim de ameixa de estrutura atômica proposto por Lord Kelvin; o último é conhecido como o modelo atômico Thomson por causa do forte apoio que Thomson deu a ele por alguns anos.



Thomson levava seus deveres de ensino muito a sério: dava aulas regularmente para classes elementares pela manhã e para pós-graduados à tarde. Ele considerava o ensino útil para um pesquisador, uma vez que exigia que ele reconsiderasse ideias básicas que, de outra forma, poderiam ser consideradas óbvias. Ele nunca aconselhou um homem que entrava em um novo campo de pesquisa para começar lendo o trabalho já feito. Em vez disso, Thomson achou sábio que o pesquisador primeiro esclarecesse suas próprias idéias. Assim, ele poderia ler com segurança os relatórios de outras pessoas, sem ter seus próprios pontos de vista influenciados por suposições que talvez achasse difícil descartar.

Sir J.J. Thomson

Sir J.J. Thomson Sir J.J. Thomson, detalhe de um desenho a lápis de Walter Monnington, 1932; na National Portrait Gallery, Londres. Cortesia da National Portrait Gallery, Londres

Thomson demonstrou sua ampla gama de interesses fora da ciência por seu interesse em política, ficção atual, drama, esportes universitários e os aspectos não técnicos da ciência. Embora não fosse atlético, era um torcedor entusiasta das equipes de críquete e rúgbi de Cambridge. Mas seu maior interesse fora da física era pelas plantas. Ele gostava de longas caminhadas no campo, especialmente em regiões montanhosas perto de Cambridge, onde procurava espécimes botânicos raros para seu elaborado jardim. Em 1918, Thomson tornou-se mestre do Trinity College. Esta posição, na qual permaneceu até sua morte, deu-lhe a oportunidade de conhecer muitos jovens cujos interesses estavam fora do campo da ciência. Ele gostava dessas reuniões e fez muitos novos amigos.



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Legado

Em grande medida, foi Thomson quem fez da física atômica uma ciência moderna. Os estudos de organização nuclear que continuam até hoje e a identificação posterior de partículas elementares seguiram sua realização mais notável, sua descoberta do elétron em 1897. Embora esta física tenha levantado muitas questões teóricas, desde o início rapidamente deu origem a aplicações práticas em tecnologia e indústria.