Joseph John Thomson, un physicien anglais généralement connu sous le nom de J.J., est né le 18 décembre 1856 (première image). En 1884, Thomson, âgé de seulement 28 ans, a été nommé professeur de physique Cavendish à l’université de Cambridge. Le laboratoire Cavendish avait été fondé à peine dix ans plus tôt (deuxième image). Son premier directeur était James Clerk Maxwell, le grand théoricien de l’électromagnétisme. Thompson entrait donc dans des chaussures de taille triple E, et il a réussi à les remplir de manière tout à fait respectable. Dans les années 1890, Thomson s’intéresse aux rayons cathodiques. Les rayons cathodiques ont été découverts dans les années 1870 par William Crookes, qui a inventé ce qu’on appelle un « tube de Crookes ». Ce long tube en verre transparent, de la taille et de la forme d’un teckel à deux pattes, contient deux électrodes. Si l’on évacuait le tube, en laissant juste un peu de gaz, et que l’on connectait les électrodes à une batterie, le tube s’allumait, indiquant que quelque chose était émis par la cathode (l’électrode négative). Une caricature de Crookes tirée de Vanity Fair le montre tenant un de ses tubes (troisième image). Nous l’appellerions aujourd’hui un tube cathodique.
Thomson étudiait donc les rayons cathodiques et essayait de déterminer leurs propriétés. Il a tout d’abord appris que les rayons pouvaient être déviés par un aimant et, en raison de la direction de la déviation, il en a conclu que les particules, si elles étaient des particules, avaient une charge négative. Il a ensuite déterminé la vitesse à laquelle elles se déplaçaient et, en comparant cette vitesse à la taille de la déviation, il a compris que les particules devaient avoir une masse très faible – elles étaient en fait mille fois moins massives qu’un atome d’hydrogène, la plus petite entité connue à l’époque (en d’autres termes, un ion d’hydrogène, se déplaçant à la même vitesse, serait dévié mille fois moins, et dans la direction opposée, ce qui indique qu’il était chargé positivement et 1000 fois plus lourd). Thomson a appelé ses particules « électrons » et a annoncé leur découverte en 1897, dans le London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science. Pour la première fois, on découvrait que l’atome avait des parties. Nous voyons ci-dessus la première page de son article de 1897 (quatrième image), ainsi qu’un schéma de son dispositif expérimental tiré de cet article (cinquième image). Le tube cathodique avec lequel il a découvert l’électron est exposé au Cavendish Laboratory Museum (sixième image).
Pour sa découverte de l’électron et d’autres travaux, Thomson a reçu le prix Nobel de physique en 1906. C’était la 6e année que le prix était décerné. Thomson a présidé le Cavendish Laboratory jusqu’à sa retraite en 1919, où il a été remplacé par Ernest Rutherford. Il existe une plaque à l’extérieur de l’ancien laboratoire Cavendish qui commémore la découverte de l’électron par Thomson (septième image).