Joseph John Thomson, un fisico inglese solitamente conosciuto come J.J., è nato il 18 dicembre 1856 (prima immagine). Nel 1884, Thomson, a soli 28 anni, fu nominato professore di fisica Cavendish all’Università di Cambridge. Il laboratorio Cavendish era stato fondato solo dieci anni prima (seconda immagine). Il suo primo direttore era James Clerk Maxwell, il grande teorico dell’elettromagnetismo, quindi Thompson stava entrando in scarpe di taglia tripla E, ed è riuscito a riempirle in modo abbastanza rispettabile. Negli anni 1890, Thomson rivolse la sua attenzione ai raggi catodici. I raggi catodici erano stati scoperti negli anni 1870 da William Crookes, che inventò qualcosa chiamato “tubo di Crookes”. Questo lungo tubo di vetro trasparente era circa la dimensione e la forma di un bassotto a due zampe, con due elettrodi all’interno. Se si svuotava il tubo, lasciando solo un po’ di gas, e si collegavano gli elettrodi a una batteria, allora il tubo si illuminava, indicando che qualcosa veniva emesso dal catodo (l’elettrodo negativo). Una caricatura di Crookes da Vanity Fair lo mostra con in mano uno dei suoi tubi (terza immagine). Oggi lo chiameremmo tubo catodico.
Così Thomson studiava i raggi catodici e cercava di determinare le loro proprietà. Imparò innanzitutto che i raggi potevano essere deviati da un magnete e, a causa della direzione della deviazione, concluse che le particelle, se erano particelle, avevano una carica negativa. Poi determinò la loro velocità, e quando la confrontò con la dimensione della deflessione, si rese conto che le particelle dovevano avere una massa molto piccola – erano infatti mille volte meno massicce di un atomo di idrogeno, la più piccola entità allora conosciuta (in altre parole, uno ione di idrogeno, viaggiando alla stessa velocità, sarebbe stato deflesso mille volte meno, e nella direzione opposta, indicando che era carico positivamente e 1000 volte più pesante). Thomson chiamò le sue particelle “elettroni”, e annunciò la loro scoperta nel 1897, nel London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science. Per la prima volta si scoprì che l’atomo aveva delle parti. Vediamo qui sopra la prima pagina del suo articolo del 1897 (quarta immagine), e un diagramma da quell’articolo del suo set-up sperimentale (quinta immagine). Il tubo catodico con cui scoprì l’elettrone è esposto al Cavendish Laboratory Museum (sesta immagine).
Per la sua scoperta dell’elettrone e altri lavori, Thomson ricevette il premio Nobel per la fisica nel 1906. Era il sesto anno che il premio veniva assegnato. Thomson presiedette il Cavendish Laboratory fino al suo pensionamento nel 1919, quando gli succedette Ernest Rutherford. C’è una targa fuori dal vecchio Cavendish Lab che commemora la scoperta di Thomson dell’elettrone (settima immagine).