Wissenschaftler des Tages – J. J. Thomson

Joseph John Thomson, ein englischer Physiker, gewöhnlich bekannt als J.J., wurde am 18. Dezember 1856 geboren (erstes Bild). Im Jahr 1884 wurde der erst 28-jährige Thomson zum Cavendish-Professor für Physik an der Universität Cambridge ernannt. Das Cavendish-Labor war erst zehn Jahre zuvor gegründet worden (zweites Bild). Sein erster Direktor war James Clerk Maxwell, der große Theoretiker des Elektromagnetismus, also trat Thomson in einige Schuhe der Größe Triple-E, und er schaffte es, sie recht respektabel auszufüllen. In den 1890er Jahren wandte Thomson seine Aufmerksamkeit den Kathodenstrahlen zu. Kathodenstrahlen waren in den 1870er Jahren von William Crookes entdeckt worden, der eine sogenannte „Crookes-Röhre“ erfand. Diese lange Klarglasröhre hatte etwa die Größe und Form eines zweibeinigen Dackels, mit zwei Elektroden im Inneren. Wenn man die Röhre evakuierte, so dass nur ein wenig Gas zurückblieb, und die Elektroden an eine Batterie anschloss, glühte die Röhre, was anzeigte, dass etwas von der Kathode (der negativen Elektrode) ausgestrahlt wurde. Eine Karikatur von Crookes aus der Vanity Fair zeigt ihn mit einer seiner Röhren in der Hand (drittes Bild). Wir würden sie heute als Kathodenstrahlröhre bezeichnen.

So studierte Thomson die Kathodenstrahlen und versuchte, ihre Eigenschaften zu bestimmen. Er stellte zunächst fest, dass die Strahlen durch einen Magneten abgelenkt werden konnten, und aus der Richtung der Ablenkung schloss er, dass die Teilchen, wenn sie denn Teilchen waren, eine negative Ladung hatten. Dann stellte er fest, wie schnell sie sich bewegten, und als er dies mit der Größe der Ablenkung verglich, erkannte er, dass die Teilchen sehr wenig Masse haben mussten – sie waren in der Tat tausendmal weniger massiv als ein Wasserstoffatom, die kleinste damals bekannte Einheit (mit anderen Worten, ein Wasserstoffion, das sich mit der gleichen Geschwindigkeit bewegte, würde tausendmal weniger abgelenkt werden, und zwar in die entgegengesetzte Richtung, was darauf hindeutet, dass es positiv geladen und 1000-mal schwerer war). Thomson nannte seine Teilchen „Elektronen“ und gab ihre Entdeckung 1897 im London, Edinburgh und Dublin Philosophical Magazine und Journal of Science bekannt. Zum ersten Mal wurde festgestellt, dass das Atom Teile hat. Wir sehen oben die erste Seite seines Papiers von 1897 (viertes Bild), und ein Diagramm aus diesem Papier seines experimentellen Aufbaus (fünftes Bild). Die Kathodenstrahlröhre, mit der er das Elektron entdeckte, ist im Cavendish Laboratory Museum ausgestellt (sechstes Bild).

Für seine Entdeckung des Elektrons und andere Arbeiten erhielt Thomson 1906 den Nobelpreis für Physik. Es war das 6. Jahr, in dem der Preis vergeben wurde. Thomson leitete das Cavendish Laboratory bis zu seiner Pensionierung im Jahr 1919, als er von Ernest Rutherford abgelöst wurde. Vor dem alten Cavendish-Labor befindet sich eine Gedenktafel, die an Thomsons Entdeckung des Elektrons erinnert (siebtes Bild).