Joseph John Thomson 2

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Experimentando con partículas


Joseph John Thomson.
Joseph John Thomson.

Joseph John Thomson nació en Cheetham Hill (Reino Unido) el 18 de diciembre de 1856. Su padre, un librero de clase media quería que su hijo fuera ingeniero, pero al no poder pagar la educación necesaria le envió al Owens Collage (hoy parte de la Universidad de Manchester) que en ese momento proporcionaba una buena educación en el área de ciencias. Gracias a su dedicación y a su “facilidad” en el terreno de la Física aplicada, es seleccionado para una beca de estudios en el Trinity College de Cambridge.

En el transcurso de sus estudios, en los que consiguió varios logros además de la licenciatura en Matemáticas, fue alumno destacado de James Clerk Maxwell (1831-1879) y de John Rayleigh (1842-1919), lo que le valió para que recibiera la Cátedra de Física de Cavendish y, posteriormente, la dirección del Laboratorio Cavendish en la Universidad de Cambridge. Bajo su dirección el Laboratorio se centró en continuar con la línea de investigación abierta por científicos como John Dalton (1766-1844). La Teoría Atómica.

Toda la vida de Thomson giró entorno a la Universidad de Cambridge. En ella estudió y ganó la plaza de profesor. Conoció a grandes científicos de la época y dio clase miembros de la siguiente generación como Ernest Rutherford (1871-1937). Realizó innovadores experimentos que le llevarían a obtener el Premio Nobel. Conoció a la que sería su mujer, Rose Elisabeth Paget, hija de sir George E. Paget, renombrado profesor de medicina de Cambridge y una de las pocas mujeres de su época que accedieron a los estudios universitarios. Juntos tuvieron dos hijos, Joan Paget y George Paget que seguiría los pasos de su padre logrando a su vez el Premio Nobel por el descubrimiento de la difracción de los electrones.

Además del Premio Nobel en 1906, recibió numerosos premios por su labor, como ser nombrado sir en 1908, la Medalla Royal en 1894, la Medalla Hughes en 1902, y la Medalla Copley en 1914. También fue nombrado presidente de la Sociedad Real.

Finalmente murió el 30 de agosto de 1940 en Cambridge, dejando como legado un gran número de experimentos y teorías que impulsaron el conocimiento de la atómica, entre ellos la demostración de la existencia del electrón. Le sucederá tanto en el cargo como en los descubrimientos su alumno Rutherford. Está enterrado en la Abadía de Westminster.


Teorías y experimentos:

Además de la demostración de la existencia del electrón predicha por Eugen Goldstein (1850-1930), de realizar los primeros experimentos para manejarlos y medirlos y de dar a la luz la teoría del pudin de ciruelas para la composición de los átomos, que sustituirá al modelo de Dalton, Thomson realizó numerosos experimentos con tubos de alto vacío, que posteriormente cambiaría por los tubos de rayos catódicos desarrollados por William Crookes (1832-1919), para la separación de cargas positivas (precursores del espectrómetro de masas), sobre el comportamiento de la electricidad en los gases, y otros temas.

  • Experimento Thompson: Partiendo de los tubos de rayos catódicos recientemente inventados, en los que un se colocan dos electrodos cargados opuestamentemente en los extremos de un tubo de vacío, de forma que si se calienta el cátodo (negativo) se crea un flujo eléctrico hasta el ánodo.
Esquema del experimento de Thompson
Esquema del experimento de Thompson

La innovación de Thompson al experimento fue añadir dos placas metálicas en el interior que permitían crear campos eléctricos y magnéticos. Con la acción de estos campos, Thompson podía desviar los rayos. Era el primer experimento capaz de manejar la corriente eléctrica.

  • Electrón: Cuando Thompson expuso las conclusiones de sus experimentos en abril de 1897, no utilizó el término electrón, hablo de corpúsculo. Una nueva partícula más pequeña que el átomo y que era la encargada de transportar el flujo eléctrico. Realizando variaciones en los campos eléctricos y magnéticos aplicados llegó a medir la velocidad, la masa y la carga de esta partícula indivisible. Posteriormente se asociaría a la teorización del electrón realizada unos años antes por Goldstein.
  • Pudin de ciruelas: Con la demostración de la existencia del electrón, una partícula más pequeña que un átomo y de que estos mismos electrones formaban parte de él, los postulados del modelo atómico de Dalton, en los que el átomo era indivisible, quedaban obsoletos. Era necesaria una nueva Teoría atómica y el encargado en hacerla no podía ser otro que Thompson.
Modelo de Pudin de ciruelas: Átomo esférico cargado positivamente con electrones en su interior.
Modelo de Pudin de ciruelas: Átomo esférico cargado positivamente con electrones en su interior.

Como aún no se conocía la existencia del protón ni del neutrón, imaginó un átomo como una esfera “maciza” cargado positivamente en la que se distribuían los electrones como las ciruelas en un pudin. Este modelo se mantuvo vigente hasta que Rutherford demostró que el átomo estaba vacío en su mayor parte.

  • Estudios con gases: Pero, aunque los electrones le dieron a Thompson un sitio destacado en la historia de la física, lo que le valió el Premio Nobel fueron sus estudios sobre la electricidad en los gases. Con ellos pudo calcular cosas como la cantidad de electricidad transportada por cada átomo o determinar el número de moléculas por centímetro cúbico que supusieron grandes cambios en la teorías físicas y químicas de la época. Sus estudios fueron publicado en una extensa obra científica con títulos como “The Discarge of Electricity Through Gases”  o “Conduction of Electricity Through Gases”

Referencias:


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