جوزيف جون طومسون.. مكتشف الإلكترون وأحد مؤسسي الفيزياء الذرية

1856- 1940/ إنكليزي

من أبرز الفيزيائيين المشهورين في أواخر القرن التاسع عشر، حصل على جائزة نوبل في الفيزياء تقديرًاً للمزايا العظيمة لأبحاثه النظرية والتجريبية حول توصيل الكهرباء خلال الغازات.

الولادة والنشأة:

ولد جوزيف جون طومسون، في 18 ديسمبر /كانون الأول عام  1856 في تشيذام هيل في إنجلترا.

الدراسة:

التحق  جوزيف جون طومسون بكلية أوينز في مانشستز، حصل بعدها على منحة دراسية تمكن من خلالها من ارتياد كلية ترينيتي في جامعة كامبريدج عام 1876،  والتي أمضى في داخلها معظم حياته المهنية. وفي عام 1880 حصل على درجة البكالوريوس في الرياضيات، ثم حصل عام 1918م  على درجة الماجيستير من جامعة كامبريدج، وأصبح أستاذًا فخريًا للفيزياء هناك، ونال زمالة في المعهد الملكي في لندن.

الأعمال:

كانت بداية المسيرة الفنية لـ جوزيف جون طومسون في كلية ترينتي التابعة لجامعة كامبردج، ولمع كأحد أفضل الأساتذة في علوم الرياضيات، وأصبح في عام 1884 عضواً في المجمع الملكي، أيضاً في نفس العام  تم تعيينه كأستاذ للفيزياء التجريبية في جامعة كامبردج.

أما أولى أعماله البحثية فكانت عن بنية الذرات، وقام بنشر أول ورقة بحثية عن حركة حلقات الدوامة، حيث استخدم الرياضيات البحتة ليشرح نظرية الحركة الدورانية وعلاقتها ببنية الذرة.

وقد ركز طومسون  في أبحاثه الأولى على الرياضيات البحتة لشرح الظواهر الكيميائية والفيزيائية. وفي عام 1886 نشر كتاباً بعنوان “تطبيقات الحركة على الفيزياء والكيمياء”.  وفي نفس العام وجهت له جامعة برنستون  دعوة لإلقاء عدد من المحاضرات حول المواضيع والأبحاث التي عمل بها، وتم في السنة التالية جمع هذه المحاضرات ونُشرت في كتابٍ واحد بعنوان “تفريغ الكهرباء من خلال الغازات”. ثم نشر عام 1192 كتابه “أبحاث في الكهرباء والحركية.

وفي عام 1897 بدأ طومسون أحد أهم الأبحاث في مسيرته المهنية والتي من خلالها توصل إلى أحد أهم الاكتشافات في تاريخ العلوم الطبيعية وهو اكتشاف الالكترون وعلاقته بالذرات.

كما قام عام 1904 بإلقاء مجموعة من المحاضرات في جامعة بيل في الولايات المتحدة، شرح فيها بنية الذرة ومبادئ الكهرباء ، إلى جانب ذلك تحدث عن الأشعة الموجبة وإمكانية استخدامها لفصل الذرات.

وبعدها تابع طومسون أبحاثه عن النظائر والتي قادته لاكتشاف الشوارد الموجبة، أيضاً توصل لاكتشاف النشاط الإشعاعي للبوتاسيوم، وأثبت أن ذرة الهيدروجين تملك الكتروناً واحداً فقط.

اكتشاف الإلكترون:

توصل جون طومسون إلى استنتاج أن جميع المواد بغض النظر عن مصادرها تحتوي على جسيمات فارغة من النوع نفسه، تقل كتلتها عن الذرات، أسماها الجسيمات، وعرفت بعدها بالإلكترونات.  ويعتبر هذا الاكتشاف أهم اكتشافات طوسون العلمية وقد نال عليه جائزة نوبل في الفيزياء عام 1906.

أنبوب الكاثود:

توصل طومسون إلى إبتكار أنبوب الكاثود والذي يتكون من:

-أنبوب من الزجاج خالي من الهواء.

-مولد مهمته دفع الإلكترون الناتج من الإشعاعات الإلكترونية.

-لفائف حارقة مهمتها إطلاق المجال الكهرومغناطيسي المنخفضة التردد بالشكل الذي ساعده على تعديل الاتجاه الخاص بالحزمة الكهرومغناطيسية عند الحاجة.

-الأنود وهو الاسم الذي أطلقه على القطب السالب.

-الكاثود وهو الاسم الذي أطلقه على القطب الموجب.

-شاشة فلورية مغطاة يصدر منها ضوء شديد عند اصطدامها بالإلكترون.

الحياة الشخصية :

تزوج جوزيف جون طومسون عام 1890 من روز إليزابيث باغيت، ورزق منها بطفلة اسماها جوان، وطفلاً أسماه جورج الذي حصل لاحقاً على جائزة نوبل في الفيزياء أيضاً.

الوفاة:

في 30 آب/ أغسطس عام 1940 توفي جوزيف جون طومسون عن عمر ناهز 83 عاماً ودُفن في كاتدرائية ويستمنستر آبي المشهورة.

الأقوال:

يقول جوزيف جون طومسون:

• ” النظرية العلمية هي أداة وليست عقيدة”.
• ” الالكترون قد لا يكون له أي تطبيقات في المستقبل”.
• ” كلما وصلنا إلى القمة نرى أمامنا مناطق مليئة بالجمال ولكن لا نرى هدفنا، ففي الأفق هناك دائماً قمم أعلى والتي ستكافئ من يحاول استكشافها بمزيد من العظمة والشهرة”.
• ” اكتشاف الموجات الكهربائية كان له أثر هام على الحضارة البشرية، فقد وفّر الطرق اللازمة لتقريب المسافات بين البشر اجتماعياً، ثقافياً وسياسياً”.
• ” أنا أسعى لتقديم طرق بديلة لشرح العمليات التي تحدث في الحقل الكهربائي والتي أراها من وجهة نظر رياضية مكافئة لنظرية ماكسويل”.

الجوائز والتكريمات:

حصل جوزيف جون طومسون على العديد من الجوائز منها :

• زمالة للجمعية الملكية.
• الميدالية الملكية وهيوز.
• جائزة نوبل في الفيزياء.
• وسام الاستحقاق.
• ميدالية كوبلي.
• وسام هودجكنز من معهد سميثسونيان في واشنطن.
• ميدالية فرانكلين وميدالية سكوت في فيلادلفيا.
• وسام ماسكارت في باريس.
• وسام دالتون في مانشستر.
• ميدالية فاراداي من معهد المهندسين المدنيين.
• حصل على درجات الدكتوراه الفخرية من جامعات عدّة، منها: أكسفورد، وفيكتوريا، وكامبريدج، وبرمنغهام، وجوتنجن، وإدنبرة، وبرينستون، وغلاسكو، وأثينا، وغيرها.

المصادر:

• https://www.arageek.com
• https://mawdoo3.com
• https://mufakeroon.com
• https://mqall.org