INVENSIONES, DESCUBRIMIENTOS Y LEGADOS DE JOSEPH JOHN THOMSON

DESCUBRIMIENTO DE PARTÍCULAS SUBATÓMICAS CON CARGA NEGATIVA: ELECTRONES 

INSTRUMENTO CREADO POR J. J. THOMSON PARA MEDIR LAS CARACTERÍSTICAS DE LOS RAYOS CATÓDICOS

A partir de la conclusión de que los átomos no son indivisibles, pues se componen de varios tipos de partículas elementales,  Joseph John Thomson descubrió en 1897 y por medio de tres experimentos la primera partícula subatómica y demostró que ésta era aproximadamente mil veces más ligera que los iones hidrógeno, lo que sugiere que las partículas son muy livianas o muy cargadas. Esta partícula fue bautizada por George Stoney en 1894 con el nombre de electrón. Joseph John Thomson fue, por tanto, el primero que identificó partículas subatómicas y dio importantes conclusiones sobre esas partículas cargadas negativamente. Con el aparato que construyó obtuvo la relación entre la carga eléctrica y la masa del electrón y pudo calcular también el número de moléculas por centímetro cúbico. Además demostró que el Hidrógeno y el Carbono tienen un único electrón. 

ÁTOMO DE HIDRÓGENO

De acuerdo a esto investigó la naturaleza de los rayos catódicos y demostró que los campos eléctricos podían provocar la desviación de éstos y experimentó su desviación, bajo el efecto combinado de campos eléctricos y magnéticos, buscando la relación existente entre la carga y la masa de las partículas subatómicas, proporcionalidad que se mantenía constante aun cuando se alteraba el material del cátodo.

Thomson examinó además los rayos positivos, estudiados anteriormente por E. Goldstein, y en 1912 descubrió el modo de utilizarlos en la separación de átomos de diferente masa. El objetivo se consiguió desviando los rayos positivos en campos eléctricos y magnéticos, método de su invención, (que, además, había dado efectos nulos en los experimentos previos de otros investigadores, debidos a su incapacidad para lograr un vacío lo suficientemente bueno) y que en la actualidad a este método, que se basa en la distinción de sustancias a partir de su masa, se llama espectrometría de masas. Con esta técnica descubrió que el neón posee dos isótopos, el neón-20 y el neón-22.

MEDIDOR DE LA MASA Y LA CARGA DE LOS RAYOS CATÓDICOS

Durante estas investigaciones elaboró una técnica experimental que condujo después al descubrimiento de los isótopos. Sobre la base de estos resultados propuso, en 1904, el segundo modelo atómico estático (pues suponía que los electrones estaban en reposo dentro de átomo y que el conjunto era eléctricamente neutro) que, aunque logró explicar muchos de los fenómenos entonces conocidos y, sobre todo, la estabilidad del átomo desde el punto de vista de la mecánica clásica, no estuvo en concordancia con las nuevas investigaciones en el campo de la radiactividad ya que suponía que las partículas cargadas positivamente se encontraban mezcladas homogéneamente con las negativas.  Sin embargo con este modelo se podían explicar una gran cantidad de fenómenos atómicos conocidos hasta la fecha. Posteriormente, el descubrimiento de nuevas partículas y los experimentos llevados a cabo por Ernest Rutherford arreglaron los conceptos sobre la estructura del átomo.  

MODELO ATÓMICO DE THOMSON

En la parte gráfica, para explicar la formación de iones, positivos y negativos, y la presencia de los electrones dentro de la estructura atómica, Joseph John Thomson ideó un átomo parecido a un pastel de frutas. Un budín (representaba la carga positiva) que contenía pequeñas ciruelas (representaban las partículas negativas, es decir, los electrones)  suspendidas en él.  El número de cargas negativas era el adecuado para neutralizar la carga positiva. En el caso de que el átomo perdiera un electrón, la estructura quedaría positiva; y si ganaba, la carga final sería negativa. De esta forma, explicaba la formación de iones; pero dejó sin explicación la existencia de las otras radiaciones. 

La imposibilidad de explicar que el átomo está formado por un núcleo compacto y una parte exterior denominada corteza implica que otros científicos como Ernest Rutherford y Niels Bohr continuasen con su investigación y establecieron otras teorías en las que los átomos tenían partes diferenciadas.

La serie de experimentos realizados por Joseph John Thomson y los de otros científicos prestó un peso decisivo a la afirmación de que la electricidad es de naturaleza corpuscular, con cada partícula elemental de la electricidad, con un peso específico y la carga. 

 FÍSICOS 

Su descubrimiento fue dado a conocer en 1897, y causó sensación en los círculos científicos, resultando como consecuencia un Premio Nobel de Física en 1906 como galardón de sus investigaciones y descubrimientos científicos.

Escribió varias obras entre las que se destacan:

The Discarge of Electricity Through Gases

Conduction of Electricity Through Gases

The Corpuscular Theory of Matter

The Electron in Chemistry y Recollections and Reflections  

CIENTÍFICOS FÍSICOS CONTEMPORÁNEOS A JOSEPH JOHN THOMSON

PREMIOS

§  Royal Medal (1894)

§  Medalla Hughes (1902)

§  Premio Nobel de Física (1906)

§  Medalla Copley (1914)