ТОМСОН (физики, отец и сын) ТОМСОН (Thomson), английские физики, отец и сын: 1) Джозеф Джон (1856-1940), основатель научной школы, член (1884) и президент (1915-20) Лондонского королевского общества, иностранный член-корреспондент Петербургской АН (1913) и иностранный почетный член (1925) АН СССР. Директор Кавендишской лаборатории (1884-1919). Исследовал прохождение электрического тока через разреженные газы. Открыл (1897) электрон и определил (1898) его заряд. Предложил (1903) одну из первых моделей атома. Один из создателей электронной теории металлов. Нобелевская премия (1906) "в знак признания его выдающихся заслуг в области теоретических и экспериментальных исследований проводимости электричества в газах". 2) Джордж Паджет (1892-1975), открыл (1927, независимо от К. Дэвиссона и Л. Джермера) дифракцию электронов. Нобелевская премия (1937, совместно с Дэвиссоном) "за экспериментальное открытие дифракции электронов на кристаллах". * * * ТОМСОН (Thomson) Дж. Дж. (18 декабря 1856 г. – 30 августа 1940 г.). Нобелевская премия по физике, 1906 г. Английский физик Джозеф Джон Томсон родился в Читхэм-Хилл, пригороде Манчестера, в семье Джозефа Джеймса и Эммы (в девичестве Суинделлс) Томсон. Поскольку отец, книготорговец, хотел, чтобы мальчик стал инженером, его в возрасте четырнадцати лет послали в Оуэнс-колледж (ныне Манчестерский университет). Однако через два года отец умер, оставив сына без средств. Тем не менее он продолжил обучение благодаря финансовой поддержке своей матери и стипендиальному фонду. Оуэнс-колледж сыграл важную роль в карьере Т., поскольку там был превосходно оборудованный факультет и в отличие от большинства колледжей того времени читались курсы экспериментальной физики. Получив в Оуэнсе в 1876 г. звание инженера, Т. поступил в Тринитиколледж Кембриджского университета. Здесь он изучал математику и ее приложения к задачам теоретической физики. Степень бакалавра по математике он получил в 1880 г. На следующий год он был избран членом ученого совета Тринитиколледжа и начал работать в Кавендишской лаборатории в Кембридже. В 1884 г. Дж.У. Стретт, преемник Джейма Клерка Максвелла на посту профессора экспериментальной физики и директора Кавендишской лаборатории, ушел в отставку. Т. занял этот пост, несмотря даже на то, что ему было тогда всего двадцать семь лет и он не добился еще сколько-нибудь заметных успехов в экспериментальной физике. Однако его очень ценили как математико-физика, он активно применял максвелловскую теорию электромагнетизма, что и сочли достаточным при рекомендации его на этот пост. Приступив к своим новым обязанностям в лаборатории, Т. решил, что главным направлением его исследований должно стать изучение электрической проводимости газов. Особенно его интересовали эффекты, возникающие при прохождении электрического разряда между электродами, помещенными в противоположных концах стеклянной трубки, из которой выкачан почти весь воздух. Ряд исследователей, и среди них английский физик Уильям Крукс, обратили внимание на одно любопытное явление, возникающее в таких газоразрядных трубках. Когда газ становится достаточно разреженным, стеклянные стенки трубки, расположенные на конце, противоположном катоду (отрицательному электроду), начинают флуоресцировать зеленоватым светом, что, по всей видимости, происходило под воздействием излучения, возникающего на катоде. Катодные лучи вызвали в научной среде огромный интерес, а относительно их природы высказывались самые разноречивые мнения. Британские физики в большинстве своем полагали, что эти лучи представляют собой поток заряженных частиц. Напротив, немецкие ученые большей частью склонялись к мнению, что они являются возмущениями – быть может, колебаниями или токами – в некоей гипотетической невесомой среде, в которой, как они полагали, распространяется данное излучение. С этой точки зрения катодные лучи представлялись чем-то вроде высокочастотной электромагнитной волны, подобной ультрафиолетовому свету. Немцы ссылались на опыты Генриха Герца, который, как считалось, обнаружил, что катодные лучи, отклоняясь под воздействием магнитного поля, остаются нечувствительными к сильному электрическому полю. Предполагалось, что это опровергает мнение, будто катодные лучи – это поток заряженных частиц, ибо электрическое поле неизменно оказывает воздействие на траекторию таких частиц. Даже если это было и так, тем не менее экспериментальные доводы немецких ученых оставались не вполне убедительными. Исследования катодных лучей и связанных с ними явлений оживились в связи с открытием Вильгельмом Рентгеном в 1895 г. рентгеновских лучей. Между прочим, эта форма излучения, о которой ранее не подозревали, также возникает в газоразрядных трубках (но не на катоде, а на аноде). Вскоре Т., работая вместе с Эрнестом Резерфордом, обнаружил, что облучение газов рентгеновскими лучами в огромной степени увеличивает их электропроводность. Рентгеновские лучи ионизировали газы, т.е. они превращали атомы газа в ионы, которые в отличие от атомов заряжены и, следовательно, служат хорошими переносчиками тока. Т. показал, что возникающая здесь проводимость в чем-то похожа на ионную проводимость при электролизе в растворе. Выполнив со своими студентами весьма плодотворное исследование проводимости в газах, Т., ободренный успехами, вплотную занялся нерешенным вопросом, который занимал его уже много лет, а именно составом катодных лучей. Как и другие его английские коллеги, он был убежден в корпускулярной природе катодных лучей, полагая, что это могли быть быстрые ионы или другие наэлектризованные частицы, вылетающие из катода. Повторив опыты Герца, Т. показал, что на самом деле катодные лучи отклоняются электрическими полями. (Отрицательный результат у Герца был связан с тем, что в его газоразрядных трубках находилось слишком много остаточного газа.) Т. отмечал позднее, что "отклонение катодных лучей электрическими силами стало вполне различимым, а его направление указывало на то, что составляющие катодные лучи частицы несли отрицательный заряд. Этот результат устраняет противоречие между воздействием электрических и магнитных сил на катодные частицы. Но он имеет гораздо большее значение. Здесь возникает способ измерения скорости этих частиц v, а также и e/m, где m – масса частицы, а е – ее электрический заряд". Метод, предложенный Т., был весьма прост. Сначала пучок катодных лучей отклонялся с помощью электрического поля, а затем с помощью магнитного поля он отклонялся на равную величину в противоположную сторону, так что в итоге пучок вновь выпрямлялся. Используя такую экспериментальную методику, стало возможным вывести простые уравнения, из которых, зная напряженности двух полей, легко определить как v, так и e/m. Найденное таким образом значение e/m для катодных "корпускул" (как называет их Т.) оказалось в 1000 раз больше соответствующего значения для иона водорода (теперь мы знаем, что истинное отношение близко к 1800:1). Водород среди всех элементов обладает наибольшим отношением заряда к массе. Если, как полагал Т., корпускулы несли тот же самый заряд, что и ион водорода, ("единичный" электрический заряд), то он открыл новую сущность, в 1000 раз более легкую, чем простейший атом. Эта догадка подтвердилась, когда Т. с помощью прибора, изобретенного Ч.Т. Р. Вильсоном, удалось измерить значение е и показать, что оно действительно равно соответствующему значению для иона водорода. Он обнаружил далее, что отношение заряда к массе для корпускул из катодных лучей не зависит от того, какой газ находится в газоразрядной трубке и из какого материала сделаны электроды. Более того, частицы с тем же самым отношением e/m удавалось выделить из угля при нагревании и из металлов при воздействии на них ультрафиолетовыми лучами. Отсюда он сделал вывод, что "атом – не последний предел делимости материи; мы можем двигаться дальше – к корпускуле, и эта корпускулярная фаза одинакова, независимо от источника ее возникновения... Она, по всей видимости, входит составной частью во все разновидности материи при самых разных условиях, поэтому кажется вполне естественным рассматривать корпускулу как один из кирпичиков, из которых построен атом". Т. пошел дальше и предложил модель атома, согласующуюся с его открытием. В начале XX в. он выдвинул гипотезу, что атом представляет собой размытую сферу, несущую положительный электрический заряд, в которой распределены отрицательно заряженные электроны (как в конце концов стали называть его корпускулы). Эта модель, хотя она и была вскоре вытеснена ядерной моделью атома, предложенной Резерфордом, обладала чертами, ценными для ученых того времени и стимулировавшими их поиски. Т. получил в 1906 г. Нобелевскую премию по физике "в знак признания его выдающихся заслуг в области теоретических и экспериментальных исследований проводимости электричества в газах". На церемонии презентации лауреата Дж. П. Класон, член Шведской королевской академии наук, поздравил Т. с тем, что он "дал миру несколько главных трудов, позволяющих натурфилософу нашего времени предпринять новые исследования в новых направлениях". Показав, что атом не является самой последней неделимой частицей материи, как это долго считали, Т. и в самом деле открыл дверь в новую эру физической науки. Между 1906 и 1914 гг. у Т. начался второй и последний большой период экспериментальной деятельности. Он изучал канальные лучи, которые движутся по направлению к катоду в разрядной трубке. Хотя Вильгельм Вин уже показал, что канальные лучи представляют собой поток положительно заряженных частиц, Т. с коллегами пролили свет на их характеристику, выделили различные типы атомов и атомных групп в этих лучах. В своих опытах Т. продемонстрировал совершенно новый способ разделения атомов, показав, что некоторые атомные группы, такие, как СН, СН2 и СН3, могут существовать, хотя в обычных условиях их существование нестабильно. Большое значение имеет и то, что ему удалось обнаружить, что пробы инертного газа неона содержат атомы с двумя различными атомными весами. Открытие этих изотопов сыграло важную роль в понимании природы тяжелых радиоактивных элементов, таких, как радий и уран. Во время первой мировой войны Т. работал в Управлении исследований и изобретений и был советником правительства. В 1918 г. он возглавил Тринитиколледж. Год спустя Резерфорд сменил его на посту профессора экспериментальной физики и директора Кавендишской лаборатории. После 1919 г. деятельность Т. сводилась к выполнению обязанностей главы Тринити-колледжа, дополнительным исследованиям в Кавендишской лаборатории и выгодным вложениям денег. Ему нравилось работать в саду, и он часто совершал дальние прогулки в поисках необычных растений. Томсон женился на Розе Паджет в 1890 г.; у них были сын и дочь. Его сын, Дж. П. Томсон, получил Нобелевскую премию по физике за 1937 г. Т. умер 30 августа 1940 г. и был похоронен в Вестминстерском аббатстве в Лондоне. Т. оказал влияние на физику не только результатами своих блестящих экспериментальных исследований, но и как превосходный преподаватель и прекрасный руководитель Кавендишской лаборатории. Привлеченные этими его качествами, сотни наиболее талантливых молодых физиков со всего мира выбирали местом обучения Кембридж. Из тех, кто работал в Кавендише под руководством Т., семеро стали в свое время лауреатами Нобелевской премии. В дополнение к Нобелевской премии Т. получил много других наград, среди которых можно указать медали: Королевскую (1894), Хьюза (1902) и Копли (1914), присужденные Лондонским королевским обществом. Он был президентом Лондонского королевского общества в 1915 г. и ему было пожаловано дворянство в 1908 г. * * * ТОМСОН (Thomson) Дж. П. (3 мая 1892 г. - 10 сентября 1975 г.). Нобелевская премия по физике, 1937 г. совместно с Клинтоном Дж. Дэвиссоном. Английский физик Джордж Паджет Томсон родился в Кембридже. Он был единственным сыном и старшим из двух детей Дж. Дж. Томсона, профессора экспериментальной физики Кембриджского университета и директора Кавендишской лаборатории, и Розы Элизабет (в девичестве Паджет) Томсон, дочери Джорджа Паджета, региус-профессора медицины в Кембридже. До вступления в брак Роза Паджет была одной из студенток Дж. Томсона в Кавендишской лаборатории. Джи-Пи, как называли его друзья и коллеги, получил школьное образование в Перс-скул в Кембридже, где учился блестяще. Поступив в Тринити-колледж в 1910 г., он уже на следующий год оказался старшекурсником ив 1914 г. взял первые награды по математике и естественным наукам. Окончив в этом же году университет со степенью бакалавра, он стал стипендиатом-исследователем и преподавателем математики в Корпус-Кристи-колледже Кембриджа. В этом качестве он пребывал вплоть до 1922 г. с перерывом в годы первой мировой войны. Во время войны Т. с 1914 по 1915 г. служил во Франции лейтенантом, а затем вернулся в Англию, где в течение четырех лет работал над проблемами устойчивости и летных качеств самолетов. В это время он научился летать и написал свой первый учебник "Прикладная аэродинамика" ("Applied Aerodynamics"), который был опубликован в 1919 г. По возвращении в Кембридж Т. закончил исследования по электрическим разрядам в газах - ту работу, которую он начал еще студентом под руководством своего отца. В ходе ее он открыл - одновременно с Фрэнсисом У. Астоном, - что элемент литий существует в форме двух изотопов с массами 6 и 7. В 1922 г. Т. стал профессором натурфилософии (физики) в Абердинском университете в Шотландии и занимал этот пост до 1930 г., когда он был назначен профессором физики в Империал-колледже в Лондоне. В 1952 г. он возвращается в Кембридж как руководитель Корпус-Кристи-колледжа, где и остается вплоть до ухода в отставку в 1962 г. Именно в Абердине Т. сделал свой наиболее значительный вклад в теоретическую физику. В период между 1919 и 1927 гг. американский физик Клинтон Дж. Дэвиссон (в содружестве с К. Кунсманом и Лестером Джермером) изучал взаимодействие электронов с металлическими поверхностями. Используя электронные пучки и монокристаллические металлические мишени, эта группа ученых, работая в лабораториях телефонной компании "Белл", экспериментально доказала существование дифракции электронов на кристаллах - явления, предсказанного еще Луи де Бройлем, который выдвинул гипотезу о том, что электроны имеют волновую природу, причем длина волны электрона обратно пропорциональна его скорости. Решающие эксперименты были проведены этими учеными в январе 1927 г., когда им удалось зарегистрировать явление интерференции, вызванное дифракцией электронов на монокристалле никеля. Т. узнал об исследованиях Дэвиссона в сентябре 1926 г., когда оба ученых встретились на конференции в Оксфорде. Вернувшись в Абердин, он начал изучать взаимодействие электронов с тонкими твердыми пленками в вакууме вместо более сложной газовой среды. Т. предложил одному из своих студентов, Александеру Риду, использовать в качестве мишени очень тонкую пленку целлулоида. Многие электроны, обладавшие высокой энергией, проходя через такую пленку, отклонялись, образуя на помещенной позади мишени фотопластинке дифракционные кольца. По мере возрастания энергии у электронов углы отклонения уменьшались, что подтверждало волнообразное поведение электронов. Поскольку структура целлулоида была тогда еще неизвестна, Т. и Рид переключились на металлические мишени (алюминиевые, золотые, платиновые) с хорошо изученной кристаллической решеткой. В каждом случае отклонившиеся электроны образовывали ясно различимые кольца, размеры которых превосходно согласовывались с формулой де Бройля. Эксперименты Т. дали решающее опытное подтверждение гипотезе о волновой природе высокоэнергетических электронов, дополнив тем самым результаты Дэвиссона, который имел дело с электронами низких энергий. Т. и Дэвиссон разделили в 1937 г. Нобелевскую премию по физике "за экспериментальное открытие дифракции электронов на кристаллах". При презентации лауреатов Ханс Плейель, член Шведской королевской академии наук, сказал: "С помощью электронных пучков стало возможным объяснить, каким образом структура металлических поверхностей изменяется при различных механических, температурных и химических воздействиях. Кроме того, удалось установить свойства тонких слоев газа и порошка". Болезнь помешала Т. присутствовать на церемонии награждения, однако в следующем году он съездил в Стокгольм, чтобы прочитать Нобелевскую лекцию. После 1937 г. Т. неоднократно выполнял роль научного советника британского министерства авиации. В 1941 г. возглавляемый им комитет передал британскому правительству заключение, в котором производство атомной бомбы признавалось осуществимым. Эта рекомендация оказала влияние на решение Великобритании принять участие в Манхэттенском проекте. После второй мировой войны Т. принял активное участие в работах по овладению управляемым термоядерным синтезом. Он выступал в поддержку максимального международного сотрудничества в развитии атомной энергии в мирных целях. Свой последний вклад в физику он сделал в 1951 г., когда исследовал ливни космических частиц в космических лучах, испускаемых звездами. В 1924 г. Т. женился на Кетлин Бьюкенен, дочери ректора Абердинского университета. У них родились два сына и две дочери, которых Томсону пришлось воспитывать одному после смерти жены в 1941 г. С детства Т. увлекался изготовлением миниатюрных моделей кораблей, любил пускать их по воде. Его коллега Майкл Маккрум как-то вспоминал, что "способность Т. связывать между собой разнообразные факты, его богатая память, широкий кругозор и проницательный ум вместе с ненасытной жаждой обмениваться мнениями делали застольные беседы с ним просто восхитительными". Т. было пожаловано дворянство в 1943 г. Среди его многочисленных наград есть медаль Хьюза (1939) и Королевская медаль (1949) Лондонского королевского общества, медаль Франклина (1960) Франклиновского института и медаль Фарадея (1960) Института инженеров по электротехнике и электронике. Он был иностранным членом Американской академии наук и искусств. Лиссабонской академии наук, а также членом-корреспондентом Австрийской академии наук.
Добро пожаловать!
Большая Библиотека
приветствует Вас!
