العالم الإنجليزي جوزيف طومسون هو واحد من الأسماء اللامعة في تاريخ الفيزياء، وقد ساهمت إنجازاته واختراعاته في تقديم فوائد كبيرة للبشرية.
العالم جوزيف طومسون
وُلد جوزيف طومسون في عام 1856 في إنجلترا، والتحق بكلية الثالوث التابعة لجامعة كامبريدج. بسبب تفوقه الأكاديمي، تولى مسؤولية مختبر الجامعة، مما أتاح له فرصة إجراء تجارب متعددة أسهمت في تحقيق إنجازاته العلمية المعروفة.
لتميزه في مجال الفيزياء، حصل طومسون على جائزة نوبل في عام 1906، بالإضافة إلى العديد من الجوائز من مؤسسات علمية مختلفة، قبل أن يتوفى عام 1940.
جوزيف طومسون واكتشاف الإلكترون
في أوائل القرن التاسع عشر، اكتشف طومسون ما يُعرف بأشعة الكاثود، واستطاع تحديد نسبة كتلة الأجسام من خلال قياس انحراف الأشعة في وجود مجال مغناطيسي. قام بوضع لوحين كهربائيين بشكل متعاكس لفحص خصائص الجسيمات، حيث لاحظ أن أشعة الكاثود تنحرف نحو الشحنات الموجبة وتبتعد عن الشحنات السالبة.
من خلال هذه التجارب، أدرك طومسون أن أشعة الكاثود تتكون من جسيمات ذات شحنة سالبة. وعند إضافة مجال مغناطيسي، لاحظ تغيراً في انحراف أشعة الكاثود، مما دفعه لاستخدام نوع خاص من المعادن في القطب الكهربائي، حيث ظلت أشعة الكاثود ثابتة دون انحراف.
ابتكار أنبوب الكاثود
قام جوزيف طومسون بابتكار أنبوب الكاثود الذي من خلاله استخلص نتائج تجاربه، وكانت مكونات هذا الأنبوب كالتالي:
- أنبوب زجاجي مفرغ من الهواء.
- مولد لتوليد الإلكترونات الناتجة عن الإشعاعات.
- لفائف حارقة لإطلاق مجال كهرومغناطيسي منخفض التردد لتوجيه الحزمة الكهرومغناطيسية حسب الحاجة.
- الأنود، الذي كان يشير إليه بلقب القطب السالب.
- الكاثود، وهو القطب الموجب.
- شاشة فلورية تنتج ضوءاً ساطعاً عند اصطدام الإلكترونات بها.
ماهية الإلكترون
الإلكترون هو المصطلح الذي أطلقه طومسون في عام 1891 على أصغر الجسيمات الكهربائية. كما استخدم المصطلح لوصف جسيم الفوتون، وهو وحدة ضوئية، ويطلق عليه أيضاً اسم فونون.
أهمية اكتشاف الإلكترون
يمثل اكتشاف طومسون للإلكترون أهمية كبيرة، تتلخص في النقاط التالية:
- الفهم الأعمق لبنية الذرة، مما ساعد على تسريع العمليات التكنولوجية.
- الاستفادة من هذا الاكتشاف في تطوير التلغراف اللاسلكي والراديو.
- المساهمة في اختراع التلفاز الذي أسهم بدوره في تطوير جهاز الرادار.
نموذج طومسون الذري
نموذج طومسون الذري، المعروف أيضاً بنظرية البودنج، هو نموذج توصل إليه طومسون في عام 1904. وتؤكد نظريته أن الذرة تتكون من مادة مشحونة إيجابياً مع وجود جسيمات ذات شحنات سلبية في مواقع مختلفة، مما يجعل الذرة متعادلة الشحنة، وهو النموذج الذي ألهم جميع النماذج الذرية اللاحقة.
أهمية نموذج طومسون الذري
ساهم نموذج طومسون الذري في تحقيق العديد من الاكتشافات المرتبطة بالأجسام الذرية والشحنات الكهربائية، حيث يُنسب إليه اكتشاف النظائر وتطوير مقياس الطيف الكتلي من خلال تجاربه على الجسيمات ذات الشحنة الموجبة. كان لذلك تأثير كبير في تقدم علم الفيزياء وتعزيز اكتشافات جديدة في هذا المجال.
إسهامات طومسون في علم الفيزياء
من أبرز إنجازات طومسون في علم الفيزياء:
- نشر العديد من الملاحظات حول تجاربه في مجالي الكهرباء والمغناطيسية عام 1886.
- ساهم بتعاون مع عدد من الكتاب المتخصصين في الفيزياء في إصدار كتاب حول الفيزياء، خاصة بالتعاون مع البروفسور جون هنري.
- صدرت النسخة الخامسة من كتابه في علم الرياضيات عام 1985، بعد أن صدر لأول مرة في عام 1921.
جوائز نالها العالم طومسون
حصل جوزيف طومسون على مجموعة من الجوائز، من أبرزها جائزة آدمز عام 1884 تقديراً لأبحاثه في مجال الذرة، بالإضافة إلى الجوائز التالية:
- منح وسام الجدارة عام 1908، وحصل على لقب فارس.
- انتُخب كعضو في المجتمع الملكي عام 1884 وتولى رئاسته بين 1916 و1920.
- نال ميدالية هودجكينز الأمريكية عام 1902 تقديراً لجهوده في الفيزياء.
- حصل على جائزتي سكوت وفرانكلين عام 1923، وهما من الجوائز العلمية البارزة.
- استحق ميدالية ماسكارت من فرنسا عام 1927.
- تم اختياره لرئاسة الجامعة البريطانية عام 1901، وحصل على شهادات دكتوراه فخرية من جامعات دبلن وكولومبيا وفكتوريا وأكسفورد وكامبريدج ولندن.
