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约瑟夫·约翰·汤姆森(1856-1940)是英国物理学家,因通过实验发现电子并由此提出原子的“葡萄干布丁模型”,于1906年荣获诺贝尔物理学奖,被誉为“电子之父”。他出生于曼彻斯特郊区的齐瑟姆山一个书商家庭,早年因家境贫寒原计划成为一名工程师,但凭借奖学金进入欧文斯学院(曼彻斯特大学前身)学习,后考入剑桥大学三一学院,并于1884年,年仅28岁时接替瑞利勋爵,成为卡文迪许实验室第三任主任,领导该实验室进入辉煌时代。 汤姆森科学生涯的转折点始于他对阴极射线本质的深入研究。当时,学界对此存在激烈争论:德国学派认为它是一种“以太波”,而英国学派则认为它是带电粒子流。1897年,汤姆森设计了一系列精巧实验,通过测量阴极射线在电场和磁场中的偏转,计算出这种粒子的荷质比(e/m)。他震惊地发现,该值比已知最轻离子(氢离子)的荷质比大近两千倍。这一结果只能有两种解释:要么电荷极大,要么质量极小。他推断出正确的结论:阴极射线由一种质量远小于原子、带负电的亚原子粒子构成。他将这种粒子称为“微粒”,后普遍称为“电子”。这一发现直接证明了原子是可分的,彻底改变了人类对物质基本结构的认知。 汤姆森的成就远不止于此。1912年,他利用抛物线法对不同气体的正离子进行研究,发现了氖-20和氖-22的存在,这是稳定同位素首次在非放射性元素中被发现,直接导向了质谱仪的发明(后由其学生阿斯顿完善)。他在气体导电理论和电磁理论方面亦有重要贡献。作为导师,他培养了包括欧内斯特·卢瑟福(其继任者)、弗朗西斯·阿斯顿、查尔斯·威尔逊、尼尔斯·玻尔等在内的七位诺贝尔奖得主,其领导的卡文迪许实验室成为当时世界物理学的中心。 这位因其发现而开启微观世界大门的物理学家,其提出的原子模型(电子嵌在均匀正电球体中)虽很快被学生的卢瑟福核式模型所取代,但他发现电子这一成就本身,标志着现代原子物理学和粒子物理学的开端,其名因此永载科学史册。#科技 #科普 #科学 #物理
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