Física para tod@s

Joseph John Thomson nació en Manchester el 18 de diciembre de 1856. Su primeros estudios los realizó en colegios locales cercanos a su domicilio y no en internados, algo muy común entre las clases altas de la era victoriana. Su afición de niño era la jardinería y compraba semillas y libros de botánica. En una ciudad industrial como Manchester su sueño con 13 años era ser ingeniero, pero en aquella época la ingeniería no era una carrera universitaria. Con 14 años ingresó en el Owens College de Manchester y allí fue qui´zas su profesor de física, Balfour Stewart, el que influyo en la futura carrera científica de Thomson. Sus profesores le animaron a que se presentara a los exámenes de ingreso en la Universidad de Cambridge y en octubre de 1876, con 19 años, marchó a Cambridge, ciudad que ya no abandonaría hasta su muerte. Allí comenzó a prepararse para examinarse del Tripos Matemático, cuyos exámenes realizó en enero de 1880, quedando second wrangler por detrás de Joseph Larmor que fue senior wrangler. Este segundo puesto en el Tripos le abría todas las puertas para seguir su carrera en Cambridge o en cualquier otra universidad británica, pero él decidió permanecer en Cambridge donde fue fellow del Trinity College.

Los primeros trabajos de investigación de Thomson estuvieron relacionados con el electromagnetismo de Maxwell plasmado en su Treatise, como fue la invención del concepto de masa electromagnética. Sin embargo, el descubrimiento fundamental de Thomson fue el del electrón, realizado en 1897 cuando llevaba a cabo investigaciones sobre las propiedades de los rayos catódicos. Descubrió que estos rayos estaban constituidos por partículas cargadas negativamente. De este modo estableció la existencia de los electrones de los que determinó su relación carga/masa mediante su famoso experimento que se estudia en los temas de “interacción magnética”. Thomson estudió las descargas eléctricas en gases y la estructura eléctrica de la materia y también descubrió diversos isótopos. Fue galardonado con el Premio Nobel de Física en 1906 pero no por el descubrimiento del electrón, sino

“en reconocimiento de los grandes méritos de sus investigaciones teóricas y experimentales sobre la conducción de la electricidad por los gases”.

Su hijo, George Paget Thomson también recibió el Premio Nobel de Física en 1937 -que compartió con el físico estadounidense Clinton Davisson-, por su trabajo relativo a la difracción de electrones en cristales y la demostración de sus propiedades ondulatorias de los electrones. Se da así la ironía de que el hijo del que fuera conocido como “padre del electrón” y les asignará a éstos el carácter de partículas (corpúsculos) devolvía  a estas partículas el carácter ondulatorio (dualidad onda-corpúsculo).

En otoño de 1884 Thomson se convirtió en el tercer director del prestigioso Laboratorio Cavendish de la Universidad de Cambridge -centro que dirigió durante 35 años-, que antes que él había sido dirigido por físicos eminentes como Maxwell y Lord Rayleigh, y que después de Thomson tuvo como directores a otros Premios Nobel de Física como Rutherford, Lawrence Bragg o Mott. La Universidad de Cambridge fue, sin duda, el centro más influyente de la Física en los siglos XIX y gran parte del siglo XX y Thomson fue tanto un “producto” del sistema educativo de esta Universidad, como un actor de primera magnitud en la consolidación de Cambridge como centro mundial de la Física. Hasta la fecha 29 Premios Nobel han trabajado en el Laboratorio Cavendish, incluidos Watson y Crick, los descubridores del ADN.

Thomson, además de aparecer en los libros de texto como el descubridor del electrón, la primera partícula subatómica de la historia de la Física, también lo hace como el primero en desarrollar un modelo atómico, conocido como el “pastel de pasas” (plum-pudding), en el que los electrones “las “pasas”) están repartidos en el seno de una distribución de carga positiva (el “pastel”).

J. J. Thomson falleció en Cambridge el 30 de agosto de 1940, viendo como una nueva guerra hacia temblar de nuevo a la vieja Europa, y está enterrado en la Abadía de Westminster, cerca de las tumbas de Newton, Darwin, Lord Kelvin y Rutherford, entre otros.

En el siguiente enlace al “Curso de física por Internet” de Ángel Franco se puede visualizar un applet en el que se reproduce el experimento de Thomson para la determinación de la relación carga-masa del electrón.

Jaume Navarro, El padre del electrón. J. J. Thomson. Nivola libros y ediciones. Madrid, 2006.

“J.J. Thomson – Biographical”. Nobelprize.org. Nobel Media AB 2014. Web. 15 Dec 2015.