domingo, novembro 22, 2015

Biografia de J. J. Thomson | Cientistas famosos.

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J. J. Thomson levou a ciência a novas alturas com sua descoberta de 1897 do elétron – a primeira partícula subatômica. Ele também encontrou a primeira evidência que estável elementos pode existir como isótopos e inventou uma das ferramentas mais poderosas em química analítica, o espectrômetro de massa.

Primórdios: Escola e Universidade

Joseph John Thomson nasceu em 18 de dezembro de 1856, em Manchester, Inglaterra, Reino Unido.
Seu pai, Joseph James Thomson, correu a uma livraria de especialista que estava em sua família há três gerações. Sua mãe, Emma Swindells, veio de uma família que tinha uma empresa de algodão.
Mesmo como um jovem rapaz, Joey, que mais tarde seria conhecido como J. J., estava profundamente interessado em ciência. Na idade de 14, ele se tornou um estudante no Owens College, da Universidade de Manchester, onde estudou matemática, física e engenharia.
Um garoto tímido, seus pais esperavam que tornou-se um engenheiro aprendiz com uma locomotiva companhia. Essas esperanças foram frustradas, no entanto, com a morte de seu pai, quando J. J. tinha 16 anos. As taxas de aprendizagem engenharia eram elevadas, e a mãe dele não poderia pagá-los.
Este infortúnio beneficiado, finalmente, ciência, porque J. J. precisava de encontrar financiamento para continuar sua educação. Em 1876, ele ganhou uma bolsa de estudos que o levou, com 19 anos, a Universidade de Cambridge para estudar matemática. Quatro anos mais tarde ele se formou com honras em seu grau de bacharel.
Thomson continuou estudando em Cambridge, e em 1882 ele ganhou o prêmio do Adam, uma das universidades mais procuradas prêmios em matemática. Em 1883, ele foi premiado com um mestrado em matemática.

Primeiros trabalhos de investigação

Átomos
Quando Thomson começou sua carreira de investigação, ninguém tinha uma imagem clara de como é a aparência de átomos. Thomson decidiu que ele poderia imaginá-los como uma espécie de anel de fumaça e ver onde a matemática o levaria. Neste trabalho, para o qual ele foi premiado com tanto prêmio do Adam e seu mestrado tinha o título de Um Tratado sobre o movimento dos anéis de vórtice. Embora o título e o início de capítulos sugere matemática aplicada é o tema principal, os títulos das seções finais são reveladoras:
  • Pressão de um gás. Lei de Boyle
  • Efusão térmica
  • Esboço de uma teoria química
  • Teoria da quantivalence
  • Valência dos diversos elementos [químicas]
Thomson estava empurrando sua poderosa mente matemática para um conhecimento mais aprofundado da matéria.

Eletricidade e magnetismo

Além de átomos, Thomson começou um sério interesse em equações de James Clerk Maxwell, que havia revelado a eletricidade e o magnetismo para ser manifestações de uma única força – a força eletromagnética – e tinha revelado a luz ser uma onda eletromagnética.
Em 1893, com a idade de 36, Thomson publicou notas sobre pesquisas recentes em eletricidade e magnetismo, construindo no trabalho de Maxwell. Seu livro é descrito às vezes como "Equações de Maxwell Volume 3."

Mais significativas contribuições Thomson para a ciência

Descoberta do elétron – a primeira partícula subatômica

Em 1834, Michael Faraday havia cunhado a palavra íon conta para partículas carregadas que foram atraídas positivamente ou negativamente carregadas de eletrodos. Então, em vez de Thomson, já era conhecido que átomos eram associados de alguma forma cargas elétricas, e que os átomos podem existir em formas iónicas, carregando cargas positivas ou negativas. Por exemplo, sal de mesa é feita de átomos de sódio e cloro ionizados.
At+: um íon de sódio com uma única carga positiva
CL: um íon cloreto com uma única carga negativa
Em 1891 o George Johnstone Stoney tinha inventado o elétron de palavra para representar a unidade fundamental de carga elétrica. Ele não, no entanto, propor que o elétron existia como uma partícula em sua própria direita. Ele acreditava que representava a menor unidade de carga que um átomo ionizado poderia ter.
Átomos eram ainda considerados como indivisíveis.
Em 1897, aos anos 40, Thomson realizado um experimento agora famoso com um tubo de raios catódicos.

Thomson permitiu que seus raios catódicos viajar através do ar, ao invés do vácuo usual e ficou surpreso com o quão longe eles poderiam viajar antes de eles foram parados. Isto sugeriu-lhe que as partículas dentro os raios catódicos eram muitas vezes menores do que os cientistas tinham estimado átomos para ser.
Então, as partículas de catódicos eram menores que átomos! Quanto a sua massa? Eles tinham uma massa típica de, digamos, um átomo de hidrogênio? – a menor partícula então conhecida.
Para estimar a massa de uma partícula de raio de cátodo e descobrir se sua acusação era positivo ou negativo, Thomson desviado raios catódicos com campos eléctricos e magnéticos para ver a direção que eles foram desviados e até onde eles foram retirados do curso. Ele sabia que o tamanho da deflexão contaria sobre a massa da partícula e a direção da deflexão dizia-lhe a carga de partículas transportadas. Ele também estima massa medindo a quantidade de calor as partículas geradas quando eles acertaram um alvo.
Thomson usou uma câmara de nuvem para estabelecer que uma partícula de catódicos levou a mesma quantidade de carga (ou seja, uma unidade) como um íon de hidrogênio.
Destas experiências, ele desenhou três conclusões revolucionárias:
  • Catódicos partículas foram negativamente carregadas.
  • Catódicos partículas foram pelo menos 1000 vezes mais leves que um átomo de hidrogênio.
  • Que fonte foi usada para gerá-los, todas as partículas catódicos foram de massa idêntica e carga idêntica.
2300 anos antes, Demócrito na Grécia antiga tinha usado seu intelecto para deduzir a existência dos átomos. Então, em 1808, John Dalton tinha ressuscitado idéia de Demócrito com a teoria atômica. Pelo tempo de Thomson, os cientistas estavam convencidos de que os átomos eram as partículas mais pequenas do universo, os blocos de construção fundamentais de tudo.
Essas crenças foram abaladas pelas experiências de J. J. Thomson, que provaram a existência de uma nova partícula fundamental, muito menor do que o átomo: os elétrons. O mundo nunca seria o mesmo novamente.
Os físicos agora tinham um incentivo para investigar as partículas subatômicas – partículas menores que o átomo. Eles fizeram isso desde então, tentando descobrir os blocos de construção que compõem os blocos de construção que compõem os blocos de construção que compõem os blocos de construção... da matéria.
Embora muitos blocos de construção foram descobertos, elétron Thomson parece ser uma partícula verdadeiramente fundamentais que não podem ser dividida ainda mais.
Thomson foi premiado com o Nobel de 1906 em física por sua descoberta.

O átomo como um pudim de ameixa

Com base nos seus resultados, Thomson produziu seu modelo famoso (mas incorreta) pudim de ameixa do átomo. Ele retratado o átomo como um 'pudim' carga uniformemente positiva dentro que orbitavam as ameixas (elétrons).

Invenção do espectrômetro de massa

Na descoberta do elétron, Thomson também se mudou para a invenção de uma nova ferramenta extremamente importante para análise química – o espectrômetro de massa.
Em sua forma mais simples, um espectrômetro de massa se assemelha a um tubo de raios catódicos, embora no caso do espectrômetro de massa, o feixe de partículas carregadas é composto de íons positivos, ao invés de elétrons. Esses íons são desviados da senda reta por campos elétricos/magnéticos. A quantidade de deflexão depende da massa do ião (baixas massas são desviadas mais) e carga (taxas elevadas são desviadas mais).
Por radiação ionizante materiais e colocá-los através de um espectrômetro de massa, os elementos químicos presentes podem ser deduzidos pela quanto seus íons são desviados.

Descoberta que cada átomo de hidrogênio tem somente um elétron

Em 1907, Thomson estabelecido usando uma variedade de métodos que cada átomo de hidrogênio tem somente um elétron.

Descoberta dos isótopos dos elementos estáveis

Embora Thomson descobriu o elétron, os cientistas ainda tinham um longo caminho a percorrer para atingir o mesmo uma compreensão básica do átomo: prótons e nêutrons estavam ainda a ser descoberto.
Apesar destes obstáculos, em 1912, Thomson descobriu que os elementos estáveis podem existir como isótopos. Em outras palavras, o mesmo elemento pode existir com diferentes massas atômicas.
Thomson fez esta descoberta quando seu aluno pesquisa que Francis Aston despedido ionizado néon através de um magnético e o campo elétrico – ou seja, ele usou um espectrômetro de massa – e observado duas deflexões distintas. Thomson concluiu que néon em duas formas, cujas massas são diferentes – ou seja, os isótopos.
Aston passou a ganhar o prêmio Nobel de 1922 em química para continuar este trabalho, descobrindo um grande número de isótopos estáveis e descobrir que todas as massas de isótopo eram toda número múltiplos de massa do átomo de hidrogênio.

Alguns detalhes pessoais e o fim

Em 1890, com idades entre 33, Thomson casou-se com Rose Elizabeth Paget, um jovem físico trabalhando em seu laboratório. Ela era filha de um professor de medicina de Cambridge. O casal teve um filho, George e uma filha, Joan.
Humilde e modesto, com um tranquilo senso de humor, provavelmente seria as melhores palavras para resumir a personalidade de Thomson.
Embora a pesquisa científica consumido mais de seu tempo, ele gostava de relaxar cultivando seu grande jardim.
Apesar de sua modéstia ele se tornou Professor Cavendish de Física Experimental na Universidade de Cambridge – um papel realizado pela primeira vez por James Clerk Maxwell – com a idade de apenas 27. Como Professor de Cavendish, além de fazer descobertas notáveis, ele abriu o caminho para a grandeza para um número significativo de outros cientistas.
Na verdade, um número notável de investigadores de Thomson passou a se para tornar vencedores do Prêmio Nobel, incluindo Charles T. R. Wilson, Charles Barkla, Ernest Rutherford, Francis Aston, Owen Richardson, William Henry Bragg, William Lawrence Bragg e Max Born.
Thomson tinha 40 anos quando Ernest Rutherford chegou ao seu laboratório. Após a reunião, Rutherford escreveu de Thomson:
"Ele é muito agradável na conversa e não é fossilizado em tudo. No que diz respeito a aparência, ele é um homem de tamanho médio, escuro e muito jovem ainda: faz a barba, muito mal e usa seu cabelo um pouco longo. "
A cereja do bolo do Nobel para seus trabalhadores pesquisa veio 31 anos depois Thomson foi premiado com o prêmio Nobel de 1906 em física, quando seu filho George venceu o mesmo prémio em 1937. Prêmio de George também foi para o trabalho com elétrons, que provou que pode se comportar como ondas.
Thomson foi nomeado cavaleiro em 1908, tornando-se Sir J. J. Thomson.
J. J. Thomson morreu com a idade de 83, em 30 de agosto de 1940. Suas cinzas foram enterradas na Nave da Abadia de Westminster, juntar-se outros grandes de ciência como Isaac Newton, Lord Kelvin, Charles Darwin, Charles Lyell e seu amigo e assistente de pesquisa antigo Ernest Rutherford.
Traduzido del website: Famous Scientists para fins educacionais
Biografias de personagens históricos e personalidades

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