John Thompson

约瑟夫·约翰·汤姆孙爵士 （英语：Sir Joseph John Thomson，1856年12月18日—1940年8月30日），英国物理学家，诺贝尔物理学奖获得主， 他发现了电子并测定了其质荷比，这是第一个被发现的亚原子粒子。

1897年，汤姆孙表明，阴极射线由以前未知的带负电粒子（现称为电子）组成，他计算出这种粒子必须比原子小得多，并且有非常小的质荷比。 汤姆孙在1913年也发现了稳定（非放射性）元素同位素的第一个证据，这是他在探索阳极射线（正离子）的过程中的成果之一。 他与弗朗西斯·阿斯顿一起确定带正电粒子的性质的实验是质谱法的第一次使用，使得质谱仪的发展。

汤姆孙因其在气体导电方面的工作而被授予1906年诺贝尔物理学奖。

教育和个人生活

汤姆孙1856年出生于英格兰的曼彻斯特附近，苏格兰人家庭。1870年，他在不寻常年轻的14岁就被录取在曼彻斯特的欧文学院（现在的曼彻斯特维多利亚大学）学习了工程学，搬到了剑桥大学三一学院。1884年12月22日，他被任命成为剑桥大学卡文迪许物理学教授，即卡文迪许实验室主任。他的学生之一是欧内斯特·卢瑟福，卢瑟福于1919年接替汤姆孙就任卡文迪许物理学教授。

受到詹姆斯·麦克斯韦工作的影响和X射线的发现，他推导出阴极射线（参见阴极射线管）存在于带负电的粒子，他称之为“微粒”，这种微粒现在认识为电子。电子曾经被约翰斯东·斯通尼提出过，作为电化学中电荷的单位，但是汤姆孙认识到电子也是亚原子粒子，这一点是第一次被发现。1897年他的发现为人所知，并在科学圈内引起了轰动，并最终于1906年被授予诺贝尔物理学奖。

家庭

1890年，汤姆孙娶了罗丝·佩杰特（Rose Elisabeth Paget），他的前学生之一。她是英国剑桥医学教授兼医师乔治·爱德华·佩杰特爵士的女儿。他们育有一子乔治与一女琼（Joan Paget Thomson）。极富戏剧性的是，他的儿子乔治·汤姆孙后来因证实电子是一种波而被授予诺贝尔物理学奖。（参见波粒二象性）

发现电子

在汤姆孙以前，威廉·普朗特、诺曼·洛克耶等数名科学家就曾提出原子应该是由更基本的单元所组成，他们假设这个基本单元应与最轻的原子，氢原子有相同的大小。汤姆孙在1897年首先提出小于原子1000倍的亚原子粒子，也就是现在所称的电子。这项发现源自于汤姆孙对阴极射线性质的研究。在汤姆孙发现阴极射线(在当时被称为莱纳德射线)在空气中行走的距离较于原子大小的粒子的所做预测还要更远之后，1897年4月30日，他借由测量阴极射线碰撞产生的热与阴极射线的磁偏转，估算出阴极射线的质量。实验结果显示阴极射线较氢原子轻1000倍，而且不论何种原子产生的阴极射线都有一样的质量。汤姆孙判断阴极射线是由非常轻且带负电的粒子组成，而且是构成原子的普遍材料。他当时称这粒子为“corpuscles”，然而而后的学界多使用“electron”称呼电子，这个词由乔治·斯托尼于1891年提出，早于汤姆孙实际发现电子。

在1897年4月，汤姆孙仅初步怀疑阴极射线可受电场偏转（以往的研究者如海因里希·赫兹以为它们不会偏转）。在汤姆孙提出了电子的一个月后，他发现将如果将阴极射线的放电管抽到非常低压的状态时，可以更有效的使阴极射线偏转。借由电场与磁场的偏转，汤姆孙得以计算出电子的质荷比，并证实他之前的估计。这也成为测定电子质荷比的著名方法。（电子电荷的测量要到1909年罗伯特·密立根油滴实验。）

汤姆孙认为电子是从阴极射线管中的微量气体发射出来的，他从而断定原子是可分割的，电子就是原子的组成成分之一。1904年，汤姆孙提出梅子布丁模型，假设原子是带正电的球体物质与其中的电子组成，为了解释原子的电中性性质，电子分布在均匀的正电海中。