J. J. Thomson or Sir Joseph John Thomson: British Physicist and Nobel Laureate in Physics

J. J. Thomson or Sir Joseph John 

सर जोझेफ जॉन थॉमसन: नोबेल पारितोषिक विजेते ब्रिटिश भौतिकशास्त्रज्ञ

30 ऑगस्ट स्मृतिदिन 

शिक्षण 

सर जोझेफ जॉन थॉमसन उर्फ जे. जे. थॉमसन हे ब्रिटिश भौतिकशास्त्रज्ञ व नोबेल पारितोषिक विजेते शास्त्रज्ञ होते. 

जे. जे. थॉमसन यांचा जन्म 18 डिसेंबर 1856 रोजी इंग्लंडमध्ये मँचेस्टरमधील चीटम हील इथे झाला.  

त्यांच्या वडिलांचा पुस्तक विक्रीचा व्यवसाय होता. 

थॉमसन यांचे शिक्षण मँचेस्टरमधील ओवेन्स कॉलेजमध्ये ( मँचेस्टर विद्यापीठ) झाले. 

1876 मध्ये केंब्रिज येथील ट्रिनिटी कॉलेजची शिष्यवृत्ती त्यांना मिळाली. ते केंब्रिज कॉलेजमध्ये प्रायोगिक भौतिकशास्त्राचे प्राध्यापक (1884-1918) व ट्रिनिटी कॉलेजचे ‘मास्टर’ (1918-40) होते.

X X

जे. जे. थॉमसन यांचे संशोधन 

थॉमसन यांनी अत्यंत कमी दाबाला वायूंमधून होणाऱ्या विद्युत् धारेच्या संवहनाविषयी संशोधन केले. त्या काळी कॅथोड किरणांच्या बाबतीत वैज्ञानिक वर्तुळात मतभेद होते. कॅथोड किरण हे ऋण विद्युत् प्रभार असलेल्या कणांचे बनलेले आहेत, असे काही वैज्ञानिकांचे मत होते; तर काही वैज्ञानिक असे ठामपणे म्हणत होते की, कॅथोड किरण ह्या विद्युत् चुंबकीय लहरी आहेत. हा मतभेद सोडविण्यासाठी थॉमसन यांनी जॉन एस. टाउनसेंड (John S. Townsend) आणि हेरॉल्ड ए. विल्सन (Harold A. Wilson) या आपल्या सहकारी संशोधकांच्या मदतीने प्रयोग केले. या प्रयोगांतून त्यांना असे आढळले की, बाह्य विद्युत् आणि चुंबकीय क्षेत्रांमधून कॅथोड किरण सरळ न जाता आपल्या मार्गापासून विचलित होतात. यावरून त्यांनी असे सिद्ध केले की, कॅथोड किरण म्हणजे ऋण विद्युत् प्रभार असलेले कण आहेत. या कणांवर असलेला विद्युत् प्रभार (e) आणि या कणांचे द्रव्य (m) यांच्या गुणोत्तराचे (e/m) मापन 1897 मध्ये त्यांनी प्रयोगाच्या आधारे केले.

थॉमसन यांनी हाच प्रयोग निरनिराळ्या धातूंपासून तयार केलेल्या कॅथोडच्या पट्ट्या वापरून आणि वेगवेगळ्या वायूंमधून कॅथोड किरण जाऊ देऊन केला. पण प्रत्येक वेळी कॅथोड किरणांमधील कणांवर असलेला विद्युत् प्रभार आणि त्या कणांचे द्रव्यमान यांच्या गुणोत्तराचे मूल्य समान आले. यावरून कॅथोडपासून निघणारे ऋण विद्युत् प्रभारित कण हे पदार्थाच्या अणूंमधील मूलभूत कण असले पाहिजेत, असा निष्कर्ष थॉमसन यांनी काढला. अशाप्रकारे इलेक्ट्रॉन ह्या अणुमध्ये असलेल्या मुलभूत कणाचा शोध लागला. थॉमसन यांनी इलेक्ट्रॉनाचे अनेक महत्त्वाचे गुणधर्मसुद्धा शोधून काढले. इलेक्ट्रॉनाच्या या गुणधर्मांचा वापर करून शास्त्रज्ञ आणि तंत्रज्ञ यांनी अनेक लहान-मोठी उपकरणे तयार केली.

इलेक्ट्रॉनाच्या शोधानंतर काही वर्षांनी म्हणजे 1904 मध्ये थॉमसन यांनी अणुची संरचना स्पष्ट करण्यासाठी अणुचे प्लम पुडिंग मॉडेल (Plum pudding model) प्रस्तावित केले. बेसनाच्या लाडूमध्ये जसे बेदाणे असतात किंवा कलिंगडामध्ये ज्याप्रमाणे बिया असतात, त्याचप्रमाणे धन विद्युत् प्रभारित अणूमध्ये ऋण विद्युत् प्रभारित इलेक्ट्रॉन विखुरलेले असतात, अशी कल्पना थॉमसन यांनी मांडली. विशेष म्हणजे त्यांचे विद्यार्थी असलेल्या अर्नेस्ट रदरफर्ड (Ernest Rutherford) यांनी अणूची ही रचना चुकीची असल्याचे सिद्ध केले.

अणूमधील सर्वांत पहिल्या मूलभूत कणाचा शोध लावण्याचे श्रेय जसे थॉमसन यांना दिले जाते, त्याचप्रमाणे एखाद्या किरणोत्सारी गुणधर्म न दाखवणाऱ्या स्थिर रासायनिक मूलद्रव्याच्या समस्थानिकाचे (isotope) अस्तित्त्व सिद्ध करण्याचे श्रेयसुद्धा त्यांना दिले जाते. 1913 मध्ये निऑन ह्या मूलद्रव्याच्या समस्थानिकाचा त्यांनी शोध लावला. यासाठी थॉमसन यांनी मूलद्रव्याचे वर्णपट (spectrum) घेण्याची जी पद्धत वापरली त्यावरून पुढे द्रव्यमान वर्णपटशास्त्राची (Mass spectroscopy) नवीन शाखा निर्माण झाली.

थॉमसन यांनी इ.स. 1905 मध्ये पोटॅशियम या मूलद्रव्याच्या नैसर्गिक किरणोत्सारितेचा शोध लावला. 1906 मध्ये हायड्रोजन अणूमध्ये केवळ एकच इलेक्ट्रॉन असतो, हे त्यांनी सिद्ध केले. त्यापूर्वी हायड्रोजनामध्ये अनेक इलेक्ट्रॉन असावेत, असा समज होता.

X X

पुरस्कार/सन्मान

अणूमध्ये केंद्रकाभोवती वेगवेगळ्या कक्षांमधून फिरणाऱ्या इलेक्ट्रॉनांचा शोध लावणाऱ्या थॉमसन यांना वायूंमधून होणारे विद्युत् धारेचे संवहन याविषयी केलेल्या संशोधनाबद्दल महत्त्वाच्या सैद्धांतिक आणि प्रायोगिक कार्याबद्दल थॉमसन यांना 1906 मध्ये भौतिकशास्त्राचे नोबेल पारितोषिक मिळाले. 

विशेष म्हणजे त्यांच्या मार्गदर्शनाखाली संशोधन करणाऱ्या त्यांच्या एकूण आठ विद्यार्थ्यांना नोबेल पारितोषिक मिळाले. यांमध्ये नील्स बोर, माक्स बोर्न, विल्यम हेन्री ब्रॅग, अर्नेस्ट रदरफर्ड यांच्यासह टॉमसन यांचाही समावेश आहे.

 तसेच 1908 मध्ये त्यांना सर किताब देऊन गौरवण्यात आले. सर जे. जे. थॉमसन यांनी स्थिर रासायनिक मूलद्रव्याच्या समस्थानिकाचे (isotope) अस्तित्व आणि पोटॅशियम या मूलद्रव्याच्या नैसर्गिक किरणोत्सारितेचा शोध याबद्दल संशोधन केले.

थॉमसन हे 1884-1918 या काळात कॅव्हेंडिश प्रयोगशाळेचे प्रमुख होते आणि त्यांच्या मार्गदर्शनाखाली ही प्रयोगशाळा भौतिकशास्त्राच्या संशोधनाचे एक जागतिक केंद्र म्हणून नावारूपास आली. 

1884 मध्ये रॉयल सोसायटीने त्यांची सदस्य म्हणून निवड केली आणि ह्यूज (1902) व कॉप्ली (1914) या पदकांनी त्यांना सन्मानित करण्यात आले. 

1915-20 या काळात थॉमसन रॉयल सोसायटीचे अध्यक्ष होते. ब्रिटिश सरकारने त्यांना नाइट (1908) व ऑर्डर ऑफ मेरिट हे किताब देऊन त्यांच्या कार्याचा गौरव केला.

X X

जे.जे.थॉमसन यांची संशोधन ग्रंथ

विद्युत् चुंबकत्व व इतर विषयांसंबंधीचे थॉमसन यांचे 230 शोधनिबंध आणि 13 ग्रंथ प्रसिद्ध आहेत. त्यांपैकी 

नोट्स ऑन रिसेंट रिसर्चेस इन इलेक्ट्रिसिटी अँड मॅग्नेटिझम (1893), 

ए टेक्स्टबुक ऑफ फिजिक्स (जे. एच्. पॉयटिंग यांच्यासह, 4 खंड), 

एलिमेंट्स ऑफ द मॅथेमॅटिकल थिअरी ऑफ इलेक्ट्रिसिटी अँड मॅग्नेटिझम (1895), 

कंडक्शन ऑफ इलेक्ट्रिसिटी थ्रू गॅसेस (1903; जॉर्ज थॉमसन या आपल्या मुलाच्या मदतीने दोन खंडांत काढलेली सुधारित आवृत्ती 1928-33), आणि द इलेक्ट्रॉन इन केमिस्ट्री (1923) हे ग्रंथ विशेष प्रसिद्ध आहेत.

मृत्यू 

अशा या प्रतिभावान सर जोझेफ थॉमसन शास्त्रज्ञाचे इंग्लंडमधील केंब्रिज या ठिकाणी 30 ऑगस्ट 1940 रोजी निधन झाले.

 

View, comments and Share