STORIA DELLA FISICA: JOSEPH JOHN THOMSON

Joseph John Thomson nasce il 18 dicembre del 1856 in Inghilterra vicino a Cambridge. Dopo aver studiato ingegneria, frequenta il Trinity College di Cambridge, prima di diventare, nel 1884, professore della cattedra di fisica. Nel 1890 si unisce in matrimonio con Rose Paget, che gli regalerà due figli; nel 1894, invece, diventa direttore del laboratorio Cavendish di Cambridge, carica che manterrà fino al 1919. 

Thomson si dedica allo studio dell'origine dei raggi catodici, al centro del dibattito scientifico dell'epoca. Nel 1897, a due anni di distanza dalla scoperta di Perrin (che aveva dimostrato che i raggi catodici trasportano cariche negative), riesce a deviare i raggi catodici in un campo elettrico: da qui deriva la convinzione che a comporre i raggi catodici sono cariche elettriche negative, gli elettroni. 

Lo studioso determina le più importanti caratteristiche di queste particelle, sottoponendo i raggi catodici alla contemporanea azione di due campi: uno magnetico e l'altro elettrico; in questo modo riesce a misurare la velocità e il rapporto tra la carica e la massa.

Tenendo conto della migrazione delle goccioline di nebbia nel campo elettrico, inoltre, arriva a una prima valutazione relativa alla massa dell'elettrone. 

Nello stesso anno Thomson dimostra l'emissione di elettroni nell'effetto termoelettronico e nell'effetto fotoelettrico, e quindi, con la collaborazione di Ernest Rutherford, realizza un metodo di misurazione della natura della radiazioni che vengono prodotte dalle sostanze radioattive, fondato sulla ionizzazione che esse compiono in un gas.
La scoperta degli elettroni, poi, viene utilizzata per studiare il fenomeno dei gas attraversati dal passaggio di elettricità. La spiegazione trovata dal fisico consiste nella teoria della ionizzazione, che gli varrà il premio Nobel nel 1906. La scoperta dell'elettrone ripropone la questione della struttura della materia.
Nel 1904 Thomson propone un modello di atomo "a panettone" composto da elettricità positiva distribuita in maniera continua, in cui sono inseriti gli elettroni così che l'atomo sia neutro dal punto di vista elettrico.
Thomson prova anche a calcolare alcune linee spettrali tra le più conosciute con il suo modello, ma senza risultati efficaci. Il modello viene confutato poi da Marsden e Geiger nel 1909, ma si dimostra comunque indispensabile in quanto precursore del modello atomico di Bohr.

Il figlio George Paget Thomson nel 1937 riceve il premio Nobel per aver dimostrato che l'elettrone - scoperto dal padre - è di fatto,un'onda.
Joseph John Thomson muore il 30 agosto del 1940 a Cambridge: il suo cadavere è sepolto di fianco a quello di Isaac Newton nell'abbazia di Westminster.

STORIA DELLA FISICA: Wilhelm Wien

GAFFKEN (PRUSSIA; ORA PARUSNOYE, RUSSIA), 13/01/1864 - MONACO DI BAVIERA, 30/08/1928

Figlio di un proprietario terriero della Prussia Orientale. Dal 1882 frequentò l’Università di Göttingen e quindi l’Università di Berlino dove si occupò di diffrazione della luce da metalli e sull’influenza del materiale sul colore della luce rifratta.

La malattia del padre lo costrinse ad abbandonare temporaneamente gli studi ed a tornare a casa per amministrare le terre di famiglia, fino al 1890 quando furono vendute e poté tornare da Helmholtz .

Qui lavorò con Holborn su di un metodo per misurare alte temperature con termoelementi e si occupò anche di termodinamica teorica, specialmente di radiazione termica. Nel 1893 annunciò la legge che stabilisce come varia la lunghezza d’onda della radiazione emessa con la temperatura, che verrà chiamata più tardi legge dello spostamento. Nel 1894 pubblicò un lavoro dove i termini ‘temperatura’ ed ‘entropia’ vengono estesi alla radiazione nel vuoto e definì un corpo ideale che assorba completamente la radiazione, da lui chiamato corpo nero.

Nel 1896 propose una formula per la distribuzione in frequenza della radiazione del corpo nero (legge di Wien) che i lavori sperimentali sulla radiazione di corpo nero. 

Per questo lavoro otterrà il Premio Nobel del 1911.

Da questa formula partì il suo collega di lavoro Max Planck per risolvere il problema della radiazione di corpo nero, introducendo il concetto di quanto, e quindi è giustificato il giudizio di Max von Laue “la sua gloria immortale è stata quella di condurci ai cancelli della fisica quantistica”.

Nel 1896 fu nominato Professore di Fisica a Aix-la Chapelle, succedendo a Philipp Lenard, e trovò un laboratorio attrezzato per lo studio delle scariche elettriche nel vuoto; così si dedicò ai raggi catodici. Confermò la scoperta di Jean Perrin sulla natura dei raggi catodici come particelle di carica negativa e quasi contemporaneamentea J.J. Thomson a Cambridge, ma con un diverso metodo, ne misurò il rapporto carica-massa.

Nel 1898 si sposò con Luise Mehler dalla quale avrà quattro figli.

Nello stesso anno, studiando la deviazione dei raggi canale, scoperti da Goldstein, da parte di campi magnetici, concluse che erano composti da particelle positive di massa quasi uguale all’atomo di idrogeno. Il suo metodo, raffinato da J.J. Thomson, diventò più tardi la spettroscopia di massa e quelle particelle solo dopo i lavori di Rutherford del 1919 furono chiamate protoni.

Nel 1920 fu nominato Professore di Fisica all’Università di Monaco dove rimase per il resto della sua vita. Nel 1923, come Direttore dell’Istituto di Fisica, presiedette la commissione per l’esame di laurea di Heisenberg e con la sua bassa votazione contribuì a spingere quest’ultimo, per la delusione, verso Gottinga.

Fu membro di numerose Accademie delle Scienze, da Berlino a Vienna a Stoccolma e Washington.