J.J.Thomson，電子の存在を証明: astrolink blog

UK-JAPAN2008のクリスマス企画で書いているイギリスの物理学者の話です．今日はJ.J.トムソン（Joseph John Thomson，1856～1940年）です．
書籍商の家庭に生まれ，両親は息子を技師にするつもりで14歳の時にオーウェンス・カレッジ（現在のマンチェスター大学）に入学させます．ここで2年間学ばせた後，父親は見習いとして工場で働かせるつもりだったようですが，父が在学中に亡くなる事により，そのまま勉学を続けます．
卒業後，1876年にケンブリッジのトリニティカレッジに入学します．1880年に次席で卒業後，キャベンディッシュ研究所に入ります．当時の所長レイリー（Reyleigh）のもとで，陰極線の研究を行います． 電流の正体が何であるかは，電磁気学，電気回路の問題として重要です．ファラデーにより真空放電の実験がなされたことに始まる陰極線の研究で，その正体が何であるかが論争となっていました．
1884年にレイリーが辞職したために所長選挙が行われ，トムソンはわずか28歳で所長に選出されます．所長になってから陰極線の実験に関わる様になります．彼は陰極線の正体は粒子であると考えていたようです．
陰極線に電場や磁場をかけることによる曲がる事から，陰極線を構成する粒子の質量と電荷の比が分かります．真空放電とはいえ，わずかに気体が存在するところで放電させる訳ですが，放電の元となる金属や，中に入っているガスの種類に依らず，粒子の質量と電荷の比が同じだという事を確かめました．また，水素イオンよりも質量が1000倍以上小さいということから，陰極線を構成している粒子は原子よりもうんと軽い事がわかりました．
トムソンが "corpuscles" と呼んだ陰極線を構成している粒子について，ストーニーにより1891年に電子と名付けられました．．またトムソンは，原子はプラスの電荷を持つ粒子の中に電子が含まれているという，プラムプディングモデルを提唱しましたが，これはラザフォードの散乱実験により誤りである事が示されました．
トムソンは1906年，気体の電気伝導に関する理論および実験的研究でノーベル物理学賞を受賞します．真空放電，陰極線の研究は高く評価されました．