Por Rosann Kozlowski, atualizado em 30 de agosto de 2022

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O trabalho inovador de Joseph John Thomson remodelou a nossa compreensão do átomo. Matemático que se tornou físico experimental, Thomson descobriu o elétron, inventou o espectrômetro de massa e revelou a existência de isótopos – fundamentos que sustentam a física e a química modernas.

Primeira vida e fundações acadêmicas

Nascido em Manchester, Inglaterra, em 1856, Thomson foi inicialmente direcionado para a engenharia. Quando a morte de seu pai tornou esse caminho insustentável, ele ganhou uma bolsa de estudos no Trinity College, em Cambridge, em 1876, para estudar matemática. Depois de se tornar Fellow em 1880, foi nomeado Professor Cavendish de Física Experimental em 1884, sucedendo Lord Rayleigh.

Quebrando o Átomo:Experimentos com Raios Catódicos

A partir de 1894, Thomson investigou os raios catódicos – fluxos de partículas carregadas dentro de um tubo de vácuo. Ao comparar o seu comportamento no ar e no vácuo, ele observou que as partículas viajavam muito longe, sugerindo que eram muito menores que os próprios átomos.

Descobrindo o Elétron

Thomson refinou seu aparelho para desviar esses raios usando campos elétricos e magnéticos. Medir os ângulos de deflexão permitiu-lhe calcular a relação carga/massa, que permaneceu constante entre os gases. Ele concluiu que as partículas eram constituintes subatômicos universais, que ele chamou de “corpúsculos”. Mais tarde, eles foram chamados de elétrons, os blocos de construção da matéria com carga negativa.

O modelo do pudim de ameixa

Em 1904, Thomson propôs o seu famoso modelo de pudim de passas:uma esfera carregada positivamente com electrões incorporados como ameixas. Embora mais tarde tenha sido refutado pelo modelo nuclear de Rutherford de 1911, foi a primeira tentativa de incorporar partículas subatómicas numa teoria atómica.

Invenção do Espectrômetro de Massa

Thomson estendeu o conceito de tubo de raios catódicos para íons positivos, criando o primeiro espectrômetro de massa. Ao adicionar uma tela fluorescente e uma deflexão magnética precisa, ele conseguiu traçar as relações massa-carga como parábolas distintas. Trabalhando com o estudante Francis William Aston, o instrumento de Thomson lançou as bases para a moderna análise de massa.

Descobrindo Isótopos

Usando o espectrômetro de massa, Thomson e Aston detectaram dois padrões distintos de íons neon em 1912 – massas atômicas 20 e 22 – revelando que átomos do mesmo elemento poderiam diferir em massa. Esta descoberta de isótopos foi alcançada antes da identificação do nêutron em 1932.

Legado e Honras

Em 1906, Thomson recebeu o Prêmio Nobel de Física por suas investigações sobre a condução de eletricidade por gases , e ele é celebrado por definir o elétron, ser pioneiro na espectrometria de massa e identificar isótopos. Seu trabalho continua a influenciar a física e a química.

Anos posteriores e aprovação

Thomson permaneceu professor de Cambridge até sua morte em agosto de 1940. Ele está enterrado na Abadia de Westminster ao lado de Isaac Newton e Charles Darwin.