Джордж Томсон

Биография

Английский физик Джордж Паджет Томсон родился в Кембридже. Он был единственным сыном и старшим из двух детей Дж.Дж. Томсона, профессора экспериментальной физики Кембриджского университета и директора Кавендишской лаборатории, и Розы Элизабет (в девичестве Паджет) Томсон, дочери Джорджа Паджета, региус-профессора медицины в Кембридже. До вступления в брак Роза Паджет была одной из студенток Дж. Томсона в Кавендишской лаборатории.

Джи-Пи, как называли его друзья и коллеги, получил школьное образование в Перс-скул в Кембридже, где учился блестяще. Поступив в Тринити-колледж в 1910 г., он уже на следующий год оказался старшекурсником ив 1914 г. взял первые награды по математике и естественным наукам. Окончив в этом же году унив

ерситет со степенью бакалавра, он стал стипендиатом-исследователем и преподавателем математики в Корпус-Кристи-колледже Кембриджа. В этом качестве он пребывал вплоть до 1922 г. с перерывом в годы первой мировой войны.

Во время войны Т. с 1914 по 1915 г. служил во Франции лейтенантом, а затем верн

улся в Англию, где в течение четырех лет работал над проблемами устойчивости и летных качеств самолетов. В это время он научился летать и написал свой первый учебник «Прикладная аэродинамика» («Applied Aerodynamics»), который был опубликован в 1919 г. По возвращении в Кембридж Т. закончил исследован

ия по электрическим разрядам в газах – ту работу, которую он начал еще студентом под руководством своего отца. В ходе ее он открыл – одновременно с Фрэнсисом У. Астоном, – что элемент литий существует в форме двух изотопов с массами 6 и 7.

В 1922 г. Т. стал профессором натурфилософии (физики) в А

бердинском университете в Шотландии и занимал этот пост до 1930 г., когда он был назначен профессором физики в Империал-колледже в Лондоне. В 1952 г. он возвращается в Кембридж как руководитель Корпус-Кристи-колледжа, где и остается вплоть до ухода в отставку в 1962 г.

Именно в Абердине Т. сделал

свой наиболее значительный вклад в теоретическую физику. В период между 1919 и 1927 гг. американский физик Клинтон Дж. Дэвиссон (в содружестве с К. Кунсманом и Лестером Джермером) изучал взаимодействие электронов с металлическими поверхностями. Используя электронные пучки и монокристаллические мета

ллические мишени, эта группа ученых, работая в лабораториях телефонной компании «Белл», экспериментально доказала существование дифракции электронов на кристаллах – явления, предсказанного еще Луи де Бройлем, который выдвинул гипотезу о том, что электроны имеют волновую природу, причем длина волны э

лектрона обратно пропорциональна его скорости. Решающие эксперименты были проведены этими учеными в январе 1927 г., когда им удалось зарегистрировать явление интерференции, вызванное дифракцией электронов на монокристалле никеля.

Т. узнал об исследованиях Дэвиссона в сентябре 1926 г., когда оба у

ченых встретились на конференции в Оксфорде. Вернувшись в Абердин, он начал изучать взаимодействие электронов с тонкими твердыми пленками в вакууме вместо более сложной газовой среды. Т. предложил одному из своих студентов, Александеру Риду, использовать в качестве мишени очень тонкую пленку целлуло

ида. Многие электроны, обладавшие высокой энергией, проходя через такую пленку, отклонялись, образуя на помещенной позади мишени фотопластинке дифракционные кольца. По мере возрастания энергии у электронов углы отклонения уменьшались, что подтверждало волнообразное поведение электронов.

Поскольку

структура целлулоида была тогда еще неизвестна, Т. и Рид переключились на металлические мишени (алюминиевые, золотые, платиновые) с хорошо изученной кристаллической решеткой. В каждом случае отклонившиеся электроны образовывали ясно различимые кольца, размеры которых превосходно согласовывались с ф

ормулой де Бройля. Эксперименты Т. дали решающее опытное подтверждение гипотезе о волновой природе высокоэнергетических электронов, дополнив тем самым результаты Дэвиссона, который имел дело с электронами низких энергий.

Т. и Дэвиссон разделили в 1937 г. Нобелевскую премию по физике «за экспериме

нтальное открытие дифракции электронов на кристаллах». При презентации лауреатов Ханс Плейель, член Шведской королевской академии наук, сказал: «С помощью электронных пучков стало возможным объяснить, каким образом структура металлических поверхностей изменяется при различных механических, температу

рных и химических воздействиях. Кроме того, удалось установить свойства тонких слоев газа и порошка». Болезнь помешала Т. присутствовать на церемонии награждения, однако в следующем году он съездил в Стокгольм, чтобы прочитать Нобелевскую лекцию.

После 1937 г. Т. неоднократно выполнял роль научно

го советника британского министерства авиации. В 1941 г. возглавляемый им комитет передал британскому правительству заключение, в котором производство атомной бомбы признавалось осуществимым. Эта рекомендация оказала влияние на решение Великобритании принять участие в Манхэттенском проекте. После вт

орой мировой войны Т. принял активное участие в работах по овладению управляемым термоядерным синтезом. Он выступал в поддержку максимального международного сотрудничества в развитии атомной энергии в мирных целях. Свой последний вклад в физику он сделал в 1951 г., когда исследовал ливни космических

частиц в космических лучах, испускаемых звездами.

В 1924 г. Т. женился на Кетлин Бьюкенен, дочери ректора Абердинского университета. У них родились два сына и две дочери, которых Томсону пришлось воспитывать одному после смерти жены в 1941 г. С детства Т. увлекался изготовлением миниатюрных моде

лей кораблей, любил пускать их по воде. Его коллега Майкл Маккрум как-то вспоминал, что «способность Т. связывать между собой разнообразные факты, его богатая память, широкий кругозор и проницательный ум вместе с ненасытной жаждой обмениваться мнениями делали застольные беседы с ним просто восхитите

льными».

Т. было пожаловано дворянство в 1943 г. Среди его многочисленных наград есть медаль Хьюза (1939) и Королевская медаль (1949) Лондонского королевского общества, медаль Франклина (1960) Франклиновского института и медаль Фарадея (1960) Института инженеров по электротехнике и электронике. О