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22. Jänner 2025

Der britische Physiker Sir Joseph John Thomson studierte Mathematik und Physik am Owens College an der Universität Cambridge, von wo er nach seinem Studium zum weltberühmten Trinity College wechselte und dort Direktor wurde.

In der Physik tobte in der 2. Hälfte des 19. Jahrhunderts ein Kampf um eine neue Theorie vom Aufbau der Materie. Zu Beginn des Jahrhunderts hatte der englische Naturforscher und Mathematiker John Dalton behauptet, es gäbe gute Gründe zur Annahme, dass alle Materie, einschließlich aller Lebewesen, aus Atomen bestehe. Dalton wollte die Idee des griechischen Philosophen Demokrit, wonach alle Dinge aus Atomen aufgebaut sind, neu beleben. Heute ist dieses Wissen eine Selbstverständlichkeit. Damals zerfielen die Physiker in zwei Lager: Die Atomisten und die Nicht-Atomisten. Die Atomisten hatten aber damals schon die stärkeren Argumente. Der französische Chemiker Antoine de Lavoisier hatte hundert Jahre zuvor zeigen können, dass bei chemischen Reaktionen die Mengen der beteiligten Stoffe immer konstant bleiben und außerdem in einem festen Verhältnis zueinander stehen. Die Annahme von Atomen und Molekülen erschien dadurch zwingend.

Auch österreichische Physiker, wie Ludwig Boltzmann und Ernst Mach beteiligten sich an der Debatte über den Aufbau der Materie. Gegen Ende des 19. Jahrhundert platzten dann gleich mehrere wissenschaftliche Bomben hintereinander. 1895 entdeckte Wilhelm Konrad Röntgen in Würzburg seine berühmten durchdringenden Strahlen, und 1896 entdeckte Henri Becquerel in Paris die radioaktiven Strahlen. Kurz darauf konnte das Forscherehepaar Marie und Pierre Curie die ersten radioaktiven Elemente, Polonium und Radium, isolieren.

In dieser Zeit hatte J. J. Thomson eine wichtige Entdeckung mit hohen elektrischen Spannungen in luftleer gepumpten Glaszylindern (so genannte Kathodenstrahlröhren) gemacht. Thomson hatte festgestellt, dass die Eigenschaften der Kathodenstrahlen unabhängig vom verwendeten Material waren und diese Strahlen im elektrischen Feld eine Ablenkung zeigten. Damit besaßen die Strahlen, die sich später als Elektronen entpuppen sollten, eine elektrische Ladung. Thomson wagte daraufhin einen kühnen Vorschlag. Er behauptete, dass Atome eine innere Struktur haben müssen: Die Elektronen sitzen in einer elektrisch positiv geladenen Grundmasse. Dieses Thomsonsche „Rosinenkuchenmodell“ stellte sich später im Detail als falsch heraus, aber die Grundannahme war richtig: Atome existieren und haben einen inneren Aufbau.

J. J. Thomson, einer der großen Wegbereiter der modernen Physik, wurde vor 150 Jahren, am 18.12.1856 geboren. Vor 100 Jahren erhielt er den Nobelpreis für Physik.

Teure Forschung?
Quantentheorie
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Ludwig Boltzmann
J. J. Thomsen

Helden der Wissenschaft:
Leonardo da Vinci
(1452-1419) schrieb in Spiegelschrift und erfand so ziemlich alles 500 Jahre zu früh.