En 1902, il reçoit lamédaille Hughes, en 1906, le prix Nobel de physique pour son travail sur la conductivité électrique des gaz[1], et en 1914, lamédaille Copley. En 1908, il devient membre de l'ordre du Mérite et estanobli[3], ce qui lui donne droit au titre deSir.
Il est président de laRoyal Society de 1916 à 1920. En 1919, un de ses étudiants,Ernest Rutherford, lui succède à la chaire Cavendish de physique expérimentale. Il meurt le à Cambridge, et est enterré dans l'abbaye de Westminster.
Dans sa première expérience, il explore la possibilité de séparer lacharge électrique négative des rayons cathodiques par lemagnétisme.
Il construit untube cathodique qui se termine dans une paire de cylindres avec des fentes branchées à unélectromètre.
Thomson découvre que si les rayons cathodiques sont déviés par unchamp magnétique de sorte qu'ils ne peuvent pas entrer par les fentes, alors l'électromètre n'enregistre guère de charge électrique. Il conclut que la charge négative ne peut pas être séparée des rayons.
Dans sa deuxième expérience, il démontre que les rayons cathodiques peuvent être déviés par unchamp électrique, ce qui est prévisible pour les particules chargées. En effet, d'autres chercheurs avaient essayé sans succès d'observer cet effet, mais Thomson croit que les expériences antérieures étaient erronées à cause de traces de gaz.
Il construit un tube cathodique avec unvide plus poussé, et muni d'une couche de peinturephosphorescente au bout pour détecter des rayons incidents.
Thomson démontre une déviation dans un sens, qui indique que la charge des rayons cathodiques est négative.
Dans une troisième expérience, Thomson détermine le rapport de la charge à la masse (e/m) des rayons cathodiques en mesurant leur déviation sous l'influence du champ magnétique ainsi que de leurénergie cinétique. Il calcule un e/m mille fois plus élevé que le rapport analogue pour unionhydrogène (H+), ce qui suggère que les rayons cathodiques contiennent des particules soit très légères soit très hautement chargées.
Thomson arrive à une conclusion audacieuse : les rayons cathodiques sont composés de « corpuscules » qui proviennent de l'intérieur des atomes des électrodes, ce qui implique que les atomes sont divisibles. Le « corpuscule » découvert par Thomson est l'électron déjà prévu parStoney.
Thomson imagine un « modèle de plum pudding » de l'atome auquel ces corpuscules (les prunes) se déplacent à l'intérieur d'une mer de charges positives (le pudding). Cette idée est toutefois contredite plus tard parErnest Rutherford, qui démontre que la charge positive est concentrée dans le noyau.
Au coin droit inférieur de la plaque photographique se trouvent les taches faites par les deux isotopes dunéon : néon-20 et néon-22.
En 1906, Thomson montre que l'atome d'hydrogène ne contient qu'un électron. À cette époque certaines théories ont envisagé divers nombres d'électrons.
En 1912, il étudie la composition des mélanges des ions positifs dits « rayons anodiques ». Au cours de cette recherche, il mesure la déflexion d'un faisceau denéon ionisé (Ne+) qui passe à travers un champ magnétique ainsi qu'un champ électrique. Sur la plaque photographique qui lui sert comme détecteur, il observe deux taches (voir image) qui correspondent aux atomes de masses 20 et 22. Il conclut que le néon est constitué d'atomes de deux masses différentes ouisotopes.
L'avenue JJ Thomson, sur le site de West Cambridge de l'Université de Cambridge, ainsi que la médaille Thomson, parrainée par la Fondation internationale de spectrométrie de masse, lui rendent hommage[13],[14].
(en)Biographie sur le site de lafondation Nobel (le bandeau sur la page comprend plusieurs liens relatifs à la remise du prix, dont un document rédigé par la personne lauréate — leNobel Lecture — qui détaille ses apports)
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