乔治·汤姆孙（1937年诺贝尔物理学奖得主）
| 姓名 | 乔治·佩吉特·汤姆孙爵士（Sir George Paget Thomson） |
|---|---|
| 出生 | 1892年5月3日，英国剑桥 |
| 逝世 | 1975年9月10日（83岁），英国剑桥 |
| 国籍 | 英国 |
| 母校 | 剑桥大学三一学院 |
| 知名于 | 电子衍射实验 |
| 奖项 | 诺贝尔物理学奖（1937年） |
| 研究领域 | 物理学、电子衍射 |
| 机构 | 剑桥大学、阿伯丁大学、伦敦帝国学院 |
生平
乔治·佩吉特·汤姆孙1892年5月3日出生于英国剑桥的一个物理学世家。他的父亲约瑟夫·约翰·汤姆孙（J.J.汤姆孙）正是因发现电子而获1906年诺贝尔物理学奖的著名科学家。乔治·汤姆孙就读于帕斯公学后进入剑桥大学三一学院，1914年获学士学位。第一次世界大战期间他服役于英国皇家空军，从事航空研究。战后他于1919年被任命为剑桥大学基督学院研究员，1922年任阿伯丁大学自然哲学教授。1930年至1952年，他担任伦敦帝国学院物理学教授，后为剑桥大学基督学院院长。1952年受封为爵士。1975年9月10日在剑桥去世。
学术生涯
乔治·汤姆孙的学术生涯横跨实验物理、理论物理和应用科学多个领域。1920年代中期，德布罗意的物质波假说引起了汤姆孙的极大兴趣。与戴维孙使用低能电子束研究镍单晶表面的反射衍射不同，汤姆孙采取了另一种思路：使用高能电子束（数万电子伏特）穿透薄金属箔，观察透射衍射图案。
1927年，汤姆孙在阿伯丁大学领导实验。他将高速电子束射向极薄的金、铂和铝箔（厚度仅约100纳米），在箔后的荧光屏上观察到清晰的同心亮环——这正是电子波的衍射图样。这一图案与X射线穿过多晶粉末时产生的德拜-谢勒衍射环完全类似，确认了电子的波动性。
汤姆孙与戴维孙使用的实验方法互为补充：戴维孙使用低能电子和反射模式，汤姆孙使用高能电子和透射模式。两种方法均得到了衍射证据，使物质波假说的实验基础更为稳固。
二战期间，汤姆孙转向军事应用研究。他参与英国核武器计划（管合金项目），担任英国政府科学顾问，对铀同位素分离和核反应堆设计做出了贡献。他还研究过雷达和反潜艇战术。
战后他继续从事等离子体物理、热核聚变等研究。他提出了"托卡马克"型聚变装置的一种早期设计方案。
获奖成就
汤姆孙与戴维孙因"发现电子衍射现象"共享1937年诺贝尔物理学奖。有趣的是，汤姆孙的父亲J.J.汤姆孙曾因证明电子的粒子性获诺贝尔奖，而儿子则因证明电子的波动性获同一奖项——父子二人各自证明了电子的一个互补侧面，堪称物理学史上的佳话。
此外，汤姆孙于1930年当选英国皇家学会会士，1960年获皇家学会的休斯奖章，1970年获法拉第奖章。他曾任不列颠协会A部主席（1948年）和物理研究所所长。
历史贡献
乔治·汤姆孙的电子衍射实验是量子力学实验验证的关键一环。电子的波粒二象性由此被彻底证明，德布罗意关系式（λ = h/p）得到实验确认。
他的高能电子透射衍射技术为后来的电子显微镜提供了关键的物理基础。1927年的实验直接启发和推动了透射电子显微镜的发展。今天，透射电子显微镜的分辨率可达原子尺度，广泛用于材料科学、纳米技术和生物结构研究，其基本原理正是基于高速电子的衍射和成像。
汤姆孙也对等离子体物理和受控核聚变做出了开创性贡献。他在1950年代的聚变研究为后来的托卡马克装置提供了理论基础。
作为科学政策顾问，汤姆孙在二战和战后英国科技决策中发挥了重要作用。他是曼哈顿计划中英国方面的协调人之一。
一个有趣的历史"对仗"是：J.J.汤姆孙发现了电子（粒子性），G.P.汤姆孙证明了电子的波动性——两人恰好构成了波粒二象性的完整叙事。这是科学史上最为迷人的父子传承故事之一。
轶事典故
汤姆孙家族堪称物理学的"王朝"：J.J.汤姆孙发现了电子，其子G.P.汤姆孙证明了电子的波动性，父子双双获诺贝尔奖（1906年和1937年），这在诺贝尔奖历史上是罕见的父子传承。
乔治·汤姆孙在阿伯丁大学做电子衍射实验时使用的设备极为简陋，薄金属箔是用化学腐蚀法手工制备的。按今天的标准看，那些实验条件简直不可思议。
晚年汤姆孙撰写了一部著名的教科书《原子》（The Atom），深入浅出地介绍了原子物理。他还撰写了回忆录《J.J.汤姆孙——一位物理学家和发现者的回忆》，生动记述了其父的科学生涯。
尽管出身名门，但汤姆孙从不炫耀家世。在帝国学院任教时，学生们称他为"汤姆孙教授"，并不知道他就是那位"发现电子的汤姆孙"的儿子，直到有人偶然发现他在办公室里的家庭合照。
参考文献
1. Thomson, G. P. (1927). Diffraction of Cathode Rays by a Thin Film. Nature, 119, 890-891. 2. Thomson, G. P. & Reid, A. (1927). Diffraction of Cathode Rays by a Thin Film. Nature, 120, 298-299. 3. Nobel Foundation. George Paget Thomson – Biographical. NobelPrize.org. 4. Thomson, G. P. (1935). The Wave Mechanics of Free Electrons. McGraw-Hill. 5. Navarro, J. (2019). Thomson family: Two Nobel prizes in physics. Physics Today, 72(6), 44-50.