06/10/2026 · VietTechies · Biên tập
Vào năm 1870, danh sách chờ kéo dài tại công ty chế tạo đầu máy xe lửa Sharp, Stewart, & Co. đã thay đổi hoàn toàn tương lai của một cậu bé 14 tuổi đến từ Cheetham Hill, gần Manchester. Gia đình vốn kỳ vọng Joseph John Thomson sẽ theo học nghề kỹ thuật—một con đường đầy triển vọng và có vị thế xã hội lúc bấy giờ. Trước sự trì hoãn này, cha cậu quyết định đăng ký cho cậu vào Trường Đại học Owens như một giải pháp tạm thời. Theo Viện Lịch sử Khoa học (Science History Institute), sự gián đoạn ngoài dự kiến này đã làm chệch hướng kế hoạch ban đầu của gia đình, đưa Thomson vào một môi trường học thuật, nơi con đường sự nghiệp của ông từng bước chuyển hướng sang khoa học lý thuyết.
Danh sách chờ làm chệch hướng sự nghiệp kỹ thuật
Hai năm sau khi Thomson nhập học tại Trường Đại học Owens, cha ông đột ngột qua đời. Gia đình rơi vào cảnh khó khăn tài chính, khiến họ không còn khả năng chi trả khoản học phí đắt đỏ để theo đuổi suất học nghề kỹ thuật danh giá. Không thể dấn thân vào ngành công nghiệp, Thomson tiếp tục ở lại trường. Tại đây, Giáo sư Thomas Barker, Trưởng khoa Toán, đã nhận ra năng lực phân tích vượt trội của ông. Giáo sư Barker khuyên người học trò trẻ tuổi nên hoàn thành chương trình học về toán học và vật lý thay vì bỏ dở con đường học vấn.
Từ lần thi thứ hai đến ghế Trưởng khoa Cavendish
Vào tháng 10 năm 1876, ở tuổi 19, Thomson trúng tuyển vào Trường Đại học Trinity thuộc Đại học Cambridge sau khi vượt qua kỳ thi đầu vào ở lần thử sức thứ hai. Ông thể hiện trí tuệ xuất sắc trong lĩnh vực toán lý thuyết và tốt nghiệp năm 1880 với danh hiệu Second Wrangler trong chương trình thi toán Mathematical Tripos. Thành tích ấn tượng này giúp ông giành được suất học bổng nghiên cứu tại Trường Đại học Trinity, nơi ông bắt đầu chuyển hướng sang nghiên cứu thực nghiệm. Đến năm 1884, ở tuổi 27, Thomson được bổ nhiệm làm Giám đốc Phòng thí nghiệm Cavendish, gánh vác trọng trách lãnh đạo cơ sở nghiên cứu hàng đầu này trong suốt 34 năm.
Bẻ cong chùm tia vào năm 1897
Năm 1897, Thomson tập trung nghiên cứu các tia âm cực bên trong ống thủy tinh chân không. Bằng cách chiếu một từ trường qua các tia này, ông quan sát thấy độ lệch lớn hơn nhiều so với dự kiến. Thomson đã tính toán tỷ lệ điện tích trên khối lượng của các hạt mang điện trong chùm tia và phát hiện ra tỷ lệ này lớn gấp gần 1.000 lần so với tỷ lệ ở một nguyên tử hydro. Vào tháng 4 năm 1897, ông công bố tại Viện Hoàng gia Anh rằng các tia âm cực bao gồm các thực thể dưới nguyên tử mà ông gọi là "tiểu thể" (corpuscles)—những hạt nhỏ hơn nhiều so với bất kỳ nguyên tử nào từng được biết đến. Bằng chứng cho thấy nguyên tử có thể phân chia được này đã mở ra kỷ nguyên vật lý dưới nguyên tử, mang về cho Thomson giải Nobel Vật lý năm 1906.
Những mô hình phác thảo và di sản giải Nobel
Thomson tiếp tục đi sâu nghiên cứu cấu trúc nguyên tử, đề xuất các mô hình tạm thời vào năm 1899 và 1903 mô tả các tiểu thể mang điện tích âm chuyển động bên trong một khối cầu mang điện tích dương—một khái niệm sau này được gọi vui là "mô hình bánh mỳ nướng nhân nho" (plum pudding model). Sau đó, ông nghiên cứu các tia dương, hợp tác với trợ lý Francis Aston để phát triển khối phổ kế và phát hiện ra các đồng vị bền không phóng xạ. Vai trò hướng dẫn nghiên cứu của ông tại phòng thí nghiệm đã tạo ra một thế hệ học thuật phi thường: 7 sinh viên nghiên cứu của ông, cùng với con trai ông là George Paget Thomson vào năm 1937, sau này đều đoạt giải Nobel Vật lý.
Thomson đảm nhận vị trí giáo sư tại Phòng thí nghiệm Cavendish cho đến năm 1918 và xuất bản thêm 50 công trình khoa học trước khi qua đời vào năm 1940. Sự chuyển hướng ban đầu khỏi ngành chế tạo đầu máy xe lửa đã đưa ông tới một môi trường phòng thí nghiệm giúp biến vật lý dưới nguyên tử từ những giả thuyết lý thuyết thành một ngành khoa học nền tảng trên toàn cầu.
Ảnh minh họa do AI tạo, không phải ảnh tư liệu.
Nguồn: Joseph John “J. J.” Thomson