تامسن، جوْرج پجیت

[jorj pajit tāmsən]
George paget Thomson
(ت.كیمبریج، انگلستان، 14 اردیبهشت 1271/ 3 مه 1892؛ و.كیمبریج، انگلستان، 19 شهریور 1354/ 10 سپتامبر 1975)، فیزیك.
جوْرج پجیت تامسن، كه بیشتر به صورت «ج.پ.» شهرت دارد، در كیمبریج زاده شد و در همان جا به صورت یكی از فیزیكدانان كیمبریج پرورش یافت. پدرش، سِر ج. ج. تامسن («ج. ج»)، فیزیكدان نامدار در سالهای 1263 تا 1298، استاد فیزیك و صاحب كرسی كوندیش در كالج ترینیتی و در سالهای بعد رئیس این مؤسسه بود. مادرش، روْز پجیت، دختر سر جوْرج پجیت استاد كرسی سلطنتی فیزیك در كیمبریج، و خودش زمانی در آزمایشگاه كوندیش شاگرد فیزیك ج.ج.بود. ج.پ. درواقع به عنوان تنها فرزند خانواده (خواهرش جوْون وقتی كه وی یازده ساله بود متولد شد) در محیط ممتاز نخبگان كیمبریج پرورش یافت. در مدرسه‌ی همسرایان كینگز كالج و مدرسه‌ی پرس درس خواند، و در مدرسه‌ی اخیر برنده‌ی یك بورس تحصیلی در كالج ترینیتی شد. در ترینیتی در دو رشته‌ی ریاضی و فیزیك رتبه‌ی اول را كسب كرد، و بعد از یك سال كار فوق لیسانس در آزمایشگاه كوندیش، در 1293 به عنوان عضو وابسته و مدّرس ریاضی دانشكده‌ی كوْرپس كریستی برگزیده شد. در طول مدت جنگ، از 1293 تا 1297، نخست در هنگ ملكه در فرانسه و سپس، از 1294، در نیروی هوایی سلطنتی در كارخانه‌ی هواپیماسازی سلطنتی در فارنبرا خدمت كرد.
تامسن، بعد از مدت كوتاهی كه در خدمت شركت هواپیماسازی بود، در 1298 به كیمبریج و به دانشكده‌ی كوْرپس كریستی بازگشت. در 1301 به استادی فلسفه‌‌ی طبیعی دانشگاه اَبِردین منصوب شد، و در زمانی كه در آنجا بود با كثلین اسمیث، دختر رئیس دانشگاه، ازدواج كرد. آنان صاحب چهار فرزند شدند، كه كوچكترینشان فقط دوساله بود كه مادرش كثلین در پی بیماری سختی در 1320 درگذشت. تامسن دیگر ازدواج نكرد. در ضمن، در 1310، به عنوان استاد فیزیك كالج سلطنتی لندن برگزیده شد، و جز در اشتغالهای دوره‌ی جنگ جهانی دوم تا 1331 در آنجا ماند. سپس با سمت رئیس كوْرپس كریستی به كیمبریج برگشت، و در 1341 در این مقام بازنشسته شد. وی، جز یك دوره‌ی بیماری در اواخر دهه‌ی 1310، به طور كلی از سلامت خوبی برخوردار بود و در سالهای بعد از هشتاد سالگی هم فعال بود.
تامسن در 1309 به عضویت انجمن سلطنتی برگزیده شد، و در سالهای 1329 و 1330 نایب رئیس آن بود. او نشان هیوز (1318) و نشان سلطنتی (1328) انجمن سلطنتی را دریافت كرد، و همچنین مدال فَرَدی (فاراده) را از مؤسسه مهندسان برق (1339) و تعدادی جایزه و نشان افتخار دیگر را دریافت كرد. در جایزه‌ی نوْبل فیزیك 1316 با ك.ج. دیویسن سهیم شد، و در 1322 به مقام اشرافی مفتخر گردید. از آغاز جنگ جهانی دوم به بعد در شماری از كمیته‌های دولتی خدمت كرد. در میان فعالیتهای بسیار زیادش، ریاست انجمن طرفداران آزادی در علم را نیز برعهده داشت، و نایب رئیس «مجمع دانشمندان اتوْمی» بود. علاقه‌ی خاص او در خارج از حوزه‌ی علم و خدمات اجتماعی، فعالیت در انجمن میراندن رهایی بخش به هنگام بیماریهای سخت درمان ناپذیر (euthanasia) بود، كه نیابت ریاست آن را هم برعهده داشت.

نخستین كارهای علمی تامسن به دو طبقه تقسیم می‌شود. زیر نظر پدرش در آزمایشگاه كوندیش و بعدها در دانشگاه ابردین در زمینه‌ی پدیده‌های تخلیه‌ی گازی، بویژه در مورد پدیده‌های مربوط به پرتوهای مثبت، به تحقیق پرداخت. در خلال جنگ جهانی اول و بلافاصله بعد از آن، وقتش را صرف تحقیقات گاز پویایی (ائروْدینامیك) كرد.

كار تامسن در زمینه‌ی گازپویایی راهگشا نبود، ولی ارزش عملیِ بسیار داشت. او كه مهارتهای ریاضی، مهندسی و خلبانی را با هم تركیب كرده بود، توجهش را روی كاربست نظریه‌ی گازپویایی بر مسائل عملی پرواز متمركز كرد، و این موضوع را تا حدی به كمال و انسجامی كه تا آن زمان نداشت نزدیك ساخت. بعد از جنگ، به تشویق هنری تیزرد، كارهای خودش و دیگران را به رشته‌ی تحریر درآورد و آنها را به صورت یك كتاب جامع درسی با عنوان Applied Aerodynamics («گاز پویایی كاربردی») منتشر كرد. او پس از طرح و جمع بندی نظریه‌ی بنیادین فیزیكی و روشهای تجربی، آنها را در عمل گازپویشی هریك از قطعات هواپیما، و سپس برای كل بدنه‌ی هواپیما، بكار برد. در بخش دوم كتاب، تحلیل ریاضی همه جانبه‌ای از پایداری هواپیما را نشان داد.
برای خود تامسن كار در زمینه‌ی گازپویایی فرصتی بود برای تقویت مهارتهای خود در ریاضیات و بكارگیری آنها در مهندسی نظری؛ در قسمت بعدی عمر خود از این تركیب تواناییها استفاده‌ی بسیار برد. اما در فاصله‌ی میان دو جنگ كار او در حقیقت نوعی شاگردی در زمینه‌ی فیزیك تخلیه‌ی گازی بود، كه كار بر سر آن را قبل از جنگ اول آغاز كرده بود و از 1299 به بعد منجر به انتشار تعدادی مقاله‌ی حقیقی بسیار برجسته شد. در یكی از نخستین نوشته‌هایش تأیید تجربی برای این فكر یوْهانس اشتارك فراهم آورد كه طیف ثانویه‌ی ئیدروژن را به موْلكولهای ئیدروْژن باید نسبت داد، نه به اتوْمهائی كه بوجودآورنده‌ی طیف اولیه بوده‌اند.
در یكی از تحقیقاتش شیوه‌ای ابداع كرد برای آن كه «پرتوهای آنوْدی» (یعنی گسیلهای ثانوی متشكل از اتوْمهای فلزی باردار از سطح آنوْد در یك لامپ تخلیه) را به صورت باریكه‌هائی از لامپهای تخلیه خارج كند. او، با اندودن آنوْدها با نمك فلزهای مختلف و تجزیه‌ی باریكه‌های آنوْدی، توانست محتوای ایزوْتوْپی لیتیوْم و فلزهای دیگر را تعیین كند. در تحقیق دیگری، كه به پراكندگی پرتوهای كُند مثبت (پروْتونها) اختصاص داشت، به نتیجه‌ای رسید كه با نظریه‌ی موجود تفاوت فاحشی داشت، و فكر وجود میدان نیروئی قوی در داخل مولكول ئیدروژن را پیش می‌آورد. چند سال بعد (1304-1305) آزمایشهای دقیقتری ظاهراً این فكر را القا كردند كه در هر موْلكول نیروئی وجود دارد تابع قانون عكس مكعب فاصله بین پروْتونها و الكترونها. تامسن در خلال این سالها، با توجه به علاقه‌ای كه پدرش به ابداع الگوهای مكانیكی كوانتوْمهای نور به مثابه‌ی ساختارهائی در اثیر داشت، برای تأیید فرضیه‌ی كاملاً جاافتاده كوانتوْم نور در برابر فرضیه‌ی «تیرك نوری» طویل تأیید تجربی فراهم آورد. سپس، در 1304، بعد از خواندن نظریه‌ی امواج مادی لوئی سزار ویكتوار موْریس دوْ بروْی، برای اتوْم بوْر نظریه‌ای وضع كرد كه ذرات سازنده‌ی آن با استفاده از نظریه‌ی دوْبروْی و تابشهای گسیل شده و جذب شده به كمك نظریه‌ی كوانتوْمهای نور ج.ج. تامسن توصیف می‌شد.
تا سال 1305 تامسن مجموعه‌ی تحقیقاتی گردآورده بود، اما چیز چشمگیری برای نشان دادن آن نداشت ولی در آن سال كار تجربی وی در زمینه‌ی پرتوهای مثبت و كار نظری‌اش درباره‌ی نظریه‌ی كوانتوْمی آغاز به نزدیك شدن به یكدیگر كردند. وی از جنبه‌ی نظری خیلی تحت تأثیر دوْبروْی بود، و در تابستان 1305 از نظریه‌ی دوْبروْی برای مقایسه‌ی پهن شدگی خطوط طیف از دید كلاسیك و دید كوانتوْمی استفاده كرد. [او تا آن موقع با مكانیك موجی اروین اشروْدینگر رو به رو نشده بود، هرچند اندكی بعد با آن نظریه آشنا شد. با مكانیك ماتریسی ورنر هایزنبرگ و دیگران نیز یا اصلاً رو به رو نشد یا آن را مورد استفاده قرار نداد]. در این میان، وی در بررسی اختلافی كه بین نظریه و آزمایش در پراكندگی پرتوهای كُند مثبت وجود داشت به مقایسه‌ی پدیده‌های مشاهده شده با آنچه قبلاً كارل ویلهلم رامزاوئر مطرح كرده بود كشانده شد، كه در آن به نظر می‌رسید الكترونهای كُند بی مانع و مستقیماً از هسته‌ی اتوْم می‌گذرند.

تاریخ نتایج كار رامزاوئر به اوایل دهه‌ی 1300 می‌رسید و در آنها عموماً به صورت مسأله‌ای معما گونه نگریسته می‌شد، اما با نظریه‌ی كوانتوْمی اتوْم، كه خود وضع نامطمئنی داشت، نتیجه گیری از آنها دشوار و زودرس به نظر رسیده بود؛ ولی معدودی از فیزیكدانها این نتایج را با نتایج دیگری كه دیویسن و همكارانش، لستر هـ. گرمر و چارلز هـ. كونسمن، در آزمایشگاه‌های جنرال الكتریك امریكا بدست آورده بودند پیوند دادند. دیویسن و كونسمن در 1302 در كاری كه اساساً از یك درخواست ثبت اختراع ناشی شده بود، طرحهای متمایزی از پراكندگی الكتروْنهای كند را در برخورد با سطوح فلزی، و مخصوصاً سطح پلاتین، مشاهده كردند. و در سال 1304 دیویسن و گرمر به مجموعه طرحهای نسبتاً متفاوت و در عین حال متمایزتری از پراكندگی الكتروْن در برخورد با تك بلورها دست یافتند. در بهار سال 1304، در جریان بررسی نظریه‌ی دوْبروْی در سمینار فیزیك ماكس بوْرن در گوْتینگن، والتر الساسر اظهار داشت كه نتایج كار رامزاوئر و دیویسن و كونسمن را می‌توان گواه بر ماهیت موجی الكتروْنها تعبیر كرد، و طرحهای پراكندگی متناظر با طرحهایی است كه می‌توان از پراش موج انتظار داشت.

تامسن در 1305 از طرز تفكر الساسر آگاهی نداشت. اما ممكن است از نتایج دیویسن و كونسمن به وسیله‌ی پدرش (كه باز هم نسبت به این مسائل در تردید بود) اطلاع یافته باشد. و در شهریور 1305، در راه بازگشت از اجلاس انجمن بریتانیایی پیشبرد علم در آكسفرد (كه دیویسن هم در آن حاضر بود، ولی ظاهراً با تامسن ملاقاتی نداشت)، با دایمند كه در كیمبریج مشغول بود درباره‌ی كار او در زمینه‌ی توزیع كارمایه‌ی الكترونها پس از برخورد با موْلكولهای هلیوْم بحث كرد. دایمند، كه مقاله‌ی الساسر را خوانده بود، در جریان این كار متوجه طرحهائی شده بود كه حاكی از پراش موج گونه الكتروْنها به وسیله‌ی هلیوْم بود. بسیار عجیب است كه دایمند و ج. پ. تامسن درباره‌ی عقاید الساسر به بحث نپرداختند. دست كم تامسن بعدها نتوانست چنین بحثی را به خاطر آورد.
اما موضوع یك نظریه‌ی موجی درباره‌ی الكترون كه مبتنی بر نظریه‌ی دوْبروْی بود بین آنان به بحث كشیده شد، و تامسن، كه خود از قبل عمیقاً به كار دوْبروْی علاقه داشت، متوجه شد كه تحقیق در زمینه‌ی پرتوهای مثبت را می‌توان برای آزمودن نظریه‌ی موجی مورد استفاده قرار داد. وی، با این استدلال كه تحلیل اثرهای مشاهده شده در هدف جامد آسانتر از هدف گازی است، و بعضی از وسایل پرتوهای مثبت موجود در ابردین بسهولت برای این آزمایش قابل استفاده است، از الگزاندر رید خواست كه پراكندگی الكترونهای گذرنده از پوسته‌های سلولوْئیدی نازك ( به ضخامت 6-10× 3 سانتیمتر) را بر روی صفحات عكاسی بررسی كند. نتیجه‌ی این آزمایش ایجاد «هاله‌ها»ی روشنی بود كه به آنچه از اثرهای پراش انتظار می‌رفت شباهت داشت، و تامسن در مقاله‌ی مشتركی كه در اردیبهشت 1306 به اتفاق رید منتشر كرد از سلولوْئید به عنوان «دستگاه پراشنده» نام برد، و الكترونها را دارای «طول موجها»ئی دانست كه در نظریه‌ی دوْبروْی داده شده است. چون ساختار سلولوْئید ناشناخته بود، نتیجه‌ی آزمایش را قطعی تلقی نكردند. در این حال تامسن، با توجه به معلوم بودن ساختار بلوری فلزات، به ورقه‌های نازك فلزی با همان ضخامت روی آورد و همان آزمایش را برای پراكندگی از آلومینیوم، طلا، و طلای سفید تكرار كرد. نتیجه‌ای كه از این آزمایش حاصل شد آن بود كه ابعاد طرحهای پراشهای مشاهده شده در همه‌‌ی موارد، با تقریب 5 درصد، با پیش بینی نظریه‌ی موجی دوْبروْی درباره‌ی ماده توافق داشت. مجمل این نتایج در آذرماه 1306 و مفصّل آنها در دو ماه بعد منتشر شدند. اظهارنظرهائی مبنی بر این كه این پدیده ممكن است از آثار كلاسیك پرتو مجهول ناشی شده باشد در مقاله‌ی بعدی رد شد.
در این میان دیویسن، كه دیدارش از انگلستان باعث آشنائیش با نظریه‌ی دوْبروْی شده بود، و گرمر تحلیل خود را ادامه دادند و در مقاله‌ای كه در فروردین 1306 (پیش از مقاله‌ی تامسن و رید) انتشار دادند نتایجی را كه از پراكندگی الكتروْنهای كند در برخورد با تك بلورها بدست آورده بودند با استفاده از نظریه‌ی دوْبروْی تعبیر كردند. اما این دو تحقیق اساساً مستقل از یكدیگر بودند. افتخار این كشف را شاید نه تنها بین تامسن و دیویسن (كه در دریافت جایزه‌ی نوبل با هم شریك بودند) بلكه بین دوْبروْی، الساسر، و دایمند نیز باید تقسیم كرد. چنین به نظر می‌رسد كه نظریه‌ی دوبروْی در انگلستان باید به گوش دیویسن خورده باشد، و با توجه به اندیشه‌ی الساسر، برای آن كه وی این نظریه را در مورد كارهای تجربیش، كه قبلاً انجام شده بود، بیازماید، نیازی به نیروی تفكر زیاد نبود. از این جهت شاید كار تامسن مبتكرانه‌تر باشد، اما او نیز در اساس فكر شخص دیگری، در این مورد فكر دایمند، را گسترش می‌داد كه خود او متأثر از اندیشه‌ی الساسر بود.
این كه چون پدر تامسن اولین كسی بود كه ماهیت ذره‌ای الكتروْن را نشان داده بود شاید طنزآمیز به نظر برسد كه باید ماهیت موجی آن را ج.پ. تامسن نشان داده باشد. اما این موضوع از این نظر مناسبتی هم داشت كه علاقه‌ی فرزند تقریباً دنباله‌ی همان دلبستگیهای پدر بود. پدر و پسر در دهه‌ی 1300 صدها كیلومتر از یكدیگر دور بودند، اما هر دو بخش كاری كه ج.پ. بر سر پراش الكتروْن می‌كرد، یعنی نظریه‌ی كوانتومی و پدیده‌های تخلیه در گازها، دقیقاً موضوعاتی بودند كه خود ج.ج. بیشترین علاقه را به آنها داشت. و درواقع، در همان زمانی كه پژوهش پراش الكتروْن در جریان بود، آنها در آماده سازی ویرایش جدیدی از اثر مهم و معتبر ج.ج. به نام Conduction of Electricity Thought Gases («هدایت برق به وسیله‌ی گازها»)، كه در 1307 / 1928 با نام هر دو منتشر شد، همكاری داشتند.
آزمایش پراش الكترون به مثابه‌ی تأیید تجربی نظریه‌ی كوانتوْمی در درجه‌ی اعلای اهمیت بود. اما در زمانی كه این امر اتفاق افتاد، نظریه‌ی كوانتوْمی خود در شكل مكانیك كوانتوْمی جدید بسرعت در مسیر پیشرفت افتاده بود. تامسن با نوشتن كتاب درسی Wave Theory of Free Electron («نظریه‌ی موجی الكتروْن آزاد»، 1930) و استفاده از مكانیك موجی اشروْدینگر در كتاب عامه فهم او، «اتوْم» كه در همان سال منتشر شد، از دستاوردهای مستقیم‌تر نظریه‌ی جدید پیروی كرد.اما در جبهه‌ی مقدم تحقیق، كار تامسن هیچ گونه پیشرفت طبیعی نداشت. به جای این كار، وی به كندوكاو در توانایی پراش الكتروْن به مثابه‌ی ابزاری برای پژوهش روی آورد. نخست در ابردین و سپس در كالج سلطنتی به مطالعه‌ی پدیده‌هائی مانند پراش الكتروْن در تك بلورها پرداخت، و شیوه‌های پراش با ووْلتاژ زیاد را برای پژوهش در میكروْسكوپی سطوح بكار برد. بخش بزرگی از كارهای گروه فیزیك كالج سلطنتی بر بهتر كردن عملی شیوه‌های پراش متمركز بود، و هرچند تامسن در كار عظیمی كه عمدتاً توسط شاگردانش انجام می‌شد مستقیماً نقش نسبتاً كوچكی ایفا می‌كرد، اما سرپرستی و هدایت همه‌ی این كارها را شخصاً برعهده داشت و با همكاری و. كاكرن گزارش قطعی موضوع را تهیه كرد و آن را در 1318/ 1939 با عنوان Theory and Practice of Electron Diffiraction («نظریه و عمل پراش الكتروْن») انتشار داد.
در حالی كه تامسن علاقه‌اش به پراش الكترون را حفظ كرد، توجه فزاینده‌ای هم به تحولات هیجان انگیز فیزیك هسته‌ای در دهه‌ی 1310 مبذول داشت. یكی از جنبه‌های مهم جاذبه‌ای كه پراش الكتروْن همچنان برای او داشت اهمیت آن در زمینه‌ی نظریه‌ی كوانتوْمی در حال تكامل بود، كه علاقه‌ی نظری و تجربی وی را برانگیخت. در پی كشف نوتروْن و پوزیتروْن و شكافت اتوْم در 1311، و به دنبال آن كشف پرتوزایی مصنوعی در دو سال بعد، لبه‌ی كارای فیزیك از قلمرو مكانیك كوانتومی و نظریه‌ی میدان كوانتوْمی- كه از نظر ریاضی مبهم بود- به گستره‌ی فیزیك هسته‌ای تغییر مكان داد، كه زمینه‌ای به همان اندازه جانفرسا ولی دست یافتنی‌تر بود، و دیری نكشید كه علاقه‌ی تامسن نیز به آن جلب شد. وی به اتفاق ج. ا. سكستن در پی یافتن پرتوزایی مصنوعی از بمباران پوْزیتروْنی برآمد. و در پی پژوهش انریكوْ فرمی درباره‌ی آثار نوتروْنهای كند، گروهی از پژوهشگران، از جمله ب. پ. مون و س. ا. وین- ویلیامز، را برای تعیین توزیع سرعت نوتروْنهای كند رهبری كرد. در این كار، برای بمباران آب سنگین در حالت جامد (به عنوان هدف)، از باریكه‌ای از دوْتروْنها استفاده می‌شد و نوتروْنهای حاصل از واكنش دوْترون- دوْترون را در پارافین كند می‌كردند. آنگاه برای اندازه گیری توزیع سرعت و ضرایب جذب نوتروْنها، شیوه‌های زمان پرواز را مورد استفاده قرار می‌دادند. سپس در 1318، در پی كشف شكاف اورانیوْم، تامسن گروه دیگری را برای اندازه گیری بهره‌ی نوتروْنهای حاصل از واكنشهای شكافت رهبری كرد.
بجز دو مقاله‌ی بعد از جنگ در زمینه‌ی آثار ناشی از برخورد پرتوكیهانی، مقاله‌ی تامسن درباره‌ی شكافت و مقاله‌ی مشترك دیگری كه او در همان سال با همكاری یكی از شاگردانش، موْزز بلكمن (كه در زمینه‌ی نظریه‌ی پراش الكترون تحقیق می‌كرد) منتشر كرد، آخرین مقالات علمی بدیع و درخور توجه او بود. اما یك كار بزرگ منتشر نشده در حال انجام شدن بود و خدمات او به كمك علم، كه داشت آغاز می‌شد، از بعضی هجات به همان اندازه‌ی خدمات او به علم حایز اهمیت بود.
آزمایشهای تامسن در زمینه‌ی بهره‌ی نوترونهای ناشی از واكنشهای شكافت تقریباً ( با بیش برآورد 0/7 +- 3/5) به همان نتایجی منتهی شد كه چند هفته زودتر هانس فوْن هالبان، فردریك ژوْلیوْ، ولف كوْوراسكی در پاریس اعلام داشته بودند، و او در اینجا با صراحت به امكان دستیابی به واكنش زنجیره‌ای خود نگهدار در مقداری از ماده‌ی شكافت پذیر اشاره كرد. تامسن، با درك فوری نتایج احتمالی این موضوع، بیش از هركس دیگری در تأسیس طرح كارمایه‌ی اتوْمی بریتانیا در زمان جنگ نقش داشت. او از طریق تیزرد، كه هم رئیس كالج سلطنتی بود و هم رئیس «كمیته‌ی بررسی علمی دفاع هوایی» (سازمان اصلی بسیج كننده‌ی تلاشهای علمی برای جنگ پیش بینی شده)، دولت را ترغیب كرد كه برای انجام آزمایشهایش یك توْن اوْكسید اورانیوْم خریداری كند. او، با استفاده از این ماده، یك پیل جامد، كه برای كندسازی نوتروْنها در آن قطعاتی از پارافین بكار برده شده بود، و یك پیل مایع به صورت اوْكسید اورانیوْم غوطه ور در آب ساخت. در هیچ یك از این دو پیل هیچ اثری از واكنش زنجیره‌ای و حتی نزدیك شدن به آن هم مشاهده نشد (نوتروْنهای گسیل شده فوراً در محیط جذب می‌شد)؛ تامسن، با این نتیجه گیری كه بمب سازی با استفاده از اوْكسید اورانیوْم خارج از بحث است و جداسازی حتی اورانیوْم فلزی هم كاری پرحجم است كه در زمان جنگ غیرعملی به نظر می‌رسد، از این آزمایشها دست كشید. اما در فروردین 1319 نسخه‌ای از یادداشت ا.ر.فریش و ر.ف. پایرلیس را خواند، كه در آن این دو فیزیكدان پناهنده با تحلیلی نظری به این نتیجه رسیده بودند كه فقط با استفاده از چند كیلو اورانیوْم از نوع ایزوْتوْپ 235 خالص می‌توان بمب ساخت. تامسن بلافاصله با همكاران علمی و دولتی خود به مشورت پرداخت، و به رغم تردیدهای مداومی كه نسبت به عملی بودن ساخت بمب شكافتی وجود داشت (زیرا محاسبات هنوز به نتیجه‌ی نهایی نرسیده بود و جداسازی ایزوْتوپها به نظر بسیاری از پژوهشگران در عمل همچنان دست نیافتنی بود) ‌در چارچوب كمیته‌ی تیزرد یك كمیته‌ی فرعی اورانیوْم به ریاست تامسن تشكیل شد. تا تابستان همان سال، این كمیته‌ی فرعی به كمیته‌ی MAUD وزارت هواپیماسازی تبدیل شد، و گزارشی از چشم اندازهای یك بمب اورانیوْمی كه توسط تامسن تهیه شده بود تسلیم نخست وزیر گردید. بدین ترتیب، طرح زمان جنگ شروع به كار كرد.

تامسن، با آنكه ابتكار استفاده از شكافت را خودش آغاز كرده بود، اندكی بعد از این كار كناره گرفت. خودش بیمار شده بود؛ و همسرش هم در امریكا بشدت بیمار بود. در پاییز 1320 به عنوان مأمور ارتباطات علمی به اوْتاوا فرستاده شد تا امكان انتقال تحقیق گروهی از دانشمندان انگلیسی و فرانسوی در مورد واكنشگر (رئاكتوْر) هسته‌ای از بریتانیا به كانادا را بررسی كند؛ و این كار بموقع صورت پذیرفت. تامسن در 1321، پس از مرگ همسرش، به انگلستان برگشت و در سمتهای معاون شورای رادیو (برای سرپرستی پژوهشهای رادار) و مشاور علمی وزارت [دفاع] هوایی به خدمت پرداخت. پس از آن، در 1325، به عنوان مشاور علمی هیأت نمایندگی بریتانیا در كمیسیون كارمایه‌ی اتوْمی سازمان ملل نیز خدمت كرد. ولی در آن زمان، او به موضوعی تازه، یعنی كاربرد مسالمت آمیز گداخت گرماهسته‌ای، علاقه مند شده بود.

امكان استفاده از دستگاهی كه در آن گداخت گرما هسته‌ای به طور كنترل شده‌ای قابل تحقق باشد از اواخر دهه‌ی 1310 مطرح شده بود. در آن زمان امكان تولید كارمایه‌ی خالص از گداخت یونهای دو تریوْم (دوترونها) در همان نگاه اول بدیهی به نظر می‌رسید، و بویژه ممكن می‌نمود كه بتوان این كارمایه را در لوله‌های چنبره‌ای تخلیه‌ی گازی تولید كرد. این لوله ها بی‌شباهت به شتابدهنده‌های دایره‌ای ذره‌ها نیستند، و پلاسما یا گاز یونیده‌ی درون آنها به علت «اثر تنگش» ناشی از میدان مغناطیسی خودش از دیواره‌های لوله جدا می‌افتند. ظاهراً تعدادی از دانشمندان، از جمله لئوْ سیلارد و پیتر توْنمان، این امكان را پیش از آغاز جنگ و در خلال آن مورد بحث قرار دادند، و در سال 1325 هم گروهی از فیزیكدانان طراز اول لوْس آلاموْس موقتاً و به طور غیررسمی توجهشان را به مطالعه‌ی این مسأله معطوف داشتند. اما به نظر می‌رسد كه نخستین طرح تفصیلی و مستند دستگاه گداخت كنترل شده را تامسن عرضه كرده باشد. تامسن به عنوان یك صاحب نظر در هر دو زمینه‌ی فیزیك تخلیه‌ی گازها (از نتیجه‌ی آزمایشهای پدرش در مورد لوله‌های چنبره‌ای تخلیه آگاهی داشت) و فیزیك هسته‌ای (كه در آن با استفاده از واكنش گداخت دوتروْن- دوتروْن به تولید نوتروْن پرداخته بود)، در موقعیت ویژه‌ای قرار داشت كه می‌توانست امكانات گداخت كنترل شده را دریابد. و در اواخر 1324 بود كه برای محصور كردن گاز دوتریوْم در یك سیملوله‌ی چنبره‌ای شكل واقع در یك میدان مغناطیسی قوی طرحی فراهم آورد.
او پیشنهاد كرد كه گاز را با استفاده از یك منبع خارجی یوْنیده كنند و سپس پلاسمای حاصل را به كمك یك جریان متناوب پربسامد، كه از طریق زوجهای موجبر و به منظور خوراندن یك موج یكطرفه به درون چنبره اعمال خواهد شد، گرم كنند. این عمل الكتروْنهای درون پلاسما را شتاب خواهد داد، و اینها هم به نوبه‌ی خود كارمایه‌شان را به دوتروْنهای مثبت كه در اطرافشان در حركتند منتقل خواهند كرد. بنابر نظر تامسن، اگر این كار با چگالی گازی حدود 15 10 موْلكول در هر سانتیمترمكعب آغاز شود، دوتروْنها طی چند دقیقه تا حدود 100keV (صد كیلو الكتروْن ووْلت) گرم خواهند شد، و در همین دما است كه كارمایه‌ی گداخت تولید خواهد شد. او سپس، در پی انتقادهای سازنده‌ی پایرلس، به كمك موْزز بلكمن، نظرش را اصلاح كرد و به جای محفظه‌ی سیملوله‌ای طرح خود را براساس «اثر تنگش» استوار كرد و مشخصات آن را در اردیبهشت 1325 به عنوان یك طرح محرمانه‌ی موقت به ثبت رسانید. چنبره‌ی پیشنهادی دارای قطر خارجی 3 متر (كه در طرح نهایی 1326 به 4 متر افزایش یافت) و قطر داخلی 60 سانتیمتر بود.
چنبره‌ی پیشنهادی تامسن هرگز ساخته نشد، و در ساخت دستگاههای گداخت كنترل شده در بریتانیا به جای آن از طرح توْنمان استفاده كردند كه سرانجام در 1336 منجر به راه اندازی چنبره‌های ZETA شد. اما پیشنهاد تامسن و مذاكرات توجیهی متعاقب آن انگیزه‌ی اصلی تأسیس برنامه‌ی گداخت بریتانیا به عنوان نخستین طرح در سطح جهان شد، و بسیاری از عقاید وی ابتدا توسط گروههای تحقیقاتی كوچك در كالج سلطنتی و بعدها در آزمایشگاههای AEI در آلدرمستن كوْرت بسط داده شد. تامسن در تمام طول دهه‌ی 1330 شخصاً در این زمینه فعال باقی ماند، و بعدها هم علاقه‌ی شدیدش را نسبت به آن حفظ كرد.
بیشتر فعالیتهای علمی اواخر عمر تامسن به صورت تهیه‌ی كتابها و مقاله‌های عامه فهم بود، كه از جمله‌ی آنها می‌توان The Inspiration of Science («الهام علم»، 1961) و The Foreseeable Future («آینده‌ی پیش بینی پذیر»، 1955) را نام برد. وی در زمینه‌ی موضوعاتی مانند علم و دین، آموزش دانش پیشگان، جایگاه دانشمندان در جامعه، یك نویسنده و سخنران پركار بود، و همه‌ی این موارد را با علاقه مندی دنبال می‌كرد.

كتابشناسی

گزارش عمده‌ی انتشار یافته درباره‌ی كار و آثار تامسن سوگنامه‌ای است به قلم پ.ب.مون در BMFRS، 23 (1977)، 528-556. تامسن زندگینامه‌ای نیز از خود نوشت كه چاپ نشده است (-پایین)، و با او مصاحبه‌ای صورت گرفته است كه در بایگانی «مآخذ مربوط به تاریخ فیزیك كوانتوْمی»، مضبوط است و نسخه‌هائی از آن در انجمن فلسفی آمریكا، مؤسسه فیزیك امریكا، دانشگاه كلیفارنیا در بركلی، موسسه نیلس بوْر در كوْپنهاگن، و موزه‌ی علم در لندن نگهداری می‌شود. چندین خاطره به قلم تامسن انتشاریافته است، از جمله Nuclear Energy in Britain During the Last War:The Cherwell-Simon Lecture… 1960 (آكسفرد، 1962)، و «The Early History of Electron Diffraction»، در CPh، 9 (1968)، 1-15. هیچ گزارش تاریخی دیگری درباره‌ی كار او در زمینه‌ی پراش الكتروْن وجود ندارد، و توجه بیشتر به كار دیویسن متمركز بوده است، اما - «C.J.Davisson L.H.Germer,and the Discovery of Electron Diffraction»، از ر.ك. گِرِنبك، رساله‌ی دكترای، دانشگاه مینسوْتا، 1973. برای آگاهی از كار تامسن در زمینه‌ی گداخت، - «The Scientific Origins of Controlled Fusion Technology»، از ج.هندری، زیر چاپ.
سوگنامه انجمن سلطنتی كه در بالا بدان اشاره شد شامل فهرست منتخبی است از مقاله‌های علمی و كتابهای تامسن، همراه با بسیاری از افتادگیها و اشتباههای چاپی. مقاله‌های اساسی او درباره‌ی پراش الكتروْن بدین قرارند:« Diffraction of Cathode Rays by a Thin Film»، در Nat، 119 (1927)، 890؛ با همكاری ا.رید؛ « The Diffraction of Cathode Rays by Thin Films of Platinum» در Nat، 120 (1927)، 802؛ و «Experiments on the Diffraction of Cathode Rays»، در PRS، 117(1928)، 600-609. برای آشنایی با ابزار گداخت تامسن رجوع كنید به ثبت اختراعات بریتانیا، شماره‌ی 46/ 13963.
مقاله‌های تامسن در بایگانی كالج ترینیتی كیمبریج مضبوطند، و به همت «مركز بایگانی علمی معاصر» فهرست شده‌اند، كه شماره‌ی فهرست آنها 75 است. این مجموعه مشتمل است بر زندگینامه‌ی چاپ نشده‌ی تامسن به قلم خودش، مقدارقابل توجهی از مكاتبه‌ها، و پیشنویسهای متعددی از مقاله‌هائی كه سرانجام بخشی از آنها بچاپ رسیدند، و بخشی دیگر چاپ نشده مانده‌اند.
منبع مقاله :
گیلیپسی، چارلز كولستون، (1387)، زندگینامه‌ی علمی دانشوران، ترجمه احمد آرام...[ و دیگران]، تهران: شركت انتشارات علمی و فرهنگی، چاپ اول