Thomas ist bekannt für die Thomas-Präzession des Elektrons im Atom (1926)[3] und das Thomas-Fermi-Modell (1927) mit Enrico Fermi[4], eine statistische Theorie des Atoms.[5] Die Thomas-Präzession ist eine relativistische Korrektur in der Spin-Bahn-Wechselwirkung eines Elektrons im Atom (bzw. eines Kreisels auf einer Umlaufbahn).[6] Es lieferte einen bis dahin fehlenden Faktor ½ in der Feinstruktur-Aufspaltung des Wasserstoffatoms.
Im Watson-Computerlabor der Columbia University erfand er den Magnetkernspeicher noch vor An Wang. Er soll auch für das Format der Instruktionen des am Labor verwendeten IBM NORC (Naval Ordonance Research Computer) mit drei Adressen verantwortlich gewesen sein.
1954 brachte es Thomas in die Schlagzeilen von Time Magazine mit einem Argument gegen die von Wernher von Braun zur Förderung der Raumfahrt propagierte Verwendung von Satelliten in Erdumlaufbahnen für militärische Zwecke. Thomas machte darauf aufmerksam, das es weit kostengünstiger wäre, auf der Umlaufbahn eine Bombe zur Explosion zu bringen, um den Satelliten auszuschalten.[7]
Thomas arbeitete meist für sich und hatte wenige Studenten, darunter Leonard Schiff.
Thomas entwickelte 1938 eine Methode der Sektor-Aufteilung des Zyklotronmagneten, um das Defokussierungsproblemen von Zyklotronen bei höheren Energien, wo sich der relativistische Massenzuwachs bemerkbar macht[8], zu lösen (Thomas-Zyklotron)[9]. Es war allerdings schwierig umzusetzen und seiner Zeit voraus und wurde erst 1950 in Berkeley realisiert von John Reginald Richardson und anderen.
John David JacksonThe Impact of Special Relativity on Theoretical Physics. In: Physics Today. Mai 1987.
John David Jackson: Llewellyn Hilleth Thomas 1903-1992. (PDF; 148 kB) A Biographical Memoir. National Academy of Sciences, abgerufen am 3. Dezember 2015 (englisch).
↑Quantentheorie: Die Schulen und ihre Schüler. Band32, Nr.1, 2001, S.7–8 (wiley-vch.de [PDF; 37kB]).
↑Nach Andrew Sessler, Edmund Wilson: Engines of Discovery, World Scientific, 2007, S. 20, wurde er häufig von Angehörigen der Physik-Fakultät in Columbia um Rat gefragt und hatte dort den Spitznamen Der Weise von der 116. Straße, The Sage of 116th Street
↑Thomas: Motion of spinning electrons. In: Nature. Band 117, 1926, S. 514
↑L. H. Thomas: The Calculation of Atomic Fields. In: Mathematical Proceedings of the Cambridge Philosophical Society. Band23, Nr.5, 1927, S.542–548, doi:10.1017/S0305004100011683. Die Arbeit von Fermi ist: E. Fermi: Eine statistische Methode zur Bestimmung einiger Eigenschaften des Atoms und ihre Anwendung auf die Theorie des periodischen Systems der Elemente. In: Zeitschrift für Physik. Band48, Nr.1–2, 1928, S.73–79, doi:10.1007/BF01351576. Siehe auch italienische Erstveröffentlichung von E. Fermi: Un metodo statistico per la determinazione di alcune priorieta dell’atome. In: Rendicondi Accademia Nazionale de Lincei. Band6, Nr.32, 1927, S.602–607.
↑Um den Effekt des Massenzuwachses aufzufangen musste das Magnetfeld radial nach außen zunehmen, was zu Defokussierung führte, was durch azimutale Variation des Magnetfelds korrigiert wurde
↑L. H. Thomas: The Paths of Ions in the Cyclotron I. Orbits in the Magnetic Field. In: Physical Review. Band54, Nr.8, 1938, S.580–588, doi:10.1103/PhysRev.54.580.