Nuotraukų pasirinkimas: branduolinės fizikos „tėvas“ seras Ernestas Rutherfordas. Ernestas, pravarde „Krokodilas“

Ernestas Rutherfordas šiame straipsnyje pateikiama trumpa anglų fiziko, branduolinės fizikos pradininko, biografija.

Ernesto Rutherfordo trumpa biografija

(1871–1937)

Ernestas Rutherfordas gimė 1871 m. rugpjūčio 30 d. Naujojoje Zelandijoje, mažame Spring Grove kaimelyje, ūkininko šeimoje. Iš dvylikos vaikų jis buvo gabiausias.

Ernestas puikiai baigė pradinę mokyklą. Nelsono koledže, kur Ernestas Rutherfordas buvo priimtas į penktą klasę, mokytojai pastebėjo jo išskirtinius matematinius gebėjimus. Vėliau Ernestas susidomėjo gamtos mokslais – fizika ir chemija.

Kenterberio koledže Rutherfordas įgijo aukštąjį išsilavinimą, po kurio dvejus metus entuziastingai užsiėmė moksliniais tyrimais elektrotechnikos srityje.

1895 m. išvyko į Angliją, kur iki 1898 m. dirbo Kembridže, Cavendish laboratorijoje, vadovaujamas iškilaus fiziko Josepho-John Thomson. Tai daro didelį proveržį nustatant atstumą, lemiantį elektromagnetinės bangos ilgį.

1898 metais jis pradėjo tyrinėti radioaktyvumo fenomeną. Pirmasis esminis Rutherfordo atradimas šioje srityje – urano skleidžiamos spinduliuotės nehomogeniškumo atradimas – atnešė jam populiarumą. Rutherfordo dėka alfa ir beta spinduliuotės samprata pateko į mokslą.

Būdamas 26 metų Rutherfordas buvo pakviestas į Monrealį McGill universiteto profesoriumi – geriausiu Kanadoje. Rutherfordas 10 metų dirbo Kanadoje ir ten įkūrė mokslinę mokyklą.

1903 metais 32 metų mokslininkas buvo išrinktas Britų mokslų akademijos Londono karališkosios draugijos nariu.

1907 m. Rutherfordas ir jo šeima persikėlė iš Kanados į Angliją, kad užimtų fizikos profesoriaus pareigas Mančesterio universitete. Iš karto po atvykimo Rutherfordas pradėjo atlikti eksperimentinius radioaktyvumo tyrimus. Kartu su juo dirbo jo padėjėjas ir mokinys, vokiečių fizikas Hansas Geigeris, sukūręs gerai žinomą Geigerio skaitiklį.

1908 metais Rutherfordas gavo Nobelio chemijos premiją už elementų virsmo tyrimus.

Rutherfordas atliko daugybę eksperimentų, kurie patvirtino, kad alfa dalelės yra dvigubai jonizuoti helio atomai. Kartu su kitu savo mokiniu Ernestu Marsdenu (1889–1970) jis tyrė alfa dalelių prasiskverbimą per plonas metalines plokštes. Remdamasis šiais eksperimentais, mokslininkas pasiūlė planetinį atomo modelį: atomo centre – branduolys, aplink kurį sukasi elektronai. Tai buvo puikus to meto atradimas!

Rutherfordas numatė neutrono atradimą, lengvųjų elementų atomų branduolių dalijimosi galimybę ir dirbtines branduolines transformacijas.

18 metų jis vadovavo Cavendish laboratorijai (1919–1937).

E. Rutherfordas buvo išrinktas visų pasaulio akademijų garbės nariu.

Ernestas Rutherfordas mirė 1937 m. spalio 19 d., praėjus keturioms dienoms po skubios operacijos dėl netikėtos ligos – pasmaugtos išvaržos – sulaukęs 66 metų.

Nobelio chemijos premija, 1908 m

Anglų fizikas Ernestas Rutherfordas gimė Naujojoje Zelandijoje, netoli Nelsono miesto. Jis buvo vienas iš 12 škotų kilmės ratų meistro ir statybininko Jameso Rutherfordo ir anglų kalbos mokytojos Martos (Thompson) Rutherford vaikų. Iš pradžių R. lankė vietines pradines ir vidurines mokyklas, o vėliau tapo Nelsono koledžo, privačios vidurinės mokyklos, kolega, kur įrodė esąs gabus, ypač matematikos, studentas. Dėl akademinės kompetencijos R. gavo dar vieną stipendiją, kuri leido įstoti į Kenterberio koledžą Kraistčerče, viename didžiausių Naujosios Zelandijos miestų.

Kolegijoje R. didelę įtaką darė jo mokytojai: dėstė fiziką ir chemiją, E.U. Bickertonas ir matematikas J.H.H. Virkite. Po to, kai 1892 m. R. buvo suteiktas menų bakalauro laipsnis, jis liko Kenterberio koledže ir tęsė studijas, nes gavo matematikos stipendiją. Kitais metais jis tapo menų meistru, geriausiai išlaikęs matematikos ir fizikos egzaminus. Jo magistro darbas buvo susijęs su aukšto dažnio radijo bangų aptikimu, kurių egzistavimas buvo įrodytas maždaug prieš dešimt metų. Siekdamas ištirti šį reiškinį, jis sukonstravo belaidį radijo imtuvą (kelerius metus anksčiau nei tai padarė Guglielmo Marconi) ir juo priėmė kolegų perduodamus signalus iš pusės mylios atstumo.

1894 m. p. R. buvo suteiktas gamtos mokslų bakalauro laipsnis. Kenterberio koledže egzistavo tradicija, kad kiekvienas studentas, baigęs magistro laipsnį ir pasilikęs kolegijoje, turėjo atlikti tolesnius tyrimus ir gauti bakalauro laipsnį. Tada R. trumpą laiką mokytojavo vienoje iš berniukų mokyklų Kraistčerče. Dėl savo nepaprastų gabumų mokslui R. buvo apdovanotas Kembridžo universiteto Anglijoje stipendija, kur studijavo Cavendish laboratorijoje, viename iš pirmaujančių pasaulyje mokslinių tyrimų centrų.

Kembridže R. dirbo vadovaujamas anglų fiziko J.J. Tomsonas. Thomsonui didelį įspūdį paliko R. radijo bangų tyrimai, ir 1896 m. jis pasiūlė kartu ištirti rentgeno spindulių (metais anksčiau atrado Vilhelmas Rentgenas) poveikį elektros iškrovoms dujose. Jų bendradarbiavimą vainikavo reikšmingi rezultatai, įskaitant Thomsono elektrono – atominės dalelės, turinčios neigiamą elektros krūvį, atradimą. Remdamiesi savo tyrimais, Thomsonas ir R. pasiūlė, kad rentgeno spinduliai, prasiskverbę pro dujas, sunaikina šių dujų atomus, išskirdami vienodą skaičių teigiamai ir neigiamai įkrautų dalelių. Šias daleles jie vadino jonais. Po šio darbo R. ėmėsi atominės sandaros tyrimo.

1898 m. p. R. užėmė profesoriaus vietą McGill universitete Monrealyje (Kanada), kur pradėjo svarbių eksperimentų seriją, susijusią su elemento urano spinduliavimu. Netrukus jis atrado du šios spinduliuotės tipus: alfa spindulių, kurie prasiskverbia tik trumpą atstumą, ir beta spindulių, kurie prasiskverbia daug didesnį atstumą, emisiją. Tada R. atrado, kad radioaktyvusis toris išskiria dujinį radioaktyvų produktą, kurį pavadino „emanacija“ (emisija. – Red.).

Tolesni tyrimai parodė, kad kiti du radioaktyvūs elementai – radis ir aktinis – taip pat sukėlė emanaciją. Remdamasis šiais ir kitais atradimais, R. padarė dvi svarbias išvadas, leidžiančias suprasti radiacijos prigimtį: visi žinomi radioaktyvieji elementai skleidžia alfa ir beta spindulius, o dar svarbiau – bet kurio radioaktyvaus elemento radioaktyvumas po tam tikro konkretaus laiko tarpo sumažėja. . Šios išvados leido daryti prielaidą, kad visi radioaktyvieji elementai priklauso tai pačiai atomų šeimai ir kad jų radioaktyvumo mažėjimo laikotarpis gali būti klasifikuojamas kaip pagrindas.

Remdamiesi tolesniais tyrimais, atliktais McGill universitete 1901...1902 m., R. ir jo kolega Frederickas Soddy išdėstė pagrindines savo radioaktyvumo teorijos nuostatas. Remiantis šia teorija, radioaktyvumas atsiranda tada, kai atomas atmeta savo dalelę, kuri išstumiama dideliu greičiu, ir šis praradimas paverčia vieno cheminio elemento atomą kito atomu. R. ir Soddy iškelta teorija susidūrė su daugybe iš anksto egzistuojančių idėjų, įskaitant ilgą laiką visų pripažintą koncepciją, pagal kurią atomai yra nedalomos ir nekintančios dalelės.

R. atliko tolesnius eksperimentus, kad gautų rezultatus, patvirtinančius jo kuriamą teoriją. 1903 m. jis įrodė, kad alfa dalelės turi teigiamą krūvį. Kadangi šios dalelės turi išmatuojamą masę, jų „išmetimas“ iš atomo yra labai svarbus norint, kad vienas radioaktyvus elementas virstų kitu. Sukurta teorija leido R. taip pat numatyti greitį, kuriuo įvairūs radioaktyvūs elementai pavirs į tai, ką jis vadino dukterine medžiaga. Mokslininkas buvo įsitikinęs, kad alfa dalelės neatskiriamos nuo helio atomo branduolio. Tai buvo patvirtinta, kai Soddy, tuomet dirbęs su anglų chemiku Williamu Ramsay, atrado, kad radžio emanacijoje yra helio, tariamos alfa dalelės.

1907 m. p. P., siekdamas būti arčiau mokslinių tyrimų centro, užėmė fizikos profesoriaus pareigas Mančesterio universitete (Anglija). Padedamas Hanso Geigerio, kuris vėliau išgarsėjo kaip Geigerio skaitiklio išradėjas, R. Mančesteryje sukūrė radioaktyvumo tyrimo mokyklą.

1908 m. P. R. buvo apdovanotas Nobelio chemijos premija „už tyrimus elementų skilimo radioaktyviųjų medžiagų chemijoje srityje“. Savo atidarymo kalboje Švedijos karališkosios mokslų akademijos vardu K.B. Hasselbergas atkreipė dėmesį į ryšį tarp P. atliktų darbų ir Thomson, Henri Becquerel, Pierre ir Marie Curie darbų. „Atradimai privedė prie stulbinančios išvados: cheminis elementas... gali virsti kitais elementais“, – sakė Hasselbergas. Savo Nobelio paskaitoje R. sakė: „Yra visų priežasčių manyti, kad alfa dalelės, kurios taip laisvai išsiskiria iš daugumos radioaktyvių medžiagų, yra identiškos masės ir sudėties ir turi būti sudarytos iš helio atomų branduolių. Todėl negalime nepadaryti išvados, kad pagrindinių radioaktyviųjų elementų, tokių kaip uranas ir toris, atomai turi būti bent iš dalies pagaminti iš helio atomų.

Gavęs Nobelio premiją R. ėmėsi tyrinėti reiškinį, kuris buvo pastebėtas bombarduojant plonos aukso folijos plokštę alfa dalelėmis, kurias išskiria toks radioaktyvus elementas kaip uranas. Paaiškėjo, kad alfa dalelių atspindžio kampo pagalba galima ištirti stabilių elementų, sudarančių plokštę, struktūrą. Pagal tuomet priimtas idėjas atomo modelis buvo tarsi pudingas su razinomis: teigiami ir neigiami krūviai atomo viduje pasiskirstę tolygiai, todėl negalėjo reikšmingai pakeisti alfa dalelių judėjimo krypties. Tačiau P. pastebėjo, kad tam tikros alfa dalelės nukrypo nuo laukiamos krypties daug labiau, nei leidžia teorija. Dirbdamas su Mančesterio universiteto studentu Ernestu Marsdenu, mokslininkas patvirtino, kad gana daug alfa dalelių yra nukreipiamos toliau, nei tikėtasi, kai kurios daugiau nei 90 laipsnių.

Apmąstydamas šį reiškinį, R. 1911 metais pasiūlė naują atomo modelį. Pagal šiandien visuotinai priimtą jo teoriją teigiamai įkrautos dalelės telkiasi sunkiajame atomo centre, o neigiamo krūvio dalelės (elektronai) yra branduolio orbitoje, gana dideliu atstumu nuo jo. Šis modelis, kaip ir mažas Saulės sistemos modelis, reiškia, kad atomai daugiausia sudaryti iš tuščios erdvės. Platus R. teorijų pripažinimas prasidėjo 1913 m., kai danų fizikas Nielsas Bohras prisijungė prie mokslininko darbo Mančesterio universitete. Bohras parodė, kad kalbant apie siūlomą R. struktūrą galima paaiškinti gerai žinomomis vandenilio atomo fizikinėmis savybėmis, taip pat kelių sunkesnių elementų atomais.

Prasidėjus Pirmajam pasauliniam karui R. buvo paskirtas Didžiosios Britanijos Admiraliteto Išradimų ir tyrimų biuro Civilinio komiteto nariu ir nagrinėjo povandeninių laivų buvimo vietos nustatymo problemą naudojant akustiką. Po karo jis grįžo į Mančesterio laboratoriją ir 1919 m. padarė dar vieną esminį atradimą. Tyrinėdamas vandenilio atomų struktūrą bombarduodamas juos didelio greičio alfa dalelėmis, jis pastebėjo signalą savo detektoriuje, kurį būtų galima paaiškinti vandenilio atomo branduolio pajudėjimu susidūrus su alfa dalele. Tačiau lygiai toks pat signalas pasirodė, kai mokslininkas vandenilio atomus pakeitė azoto atomais. R. šio reiškinio priežastį aiškino tuo, kad bombardavimas sukelia stabilaus atomo skilimą. Tie. vykdant procesą, analogišką natūraliai vykstančiam skilimui, kurį sukelia radiacija, alfa dalelė išmuša iš azoto atomo branduolio vieną protoną (vandenilio atomo branduolį), stabilų normaliomis sąlygomis, ir suteikia jam milžinišką greitį. Kitas šio reiškinio aiškinimo įrodymas buvo gautas 1934 m., kai Frédéricas Joliot ir Irene Joliot-Curie atrado dirbtinį radioaktyvumą.

1919 m. ponas R. persikėlė į Kembridžo universitetą ir tapo Thomsono įpėdiniu eksperimentinės fizikos profesoriaus ir Cavendish laboratorijos direktoriaus pareigose, o 1921 m. pradėjo eiti gamtos mokslų profesoriaus pareigas Karališkojoje Londono institute. 1930 m. p. R. buvo paskirtas Mokslinių ir pramoninių tyrimų biuro vyriausybės patariamosios tarybos pirmininku. Būdamas savo karjeros viršūnėje, mokslininkas pritraukė daug talentingų jaunų fizikų dirbti į savo laboratoriją Kembridže, įskaitant. P.M. Blackettas, Johnas Cockcroftas, Jamesas Chadwickas ir Ernestas Waltonas. Nepaisant to, kad dauguma R. išvyko dėl to, kad buvo mažiau laiko aktyviems moksliniams tyrimams, jo gilus susidomėjimas nuolatiniais tyrimais ir aiškus vadovavimas padėjo išlaikyti aukštą jo laboratorijoje atliekamo darbo lygį. Mokiniai ir kolegos mokslininką prisiminė kaip malonų, malonų žmogų. Kartu su jam būdinga teoretiko įžvalgumo dovana R. turėjo praktinių potraukių. Būtent jos dėka jis visada tiksliai paaiškindavo pastebėtus reiškinius, kad ir kokie neįprasti jie atrodytų iš pirmo žvilgsnio.

Susirūpinęs dėl nacių Adolfo Hitlerio R. vyriausybės politikos 1933 m., J. tapo Akademinės pagalbos tarybos, sukurtos padėti tiems, kurie pabėgo iš Vokietijos, prezidentu.

1900 m., trumpos kelionės į Naująją Zelandiją metu, R. vedė Mary Newton, kuri pagimdė jam dukrą. Beveik iki gyvenimo pabaigos jis pasižymėjo gera sveikata ir po trumpos ligos mirė 1937 metais Kembridže. R. palaidotas Vestminsterio abatijoje prie Izaoko Niutono ir Čarlzo Darvino kapų.

Tarp apdovanojimų gavo Londono karališkosios draugijos R. Rumfordo medalį (1904 m.) ir Copley medalį (1922 m.), taip pat Didžiosios Britanijos ordiną už nuopelnus (1925 m.). 1931 metais mokslininkui buvo suteiktas bendraamžių titulas. R. buvo apdovanoti Naujosios Zelandijos, Kembridžo, Viskonsino, Pensilvanijos ir McGill universitetų garbės laipsniais. Jis buvo Gotingeno karališkosios draugijos narys korespondentas, taip pat Naujosios Zelandijos filosofijos instituto, Amerikos filosofijos draugijos narys. Luiso mokslų akademija, Londono karališkoji draugija ir Britanijos mokslo pažangos asociacija.

Nobelio premijos laureatai: Enciklopedija: Per. iš anglų kalbos - M .: Pažanga, 1992 m.
© H.W. „Wilson Company“, 1987 m.
© Vertimas į rusų kalbą su priedais, leidykla „Progress“, 1992 m.

Rutherfordas Ernestas (1871-1937), anglų fizikas, vienas iš radioaktyvumo teorijos ir atomo sandaros kūrėjų, mokslinės mokyklos įkūrėjas.

Gimė 1871 m. rugpjūčio 30 d. Spring mieste Brove (Naujoji Zelandija) škotų emigrantų šeimoje. Jo tėvas dirbo mechaniku ir linų ūkininku, mama – mokytoja. Ernestas buvo ketvirtas iš 12 Rutherfordo vaikų ir talentingiausias.

Jau baigdamas pradinę mokyklą, būdamas pirmasis mokinys, jis gavo 50 svarų premiją, kad galėtų tęsti mokslus. Dėl šios priežasties Rutherfordas įstojo į koledžą Nelsone (Naujoji Zelandija). Baigęs koledžą jaunuolis išlaikė egzaminus Kenterberio universitete ir čia rimtai ėmėsi fizikos bei chemijos.

Jis dalyvavo kuriant mokslinę studentų draugiją ir 1891 m. parengė pranešimą tema "Elementų evoliucija", kur pirmą kartą buvo išsakyta mintis, kad atomai yra sudėtingos sistemos, sukurtos iš tų pačių sudedamųjų dalių.

Tuo metu, kai fizikoje dominavo Daltono idėja apie atomo nedalomumą, ši mintis atrodė absurdiška, o jaunasis mokslininkas netgi turėjo atsiprašyti savo kolegų už „akivaizdžią nesąmonę“.

Tiesa, po 12 metų Rutherfordas savo bylą įrodė. Baigęs universitetą Ernestas tapo vidurinės mokyklos mokytoju, tačiau šis užsiėmimas jam aiškiai nepatiko. Laimei, Rutherfordas – geriausias metų absolventas – buvo apdovanotas stipendija, ir jis išvyko į Kembridžą – Anglijos mokslo centrą – tęsti studijų.

Cavendish laboratorijoje Rutherfordas sukūrė radijo ryšio siųstuvą 3 km spinduliu, tačiau pirmenybę savo išradimui atidavė italų inžinieriui G. Marconi, o pats pradėjo tyrinėti dujų ir oro jonizaciją. Mokslininkas pastebėjo, kad urano spinduliuotė turi du komponentus – alfa ir beta spindulius. Tai buvo apreiškimas.

Monrealyje, tirdamas torio aktyvumą, Rutherfordas atrado naujas dujas – radoną. 1902 m. darbe „Radioaktyvumo priežastis ir prigimtis“ mokslininkas pirmą kartą pasiūlė, kad radioaktyvumo priežastis yra spontaniškas vienų elementų perėjimas prie kitų. Jis nustatė, kad alfa dalelės yra teigiamai įkrautos, jų masė yra didesnė už vandenilio atomo masę, o krūvis yra maždaug lygus dviejų elektronų krūviui ir tai primena helio atomus.

1903 metais Rutherfordas tapo Londono karališkosios draugijos nariu, o 1925–1930 metais ėjo jos prezidento pareigas.

1904 metais buvo paskelbtas fundamentinis mokslininko veikalas „Radioaktyviosios medžiagos ir jų spinduliuotė“, tapęs branduolio fizikų enciklopedija. 1908 metais Rutherfordas tapo Nobelio premijos laureatu už radioaktyviųjų elementų tyrimus. Mančesterio universiteto fizikos laboratorijos vadovas Rutherfordas sukūrė branduolinių fizikų mokyklą, savo mokinius.

Kartu su jais jis užsiėmė atomo tyrimais, o 1911 metais pagaliau priėjo prie planetinio atomo modelio, apie kurį rašė straipsnyje, paskelbtame gegužės mėnesio „Philosophical Journal“ numeryje. Modelis buvo priimtas ne iš karto, jis buvo patvirtintas tik po to, kai jį galutinai suformulavo Rutherfordo mokiniai, ypač N. Bohr.

Mokslininkas mirė 1937 metų spalio 19 dieną Kembridže. Kaip ir daugelis puikių Anglijos žmonių, Ernestas Rutherfordas ilsisi Šv. Pauliaus katedroje, „Mokslo kampelyje“, šalia Niutono, Faradėjaus, Dareno, Heršelio.

RUTERFORDAS ERNESTAS

(1871–1937)

Puikus anglų fizikas ir chemikas Ernestas Rutherfordas gimė 1871 m. rugpjūčio 30 d. Spring Grove, netoli Nelsono miesto Naujojoje Zelandijoje. Jis buvo ketvirtas vaikas didelėje Jameso ir Martos Rutherfordų (pavardė Thompson) šeimoje.

Ernesto tėvas dirbo ratininku, inžinieriumi, statybininku, malūnininku. 1843 m., ieškodamas geresnio gyvenimo, jis iš Škotijos persikėlė į Naująją Zelandiją. Ernesto motina Martha Thompson buvo mokyklos mokytoja ir, būdama trylikos, persikėlė į Nelsoną iš Anglijos.

Vaikystėje Rutherfordas gyveno kaimo berniukui būdingą gyvenimą – padėdavo melžti karves ir rinkti malkas. Šeštadieniais kartu su kitais vaikais būsimasis mokslininkas gamino timpas ir plaukė lenktynėse. Kadangi tėvas dažnai keisdavo darbą, šeimai tekdavo nuolat kraustytis.

Būdamas 10 metų Ernestas įstojo į vietinę Foxhill mokyklą, kur perskaitė savo pirmąją mokslinę knygą. Šiais metais jis atliko pirmąjį vadovėlyje pateiktą garso greičio matavimo eksperimentą.

1887 m. Ernestas įstojo į Nelsono koledžą ir netrukus tapo vienu geriausių studentų. Jaunasis Rutherfordas ypač domėjosi matematika. Ernestas daug laisvo laiko skyrė regbio žaidimui, tačiau tai nesutrukdė jam gauti vieną iš dešimties mokyklos stipendijų, kurios suteikia galimybę įstoti į Kenterberio koledžą Krišteryje (Naujosios Zelandijos universiteto filialas), vieną didžiausių. miestai Naujojoje Zelandijoje.

Ernestui Rutherfordui 1892 m. buvo suteiktas menų bakalauro laipsnis. Mėgstamiausi būsimojo mokslininko dalykai kolegijoje buvo fizika ir chemija. Jis puikiai mokėsi šiuos dalykus ir tapo mokslų bakalauro laipsniu.

Savo magistro darbe Ernestas tyrė aukšto dažnio radijo bangas, atrastas maždaug prieš dešimt metų. Norėdamas ištirti šį reiškinį, Rutherfordas sukūrė belaidžio radijo imtuvą, kuriuo jis gaudavo signalus iš daugiau nei pusės mylios atstumo.

Būdamas dvidešimt trejų Ernestas Rutherfordas jau turėjo tris laipsnius. Tuo metu gabiausiems britų jauniesiems užjūrio subjektams kas dvejus metus buvo skiriama speciali, 1851 m. pasaulinės parodos vardu pavadinta stipendija, kuri leido tobulėti moksluose Anglijoje. 1895 metais tarp pretendentų į vieną stipendiją buvo du kandidatai – chemikas McLaurinas ir fizikas Rutherfordas.

Stipendija buvo skirta McLaurinui, tačiau šeimyninės aplinkybės sutrukdė jam išvykti į Angliją. Likimas Rutherfordui susiklostė palankus ir 1895 metų rudenį J. J. Tomsono kvietimu jis persikėlė į Angliją, Kembridžo universiteto Cavendish laboratoriją. Kembridže Rutherfordas tapo pirmuoju laboratorijos direktoriaus Josepho Johno Thomsono doktorantu.

Iki to laiko Thomson buvo visame pasaulyje žinomas mokslininkas, Londono karališkosios draugijos narys. Rutherfordo radijo bangų tyrimo darbai padarė įspūdį garsiajam fizikui, ir jis pakvietė jaunąjį mokslininką kartu tyrinėti dujų jonizacijos procesus veikiant rentgeno spinduliams, kuriuos metais anksčiau atrado Wilhelmas Rentgenas.

1896 m. mokslininkai paskelbė bendrą darbą „Dėl elektros energijos perdavimo per dujas, veikiamas rentgeno spindulių“. Kitais metais Rutherfordas paskelbė savo darbą „Elektrinių bangų magnetinis detektorius ir kai kurie jo pritaikymai“. Tais pačiais metais jis parašė straipsnį „Apie rentgeno spindulių veikiamų dujų elektrifikavimą ir rentgeno spindulių absorbciją dujomis ir garais“.

Dirbdamas Cavendish laboratorijoje, Rutherfordas atidžiai sekė kitų fizikų ir chemikų atradimus. Po to, kai Pierre'as Curie ir Maria Sklodowska-Curie Paryžiaus mokslų akademijoje pristatė savo tyrimų rezultatus, kurie įrodė, kad be urano yra ir kitų radioaktyvių elementų, jaunasis mokslininkas pradėjo savarankišką darbą šioje srityje. Jis atliko pirmuosius Bekerelio spindulių tyrimus ir atrado urano skleidžiamos spinduliuotės nehomogeniškumą.

Remdamiesi savo rezultatais, Ernestas Rutherfordas ir J. J. Thomsonas pasiūlė, kad rentgeno spindulių įtakoje dujų atomai sunaikinami, susidaro neigiamo ir teigiamo krūvio dalelės. Mokslininkai šias daleles vadino jonais. Bendras mokslininkų darbas leido atrasti ir elektroną – atominę dalelę, kuri turi neigiamą elektros krūvį.

1897 m. gruodį Rutherfordo pasaulinės parodos stipendija buvo pratęsta ir jis pradėjo rimtai tyrinėti atominę struktūrą. Tačiau kai 1898 m. balandį atsilaisvino Monrealio McGill universiteto profesoriaus vieta ir jaunam mokslininkui buvo pasiūlytos šios pareigos, jis sutiko. 1898 metų rudenį Rutherfordas pradėjo dėstyti McGill universitete.

Kanadoje tuomet dvidešimt septynerių metų profesorius padarė daug puikių atradimų. 1899 m. jis atrado, kad radioaktyvusis toris išskiria dujinį radioaktyvų produktą. Šį reiškinį mokslininkas pavadino „emanacija“ (emisija). Vėlesnių tyrimų metu buvo nustatyta, kad kiti du radioaktyvūs elementai – radis ir aktinis – taip pat gamina emanaciją.

Mokslininkas parodė, kad yra mažiausiai dviejų tipų spinduliuotė. Pirmąją iš jų, kuri buvo lengvai absorbuojama, jis pavadino alfa spinduliuote, o antrąją, kuri turi didesnę prasiskverbimo galią, beta spinduliuote.

Išanalizavęs tyrimų rezultatus, Rutherfordas padarė išvadą, kad visi mokslui žinomi radioaktyvieji elementai skleidžia alfa ir beta spindulius. Kadangi po tam tikro laiko elementų radioaktyvumas sumažėjo, mokslininkas manė, kad visi radioaktyvieji elementai priklauso tai pačiai atomų šeimai. Taigi juos galima klasifikuoti pagal jų radioaktyvumo mažėjimo laikotarpį.

1902–1903 metais Rutherfordas kartu su Fredericku Soddy, vienu iš radiochemijos pradininkų, tęsė šios srities tyrimus. Mokslininkai atrado bendrą radioaktyviųjų virsmų dėsnį, išreiškė jį matematine forma, pristatė „pusėjimo trukmės“ sąvoką, taip pat išdėstė pagrindines savo sukurtos radioaktyvumo teorijos nuostatas.

Pasak Rutherfordo ir Soddy, radioaktyvumas atsirado, kai atomas atplėšė dalelę iš savęs. Dėl praradimo vieno cheminio elemento atomas virto kito atomu.

Mokslininkų atradimai buvo įtraukti į svarbiausių XX amžiaus mokslo įvykių sąrašą. Visos anksčiau egzistavusios aksiomos apie atomų nedalomumą ir nekintamumą buvo sunaikintos. Mokslininkai suformulavo virsmų dėsnius, iš kurių išplaukė, kad cheminių elementų virsmai radioaktyvaus skilimo metu ne tik vyksta, bet jų sulėtinti ar sustabdyti neįmanoma.

Tyrinėdami radioaktyviąsias transformacijas, Rutherfordas ir Soddy apskaičiavo radžio skleidžiamų alfa dalelių energiją ir padarė išvadą, kad radioaktyviųjų virsmų energija yra daug tūkstančių, o gal ir milijonus kartų didesnė už bet kokios molekulinės transformacijos energiją. Anot mokslininkų, į šią energiją reikėjo atsižvelgti atliekant bet kokius kosmoso fizikos reiškinius, ypač saulės energijos pastovumą jie aiškino tuo, kad Saulėje vyksta subatominės transformacijos procesai.

1903 m. Rutherfordas atliko daugybę eksperimentų, įrodančių jo teoriją, ir taip pat parodė, kad alfa dalelės turi teigiamą krūvį.

Rutherfordo darbas atnešė jam didelę šlovę. 1903 m. jis buvo išrinktas Londono karališkosios draugijos nariu.

1904 metais Rutherfordas parašė knygą „Radioaktyvumas“, kurioje pristatė ir suformulavo savo tyrimų rezultatus. Kitais metais jis išleido antrąją knygą „Radioaktyviosios transmutacijos“. Rutherfordą dirbti pradėjo kviesti įvairūs universitetai ir tyrimų centrai įvairiose šalyse. 1907 metais nusprendė pakeisti gyvenamąją vietą ir grįžo į Angliją. 1907 m. gegužės 24 d. Rutherfordas atvyko į Mančesterį, kur užėmė fizikos profesoriaus pareigas Mančesterio universitete.

Mančesteryje Rutherfordas tęsė savo tyrimus. Geigerio padedamas universitete jis organizavo radioaktyvumo studijų mokyklą. 1908 m. Rutherfordas padėjo Hansui Geigeriui sukurti alfa dalelių skaitiklį, o kitais metais įrodė, kad alfa dalelės yra dvigubai jonizuoti helio atomai.

Rutherfordas 1908 metais buvo apdovanotas Nobelio chemijos premija „už elementų skilimo radioaktyviųjų medžiagų chemijoje tyrimus“. Švedijos karališkosios mokslų akademijos prezidentas K. B. Hasselbergas savo pranešime pabrėžė didelę mokslininko atradimų svarbą.

Savo Nobelio paskaitoje „Alfa dalelių cheminė prigimtis radioaktyviosiose medžiagose“, skaitytoje 1908 m. gruodžio 11 d., Rutherfordas pasiūlė, kad alfa dalelės yra identiškos masės ir sudėties ir susideda iš helio atomų branduolių. Iš to išplaukia, kad radioaktyviųjų elementų atomai taip pat iš dalies susideda iš helio atomų.

Gavęs Nobelio premiją, Rutherfordas pradėjo tyrinėti atomo sandarą. Jis kreipėsi į metodą, kurį naudojo kartu su J. J. Thomsonu Cavendish laboratorijoje, alfa dalelių perdavimo būdu. Mokslininkas kartu su asistentais Hansu Geigeriu ir Ernstu Marsdenu atliko seriją eksperimentų, kurių metu jis subombardavo plonos aukso folijos plokštę urano skleidžiamomis alfa dalelėmis. Tuo metu fizikai manė, kad atstumai tarp atomų kietosiose medžiagose yra maždaug tokie patys kaip atomų dydžiai. Iš to būtų galima daryti išvadą, kad alfa dalelės negalėjo skristi net per ploną foliją.

Jau pirmieji Rutherfordo eksperimentai paneigė šią išvadą – didžioji dalis alfa dalelių prasiskverbė pro foliją beveik nenukrypstant. Tačiau maždaug vienu iš 8000 atvejų jie nukrypdavo nuo numatytos krypties dar labiau, nei leidžia teorija, tarsi atsitrenktų į kokią nors kliūtį. Ši nuostabi anomalija pasirodė esąs atspirties taškas kuriant atomo branduolinį modelį.

J. J. Thomsonas atradęs, kad elektronai turi neigiamą elektrinį krūvį, jis pasiūlė atomo modelį teigiamai įkrauto lašelio pavidalu, kurio spindulys yra šimtas milijoninės dalies (10,8) centimetro, kurio viduje yra mažyčiai neigiamai įkrauti elektronai. Teigiami ir neigiami krūviai atome buvo pasiskirstę tolygiai, todėl negalėjo reikšmingai pakeisti alfa dalelių judėjimo krypties.

Remdamasis savo patirtimi, 1911 m. Rutherfordas atsisakė Thomsono modelio ir pasiūlė naują atomo modelį. Savo idėjas jis išdėstė straipsnyje „Alfa ir beta spinduliuotės sklaida medžiagoje ir atomo struktūra“ žurnalo „Philosophical Magazin“ gegužės mėnesio numeryje – daugelio puikių atradimų šauklys.

Anot Rutherfordo, atomo centre yra branduolys, kuriame koncentruojasi teigiamai įkrautos dalelės ir kuris sudaro visą atomo masę. Neigiamą krūvį turinčios dalelės (elektronai) yra branduolio orbitoje, gana dideliu atstumu nuo jo. Kadangi elektronų masė yra daug mažesnė už alfa dalelių masę, pastarosios beveik nenukrypsta, prasiskverbia į elektronų debesis. Ir tik tuo atveju, kai alfa dalelė skrenda arti teigiamai įkrauto branduolio, Kulono atstūmimo jėga smarkiai keičia savo trajektoriją.

Šiandien visuotinai priimtas Rutherfordo modelis buvo panašus į mažytį Saulės sistemos modelį ir buvo vadinamas „atomo planetiniu modeliu“.

Po to, kai Rutherfordo draugas ir bendradarbis danų fizikas Nielsas Bohras 1913 m. pristatė kvantų idėją planetos modelyje, atominis modelis sulaukė pasaulinio pripažinimo. Bohras pasiūlė, kad atome yra orbitos, judančios, kuriomis elektronas gauna pagreitį, ir nurodė tokių stacionarių orbitų radimo taisyklę. Kai elektronas juda iš vienos orbitos į kitą, pagal energijos tvermės dėsnį atsiranda spinduliavimo kvantai.

Nielso Bohro teorija pašalino pagrindinį planetinio atomo modelio trūkumą – besisukančio elektrono kritimo ant branduolio elektrodinaminę neišvengiamybę.

Pirmojo pasaulinio karo metu Didžiosios Britanijos vyriausybė paskyrė Rutherfordą į Britanijos Admiraliteto išradimų ir tyrimų biuro civilinį komitetą. Jo pareigos apėmė metodo, kaip aptikti priešo povandeninius laivus naudojant akustiką, išradimą.

Po karo Ernestas Rutherfordas grįžo į Mančesterio laboratoriją.

1919 m. genialus mokslininkas atliko pirmąją dirbtinę branduolinę reakciją. Po to, kai alfa dalelėmis bombardavo vandenilio atomus, o vėliau azotą, Rutherfordas nustatė, kad šio proceso metu susidaro deguonies atomai. Dėl bombardavimo stabilus atomas suiro. Remdamiesi Rutherfordo tyrimais ir pasinaudoję savo tyrimų rezultatais, 1934 metais Fredericas ir Irene Joliot-Curie atrado dirbtinį radioaktyvumą.

Iki to laiko Rutherfordas išgarsėjo kaip didžiausias praktinis fizikas fizikos istorijoje, vienas ryškiausių savo laikų žmonių.

1919 m. Ernestas Rutherfordas pakeitė Thomsoną kaip eksperimentinės fizikos profesorius Kembridžo universitete ir Cavendish laboratorijos direktorius. Po dvejų metų jis tapo gamtos mokslų profesoriumi Karališkojoje Londono institute. Po dvejų metų, 1923 m., Rutherfordas tapo Didžiosios Britanijos mokslo pažangos asociacijos prezidentu, o 1925–1930 m. – Londono karališkosios draugijos prezidentu. 1930 metais mokslininkas buvo paskirtas Mokslinių ir pramoninių tyrimų biuro vyriausybės patariamosios tarybos pirmininku.

Ernestas Rutherfordas buvo ne tik puikus mokslininkas, bet ir talentingas organizatorius. Eidamas vadovaujančias pareigas, jis pritraukė į savo darbą daug jaunų fizikų, kurie vėliau gavo Nobelio premijas. Visi iškilūs to laikmečio fizikai nulenkė prieš jį galvas. Kai kolegos pastebėjo jo gebėjimą visada būti „ant bangos keteros“ mokslinių tyrimų, jis atsakė: „Kodėl gi ne? Tai aš sukėliau bangą, ar ne? Nedaugelis prieštaravo šiam teiginiui. Rutherfordą savo mokytoju laikė dešimtys pasaulinio garso mokslininkų: P. L. Kapitsa, G. Moseley, J. Chadwickas, J. Cockcroft, M. Oliphant, V. Geytler, O. Gan, Yu. B. Khariton ir kt.

Nepaisant amžiaus ir užimtumo, Rutherfordas visą laiką tęsė savo tyrimus. 1920 metais jis numatė neutrono egzistavimą (1932 m. atrado jo mokinys Jamesas Chadwickas), vandenilio atomo, kurio atominė masė lygi dviems (deuteris), įvedė „protono“ sąvoką, 1933 m. eksperimentinis masės ir energijos ryšio branduoliniuose procesuose patikrinimas .

Paskutiniame savo eksperimentiniame darbe 1934 m. Rutherfordas kartu su Markusu Oliphantu ir Paulu Hartecku atrado tritį – itin sunkų vandenilio izotopą.

Iki pat mirties Ernestas Rutherfordas išlaikė puikią nuotaiką ir pasižymėjo gera sveikata. Jis puikiai mintyse atliko sudėtingus matematinius skaičiavimus, nustebindamas savo kolegas ir darbuotojus.

Po trumpos ligos garsus mokslininkas mirė Kembridže 1937 metų spalio 19 dieną ir buvo palaidotas Vestminsterio abatijoje prie Izaoko Niutono, Charleso Darwino ir Michaelo Faradėjaus kapų.

Anglų fizikas, vienas iš radioaktyvumo teorijos ir atomo sandaros kūrėjų, mokslinės mokyklos įkūrėjas Džonas. h.-k. RAS (1922), garbė. SSRS mokslų akademija (1925). Rež. Cavendish laboratorija (nuo 1919 m.). Atidarė (1899) alfa ir beta spindulius ir nustatė jų prigimtį. Sukūrė (1903 m. kartu su F. Soddy) radioaktyvumo teoriją. Jis pasiūlė (1911) planetinį atomo modelį. Atliko (1919) pirmąjį str. branduolinė reakcija. Numatė (1921) neutrono egzistavimą. Nob. tt chemijoje (1908).

Ernestas Rutherfordas laikomas didžiausiu XX amžiaus eksperimentiniu fiziku. Jis yra pagrindinė mūsų žinių apie radioaktyvumą figūra, taip pat žmogus, padėjęs branduolinės fizikos pamatus. Be didelės teorinės reikšmės, jo atradimai buvo plačiai pritaikyti, įskaitant: branduolinius ginklus, atomines elektrines, radioaktyvius skaičiavimus ir radiacijos tyrimus. Rutherfordo darbų įtaka pasauliui yra didžiulė. Jis toliau auga ir tikėtina, kad ateityje dar didės.

Rutherfordas gimė ir užaugo Naujojoje Zelandijoje. Ten jis įstojo į Kenterberio koledžą ir iki dvidešimt trejų metų buvo įgijęs tris laipsnius (menų bakalauro, mokslų bakalauro, menų magistro). Kitais metais jam buvo suteikta teisė studijuoti Kembridžo universitete Anglijoje, kur trejus metus dirbo mokslinio tyrimo studentu pas J. J. Thomsoną, vieną žymiausių to meto mokslininkų. Būdamas dvidešimt septynerių, Rutherfordas tapo fizikos profesoriumi McGill universitete Kanadoje. Ten jis dirbo devynerius metus, o 1907 m. grįžo į Angliją ir pradėjo vadovauti Mančesterio universiteto fizikos katedrai. 1919 m. Rutherfordas grįžo į Kembridžą, šį kartą būdamas Cavendish laboratorijos direktoriumi, ir liko šiame poste visą likusį gyvenimą.

Radioaktyvumą 1896 m. atrado prancūzų mokslininkas Antoine'as Henri Becquerel, kai eksperimentavo su urano junginiais. Tačiau Becquerel greitai prarado susidomėjimą šia tema, o didžioji dalis mūsų pagrindinių žinių apie radioaktyvumą gaunama iš Rutherfordo išsamių tyrimų. (Marie ir Pierre'as Curie atrado dar du radioaktyvius elementus – polonį ir radį, tačiau esminės svarbos atradimų nepadarė.)

Vienas pirmųjų Rutherfordo atradimų buvo tai, kad urano radioaktyvioji spinduliuotė susideda iš dviejų skirtingų komponentų, kuriuos mokslininkas pavadino alfa ir beta spinduliais. Vėliau jis pademonstravo kiekvieno komponento prigimtį (jie susideda iš greitai judančių dalelių) ir parodė, kad yra ir trečiasis komponentas, kurį pavadino gama spinduliais.

Svarbi radioaktyvumo savybė yra su juo susijusi energija. Bekerelis, Kiuri ir daugelis kitų mokslininkų energiją laikė išoriniu šaltiniu. Tačiau Rutherfordas įrodė, kad ši energija, kuri yra daug galingesnė už tą, kurią išskiria cheminės reakcijos, kyla iš atskirų urano atomų! Taip jis padėjo pagrindą svarbiai atominės energijos koncepcijai.

Mokslininkai visada manė, kad atskiri atomai yra nedalomi ir nekintami. Tačiau Rutherfordas (padedamas labai talentingo jauno asistento Fredericko Soddy) sugebėjo parodyti, kad kai atomas skleidžia alfa arba beta spindulius, jis virsta kitokiu atomu. Iš pradžių chemikai negalėjo tuo patikėti. Tačiau Rutherfordas ir Soddy atliko daugybę eksperimentų su radioaktyviuoju skilimu ir pavertė uraną švinu. Rutherfordas taip pat išmatavo irimo greitį ir suformulavo svarbią „pusėjimo trukmės“ sąvoką. Tai greitai paskatino radioaktyviųjų skaičiavimų techniką, kuri tapo vienu iš svarbiausių mokslo priemonių ir buvo plačiai naudojama geologijoje, archeologijoje, astronomijoje ir daugelyje kitų sričių.

Ši nuostabi atradimų serija 1908 m. pelnė Rutherfordui Nobelio premiją (vėliau Sodis laimėjo Nobelio premiją), tačiau didžiausias jo pasiekimas dar laukia. Jis pastebėjo, kad greitai judančios alfa dalelės galėjo prasiskverbti per ploną aukso foliją (nepalikdamos matomų pėdsakų!), tačiau buvo šiek tiek nukreiptos. Buvo teigiama, kad aukso atomai, kieti, nepralaidūs, kaip „maži biliardo kamuoliukai“ – kaip anksčiau tikėjo mokslininkai – viduje buvo minkšti! Atrodė, kad mažesnės, kietesnės alfa dalelės gali prasiskverbti pro aukso atomus kaip didelio greičio kulka per želė.

Tačiau Rutherfordas (dirbdamas su Geigeriu ir Marsdenu, dviem jo jaunaisiais padėjėjais) nustatė, kad kai kurios alfa dalelės, einančios per aukso foliją, buvo labai stipriai nukreiptos. Tiesą sakant, kai kurie netgi skrenda atgal! Pajutęs, kad už to slypi kažkas svarbaus, mokslininkas kruopščiai suskaičiavo kiekviena kryptimi skriejančių dalelių skaičių. Tada, atlikdamas sudėtingą, bet gana įtikinamą matematinę analizę, jis parodė vienintelį būdą, kuriuo galima paaiškinti eksperimentų rezultatus: aukso atomą beveik visiškai sudarė tuščia erdvė, o beveik visa atomo masė buvo sutelkta centre, mažas atomo „branduolys“!

Vienu smūgiu Rutherfordo darbas amžiams sukrėtė mūsų įprastą pasaulio viziją. Jei net metalo gabalas – atrodytų, pats kiečiausias iš visų dalykų – daugiausia buvo tuščia erdvė, tai viskas, ką manėme esant medžiaga, staiga subyrėjo į mažyčius smėlio grūdelius, bėgiojančius didžiulėje tuštumoje!

Rutherfordo atrasti atominiai branduoliai yra visų šiuolaikinių atomo sandaros teorijų pagrindas. Kai po dvejų metų Nielsas Bohras paskelbė savo garsųjį darbą, kuriame atomą apibūdina kaip miniatiūrinę saulės sistemą, valdomą kvantinės mechanikos, savo modelio atspirties tašku jis panaudojo Rutherfordo branduolinę teoriją. Taip padarė Heisenbergas ir Schrödingeris, kai kūrė sudėtingesnius atominius modelius naudodami klasikinę ir bangų mechaniką.

Rutherfordo atradimas paskatino ir naują mokslo šaką – atomo branduolio tyrimą. Šioje srityje Rutherfordui taip pat buvo lemta tapti pionieriumi. 1919 m. jam pavyko paversti azoto branduolius deguonies branduoliais, iššaunant pirmąsias greitai judančias alfa daleles. Tai buvo pasiekimas, apie kurį svajojo senovės alchemikai.

Netrukus paaiškėjo, kad branduolinės transformacijos gali būti Saulės energijos šaltinis. Be to, atominių branduolių transformacija yra pagrindinis procesas atominiuose ginkluose ir atominėse elektrinėse. Vadinasi, Rutherfordo atradimas domina daug daugiau nei vien akademinis.

Rutherfordo asmenybė nuolat stebino visus jį sutikusius. Jis buvo stambus žmogus, garsaus balso, beribės energijos ir ryškaus kuklumo stoka. Kai kolegos pastebėjo antgamtinį Rutherfordo sugebėjimą visada būti „ant bangos keteros“ mokslinių tyrimų, jis iškart atsakė: „Kodėl gi ne? Juk aš sukėliau bangą, ar ne? Nedaug mokslininkų prieštarautų šiam teiginiui.