Fotoattēlu izlase: kodolfizikas "tēvs" sers Ernests Raterfords. Ernests ar iesauku "Krokodils"

Ernests Raterfords šajā rakstā ir sniegta īsa angļu fiziķa, kodolfizikas dibinātāja biogrāfija.

Ernesta Rezerforda īsa biogrāfija

(1871–1937)

Ernests Raterfords dzimis 1871. gada 30. augustā Jaunzēlandē mazā Springgrovas ciematā zemnieka ģimenē. No divpadsmit bērniem viņš bija apdāvinātākais.

Ernests izcili pabeidza pamatskolu. Nelsona koledžā, kur Ernests Rezerfords tika uzņemts piektajā klasē, skolotāji pamanīja viņa izcilās matemātikas spējas. Vēlāk Ernests sāka interesēties par dabaszinātnēm – fiziku un ķīmiju.

Kenterberijas koledžā Rezerfords ieguva augstāko izglītību, pēc kuras divus gadus ar entuziasmu iesaistījās pētniecībā elektrotehnikas jomā.

1895. gadā viņš devās uz Angliju, kur līdz 1898. gadam strādāja Kembridžā, Cavendish laboratorijā izcilā fiziķa Džozefa Džona Tomsona vadībā. Tas rada ievērojamu izrāvienu attāluma noteikšanā, kas nosaka elektromagnētiskā viļņa garumu.

1898. gadā viņš sāka pētīt radioaktivitātes fenomenu. Rezerforda pirmais fundamentālais atklājums šajā jomā – urāna izstarotā starojuma neviendabīguma atklāšana – atnesa viņam popularitāti. Pateicoties Rutherfordam, alfa un beta starojuma jēdziens ienāca zinātnē.

26 gadu vecumā Raterfords tika uzaicināts uz Monreālu kā profesors Makgila Universitātē, kas ir labākā Kanādā. Rezerfords 10 gadus strādāja Kanādā un izveidoja tur zinātnisko skolu.

1903. gadā 32 gadus vecais zinātnieks tika ievēlēts par Britu Zinātņu akadēmijas Londonas Karaliskās biedrības biedru.

1907. gadā Raterfords un viņa ģimene pārcēlās no Kanādas uz Angliju, lai ieņemtu fizikas profesora amatu Mančestras Universitātē. Tūlīt pēc ierašanās Rezerfords sāka veikt eksperimentālus radioaktivitātes pētījumus. Kopā ar viņu strādāja viņa palīgs un skolnieks, vācu fiziķis Hanss Geigers, kurš izstrādāja labi zināmo Ģēģera skaitītāju.

1908. gadā Raterfords saņēma Nobela prēmiju ķīmijā par pētījumiem par elementu transformāciju.

Rezerfords veica lielu eksperimentu sēriju, kas apstiprināja, ka alfa daļiņas ir divkārši jonizēti hēlija atomi. Kopā ar citu savu audzēkni Ernestu Mārsdenu (1889-1970) viņš pētīja alfa daļiņu pārvietošanos caur plānām metāla plāksnēm. Pamatojoties uz šiem eksperimentiem, zinātnieks ierosināja atoma planētu modeli: atoma centrā - kodols, ap kuru griežas elektroni. Tas bija izcils tā laika atklājums!

Rezerfords prognozēja neitrona atklāšanu, vieglo elementu atomu kodolu sadalīšanās iespēju un mākslīgās kodolpārveides.

18 gadus viņš vadīja Kavendiša laboratoriju (no 1919. līdz 1937. gadam).

E. Rezerfords tika ievēlēts par visu pasaules akadēmiju goda biedru.

Ernests Raterfords nomira 1937. gada 19. oktobrī, četras dienas pēc ārkārtas operācijas negaidītas slimības – nožņaugtas trūces – dēļ 66 gadu vecumā.

Nobela prēmija ķīmijā, 1908

Angļu fiziķis Ernests Raterfords dzimis Jaunzēlandē, netālu no Nelsonas pilsētas. Viņš bija viens no 12 skotu izcelsmes riteņu meistara un celtnieka Džeimsa Raterforda un angļu valodas skolotājas Martas (Tompsones) Raterfordas bērniem. Vispirms R. apmeklēja vietējās pamatskolas un vidusskolas, bet pēc tam kļuva par Nelsona koledžas, privātās vidusskolas, līdzstrādnieku, kur pierādīja sevi kā talantīgu studentu, īpaši matemātikā. Akadēmiskās izcilības dēļ R. saņēma vēl vienu stipendiju, kas ļāva viņam iestāties Kenterberijas koledžā Kraistčērčā, vienā no lielākajām Jaunzēlandes pilsētām.

Koledžā R. lielu iespaidu atstāja viņa skolotāji: kuri mācīja fiziku un ķīmiju, E.U. Bikertons un matemātiķis J.H.H. Pavārs. Pēc tam, kad 1892. gadā R. ieguva mākslas bakalaura grādu, viņš palika Kenterberijas koledžā un turpināja studijas, pateicoties matemātikas stipendijai. Nākamajā gadā viņš kļuva par mākslas meistaru, nokārtojot eksāmenus matemātikā un fizikā ar labāko no visiem. Viņa maģistra darbs attiecās uz augstfrekvences radioviļņu noteikšanu, kuru esamība tika pierādīta pirms aptuveni desmit gadiem. Lai izpētītu šo fenomenu, viņš uzbūvēja bezvadu radio uztvērēju (dažus gadus pirms Guglielmo Markoni to izdarīja) un ar to uztvēra kolēģu raidītos signālus no pusjūdzes attāluma.

1894. gadā R. kungam tika piešķirts bakalaura grāds dabaszinātnēs. Kenterberijas koledžā bija tradīcija, ka ikvienam studentam, kurš pabeidza maģistra grādu un palika koledžā, bija jāveic turpmāki pētījumi un jāiegūst B.Sc. Pēc tam R. īsu laiku mācīja vienā no Kraistčērčas zēnu skolām. Pateicoties savām neparastajām spējām zinātnē, R. ieguva stipendiju no Kembridžas universitātes Anglijā, kur viņš studēja Cavendish Laboratory, vienā no pasaules vadošajiem zinātniskās pētniecības centriem.

Kembridžā R. strādāja angļu fiziķa Dž.Dž. Tomsons. Tomsonu dziļi iespaidoja R. radioviļņu pētījumi, un 1896. gadā viņš ierosināja kopīgi pētīt rentgenstaru (to gadu iepriekš atklāja Vilhelms Rentgens) ietekmi uz elektriskajām izlādēm gāzēs. Viņu sadarbība vainagojās ar ievērojamiem rezultātiem, tostarp Tomsona atklājumu par elektronu, atoma daļiņu, kas nes negatīvu elektrisko lādiņu. Pamatojoties uz saviem pētījumiem, Tomsons un R. ierosināja, ka rentgena stariem izejot cauri gāzei, tie iznīcina šīs gāzes atomus, atbrīvojot vienādu skaitu pozitīvi un negatīvi lādētu daļiņu. Viņi sauca šīs daļiņas par joniem. Pēc šī darba R. ķērās pie atomu uzbūves pētīšanas.

1898. gadā R. kungs ieņēma profesora vietu Makgila Universitātē Monreālā (Kanāda), kur viņš uzsāka virkni svarīgu eksperimentu par elementa urāna starojumu. Drīz viņš atklāja divus šī starojuma veidus: alfa staru emisiju, kas iekļūst tikai nelielā attālumā, un beta starus, kas iekļūst daudz lielākā attālumā. Tad R. atklāja, ka radioaktīvais torijs izdala gāzveida radioaktīvu produktu, ko viņš nosauca par "emanāciju" (emisiju. - Red.).

Turpmākie pētījumi parādīja, ka divi citi radioaktīvie elementi, rādijs un aktīnijs, arī radīja emanāciju. Pamatojoties uz šiem un citiem atklājumiem, R. nonāca pie diviem svarīgiem secinājumiem, lai izprastu radiācijas būtību: visi zināmie radioaktīvie elementi izstaro alfa un beta starus, un, vēl svarīgāk, jebkura radioaktīvā elementa radioaktivitāte pēc noteikta konkrēta laika perioda samazinās. . Šie secinājumi ļāva pieņemt, ka visi radioaktīvie elementi pieder vienai un tai pašai atomu saimei un ka to klasifikācijas pamatā var būt to radioaktivitātes samazināšanās periods.

Pamatojoties uz turpmākiem pētījumiem, kas veikti Makgila universitātē 1901. ... 1902. gadā, R. un viņa kolēģis Frederiks Sodijs izklāstīja savas radioaktivitātes teorijas galvenos nosacījumus. Saskaņā ar šo teoriju radioaktivitāte rodas, kad atoms noraida savu daļiņu, kas tiek izmesta ar lielu ātrumu, un šis zudums pārvērš viena ķīmiskā elementa atomu par cita ķīmiskā elementa atomu. R. un Sodija izvirzītā teorija nonāca pretrunā ar vairākām jau pastāvošām idejām, tostarp ar jēdzienu, ko visi jau sen bija atzinuši, saskaņā ar kuru atomi ir nedalāmas un nemainīgas daļiņas.

R. veica turpmākus eksperimentus, lai iegūtu rezultātus, kas apstiprināja teoriju, ko viņš veidoja. 1903. gadā viņš pierādīja, ka alfa daļiņām ir pozitīvs lādiņš. Tā kā šīm daļiņām ir izmērāma masa, to "izgrūšana" no atoma ir ļoti svarīga viena radioaktīvā elementa pārvēršanai citā. Izveidotā teorija ļāva R. arī paredzēt ātrumu, ar kādu dažādi radioaktīvie elementi pārvērtīsies par to, ko viņš sauca par meitas materiālu. Zinātnieks bija pārliecināts, ka alfa daļiņas nevar atšķirt no hēlija atoma kodola. Apstiprinājums tam tika iegūts, kad Sodijs, strādājot ar angļu ķīmiķi Viljamu Remziju, atklāja, ka rādija emanācija satur hēliju, domājamo alfa daļiņu.

1907. gadā P. kungs, tiecoties būt tuvāk zinātniskās pētniecības centram, ieņēma fizikas profesora amatu Mančestras Universitātē (Anglija). Ar Hansa Geigera palīdzību, kurš vēlāk kļuva slavens kā Geigera skaitītāja izgudrotājs, R. Mančestrā izveidoja skolu radioaktivitātes pētīšanai.

1908. gadā R. kungam tika piešķirta Nobela prēmija ķīmijā "par viņa pētījumiem elementu sabrukšanas jomā radioaktīvo vielu ķīmijā". Savā atklāšanas runā Zviedrijas Karaliskās Zinātņu akadēmijas vārdā K.B. Haselbergs norādīja uz saikni starp P. darbu un Tomsona, Anrī Bekerela, Pjēra un Marijas Kirī darbiem. "Atklājumi ir noveduši pie pārsteidzoša secinājuma: ķīmiskais elements ... spēj pārveidoties par citiem elementiem," sacīja Haselbergs. Savā Nobela lekcijā R. teica: “Ir pamats uzskatīt, ka alfa daļiņas, kuras tik brīvi izdala lielākā daļa radioaktīvo vielu, ir identiskas pēc masas un sastāva un tām jāsastāv no hēlija atomu kodoliem. Tāpēc mēs nevaram secināt, ka pamata radioaktīvo elementu, piemēram, urāna un torija, atomi vismaz daļēji ir jābūvē no hēlija atomiem.

Pēc Nobela prēmijas saņemšanas R. sāka pētīt fenomenu, kas tika novērots, bombardējot plānas zelta folijas plāksni ar alfa daļiņām, kuras izstaro tāds radioaktīvs elements kā urāns. Izrādījās, ka ar alfa daļiņu atstarošanas leņķa palīdzību iespējams izpētīt plāksni veidojošo stabilo elementu uzbūvi. Saskaņā ar tolaik pieņemtajām idejām atoma modelis bija kā pudiņš ar rozīnēm: pozitīvie un negatīvie lādiņi bija vienmērīgi sadalīti atoma iekšienē un līdz ar to nevarēja būtiski mainīt alfa daļiņu kustības virzienu. P. tomēr pamanīja, ka atsevišķas alfa daļiņas novirzās no paredzētā virziena daudz lielākā mērā, nekā pieļauj teorija. Sadarbojoties ar Mančestras universitātes studentu Ernestu Marsdenu, zinātnieks apstiprināja, ka diezgan liels skaits alfa daļiņu tiek novirzītas tālāk, nekā gaidīts, dažas vairāk nekā 90 grādu leņķī.

Pārdomājot šo fenomenu, R. 1911. gadā ierosināja jaunu atoma modeli. Saskaņā ar viņa teoriju, kas mūsdienās ir kļuvusi vispārpieņemta, pozitīvi lādētas daļiņas koncentrējas atoma smagajā centrā, un negatīvi lādētās daļiņas (elektroni) atrodas kodola orbītā, diezgan lielā attālumā no tā. Šis modelis, tāpat kā mazais Saules sistēmas modelis, nozīmē, ka atomi galvenokārt sastāv no tukšas vietas. Plaša R. teoriju atpazīstamība sākās 1913. gadā, kad Mančestras universitātes zinātnieka darbam pievienojās dāņu fiziķis Nīls Bors. Bors parādīja, ka piedāvātās R. struktūras ziņā var izskaidrot ar labi zināmajām ūdeņraža atoma fizikālajām īpašībām, kā arī vairāku smagāku elementu atomiem.

Sākoties Pirmajam pasaules karam, R. tika iecelts par Lielbritānijas Admiralitātes Izgudrojumu un pētniecības biroja Civilās komitejas locekli un pētīja zemūdeņu atrašanās vietas noteikšanas problēmu, izmantojot akustiku. Pēc kara viņš atgriezās Mančestras laboratorijā un 1919. gadā veica vēl vienu fundamentālu atklājumu. Pētot ūdeņraža atomu uzbūvi, bombardējot tos ar liela ātruma alfa daļiņām, viņš savā detektorā pamanīja signālu, ko varētu izskaidrot ar ūdeņraža atoma kodola iekustināšanu, sadursmē ar alfa daļiņu. Taču tieši tāds pats signāls parādījās, kad zinātnieks ūdeņraža atomus aizstāja ar slāpekļa atomiem. R. šīs parādības cēloni skaidroja ar to, ka bombardēšana izraisa stabila atoma sabrukšanu. Tie. procesā, kas ir analoģisks dabā notiekošajai sabrukšanai, ko izraisa radiācija, alfa daļiņa izsit no slāpekļa atoma kodola vienu protonu (ūdeņraža atoma kodolu), kas ir stabils normālos apstākļos, un dod tam milzīgu ātrumu. Vēl viens pierādījums par labu šādai šīs parādības interpretācijai tika iegūts 1934. gadā, kad Frederiks Džolio un Irēna Džolio-Kirī atklāja mākslīgo radioaktivitāti.

1919. gadā R. kungs pārcēlās uz Kembridžas Universitāti, kļūstot par Tomsona pēcteci eksperimentālās fizikas profesora un Kavendišas laboratorijas direktora amatā, un 1921. gadā ieņēma dabaszinātņu profesora amatu Londonas Karaliskajā institūtā. 1930. gadā R. kungs tika iecelts par Zinātnisko un rūpniecisko pētījumu biroja valdības konsultatīvās padomes priekšsēdētāju. Būdams savas karjeras virsotnē, zinātnieks savā laboratorijā Kembridžā piesaistīja darbam daudz talantīgus jaunos fiziķus, t.sk. P.M. Blekets, Džons Kokkrofts, Džeimss Čedviks un Ernests Voltons. Neskatoties uz to, ka lielākā daļa R. aizgāja tāpēc, ka bija mazāk laika aktīvam pētnieciskajam darbam, viņa dziļā interese par notiekošajiem pētījumiem un skaidra vadība palīdzēja saglabāt viņa laboratorijā veiktā darba augstu līmeni. Studenti un kolēģi zinātnieku atcerējās kā jauku, laipnu cilvēku. Līdzās viņam kā teorētiķim piemītošajai tālredzības dotībai R. bija arī praktiska sfēra. Pateicoties viņai, viņš vienmēr precīzi izskaidroja novērotās parādības, lai arī cik neparastas tās pirmajā mirklī nešķistu.

Bažījies par Ādolfa Hitlera R. nacistu valdības īstenoto politiku 1933. gadā, kungs kļuva par Akadēmiskās palīdzības padomes prezidentu, kas tika izveidota, lai palīdzētu tiem, kas bēga no Vācijas.

1900. gadā īsa ceļojuma laikā uz Jaunzēlandi R. apprecējās ar Mēriju Ņūtoni, kura dzemdēja viņam meitu. Gandrīz līdz mūža beigām viņš izcēlās ar labu veselību un pēc īslaicīgas slimības nomira Kembridžā 1937. gadā. R. apbedīts Vestminsteras abatijā pie Īzaka Ņūtona un Čārlza Darvina kapiem.

Starp apbalvojumiem saņēma Londonas Karaliskās biedrības R. Ramforda medaļu (1904) un Koplija medaļu (1922), kā arī Lielbritānijas ordeni par nopelniem (1925). 1931. gadā zinātniekam tika piešķirts peerage tituls. R. saņēma Jaunzēlandes, Kembridžas, Viskonsinas, Pensilvānijas un Makgila universitāšu goda grādu. Viņš bija Getingenas Karaliskās biedrības korespondents biedrs, kā arī Jaunzēlandes Filozofiskā institūta, Amerikas Filozofijas biedrības biedrs. Luisa Zinātņu akadēmija, Londonas Karaliskā biedrība un Lielbritānijas Zinātnes attīstības asociācija.

Nobela prēmijas laureāti: Enciklopēdija: Per. no angļu valodas - M .: Progress, 1992.
© The H.W. Wilson Company, 1987.
© Tulkojums krievu valodā ar papildinājumiem, Izdevniecība Progress, 1992.

Razerfords Ernests (1871-1937), angļu fiziķis, viens no radioaktivitātes teorijas un atoma uzbūves radītājiem, zinātniskās skolas dibinātājs.

Dzimis 1871. gada 30. augustā Springas pilsētā Brovā (Jaunzēlande) skotu emigrantu ģimenē. Viņa tēvs strādāja par mehāniķi un linkopju, māte bija skolotāja. Ernests bija ceturtais no 12 Rezerfordas bērniem un talantīgākais.

Jau pamatskolas beigās, būdams pirmais skolnieks, viņš saņēma 50 mārciņu prēmiju, lai turpinātu izglītību. Pateicoties tam, Rezerfords iestājās koledžā Nelsonā (Jaunzēlande). Pēc koledžas absolvēšanas jauneklis nokārtoja eksāmenus Kenterberijas Universitātē, un šeit viņš nopietni pievērsās fizikā un ķīmijā.

Viņš piedalījās zinātniskās studentu biedrības izveidē un 1891. gadā sagatavoja ziņojumu par tēmu "Elementu evolūcija", kurā pirmo reizi izskanēja doma, ka atomi ir sarežģītas sistēmas, kas veidotas no vienām un tām pašām sastāvdaļām.

Laikā, kad fizikā dominēja Daltona ideja par atoma nedalāmību, šī ideja šķita absurda, un jaunajam zinātniekam pat nācās atvainoties saviem kolēģiem par "acīmredzamām muļķībām".

Tiesa, pēc 12 gadiem Raterfords savu lietu pierādīja. Pēc universitātes absolvēšanas Ernests kļuva par vidusskolas skolotāju, taču šī nodarbošanās viņam acīmredzami nebija pa prātam. Par laimi, Rezerfordam - gada labākajam absolventam - tika piešķirta stipendija, un viņš devās uz Kembridžu - Anglijas zinātnisko centru - turpināt studijas.

Rezerfords Cavendish laboratorijā radīja raidītāju radiosakariem 3 km rādiusā, bet prioritāti savam izgudrojumam deva itāļu inženierim G. Markoni, un viņš pats sāka pētīt gāzu un gaisa jonizāciju. Zinātnieks pamanīja, ka urāna starojumam ir divas sastāvdaļas – alfa un beta stari. Tā bija atklāsme.

Monreālā, pētot torija aktivitāti, Raterfords atklāja jaunu gāzi – radonu. 1902. gadā darbā "Radioaktivitātes cēlonis un būtība" zinātnieks vispirms ierosināja, ka radioaktivitātes cēlonis ir dažu elementu spontāna pāreja uz citiem. Viņš atklāja, ka alfa daļiņas ir pozitīvi uzlādētas, to masa ir lielāka par ūdeņraža atoma masu, un lādiņš ir aptuveni vienāds ar divu elektronu lādiņu, un tas atgādina hēlija atomus.

1903. gadā Razerfords kļuva par Londonas Karaliskās biedrības biedru un no 1925. līdz 1930. gadam bija tās prezidents.

1904. gadā tika publicēts zinātnieka fundamentālais darbs "Radioaktīvās vielas un to starojums", kas kļuva par kodolfiziķu enciklopēdiju. 1908. gadā Raterfords kļuva par Nobela prēmijas laureātu radioaktīvo elementu pētījumos. Mančestras universitātes fizikas laboratorijas vadītājs Raterfords izveidoja kodolfiziķu skolu, viņa studentus.

Kopā ar viņiem viņš nodarbojās ar atoma izpēti un 1911. gadā beidzot nonāca pie atoma planetārā modeļa, par ko rakstīja rakstā, kas publicēts izdevuma Philosophical Journal maija numurā. Modelis netika pieņemts uzreiz, tas tika apstiprināts tikai pēc tam, kad to bija pabeiguši Rezerforda studenti, jo īpaši N. Bohr.

Zinātnieks nomira 1937. gada 19. oktobrī Kembridžā. Tāpat kā daudzi izcili Anglijas cilvēki, Ernests Raterfords atdusas Sv.Pāvila katedrālē, "Zinātnes stūrī", blakus Ņūtonam, Faradejam, Darennam, Heršelam.

RETERFORDS ERNESTS

(1871–1937)

Izcilais angļu fiziķis un ķīmiķis Ernests Raterfords dzimis 1871. gada 30. augustā Springgrovā, netālu no Nelsonas pilsētas Jaunzēlandē. Viņš bija ceturtais bērns lielajā Džeimsa un Martas Raterfordu (dzimusi Tomsona) ģimenē.

Ernesta tēvs strādāja par ratnieku, inženieri, celtnieku un dzirnavnieku. 1843. gadā labākas dzīves meklējumos viņš no Skotijas pārcēlās uz Jaunzēlandi. Ernesta māte Marta Tompsone bija skolas skolotāja un trīspadsmit gadu vecumā pārcēlās uz Nelsonu no Anglijas.

Bērnībā Rezerfords dzīvoja lauku zēnam raksturīgu dzīvi, palīdzēja slaukt govis un vākt malku. Sestdienās kopā ar citiem bērniem topošais zinātnieks veidoja skrotis un peldēja skrējienā. Tā kā tēvs bieži mainīja darbu, ģimenei visu laiku bija jāpārvietojas.

10 gadu vecumā Ernests devās uz vietējo Fokshilas skolu, kur izlasīja savu pirmo zinātnisko grāmatu. Šogad viņš veica savu pirmo mācību grāmatā doto skaņas ātruma mērīšanas eksperimentu.

1887. gadā Ernests iestājās Nelsona koledžā un drīz vien kļuva par vienu no labākajiem studentiem. Jauno Rezerfordu īpaši interesēja matemātika. Ernests daudz brīvā laika veltīja regbija spēlēšanai, taču tas viņam netraucēja saņemt vienu no desmit skolas stipendijām, kas dod iespēju iestāties Kenterberijas koledžā Krišterā (Jaunzēlandes Universitātes filiāle), kas ir viena no lielākajām. pilsētas Jaunzēlandē.

Ernestam Raterfordam 1892. gadā tika piešķirts mākslas bakalaura grāds. Topošā zinātnieka iecienītākie priekšmeti koledžā bija fizika un ķīmija. Šajos priekšmetos viņš bija izcils un kļuva par zinātņu bakalaura grādu.

Savā maģistra darbā Ernests pētīja augstfrekvences radioviļņus, kas atklāti apmēram pirms desmit gadiem. Lai izpētītu šo fenomenu, Rezerfords izstrādāja bezvadu radio uztvērēju, ar kuru viņš saņēma signālus no vairāk nekā pusjūdzes attāluma.

Divdesmit trīs gadu vecumā Ernestam Raterfordam jau bija trīs grādi. Tolaik Lielbritānijas apdāvinātākajiem jaunajiem aizjūras subjektiem ik pēc diviem gadiem 1851. gada Pasaules izstādes vārdā tika piešķirta īpaša stipendija, kas ļāva Anglijā pilnveidoties zinātnēs. 1895. gadā starp pretendentiem uz vienu stipendiju bija divi kandidāti - ķīmiķis Maklarins un fiziķis Raterfords.

Stipendija tika piešķirta Maklorīnam, taču ģimenes apstākļi liedza viņam doties uz Angliju. Liktenis Razerfordam izvērtās labvēlīgs, un 1895. gada rudenī pēc Dž.Dž.Tomsona uzaicinājuma viņš pārcēlās uz Angliju, Kembridžas universitātes Kavendiša laboratoriju. Kembridžā Rezerfords kļuva par pirmo doktora grādu laboratorijas direktora Džozefa Džona Tomsona amatā.

Līdz tam laikam Tomsons bija pasaulslavens zinātnieks, Londonas Karaliskās biedrības biedrs. Rezerforda darbs radioviļņu izpētē pārsteidza slaveno fiziķi, un viņš uzaicināja jauno zinātnieku kopīgi pētīt gāzu jonizācijas procesus rentgenstaru iedarbībā, ko gadu iepriekš atklāja Vilhelms Rentgens.

1896. gadā zinātnieki publicēja kopīgu darbu "Par elektroenerģijas pāreju caur gāzēm, kas pakļautas rentgena stariem". Nākamajā gadā Razerfords publicēja savu darbu Elektrisko viļņu magnētiskais detektors un daži tā pielietojumi. Tajā pašā gadā viņš uzrakstīja rakstu "Par rentgenstaru iedarbībai pakļauto gāzu elektrifikāciju un rentgenstaru absorbciju ar gāzēm un tvaikiem".

Strādājot Cavendish laboratorijā, Raterfords cieši sekoja citu fiziķu un ķīmiķu atklājumiem. Pēc tam, kad Pjērs Kirī un Marija Sklodovska-Kirī iepazīstināja ar savu pētījumu rezultātiem Parīzes Zinātņu akadēmijā, kas pierādīja, ka bez urāna ir arī citi radioaktīvi elementi, jaunais zinātnieks sāka patstāvīgu darbu šajā jomā. Viņš veica pirmos Bekerela staru pētījumus un atklāja urāna izstarotā starojuma neviendabīgumu.

Pamatojoties uz saviem rezultātiem, Ernests Raterfords un J. J. Tomsons ierosināja, ka rentgenstaru ietekmē tiek iznīcināti gāzes atomi un veidojas negatīvi un pozitīvi lādētas daļiņas. Zinātnieki šīs daļiņas sauca par joniem. Zinātnieku kopīgā darba rezultātā tika atklāts arī elektrons – atoma daļiņa, kas nes negatīvu elektrisko lādiņu.

1897. gada decembrī Rezerforda Pasaules izstādes stipendija tika pagarināta, un viņš sāka nopietni pētīt atomu struktūru. Taču, kad 1898. gada aprīlī Monreālas Makgila universitātes profesora amats kļuva vakants un jaunajam zinātniekam tika piedāvāts šis amats, viņš piekrita. 1898. gada rudenī Raterfords sāka mācīt Makgila universitātē.

Kanādā toreiz divdesmit septiņus gadus vecais profesors veica daudzus izcilus atklājumus. 1899. gadā viņš atklāja, ka radioaktīvais torijs izdala gāzveida radioaktīvu produktu. Zinātnieks šo parādību nosauca par "emanāciju" (emisiju). Turpmāko pētījumu rezultātā tika konstatēts, ka divi citi radioaktīvie elementi - rādijs un aktīnijs - arī rada emanāciju.

Zinātnieks parādīja, ka ir vismaz divu veidu starojums. Pirmo no tiem, kas bija viegli uzsūcas, viņš nosauca par alfa starojumu, bet otro, kam ir lielāka iespiešanās spēja, par beta starojumu.

Analizējot pētījuma rezultātus, Rezerfords secināja, ka visi zinātnei zināmie radioaktīvie elementi izstaro alfa un beta starus. Tā kā elementu radioaktivitāte pēc noteikta laika samazinājās, zinātnieks pieņēma, ka visi radioaktīvie elementi pieder pie vienas atomu grupas. Tādējādi tos var klasificēt pēc to radioaktivitātes samazināšanās perioda.

1902.-1903.gadā Rezerfords kopā ar Frederiku Sodiju, vienu no radioķīmijas pamatlicējiem, turpināja pētniecību šajā jomā. Zinātnieki atklāja vispārējo radioaktīvo pārveidojumu likumu, izteica to matemātiskā formā, ieviesa jēdzienu "pussabrukšanas periods", kā arī ieskicēja viņu izveidotās radioaktivitātes teorijas galvenos noteikumus.

Saskaņā ar Rutherford un Soddy teikto, radioaktivitāte radās, kad atoms atrāva daļiņu no sevis. Zaudējuma rezultātā viena ķīmiskā elementa atoms pārvērtās par cita ķīmisko elementu atomu.

Zinātnieku atklājumi tika iekļauti 20. gadsimta svarīgāko zinātnes notikumu sarakstā. Visas iepriekš pastāvošās aksiomas par atomu nedalāmību un nemainīgumu tika iznīcinātas. Zinātnieki formulēja transformāciju likumus, no kuriem izrietēja, ka ķīmisko elementu pārvērtības radioaktīvo sabrukšanas laikā ne tikai notiek, bet arī nav iespējams tās palēnināt vai apturēt.

Pētot radioaktīvās pārvērtības, Raterfords un Sodijs aprēķināja rādija izstarotās alfa daļiņu enerģiju un secināja, ka radioaktīvo transformāciju enerģija ir daudzus tūkstošus un varbūt pat miljoniem reižu lielāka par jebkuras molekulārās transformācijas enerģiju. Pēc zinātnieku domām, šī enerģija bija jāņem vērā jebkurā kosmosa fizikas parādībā, jo īpaši viņi skaidroja saules enerģijas noturību ar to, ka uz Saules notiek subatomiskās transformācijas procesi.

1903. gadā Raterfords veica virkni eksperimentu, kas apstiprināja viņa teoriju, kā arī parādīja, ka alfa daļiņām ir pozitīvs lādiņš.

Rezerforda darbs viņam atnesa lielu slavu. 1903. gadā viņu ievēlēja par Londonas Karaliskās biedrības biedru.

1904. gadā Raterfords uzrakstīja grāmatu Radioaktivitāte, kurā iepazīstināja un formulēja savu pētījumu rezultātus. Nākamajā gadā viņš publicēja savu otro grāmatu Radioaktīvās transmutācijas. Rezerfordu sāka aicināt strādāt dažādas universitātes un pētniecības centri dažādās valstīs. 1907. gadā viņš nolēma mainīt dzīvesvietu un atgriezās Anglijā. 1907. gada 24. maijā Raterfords ieradās Mančestrā, kur ieņēma fizikas profesora amatu Mančestras Universitātē.

Mančestrā Rezerfords turpināja pētījumus. Ar Ģēģera palīdzību viņš universitātē noorganizēja skolu radioaktivitātes pētīšanai. 1908. gadā Rezerfords palīdzēja Hansam Geigeram izveidot alfa daļiņu skaitītāju un nākamajā gadā pierādīja, ka alfa daļiņas ir divkārši jonizēti hēlija atomi.

Rezerfordam 1908. gadā tika piešķirta Nobela prēmija ķīmijā "par viņa pētījumiem par elementu sabrukšanu radioaktīvo vielu ķīmijā". Zviedrijas Karaliskās Zinātņu akadēmijas prezidents K. B. Haselbergs savā prezentācijas runā norādīja uz zinātnieka atklājumu lielo nozīmi.

Savā Nobela lekcijā "Radioaktīvo vielu alfa daļiņu ķīmiskā būtība", kas tika sniegta 1908. gada 11. decembrī, Raterfords ierosināja, ka alfa daļiņas ir identiskas pēc masas un sastāva un sastāv no hēlija atomu kodoliem. No tā izriet, ka arī radioaktīvo elementu atomi daļēji sastāv no hēlija atomiem.

Pēc Nobela prēmijas saņemšanas Raterfords sāka pētīt atoma uzbūvi. Viņš pievērsās tehnikai, ko viņš bija izmantojis kopā ar J. J. Thomson Cavendish laboratorijā, alfa daļiņu pārraidi. Zinātnieks kopā ar asistentiem Hansu Geigeru un Ernstu Marsdenu veica virkni eksperimentu, kuros viņš bombardēja plānas zelta folijas plāksni ar urāna izstarotajām alfa daļiņām. Tajā laikā fiziķi uzskatīja, ka attālumi starp atomiem cietās vielās ir aptuveni tādi paši kā atomu izmēri. No tā varēja secināt, ka alfa daļiņas nevarēja izlidot pat caur plānu foliju.

Jau pirmie Rezerforda eksperimenti atspēkoja šo secinājumu - lielākā daļa alfa daļiņu iekļuva folijā, gandrīz nenovirzoties. Taču aptuveni vienā no 8000 gadījumiem tie novirzījās no paredzētā virziena vēl lielākā mērā, nekā pieļauj teorija, it kā atduroties pret kādu šķērsli. Šī apbrīnojamā anomālija izrādījās sākumpunkts atoma kodolmodeļa izstrādē.

Pēc tam, kad J. J. Tomsons atklāja, ka elektroniem ir negatīvs elektriskais lādiņš, viņš ierosināja atoma modeli pozitīvi lādēta piliena formā ar simtmiljono daļu (10,8) centimetra rādiusu, kura iekšpusē atrodas sīki negatīvi lādēti elektroni. Pozitīvie un negatīvie lādiņi bija vienmērīgi sadalīti atomā, un tāpēc tie nevarēja būtiski mainīt alfa daļiņu kustības virzienu.

Pamatojoties uz savu pieredzi, Rezerfords 1911. gadā atteicās no Tomsona modeļa un ierosināja jaunu atoma modeli. Savas idejas viņš izklāstīja rakstā "Alfa un beta starojuma izkliede vielā un atoma uzbūve" žurnāla "Philosophical Magazin" maija numurā - daudzu spožu atklājumu vēstnesis.

Pēc Rutherforda domām, atoma centrā atrodas kodols, kurā koncentrējas pozitīvi lādētas daļiņas un kas veido visu atoma masu. Negatīvi lādētas daļiņas (elektroni) atrodas kodola orbītā, diezgan lielā attālumā no tā. Tā kā elektronu masa ir daudz mazāka nekā alfa daļiņu masa, pēdējās gandrīz netiek novirzītas, iekļūstot elektronu mākoņos. Un tikai gadījumā, ja alfa daļiņa lido tuvu pozitīvi lādētam kodolam, Kulona atgrūšanas spēks krasi maina savu trajektoriju.

Rezerforda modelis, kas mūsdienās ir vispārpieņemts, atgādināja niecīgu Saules sistēmas modeli un tika saukts par "atoma planētu modeli".

Pēc tam, kad Rezerforda draugs un līdzstrādnieks dāņu fiziķis Nīlss Bors 1913. gadā ieviesa kvantu ideju planētas modelī, atoma modelis ieguva pasaules atzinību. Bors ierosināja, ka atomā ir orbītas, pa kurām pārvietojas elektrons saņem paātrinājumu, un norādīja noteikumu šādu stacionāru orbītu atrašanai. Elektronam pārvietojoties no vienas orbītas uz otru, saskaņā ar enerģijas nezūdamības likumu parādās starojuma kvanti.

Nīlsa Bora teorija novērsa atoma planētu modeļa galveno trūkumu - rotējoša elektrona krišanas uz kodolu elektrodinamisko neizbēgamību.

Pirmā pasaules kara laikā Lielbritānijas valdība iecēla Rezerfordu Lielbritānijas Admiralitātes Izgudrojumu un pētniecības biroja Civilajā komitejā. Viņa pienākumos ietilpa metodes izgudrošana ienaidnieka zemūdeņu noteikšanai, izmantojot akustiku.

Pēc kara Ernests Rezerfords atgriezās Mančestras laboratorijā.

1919. gadā izcils zinātnieks veica pirmo mākslīgo kodolreakciju. Pēc ūdeņraža atomu un pēc tam slāpekļa bombardēšanas ar alfa daļiņām Rezerfords atklāja, ka procesā veidojas skābekļa atomi. Bombardēšanas rezultātā stabilais atoms sabruka. Pamatojoties uz Raterforda pētījumiem un izmantojot savu pētījumu rezultātus, 1934. gadā Frederiks un Irēna Džolio-Kirī atklāja mākslīgo radioaktivitāti.

Līdz tam laikam Rezerfords bija ieguvis slavu kā lielākais praktiskais fiziķis fizikas vēsturē, viens no sava laika spožākajiem cilvēkiem.

1919. gadā Ernests Raterfords nomainīja Tomsonu Kembridžas universitātes eksperimentālās fizikas profesora un Kavendišas laboratorijas direktora amatā. Divus gadus vēlāk viņš kļuva par dabaszinātņu profesoru Londonas Karaliskajā institūtā. Divus gadus vēlāk, 1923. gadā, Rezerfords kļuva par Lielbritānijas Zinātnes attīstības asociācijas prezidentu, bet no 1925. līdz 1930. gadam viņš bija Londonas Karaliskās biedrības prezidents. 1930. gadā zinātnieks tika iecelts par Zinātnisko un rūpniecisko pētījumu biroja valdības konsultatīvās padomes priekšsēdētāju.

Ernests Raterfords bija ne tikai izcils zinātnieks, bet arī talantīgs organizators. Atrodoties vadošos amatos, viņš savam darbam piesaistīja daudzus jaunus fiziķus, kuri vēlāk saņēma Nobela prēmijas. Viņa priekšā galvas nolieca visi tā laikmeta izcilie fiziķi. Kad kolēģi atzīmēja viņa spēju vienmēr būt “uz viļņa virsotnes” zinātniskās izpētes jomā, viņš atbildēja: “Kāpēc gan ne? Tas biju es, kas izraisīja vilni, vai ne?" Tikai daži iebilda pret šo apgalvojumu. Raterfordu par savu skolotāju uzskatīja desmitiem pasaulslavenu zinātnieku: P. L. Kapica, G. Mozelijs, Dž. Čadviks, Dž. Kokkrofts, M. Olifants, V. Geitlers, O. Gans, Ju. B. Haritons un citi.

Neskatoties uz savu vecumu un aizņemtību, Rezerfords visu laiku turpināja pētījumus. 1920. gadā viņš paredzēja neitrona esamību (1932. gadā atklāja viņa skolnieks Džeimss Čadviks), ūdeņraža atoma esamību ar atomu masu, kas vienāda ar divi (deitērijs), ieviesa jēdzienu "protons", 1933. gadā ierosināja eksperimentāla masas un enerģijas attiecības pārbaude kodolprocesos.

Savā pēdējā eksperimentālajā darbā 1934. gadā Rezerfords kopā ar Markusu Olifantu un Polu Harteku atklāja tritiju, īpaši smago ūdeņraža izotopu.

Līdz pat savai nāvei Ernests Rezerfords saglabāja lielisku garastāvokli un izcēlās ar labu veselību. Viņš izcili veica sarežģītus matemātiskos aprēķinus savā prātā, pārsteidzot savus kolēģus un darbiniekus.

Pēc neilgas slimības slavenais zinātnieks nomira Kembridžā 1937. gada 19. oktobrī un tika apglabāts Vestminsteras abatijā pie Īzaka Ņūtona, Čārlza Darvina un Maikla Faradeja kapiem.

Angļu fiziķis, viens no radioaktivitātes teorijas un atoma uzbūves veidotājiem, zinātniskās skolas dibinātājs Džons. h.-k. RAS (1922), gods. PSRS Zinātņu akadēmija (1925). Rež. Cavendish laboratorija (kopš 1919. gada). Atvēra (1899) alfa un beta starus un noteica to būtību. Radīja (1903, kopā ar F. Soddy) radioaktivitātes teoriju. Viņš ierosināja (1911) atoma planētu modeli. Veica (1919) pirmo mākslu. kodolreakcija. Paredzēja (1921) neitrona esamību. Nob. uc ķīmijā (1908).

Ernests Raterfords tiek uzskatīts par divdesmitā gadsimta lielāko eksperimentālo fiziķi. Viņš ir galvenā figūra mūsu zināšanās par radioaktivitāti, kā arī cilvēks, kurš lika pamatus kodolfizikai. Papildus lielajai teorētiskajai nozīmei viņa atklājumi ir saņēmuši plašu pielietojumu klāstu, tostarp: kodolieroči, atomelektrostacijas, radioaktīvie aprēķini un radiācijas pētījumi. Rezerforda darba ietekme uz pasauli ir milzīga. Tas turpina augt un, visticamāk, nākotnē palielināsies.

Rezerfords dzimis un audzis Jaunzēlandē. Tur viņš iestājās Kenterberijas koledžā un līdz divdesmit trīs gadu vecumam bija ieguvis trīs grādus (mākslas bakalaurs, zinātņu bakalaurs, mākslas maģistrs). Nākamajā gadā viņam tika piešķirtas tiesības studēt Kembridžas Universitātē Anglijā, kur viņš trīs gadus pavadīja kā pētnieciskais students J. J. Tomsona, viena no vadošajiem tā laika zinātniekiem, vadībā. Divdesmit septiņu gadu vecumā Raterfords kļuva par fizikas profesoru Makgila universitātē Kanādā. Viņš tur strādāja deviņus gadus un 1907. gadā atgriezās Anglijā, lai vadītu Mančestras universitātes fizikas nodaļu. 1919. gadā Razerfords atgriezās Kembridžā, šoreiz kā Kavendišas laboratorijas direktors, un palika šajā amatā līdz mūža galam.

Radioaktivitāti 1896. gadā atklāja franču zinātnieks Antuāns Anrī Bekerels, kad viņš eksperimentēja ar urāna savienojumiem. Bet Bekerels drīz zaudēja interesi par šo tēmu, un lielākā daļa mūsu pamatzināšanu par radioaktivitāti nāk no Rezerforda plašajiem pētījumiem. (Marija un Pjērs Kirī atklāja vēl divus radioaktīvos elementus - poloniju un rādiju, taču neatklāja fundamentāli svarīgus atklājumus.)

Viens no pirmajiem Rezerforda atklājumiem bija tāds, ka urāna radioaktīvais starojums sastāv no diviem dažādiem komponentiem, kurus zinātnieks nosauca par alfa un beta stariem. Vēlāk viņš demonstrēja katra komponenta būtību (tās sastāv no ātri kustīgām daļiņām) un parādīja, ka ir arī trešais komponents, ko viņš sauca par gamma stariem.

Svarīga radioaktivitātes iezīme ir ar to saistītā enerģija. Bekerels, Kirī un daudzi citi zinātnieki uzskatīja enerģiju par ārēju avotu. Taču Rezerfords pierādīja, ka šī enerģija, kas ir daudz spēcīgāka par ķīmisko reakciju radīto enerģiju, nāk no atsevišķiem urāna atomiem! Ar to viņš lika pamatus svarīgajai atomenerģijas koncepcijai.

Zinātnieki vienmēr ir pieņēmuši, ka atsevišķi atomi ir nedalāmi un nemainīgi. Taču Razerfords (ar ļoti talantīga jaunā asistenta Frederika Sodija palīdzību) spēja parādīt, ka tad, kad atoms izstaro alfa vai beta starus, tas pārvēršas par cita veida atomu. Sākumā ķīmiķi tam nespēja noticēt. Tomēr Rezerfords un Sodijs veica veselu virkni eksperimentu ar radioaktīvo sabrukšanu un pārveidoja urānu svinā. Rezerfords arī izmērīja sabrukšanas ātrumu un formulēja svarīgo "pusperioda" jēdzienu. Tas drīz vien noveda pie radioaktīvo aprēķinu tehnikas, kas kļuva par vienu no svarīgākajiem zinātniskajiem instrumentiem un tika plaši izmantota ģeoloģijā, arheoloģijā, astronomijā un daudzās citās jomās.

Šī satriecošā atklājumu sērija 1908. gadā atnesa Rezerfordam Nobela prēmiju (Sodijs vēlāk ieguva Nobela prēmiju), taču viņa lielākais sasniegums vēl tikai priekšā. Viņš pamanīja, ka ātri kustīgās alfa daļiņas spēj iziet cauri plānai zelta folijai (neatstājot nekādas redzamas pēdas!), taču tās nedaudz novirzījās. Tika ierosināts, ka zelta atomi, cieti, necaurlaidīgi, piemēram, "sīkas biljarda bumbiņas" - kā iepriekš uzskatīja zinātnieki - iekšpusē ir mīksti! Izskatījās, ka mazākas, cietākas alfa daļiņas varētu iziet cauri zelta atomiem kā liela ātruma lode caur želeju.

Bet Razerfords (strādājot ar Geigeru un Marsdenu, diviem viņa jaunajiem palīgiem) atklāja, ka dažas alfa daļiņas, kas iet caur zelta foliju, tika ļoti spēcīgi novirzītas. Patiesībā daži pat lido atpakaļ! Sajūtot, ka aiz tā slēpjas kaut kas svarīgs, zinātnieks rūpīgi skaitīja daļiņu skaitu, kas lidoja katrā virzienā. Pēc tam, izmantojot sarežģītu, bet diezgan pārliecinošu matemātisko analīzi, viņš parādīja vienīgo veidu, kā varētu izskaidrot eksperimentu rezultātus: zelta atoms gandrīz pilnībā sastāvēja no tukšas vietas, un gandrīz visa atoma masa bija koncentrēta centrā. mazais atoma "kodols"!

Ar vienu sitienu Rezerforda darbs uz visiem laikiem satricināja mūsu ierasto pasaules redzējumu. Ja pat metāla gabals — šķietami visgrūtākais no visām lietām — lielākoties bija tukša vieta, tad viss, ko mēs uzskatījām par materiālu, pēkšņi sabruka sīkos smilšu graudiņos, kas skraidīja plašajā tukšumā!

Rezerforda atklājums par atomu kodoliem ir visu mūsdienu teoriju par atoma uzbūvi pamatā. Kad Nīlss Bors divus gadus vēlāk publicēja savu slaveno darbu, aprakstot atomu kā miniatūru saules sistēmu, ko pārvalda kvantu mehānika, viņš izmantoja Rezerforda kodolteoriju kā sākumpunktu savam modelim. Tā darīja Heizenbergs un Šrēdingers, kad viņi konstruēja sarežģītākus atomu modeļus, izmantojot klasisko un viļņu mehāniku.

Rezerforda atklājums noveda arī pie jaunas zinātnes nozares: atoma kodola izpētes. Arī šajā jomā Raterfordam bija lemts kļūt par pionieri. 1919. gadā viņam izdevās pārveidot slāpekļa kodolus skābekļa kodolos, izšaujot pirmās ātri kustīgās alfa daļiņas. Tas bija sasniegums, par kuru sapņoja senie alķīmiķi.

Drīz vien kļuva skaidrs, ka kodolpārveidojumi varētu būt Saules enerģijas avots. Turklāt atomu kodolu transformācija ir galvenais process atomieročos un atomelektrostacijās. Līdz ar to Rezerforda atklājums interesē daudz vairāk nekā tikai akadēmisks.

Rezerforda personība pastāvīgi pārsteidza visus, kas viņu satika. Viņš bija liels vīrs ar skaļu balsi, bezgalīgu enerģiju un izteiktu pieticības trūkumu. Kad kolēģi atzīmēja Rezerforda pārdabisko spēju vienmēr būt "uz viļņa virsotnes" zinātniskās izpētes jomā, viņš uzreiz atbildēja: "Kāpēc gan ne? Galu galā es izraisīju vilni, vai ne?" Tikai daži zinātnieki iebilstu pret šo apgalvojumu.