Wybór zdjęć: „ojciec” fizyki jądrowej, Sir Ernest Rutherford. Ernest, nazywany „Krokodylem”

Ernest Rutherford przedstawia krótką biografię angielskiego fizyka, twórcy fizyki jądrowej.

Krótka biografia Ernesta Rutherforda

(1871–1937)

Ernest Rutherford urodził się 30 sierpnia 1871 roku w Nowej Zelandii w małej wiosce Spring Grove w rodzinie rolnika. Z dwunastu dzieci był najbardziej uzdolniony.

Ernest znakomicie ukończył szkołę podstawową. W Nelson College, gdzie Ernest Rutherford został przyjęty do piątej klasy, nauczyciele zauważyli jego wyjątkowe zdolności matematyczne. Później Ernest zainteresował się naukami przyrodniczymi - fizyką i chemią.

W Canterbury College Rutherford otrzymał wyższe wykształcenie, po czym przez dwa lata entuzjastycznie angażował się w badania w dziedzinie elektrotechniki.

W 1895 wyjechał do Anglii, gdzie do 1898 pracował w Cambridge, w Cavendish Laboratory pod kierunkiem wybitnego fizyka Josepha-Johna Thomsona. Dokonuje znaczącego przełomu w wykrywaniu odległości, która determinuje długość fali elektromagnetycznej.

W 1898 zaczął badać zjawisko promieniotwórczości. Pierwsze fundamentalne odkrycie Rutherforda w tej dziedzinie – odkrycie niejednorodności promieniowania emitowanego przez uran – przyniosło mu popularność. Dzięki Rutherfordowi koncepcja promieniowania alfa i beta weszła do nauki.

W wieku 26 lat Rutherford został zaproszony do Montrealu jako profesor na Uniwersytecie McGill - najlepszym w Kanadzie. Rutherford przez 10 lat pracował w Kanadzie i stworzył tam szkołę naukową.

W 1903 roku 32-letni naukowiec został wybrany członkiem londyńskiego Towarzystwa Królewskiego Brytyjskiej Akademii Nauk.

W 1907 Rutherford i jego rodzina przenieśli się z Kanady do Anglii, aby objąć stanowisko profesora fizyki na Uniwersytecie w Manchesterze. Zaraz po przybyciu Rutherford zaczął prowadzić eksperymentalne badania nad radioaktywnością. Razem z nim pracował jego asystent i uczeń, niemiecki fizyk Hans Geiger, który opracował znany licznik Geigera.

W 1908 Rutherford otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii za badania nad transformacją pierwiastków.

Rutherford przeprowadził dużą serię eksperymentów, które potwierdziły, że cząstki alfa są podwójnie zjonizowanymi atomami helu. Wraz z innym ze swoich uczniów, Ernestem Marsdenem (1889-1970), badał przechodzenie cząstek alfa przez cienkie metalowe płytki. Na podstawie tych eksperymentów naukowiec zaproponował planetarny model atomu: w centrum atomu - jądro, wokół którego krążą elektrony. To było niezwykłe odkrycie tamtych czasów!

Rutherford przewidział odkrycie neutronu, możliwość rozszczepienia jąder atomowych pierwiastków lekkich i sztucznych przemian jądrowych.

Przez 18 lat kierował Laboratorium Cavendisha (od 1919 do 1937).

E. Rutherford został wybrany członkiem honorowym wszystkich akademii świata.

Ernest Rutherford zmarł 19 października 1937 roku, cztery dni po nagłej operacji z powodu niespodziewanej choroby – przepukliny uduszonej – w wieku 66 lat.

Nagroda Nobla w dziedzinie chemii, 1908

Angielski fizyk Ernest Rutherford urodził się w Nowej Zelandii, niedaleko miasta Nelson. Był jednym z dwunastu dzieci Jamesa Rutherforda, kołodzieja i robotnika budowlanego, szkockiego pochodzenia, oraz Marthy (Thompson) Rutherforda, angielskiej nauczycielki. Najpierw R. uczęszczał do miejscowych szkół podstawowych i średnich, a następnie został stypendystą prywatnego liceum Nelson College, gdzie okazał się uzdolnionym uczniem, zwłaszcza matematycznym. Dzięki doskonałości akademickiej R. otrzymał kolejne stypendium, które pozwoliło mu zapisać się do Canterbury College w Christchurch, jednym z największych miast Nowej Zelandii.

Na studiach duży wpływ na R. mieli jego nauczyciele: nauczyciel fizyki i chemii, E.U. Bickerton i matematyk J.H.H. Kucharz. Po 1892 r. R. uzyskał stopień Bachelor of Arts, pozostał w Canterbury College i kontynuował naukę dzięki stypendium z matematyki. W następnym roku został mistrzem sztuki, zdając najlepiej egzaminy z matematyki i fizyki. Praca jego mistrza dotyczyła wykrywania fal radiowych o wysokiej częstotliwości, których istnienie zostało udowodnione około dziesięć lat temu. W celu zbadania tego zjawiska zbudował bezprzewodowy odbiornik radiowy (kilka lat wcześniej Guglielmo Marconi) i wraz z nim odbierał sygnały nadawane przez kolegów z odległości pół mili.

W 1894 r. pan R. uzyskał stopień licencjata nauk przyrodniczych. W Canterbury College istniała tradycja, zgodnie z którą każdy student, który ukończył studia magisterskie i pozostał na uczelni, musiał podjąć dalsze badania i zdobyć tytuł licencjata. Następnie R. przez krótki czas uczył w jednej ze szkół dla chłopców w Christchurch. Ze względu na niezwykłe zdolności naukowe R. został stypendystą Uniwersytetu Cambridge w Anglii, gdzie studiował w Cavendish Laboratory, jednym z wiodących ośrodków naukowych na świecie.

W Cambridge R. pracował pod kierunkiem angielskiego fizyka J.J. Thomsona. Thomson był pod wielkim wrażeniem badań R. nad falami radiowymi iw 1896 roku zaproponował wspólne badanie wpływu promieni rentgenowskich (odkrytego rok wcześniej przez Wilhelma Roentgena) na wyładowania elektryczne w gazach. Ich współpraca została zwieńczona znaczącymi wynikami, w tym odkryciem przez Thomsona elektronu, cząstki atomowej, która przenosi ujemny ładunek elektryczny. Na podstawie swoich badań Thomson i R. zasugerowali, że kiedy promienie rentgenowskie przechodzą przez gaz, niszczą atomy tego gazu, uwalniając taką samą liczbę dodatnio i ujemnie naładowanych cząstek. Nazwali te cząstki jonami. Po tej pracy R. zajął się badaniem budowy atomu.

W 1898 r. R. objął stanowisko profesora na Uniwersytecie McGill w Montrealu (Kanada), gdzie rozpoczął serię ważnych eksperymentów dotyczących promieniowania pierwiastka uranu. Wkrótce odkrył dwa rodzaje tego promieniowania: emisję promieni alfa, które przenikają tylko na niewielką odległość, oraz promieni beta, które przenikają na znacznie większą odległość. Następnie R. odkrył, że radioaktywny tor emituje gazowy produkt radioaktywny, który nazwał „emanacją” (emisja – przyp. red.).

Dalsze badania wykazały, że dwa inne pierwiastki promieniotwórcze, rad i aktyn, również wytwarzały emanację. Na podstawie tych i innych odkryć R. doszedł do dwóch ważnych wniosków dla zrozumienia natury promieniowania: wszystkie znane pierwiastki promieniotwórcze emitują promienie alfa i beta, a co ważniejsze, promieniotwórczość dowolnego pierwiastka promieniotwórczego po określonym czasie spada . Wnioski te dały podstawy do przyjęcia, że ​​wszystkie pierwiastki promieniotwórcze należą do tej samej rodziny atomów i że za podstawę ich klasyfikacji można przyjąć okres spadku ich promieniotwórczości.

Na podstawie dalszych badań przeprowadzonych na Uniwersytecie McGill w latach 1901...1902 R. i jego kolega Frederick Soddy nakreślili główne założenia swojej teorii radioaktywności. Zgodnie z tą teorią, radioaktywność występuje, gdy atom odrzuca swoją cząsteczkę, która jest wyrzucana z dużą prędkością, a strata ta zamienia atom jednego pierwiastka chemicznego w atom innego. Wysuwana przez R. i Soddy'ego teoria weszła w konflikt z wieloma wcześniej istniejącymi ideami, w tym z uznaną przez wszystkich od dawna koncepcją, zgodnie z którą atomy są niepodzielnymi i niezmiennymi cząstkami.

R. przeprowadził dalsze eksperymenty, aby uzyskać wyniki potwierdzające konstruowaną przez siebie teorię. W 1903 udowodnił, że cząstki alfa mają ładunek dodatni. Ponieważ cząstki te mają mierzalną masę, „wyrzucenie” ich z atomu ma kluczowe znaczenie dla przekształcenia jednego pierwiastka promieniotwórczego w inny. Stworzona teoria pozwoliła R. również przewidzieć szybkość, z jaką różne pierwiastki promieniotwórcze zamienią się w to, co nazwał materiałem potomnym. Naukowiec był przekonany, że cząstki alfa są nie do odróżnienia od jądra atomu helu. Potwierdzenie tego uzyskano, gdy Soddy, pracujący wówczas z angielskim chemikiem Williamem Ramsayem, odkrył, że emanacja radu zawiera hel, rzekomą cząstkę alfa.

W 1907 r. pan P., chcąc być bliżej centrum badań naukowych, objął stanowisko profesora fizyki na Uniwersytecie w Manchesterze (Anglia). Z pomocą Hansa Geigera, który później zasłynął jako wynalazca licznika Geigera, R. stworzył w Manchesterze szkołę do badania radioaktywności.

W 1908 r. R. otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii „za badania nad rozpadem pierwiastków w chemii substancji promieniotwórczych”. W swoim przemówieniu otwierającym w imieniu Królewskiej Szwedzkiej Akademii Nauk K.B. Hasselberg wskazał na związek między pracą prowadzoną przez P. a twórczością Thomsona, Henri Becquerela, Pierre'a i Marie Curie. „Odkrycia doprowadziły do ​​zaskakującego wniosku: pierwiastek chemiczny… może przekształcać się w inne pierwiastki” – powiedział Hasselberg. W swoim noblowskim wykładzie R. powiedział: „Istnieją wszelkie powody, by sądzić, że cząstki alfa, które są tak swobodnie emitowane z większości substancji radioaktywnych, mają identyczną masę i skład i muszą składać się z jąder atomów helu. Dlatego nie możemy nie dojść do wniosku, że atomy podstawowych pierwiastków promieniotwórczych, takich jak uran i tor, muszą być przynajmniej częściowo zbudowane z atomów helu.

Po otrzymaniu Nagrody Nobla R. zajął się badaniem zjawiska obserwowanego podczas bombardowania płyty cienkiej złotej folii cząsteczkami alfa emitowanymi przez tak radioaktywny pierwiastek jak uran. Okazało się, że za pomocą kąta odbicia cząstek alfa można badać strukturę stabilnych elementów tworzących płytkę. Zgodnie z przyjętymi wówczas ideami, model atomu przypominał budyń z rodzynkami: ładunki dodatnie i ujemne były równomiernie rozłożone wewnątrz atomu, przez co nie mógł znacząco zmienić kierunku ruchu cząstek alfa. P. zauważył jednak, że niektóre cząstki alfa odbiegały od oczekiwanego kierunku w znacznie większym stopniu, niż pozwala na to teoria. Współpracując z Ernestem Marsdenem, studentem Uniwersytetu w Manchesterze, naukowiec potwierdził, że dość duża liczba cząstek alfa jest odchylana dalej niż oczekiwano, niektóre pod kątem ponad 90 stopni.

Zastanawiając się nad tym zjawiskiem, R. w 1911 zaproponował nowy model atomu. Zgodnie z jego teorią, która dziś przyjęła się powszechnie, cząstki naładowane dodatnio koncentrują się w ciężkim środku atomu, a cząstki naładowane ujemnie (elektrony) znajdują się na orbicie jądra, w dość dużej odległości od niego. Ten model, podobnie jak maleńki model Układu Słonecznego, sugeruje, że atomy składają się głównie z pustej przestrzeni. Szerokie uznanie teorii R. rozpoczęło się w 1913 roku, kiedy do pracy naukowca na Uniwersytecie w Manchesterze dołączył duński fizyk Niels Bohr. Bohr wykazał, że pod względem proponowanej struktury R. można wyjaśnić dobrze znane właściwości fizyczne atomu wodoru, a także atomów kilku cięższych pierwiastków.

Gdy wybuchła I wojna światowa, R. został powołany na członka Komitetu Cywilnego Biura Wynalazków i Badań Admiralicji Brytyjskiej i badał problem lokalizacji okrętów podwodnych za pomocą akustyki. Po wojnie wrócił do laboratorium w Manchesterze iw 1919 dokonał kolejnego fundamentalnego odkrycia. Badając strukturę atomów wodoru, bombardując je cząsteczkami alfa o dużej prędkości, zauważył na swoim detektorze sygnał, który można wytłumaczyć wprawieniem jądra atomu wodoru w ruch przez zderzenie z cząstką alfa. Jednak dokładnie ten sam sygnał pojawił się, gdy naukowiec zastąpił atomy wodoru atomami azotu. R. wyjaśnił przyczynę tego zjawiska tym, że bombardowanie powoduje rozpad stabilnego atomu. Tych. w procesie analogicznym do naturalnie występującego rozpadu wywołanego promieniowaniem, cząsteczka alfa wybija pojedynczy proton (jądro atomu wodoru) z jądra atomu azotu, stabilny w normalnych warunkach i nadaje mu ogromną prędkość. Kolejny dowód na korzyść takiej interpretacji tego zjawiska uzyskano w 1934 r., kiedy Frédéric Joliot i Irene Joliot-Curie odkryli sztuczną radioaktywność.

W 1919 r. przeniósł się na Uniwersytet Cambridge, stając się następcą Thomsona jako profesor fizyki doświadczalnej i dyrektor Cavendish Laboratory, aw 1921 objął stanowisko profesora nauk przyrodniczych w Royal Institution w Londynie. W 1930 r. został mianowany przewodniczącym rządowej komisji doradczej Biura Badań Naukowo-Przemysłowych. Będąc u szczytu kariery naukowiec przyciągnął wielu utalentowanych młodych fizyków do pracy w swoim laboratorium w Cambridge, m.in. PO POŁUDNIU. Blackett, John Cockcroft, James Chadwick i Ernest Walton. Pomimo tego, że większość R. wyjechała z powodu mniejszej ilości czasu na aktywną pracę badawczą, jego głębokie zainteresowanie trwającymi badaniami i jasne kierownictwo pomogło utrzymać wysoki poziom prac prowadzonych w jego laboratorium. Studenci i koledzy zapamiętali naukowca jako miłą, życzliwą osobę. Oprócz wrodzonego daru przewidywania jako teoretyka, R. miał praktyczną passę. To dzięki niej zawsze trafnie wyjaśniał obserwowane zjawiska, bez względu na to, jak niezwykłe mogą się wydawać na pierwszy rzut oka.

Zaniepokojony polityką prowadzoną przez nazistowski rząd Adolfa Hitlera R. w 1933 r. został przewodniczącym Rady Pomocy Akademickiej, która została utworzona, aby pomagać tym, którzy uciekli z Niemiec.

W 1900 r. podczas krótkiej podróży do Nowej Zelandii R. poślubił Mary Newton, która urodziła mu córkę. Niemal do końca życia odznaczał się dobrym zdrowiem i zmarł w Cambridge w 1937 po krótkiej chorobie. R. pochowany w Opactwie Westminsterskim w pobliżu grobów Izaaka Newtona i Karola Darwina.

Wśród nagród otrzymał medal R. Rumford (1904) i medal Copley (1922) Royal Society of London, a także brytyjski Order Zasługi (1925). W 1931 r. naukowiec otrzymał tytuł parostwa. R. otrzymał honorowe stopnie naukowe z uniwersytetów Nowej Zelandii, Cambridge, Wisconsin, Pensylwanii i McGill. Był członkiem korespondentem Towarzystwa Królewskiego w Getyndze, a także członkiem Nowozelandzkiego Instytutu Filozoficznego, Amerykańskiego Towarzystwa Filozoficznego. Louis Academy of Sciences, Royal Society of London i British Association for the Advancement of Science.

Laureaci Nagrody Nobla: Encyklopedia: Per. z angielskiego - M .: Postęp, 1992.
© H.W. Firma Wilsona, 1987.
© Tłumaczenie na język rosyjski z dodatkami, Wydawnictwo Progress, 1992.

Rutherford Ernest (1871-1937), fizyk angielski, jeden z twórców teorii promieniotwórczości i budowy atomu, twórca szkoły naukowej.

Urodzony 30 sierpnia 1871 w mieście Spring – Brove (Nowa Zelandia) w rodzinie szkockich emigrantów. Jego ojciec pracował jako mechanik i hodowca lnu, matka była nauczycielką. Ernest był czwartym z 12 dzieci Rutherforda i najbardziej utalentowanym.

Już pod koniec szkoły podstawowej jako pierwszy uczeń otrzymał 50 funtów premii na kontynuowanie nauki. Dzięki temu Rutherford rozpoczął studia w Nelson (Nowa Zelandia). Po ukończeniu studiów młody człowiek zdał egzaminy na Uniwersytecie Canterbury i tutaj poważnie zajął się fizyką i chemią.

Uczestniczył w tworzeniu naukowego społeczeństwa studenckiego i sporządził raport w 1891 r. na temat „Ewolucja pierwiastków”, gdzie po raz pierwszy padła idea, że ​​atomy są złożonymi układami zbudowanymi z tych samych części składowych.

W czasach, gdy idea Daltona o niepodzielności atomu zdominowała fizykę, pomysł ten wydawał się absurdalny, a młody naukowiec musiał nawet przeprosić swoich kolegów za „oczywiste bzdury”.

To prawda, że ​​po 12 latach Rutherford udowodnił swoją sprawę. Po ukończeniu uniwersytetu Ernest został nauczycielem w liceum, ale ten zawód wyraźnie mu się nie podobał. Na szczęście Rutherford - najlepszy absolwent roku - otrzymał stypendium i wyjechał do Cambridge - naukowego centrum Anglii - by kontynuować studia.

W Laboratorium Cavendish Rutherford stworzył nadajnik do komunikacji radiowej w promieniu 3 km, ale pierwszeństwo swojego wynalazku dał włoskiemu inżynierowi G. Marconiemu, a on sam zaczął badać jonizację gazów i powietrza. Naukowiec zauważył, że promieniowanie uranu ma dwa składniki – promienie alfa i beta. To była rewelacja.

W Montrealu, badając aktywność toru, Rutherford odkrył nowy gaz - radon. W 1902 r. w swojej pracy „Przyczyna i natura promieniotwórczości” naukowiec po raz pierwszy zasugerował, że przyczyną promieniotwórczości jest spontaniczne przejście niektórych pierwiastków w inne. Odkrył, że cząstki alfa są naładowane dodatnio, ich masa jest większa niż masa atomu wodoru, a ładunek jest w przybliżeniu równy ładunkowi dwóch elektronów, a to przypomina atomy helu.

W 1903 Rutherford został członkiem Royal Society of London, a od 1925 do 1930 był jego prezesem.

W 1904 r. Opublikowano podstawową pracę naukowca „Substancje radioaktywne i ich promieniowanie”, która stała się encyklopedią dla fizyków jądrowych. W 1908 Rutherford został laureatem Nagrody Nobla za badania nad pierwiastkami promieniotwórczymi. Kierownik laboratorium fizyki na Uniwersytecie w Manchesterze, Rutherford, stworzył szkołę fizyków jądrowych, swoich uczniów.

Razem z nimi zajmował się badaniem atomu, a w 1911 doszedł w końcu do planetarnego modelu atomu, o którym pisał w artykule opublikowanym w majowym numerze Philosophical Journal. Model nie został zaakceptowany od razu, został zatwierdzony dopiero po jego sfinalizowaniu przez uczniów Rutherforda, w szczególności N. Bohra.

Naukowiec zmarł 19 października 1937 w Cambridge. Jak wielu wielkich ludzi w Anglii, Ernest Rutherford spoczywa w Katedrze św. Pawła, w "Kąciku Nauki", obok Newtona, Faradaya, Darenne, Herschela.

RUTHERFORD ERNEST

(1871 - 1937)

Genialny angielski fizyk i chemik Ernest Rutherford urodził się 30 sierpnia 1871 roku w Spring Grove, niedaleko miasta Nelson w Nowej Zelandii. Był czwartym dzieckiem w dużej rodzinie Jamesa i Marthy Rutherford (z domu Thompson).

Ojciec Ernesta pracował jako kołodziej, inżynier, budowniczy i młynarz. W 1843 w poszukiwaniu lepszego życia przeniósł się ze Szkocji do Nowej Zelandii. Matka Ernesta, Martha Thompson, była nauczycielką w szkole i przeniosła się w wieku trzynastu lat do Nelsona z Anglii.

Jako dziecko Rutherford prowadził życie typowe dla wiejskiego chłopca, pomagając doić krowy i zbierać drewno na opał. W soboty wraz z innymi dziećmi przyszły naukowiec robił procy i brał udział w wyścigu. Ponieważ ojciec często zmieniał pracę, rodzina musiała cały czas się przeprowadzać.

W wieku 10 lat Ernest poszedł do lokalnej Foxhill School, gdzie przeczytał swoją pierwszą książkę naukową. W tym roku przeprowadził swój pierwszy eksperyment dotyczący pomiaru prędkości dźwięku, podany w podręczniku.

W 1887 roku Ernest wstąpił do Nelson College i wkrótce stał się jednym z najlepszych studentów. Młody Rutherford był szczególnie zainteresowany matematyką. Ernest poświęcił dużo wolnego czasu na grę w rugby, ale nie przeszkodziło mu to w otrzymaniu jednego z dziesięciu stypendiów szkolnych, które umożliwiają wstąpienie do Canterbury College w Crichester (filia Uniwersytetu Nowej Zelandii), jednego z największych miast w Nowej Zelandii.

Ernest Rutherford otrzymał tytuł Bachelor of Arts w 1892 roku. Ulubionymi przedmiotami przyszłego naukowca na studiach były fizyka i chemia. On celował w tych przedmiotach i został Bachelor of Science.

W pracy swojego mistrza Ernest badał fale radiowe o wysokiej częstotliwości, odkryte około dziesięć lat temu. Aby zbadać to zjawisko, Rutherford zaprojektował bezprzewodowy odbiornik radiowy, za pomocą którego odbierał sygnały z odległości ponad pół mili.

W wieku dwudziestu trzech lat Ernest Rutherford miał już trzy stopnie. W tym czasie najzdolniejsi młodzi brytyjscy zagraniczni badani co dwa lata otrzymywali specjalne stypendium, nazwane na cześć Wystawy Światowej w 1851 r., co umożliwiało doskonalenie nauk ścisłych w Anglii. W 1895 roku wśród ubiegających się o jedno stypendium znalazło się dwóch kandydatów - chemik McLaurin i fizyk Rutherford.

Stypendium otrzymał McLaurin, ale okoliczności rodzinne uniemożliwiły mu wyjazd do Anglii. Los okazał się sprzyjający dla Rutherforda i jesienią 1895 roku na zaproszenie J.J. Thomsona przeniósł się do Anglii, do Cavendish Laboratory Uniwersytetu Cambridge. W Cambridge Rutherford został pierwszym doktorantem na dyrektora laboratorium Josepha Johna Thomsona.

W tym czasie Thomson był światowej sławy naukowcem, członkiem Royal Society of London. Praca Rutherforda nad badaniem fal radiowych zrobiła wrażenie na słynnym fizyku i zaprosił młodego naukowca do wspólnego badania procesów jonizacji gazu pod wpływem promieni rentgenowskich, odkrytych rok wcześniej przez Wilhelma Roentgena.

W 1896 roku naukowcy opublikowali wspólną pracę „O przejściu elektryczności przez gazy poddane działaniu promieni rentgenowskich”. Rutherford opublikował swoją pracę The Magnetic Detector of Electric Waves and Some of Its Applications w następnym roku. W tym samym roku napisał artykuł „O elektryfikacji gazów wystawionych na działanie promieni rentgenowskich oraz o absorpcji promieniowania rentgenowskiego przez gazy i opary”.

Pracując w Cavendish Laboratory, Rutherford uważnie śledził odkrycia innych fizyków i chemików. Po tym, jak Pierre Curie i Maria Skłodowska-Curie przedstawili wyniki swoich badań w Paryskiej Akademii Nauk, które dowiodły, że oprócz uranu istnieją inne pierwiastki promieniotwórcze, młody naukowiec rozpoczął samodzielną pracę w tej dziedzinie. Przeprowadził pierwsze badania promieni Becquerela i odkrył niejednorodność promieniowania emitowanego przez uran.

Na podstawie własnych wyników Ernest Rutherford i J.J. Thomson zasugerowali, że pod wpływem promieni rentgenowskich atomy gazu ulegają zniszczeniu i tworzą się cząstki naładowane ujemnie i dodatnio. Naukowcy nazwali te cząstki jonami. Wspólna praca naukowców doprowadziła również do odkrycia elektronu – cząstki atomowej, która przenosi ujemny ładunek elektryczny.

W grudniu 1897 r. stypendium Rutherforda na Targi Światowe zostało przedłużone i Rutherford zaczął poważnie studiować strukturę atomową. Kiedy jednak w kwietniu 1898 roku zwolniło się stanowisko profesora na Uniwersytecie McGill w Montrealu i młodemu naukowcowi zaproponowano to stanowisko, zgodził się. Jesienią 1898 roku Rutherford rozpoczął nauczanie na Uniwersytecie McGill.

W Kanadzie dwudziestosiedmioletni wówczas profesor dokonał wielu genialnych odkryć. W 1899 odkrył, że radioaktywny tor emituje gazowy produkt radioaktywny. Naukowiec nazwał to zjawisko „emanacją” (emisja). W wyniku dalszych badań stwierdzono, że dwa inne pierwiastki promieniotwórcze - rad i aktyn - również wytwarzają emanację.

Naukowiec wykazał, że istnieją co najmniej dwa rodzaje promieniowania. Pierwsze z nich, które było łatwo przyswajalne, nazwał promieniowaniem alfa, a drugie, które ma większą siłę przenikania, promieniowaniem beta.

Po przeanalizowaniu wyników badań Rutherford doszedł do wniosku, że wszystkie pierwiastki promieniotwórcze znane nauce emitują promienie alfa i beta. Ponieważ radioaktywność pierwiastków zmniejszyła się po pewnym czasie, naukowiec założył, że wszystkie pierwiastki promieniotwórcze należą do tej samej rodziny atomów. Można je zatem sklasyfikować według okresu spadku ich radioaktywności.

W latach 1902-1903 Rutherford wraz z Frederickiem Soddy, jednym z twórców radiochemii, kontynuowali badania w tym zakresie. Naukowcy odkryli ogólne prawo przemian promieniotwórczych, wyrazili je w formie matematycznej, wprowadzili pojęcie „okresu półtrwania”, a także nakreślili główne postanowienia stworzonej przez siebie teorii radioaktywności.

Według Rutherforda i Soddy'ego, radioaktywność pojawiła się, gdy atom oderwał swoją cząstkę. W wyniku utraty atom jednego pierwiastka chemicznego zamienił się w atom drugiego.

Odkrycia naukowców znalazły się na liście najważniejszych wydarzeń naukowych XX wieku. Wszystkie dotychczasowe aksjomaty o niepodzielności i niezmienności atomów zostały zniszczone. Naukowcy sformułowali prawa przemian, z których wynikało, że przemiany pierwiastków chemicznych podczas rozpadów promieniotwórczych nie tylko zachodzą, ale nie można ich spowolnić ani zatrzymać.

Badając przemiany radioaktywne, Rutherford i Soddy obliczyli energię cząstek alfa emitowanych przez rad i doszli do wniosku, że energia przemian radioaktywnych jest wiele tysięcy, a może miliony razy większa niż energia jakiejkolwiek transformacji molekularnej. Według naukowców energia ta musiała być brana pod uwagę we wszelkich zjawiskach fizyki kosmicznej, w szczególności tłumaczyli stałość energii słonecznej faktem, że na Słońcu zachodzą procesy transformacji subatomowej.

W 1903 Rutherford przeprowadził serię eksperymentów potwierdzających jego teorię, a także wykazał, że cząstki alfa niosą ładunek dodatni.

Praca Rutherforda przyniosła mu wielką sławę. W 1903 został wybrany członkiem Royal Society of London.

W 1904 Rutherford napisał książkę Radioaktywność, w której przedstawił i sformułował wyniki swoich badań. W następnym roku opublikował swoją drugą książkę, Radioaktywne transmutacje. Rutherford zaczął być zapraszany do pracy przez różne uniwersytety i ośrodki badawcze w różnych krajach. W 1907 zdecydował się zmienić miejsce zamieszkania i wrócił do Anglii. 24 maja 1907 Rutherford przybył do Manchesteru, gdzie objął stanowisko profesora fizyki na Uniwersytecie w Manchesterze.

W Manchesterze Rutherford kontynuował swoje badania. Z pomocą Geigera zorganizował szkołę do badania radioaktywności na uniwersytecie. W 1908 roku Rutherford pomógł Hansowi Geigerowi stworzyć licznik cząstek alfa, a rok później udowodnił, że cząstki alfa są podwójnie zjonizowanymi atomami helu.

Rutherford otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii w 1908 roku „za badania nad rozpadem pierwiastków w chemii substancji radioaktywnych”. W swoim wystąpieniu prezes Królewskiej Szwedzkiej Akademii Nauk K. B. Hasselberg zwrócił uwagę na wielkie znaczenie odkryć naukowca.

W swoim noblowskim wykładzie „The Chemical Nature of Alpha Particles in Radioactive Substances”, wygłoszonym 11 grudnia 1908 r., Rutherford zasugerował, że cząstki alfa mają identyczną masę i skład oraz składają się z jąder atomów helu. Wynika z tego, że atomy pierwiastków promieniotwórczych również częściowo składają się z atomów helu.

Po otrzymaniu Nagrody Nobla Rutherford zaczął badać budowę atomu. Zwrócił się do techniki, której używał z J. J. Thomsonem w Cavendish Laboratory, transmisji cząstek alfa. Naukowiec wraz z asystentami Hansem Geigerem i Ernstem Marsdenem przeprowadził serię eksperymentów, w których zbombardował płytkę cienkiej złotej folii cząsteczkami alfa emitowanymi przez uran. W tamtym czasie fizycy uważali, że odległości między atomami w ciałach stałych są mniej więcej takie same jak rozmiary atomów. Z tego można by wywnioskować, że cząstki alfa nie mogły przelecieć nawet przez cienką folię.

Już pierwsze eksperymenty Rutherforda obaliły ten wniosek – większość cząstek alfa przeniknęła przez folię prawie bez odchylenia. Jednak mniej więcej w jednym na 8000 przypadków zboczyli z oczekiwanego kierunku nawet bardziej, niż pozwalała na to teoria, tak jakby uderzali w jakąś przeszkodę. Ta niesamowita anomalia okazała się punktem wyjścia do opracowania modelu jądrowego atomu.

Po tym, jak J.J. Thomson odkrył, że elektrony mają ujemny ładunek elektryczny, zaproponował model atomu w postaci dodatnio naładowanej kropli o promieniu stumilionowej (10,8) centymetra, wewnątrz której znajdują się maleńkie ujemnie naładowane elektrony. Ładunki dodatnie i ujemne były równomiernie rozłożone w atomie i dlatego nie mogły znacząco zmienić kierunku ruchu cząstek alfa.

Bazując na swoich doświadczeniach, w 1911 Rutherford porzucił model Thomsona i zaproponował nowy model atomu. Swoje pomysły nakreślił w artykule „Rozpraszanie promieniowania alfa i beta w materii a struktura atomu” w majowym numerze czasopisma „Philosophical Magazin” – zwiastunie wielu błyskotliwych odkryć.

Według Rutherforda w centrum atomu znajduje się jądro, w którym skoncentrowane są dodatnio naładowane cząstki i które stanowi całą masę atomu. Ujemnie naładowane cząstki (elektrony) znajdują się na orbicie jądra, w dość dużej odległości od niego. Ponieważ masy elektronów są znacznie mniejsze niż masy cząstek alfa, te ostatnie prawie nie ulegają odchyleniu, przenikając chmury elektronowe. I tylko w przypadku, gdy cząstka alfa leci w pobliżu dodatnio naładowanego jądra, odpychająca siła kulombowska gwałtownie zmienia jej trajektorię.

Powszechnie dziś akceptowany model Rutherforda przypominał maleńki model Układu Słonecznego i został nazwany „planetarnym modelem atomu”.

Po tym, jak przyjaciel i współpracownik Rutherforda, duński fizyk Niels Bohr, w 1913 roku wprowadził ideę kwantów do modelu planetarnego, model atomowy zyskał światowe uznanie. Bohr zasugerował, że w atomie istnieją orbity, wzdłuż których elektron otrzymuje przyspieszenie i wskazał zasadę znajdowania takich stacjonarnych orbit. Gdy elektron przemieszcza się z jednej orbity na drugą, zgodnie z prawem zachowania energii, pojawiają się kwanty promieniowania.

Teoria Nielsa Bohra wyeliminowała główną wadę planetarnego modelu atomu - elektrodynamiczną nieuchronność upadku wirującego elektronu na jądro.

Podczas I wojny światowej rząd brytyjski powołał Rutherforda do cywilnego komitetu Biura Wynalazków i Badań Admiralicji Brytyjskiej. Do jego obowiązków należało wynalezienie metody wykrywania okrętów podwodnych wroga za pomocą akustyki.

Po wojnie Ernest Rutherford wrócił do laboratorium w Manchesterze.

W 1919 genialny naukowiec przeprowadził pierwszą sztuczną reakcję jądrową. Po bombardowaniu atomów wodoru, a następnie azotu cząstkami alfa, Rutherford odkrył, że w tym procesie powstały atomy tlenu. W wyniku bombardowania stabilny atom uległ rozkładowi. W oparciu o badania Rutherforda i korzystając z wyników ich badań, w 1934 roku Frederic i Irene Joliot-Curie odkryli sztuczną radioaktywność.

W tym czasie Rutherford zyskał sławę największego fizyka praktycznego w historii fizyki, jednego z najbardziej błyskotliwych ludzi swoich czasów.

W 1919 roku Ernest Rutherford zastąpił Thomsona jako profesor fizyki eksperymentalnej na Uniwersytecie Cambridge i dyrektor Cavendish Laboratory. Dwa lata później został profesorem nauk przyrodniczych w Royal Institution w Londynie. Dwa lata później, w 1923, Rutherford został prezesem Brytyjskiego Towarzystwa Postępu Naukowego, a od 1925 do 1930 był prezesem Royal Society of London. W 1930 r. naukowiec został przewodniczącym rządowej rady doradczej Biura Badań Naukowo-Przemysłowych.

Ernest Rutherford był nie tylko błyskotliwym naukowcem, ale także utalentowanym organizatorem. Będąc na kierowniczych stanowiskach, przyciągał do swojej pracy wielu młodych fizyków, którzy później otrzymali Nagrody Nobla. Wszyscy wybitni fizycy tamtej epoki pochylili przed nim głowy. Kiedy koledzy zauważyli jego zdolność do bycia „na szczycie fali” badań naukowych, odpowiedział: „Dlaczego nie? To ja wywołałem falę, prawda? Niewielu sprzeciwiało się temu twierdzeniu. Rutherforda uważało za swojego nauczyciela dziesiątki światowej sławy naukowców: P.L. Kapitsa, G.Moseley, J.Chadwick, J.Cockcroft, M.Oliphant, V.Geytler, O.Gan, Yu.B.Khariton i inni.

Pomimo swojego wieku i zapracowania Rutherford cały czas kontynuował swoje badania. W 1920 przewidział istnienie neutronu (odkrytego przez jego ucznia Jamesa Chadwicka w 1932), istnienie atomu wodoru o masie atomowej równej dwóm (deuter), wprowadził pojęcie „protonu”, w 1933 zainicjował eksperymentalna weryfikacja relacji masy i energii w procesach jądrowych.

W swojej ostatniej pracy eksperymentalnej w 1934 Rutherford wraz z Markusem Oliphantem i Paulem Harteckiem odkryli tryt, superciężki izotop wodoru.

Do śmierci Ernest Rutherford utrzymywał doskonały nastrój i wyróżniał się dobrym zdrowiem. Znakomicie wykonywał w głowie skomplikowane obliczenia matematyczne, zaskakując kolegów i pracowników.

Po krótkiej chorobie słynny naukowiec zmarł w Cambridge 19 października 1937 i został pochowany w Opactwie Westminsterskim w pobliżu grobów Izaaka Newtona, Karola Darwina i Michaela Faradaya.

Angielski fizyk, jeden z twórców teorii promieniotwórczości i budowy atomu, założyciel szkoły naukowej John. h.-k. RAS (1922), cześć. Akademia Nauk ZSRR (1925). reż. Laboratorium Cavendisha (od 1919). Otworzył (1899) promienie alfa i beta i ustalił ich naturę. Stworzył (1903, wspólnie z F. Soddy) teorię promieniotwórczości. Zaproponował (1911) planetarny model atomu. Zrealizował (1919) pierwszą sztukę. reakcja nuklearna. Przewidywany (1921) istnienie neutronu. Łeb. itp. w chemii (1908).

Ernest Rutherford jest uważany za największego fizyka eksperymentalnego XX wieku. Jest centralną postacią w naszej wiedzy o promieniotwórczości, a także człowiekiem, który położył podwaliny pod fizykę jądrową. Oprócz dużego znaczenia teoretycznego jego odkrycia znalazły szerokie zastosowanie, w tym: broń jądrowa, elektrownie jądrowe, obliczenia radioaktywne i badania radiacyjne. Wpływ pracy Rutherforda na świat jest ogromny. Nadal rośnie i prawdopodobnie wzrośnie w przyszłości.

Rutherford urodził się i wychował w Nowej Zelandii. Tam wstąpił do Canterbury College iw wieku dwudziestu trzech lat otrzymał trzy stopnie naukowe (Bachelor of Arts, Bachelor of Science, Master of Arts). W następnym roku otrzymał prawo do studiowania na Uniwersytecie Cambridge w Anglii, gdzie spędził trzy lata jako student naukowy pod kierunkiem J.J. Thomsona, jednego z czołowych naukowców tamtych czasów. W wieku dwudziestu siedmiu lat Rutherford został profesorem fizyki na Uniwersytecie McGill w Kanadzie. Pracował tam przez dziewięć lat i wrócił do Anglii w 1907 roku, aby kierować wydziałem fizyki na Uniwersytecie w Manchesterze. W 1919 Rutherford powrócił do Cambridge, tym razem jako dyrektor Cavendish Laboratory i pozostał na tym stanowisku do końca życia.

Radioaktywność odkrył w 1896 roku francuski naukowiec Antoine Henri Becquerel podczas eksperymentów ze związkami uranu. Jednak Becquerel wkrótce stracił zainteresowanie tym tematem, a większość naszej podstawowej wiedzy o promieniotwórczości pochodzi z szeroko zakrojonych badań Rutherforda. (Marie i Pierre Curie odkryli jeszcze dwa pierwiastki promieniotwórcze - polon i rad, ale nie dokonali odkryć o fundamentalnym znaczeniu.)

Jednym z pierwszych odkryć Rutherforda było to, że promieniowanie radioaktywne z uranu składa się z dwóch różnych składników, które naukowiec nazwał promieniami alfa i beta. Później zademonstrował naturę każdego składnika (składają się z szybko poruszających się cząstek) i wykazał, że istnieje również trzeci składnik, który nazwał promieniami gamma.

Ważną cechą radioaktywności jest energia z nią związana. Becquerel, Curie i wielu innych naukowców uważało energię za źródło zewnętrzne. Ale Rutherford udowodnił, że ta energia – która jest znacznie potężniejsza niż energia uwalniana w reakcjach chemicznych – pochodzi z pojedynczych atomów uranu! W ten sposób położył podwaliny pod ważną koncepcję energii atomowej.

Naukowcy zawsze zakładali, że poszczególne atomy są niepodzielne i niezmienne. Ale Rutherford (z pomocą bardzo utalentowanego młodego asystenta, Fredericka Soddy'ego) był w stanie wykazać, że gdy atom emituje promienie alfa lub beta, przekształca się w inny rodzaj atomu. Początkowo chemicy nie mogli w to uwierzyć. Jednak Rutherford i Soddy przeprowadzili całą serię eksperymentów z rozpadem radioaktywnym i przekształceniem uranu w ołów. Rutherford zmierzył również tempo rozpadu i sformułował ważną koncepcję „okresu półtrwania”. Wkrótce doprowadziło to do powstania techniki rachunku radioaktywnego, która stała się jednym z najważniejszych narzędzi naukowych i była szeroko stosowana w geologii, archeologii, astronomii i wielu innych dziedzinach.

Ta oszałamiająca seria odkryć przyniosła Rutherfordowi Nagrodę Nobla w 1908 r. (Soddy później zdobył Nagrodę Nobla), ale jego największe osiągnięcie miało dopiero nadejść. Zauważył, że szybko poruszające się cząstki alfa były w stanie przejść przez cienką złotą folię (nie pozostawiając widocznych śladów!), ale były lekko odchylone. Sugerowano, że atomy złota, twarde, nieprzenikliwe, jak "maleńkie kule bilardowe" - jak wcześniej uważali naukowcy - były miękkie w środku! Wyglądało na to, że mniejsze, twardsze cząstki alfa mogą przenikać przez atomy złota jak kula o dużej prędkości przez galaretkę.

Ale Rutherford (współpracujący z Geigerem i Marsdenem, jego dwoma młodymi asystentami) odkrył, że niektóre cząstki alfa przechodzące przez złotą folię były bardzo silnie odchylane. W rzeczywistości niektórzy nawet wracają! Czując, że kryje się za tym coś ważnego, naukowiec dokładnie policzył liczbę cząstek, które przeleciały w każdym kierunku. Następnie, poprzez złożoną, ale dość przekonującą analizę matematyczną, pokazał jedyny sposób, w jaki można wyjaśnić wyniki eksperymentów: atom złota składał się prawie wyłącznie z pustej przestrzeni, a prawie cała masa atomowa była skoncentrowana w centrum, w małe „jądro” atomu!

Jednym ciosem dzieło Rutherforda na zawsze wstrząsnęło naszą zwykłą wizją świata. Jeśli nawet kawałek metalu – pozornie najtwardszy ze wszystkich rzeczy – był w większości pustą przestrzenią, to wszystko, o czym myśleliśmy, że jest materiałem, nagle rozpadło się na maleńkie ziarenka piasku biegające po ogromnej pustce!

Odkrycie jąder atomowych przez Rutherforda jest podstawą wszystkich współczesnych teorii budowy atomu. Kiedy dwa lata później Niels Bohr opublikował swoją słynną pracę opisującą atom jako miniaturowy układ słoneczny rządzony mechaniką kwantową, wykorzystał teorię jądrową Rutherforda jako punkt wyjścia dla swojego modelu. Podobnie Heisenberg i Schrödinger skonstruowali bardziej złożone modele atomowe przy użyciu mechaniki klasycznej i falowej.

Odkrycie Rutherforda doprowadziło również do nowej gałęzi nauki: badania jądra atomowego. Również w tej dziedzinie Rutherfordowi było przeznaczone zostać pionierem. W 1919 udało mu się przekształcić jądra azotu w jądra tlenu, wystrzeliwując pierwsze szybko poruszające się cząstki alfa. Było to osiągnięcie, o jakim marzyli starożytni alchemicy.

Wkrótce stało się jasne, że źródłem energii słonecznej mogą być przemiany jądrowe. Co więcej, transformacja jąder atomowych jest kluczowym procesem w broni atomowej i elektrowniach jądrowych. W konsekwencji odkrycie Rutherforda jest o wiele bardziej interesujące niż tylko akademickie.

Osobowość Rutherforda nieustannie zadziwiała każdego, kto go spotkał. Był wielkim mężczyzną o donośnym głosie, bezgranicznej energii i wyraźnym braku skromności. Kiedy koledzy zauważyli nadprzyrodzoną zdolność Rutherforda do bycia „na szczycie fali” badań naukowych, natychmiast odpowiedział: „Dlaczego nie? W końcu to ja wywołałem falę, prawda?” Niewielu naukowców sprzeciwiłoby się temu twierdzeniu.