Izbor fotografij: "oče" jedrske fizike, sir Ernest Rutherford. Ernest z vzdevkom "Krokodil"

Ernest Rutherford V tem članku je predstavljena kratka biografija angleškega fizika, ustanovitelja jedrske fizike.

Kratka biografija Ernesta Rutherforda

(1871–1937)

Ernest Rutherford se je rodil 30. avgusta 1871 na Novi Zelandiji v majhni vasici Spring Grove v kmečki družini. Od dvanajstih otrok je bil najbolj nadarjen.

Ernest je briljantno končal osnovno šolo. Na kolidžu Nelson, kjer so Ernesta Rutherforda sprejeli v peti razred, so učitelji opazili njegovo izjemno matematično sposobnost. Kasneje se je Ernest začel zanimati za naravoslovje - fiziko in kemijo.

Na Canterbury College je Rutherford prejel visokošolsko izobrazbo, nato pa se je dve leti z navdušenjem ukvarjal z raziskavami na področju elektrotehnike.

Leta 1895 je odšel v Anglijo, kjer je do leta 1898 deloval v Cambridgeu, v laboratoriju Cavendish pod vodstvom izjemnega fizika Josepha-Johna Thomsona. Naredi pomemben preboj pri odkrivanju razdalje, ki določa dolžino elektromagnetnega valovanja.

Leta 1898 je začel preučevati pojav radioaktivnosti. Rutherfordovo prvo temeljno odkritje na tem področju – odkritje nehomogenosti sevanja, ki ga oddaja uran – mu je prineslo priljubljenost. Zahvaljujoč Rutherfordu je koncept alfa in beta sevanja vstopil v znanost.

Pri 26 letih je bil Rutherford povabljen v Montreal kot profesor na univerzi McGill - najboljši v Kanadi. Rutherford je 10 let delal v Kanadi in tam ustvaril znanstveno šolo.

Leta 1903 je bil 32-letni znanstvenik izvoljen za člana Londonske kraljeve družbe Britanske akademije znanosti.

Leta 1907 se je Rutherford z družino preselil iz Kanade v Anglijo, da bi prevzel mesto profesorja fizike na Univerzi v Manchestru. Takoj po prihodu je Rutherford začel izvajati eksperimentalne raziskave radioaktivnosti. Skupaj z njim je delal njegov pomočnik in učenec, nemški fizik Hans Geiger, ki je razvil dobro poznani Geigerjev števec.

Leta 1908 je Rutherford prejel Nobelovo nagrado za kemijo za raziskave transformacije elementov.

Rutherford je izvedel veliko serijo poskusov, ki so potrdili, da so alfa delci dvakrat ionizirani atomi helija. Skupaj z drugim svojim študentom, Ernestom Marsdenom (1889-1970), je preučeval prehod alfa delcev skozi tanke kovinske plošče. Na podlagi teh poskusov je znanstvenik predlagal planetarni model atoma: v središču atoma - jedro, okoli katerega se vrtijo elektroni. To je bilo izjemno odkritje tistega časa!

Rutherford je napovedal odkritje nevtrona, možnost cepitve atomskih jeder lahkih elementov in umetne jedrske transformacije.

18 let je vodil Cavendish laboratorij (od 1919 do 1937).

E. Rutherford je bil izvoljen za častnega člana vseh akademij na svetu.

Ernest Rutherford je umrl 19. oktobra 1937, štiri dni po nujni operaciji zaradi nepričakovane bolezni – zadavljene kile – v starosti 66 let.

Nobelova nagrada za kemijo, 1908

Angleški fizik Ernest Rutherford se je rodil na Novi Zelandiji, blizu mesta Nelson. Bil je eden od 12 otrok Jamesa Rutherforda, kolesarja in gradbenega delavca, škotskega rodu, in Marthe (Thompson) Rutherford, angleške učiteljice. Najprej je R. obiskoval osnovne in srednje lokalne šole, nato pa je postal sodelavec zasebne srednje šole Nelson College, kjer se je izkazal kot nadarjen študent, zlasti pri matematiki. Zaradi akademske odličnosti je R. prejel še eno štipendijo, ki mu je omogočila vpis na Canterbury College v Christchurchu, enem največjih mest na Novi Zelandiji.

Na fakulteti so na R. močno vplivali njegovi učitelji: ki so poučevali fiziko in kemijo, E.U. Bickerton in matematik J.H.H. kuhaj. Potem ko je leta 1892. R. prejel diplomo iz umetnosti, je ostal na Canterbury College in nadaljeval študij zahvaljujoč štipendiji iz matematike. Naslednje leto je postal magister umetnosti, saj je izpite iz matematike in fizike opravil z najboljšim. Njegovo magistrsko delo se je nanašalo na detekcijo visokofrekvenčnih radijskih valov, katerih obstoj je bil dokazan pred približno desetimi leti. Da bi preučil ta pojav, je zgradil brezžični radijski sprejemnik (nekaj let pred Guglielmom Marconijem) in z njim sprejemal signale, ki so jih oddajali kolegi z razdalje pol milje.

Leta 1894 je g. R. prejel diplomo iz naravoslovja. Na Canterbury College je veljala tradicija, da mora vsak študent, ki je končal magisterij in ostal na kolidžu, nadaljevati raziskave in pridobiti diplomo. Nato je R. kratek čas poučeval v eni od deških šol v Christchurchu. Zaradi izjemne znanstvene sposobnosti je R. prejel štipendijo Univerze v Cambridgeu v Angliji, kjer je študiral v Cavendish Laboratory, enem vodilnih svetovnih znanstvenoraziskovalnih centrov.

V Cambridgeu je R. deloval pod vodstvom angleškega fizika J.J. Thomson. Thomson je bil globoko navdušen nad R. raziskavami radijskih valov in leta 1896 je predlagal skupno preučevanje učinka rentgenskih žarkov (ki ga je leto prej odkril Wilhelm Roentgen) na električne razelektritve v plinih. Njihovo sodelovanje je bilo kronano s pomembnimi rezultati, vključno s Thomsonovim odkritjem elektrona, atomskega delca, ki nosi negativni električni naboj. Thomson in R. sta na podlagi svojih raziskav predlagala, da ko rentgenski žarki prehajajo skozi plin, uničijo atome tega plina in pri tem sprostijo enako število pozitivno in negativno nabitih delcev. Te delce so imenovali ioni. Po tem delu se je R. lotil študija atomske strukture.

Leta 1898 je g. R. prevzel mesto profesorja na univerzi McGill v Montrealu (Kanada), kjer je začel vrsto pomembnih eksperimentov v zvezi z sevanjem elementa urana. Kmalu je odkril dve vrsti tega sevanja: oddajanje alfa žarkov, ki prodrejo le na kratko razdaljo, in beta žarkov, ki prodirajo na veliko večjo razdaljo. Nato je R. odkril, da radioaktivni torij oddaja plinasti radioaktivni produkt, ki ga je imenoval "emanacija" (emisija. - Ed.).

Nadaljnje raziskave so pokazale, da sta tudi dva druga radioaktivna elementa, radij in aktinij, proizvajala emanacijo. Na podlagi teh in drugih odkritij je R. prišel do dveh pomembnih zaključkov za razumevanje narave sevanja: vsi znani radioaktivni elementi oddajajo alfa in beta žarke, kar je še pomembneje, da se radioaktivnost katerega koli radioaktivnega elementa po določenem določenem času zmanjša. . Ti sklepi so dali podlago za domnevo, da vsi radioaktivni elementi pripadajo isti družini atomov in da je za osnovo za njihovo razvrstitev mogoče vzeti obdobje zmanjšanja njihove radioaktivnosti.

Na podlagi nadaljnjih raziskav, opravljenih na univerzi McGill leta 1901 ... 1902, sta R. in njegov kolega Frederick Soddy orisala glavne določbe svoje teorije radioaktivnosti. Po tej teoriji se radioaktivnost pojavi, ko atom zavrne delček samega sebe, ki se izvrže z veliko hitrostjo, in ta izguba spremeni atom enega kemičnega elementa v atom drugega. R. in Soddyjeva teorija je prišla v nasprotje s številnimi že obstoječimi idejami, vključno s konceptom, ki so ga že dolgo priznavali vsi, po katerem so atomi nedeljivi in ​​nespremenljivi delci.

R. je izvedel nadaljnje poskuse, da bi dobil rezultate, ki so potrdili teorijo, ki jo je gradil. Leta 1903 je dokazal, da imajo alfa delci pozitiven naboj. Ker imajo ti delci merljivo maso, je njihovo "izmetavanje" iz atoma ključnega pomena za preoblikovanje enega radioaktivnega elementa v drugega. Ustvarjena teorija je R. omogočila tudi predvidevanje hitrosti, s katero se bodo različni radioaktivni elementi spremenili v tisto, kar je imenoval hčerinski material. Znanstvenik je bil prepričan, da se alfa delci ne razlikujejo od jedra atoma helija. Potrditev tega je bila pridobljena, ko je Soddy, ki je takrat sodeloval z angleškim kemikom Williamom Ramsayem, odkril, da radijev emanacija vsebuje helij, domnevni alfa delec.

Leta 1907 je g. P., ki je želel biti bližje središču znanstvenih raziskav, prevzel mesto profesorja fizike na Univerzi v Manchestru (Anglija). S pomočjo Hansa Geigerja, ki je pozneje zaslovel kot izumitelj Geigerjevega števca, je R. v Manchestru ustvaril šolo za študij radioaktivnosti.

Leta 1908 je g. R. prejel Nobelovo nagrado za kemijo "za svoje raziskave na področju razpada elementov v kemiji radioaktivnih snovi." V svojem uvodnem govoru v imenu Kraljeve švedske akademije znanosti je K.B. Hasselberg je opozoril na povezavo med delom, ki ga je opravil P., in delom Thomsona, Henrija Becquerela, Pierra in Marie Curie. "Odkritja so privedla do osupljivega zaključka: kemični element ... se lahko preoblikuje v druge elemente," je dejal Hasselberg. R. je v svojem Nobelovem predavanju dejal: »Obstajajo vsi razlogi za domnevo, da so delci alfa, ki jih tako prosto oddaja večina radioaktivnih snovi, po masi in sestavi enaki in morajo biti sestavljeni iz jeder atomov helija. Zato si ne moremo pomagati, da ne bi sklepali, da morajo biti atomi osnovnih radioaktivnih elementov, kot sta uran in torij, vsaj delno zgrajeni iz atomov helija.

Po prejemu Nobelove nagrade se je R. lotil študija pojava, ki so ga opazili pri bombardiranju plošče iz tanke zlate folije z alfa delci, ki jih oddaja tako radioaktivni element, kot je uran. Izkazalo se je, da je s pomočjo odbojnega kota alfa delcev mogoče preučiti strukturo stabilnih elementov, ki sestavljajo ploščo. Po takrat sprejetih zamislih je bil model atoma kot puding z rozinami: pozitivni in negativni naboji so bili enakomerno razporejeni znotraj atoma in zato niso mogli bistveno spremeniti smeri gibanja alfa delcev. P. pa je opazil, da so določeni alfa delci od pričakovane smeri odstopali v veliko večji meri, kot to dovoljuje teorija. Znanstvenik je v sodelovanju z Ernestom Marsdenom, študentom Univerze v Manchestru, potrdil, da se precej veliko število alfa delcev odkloni dlje, kot je bilo pričakovano, nekateri za več kot 90 stopinj.

Ob razmišljanju o tem pojavu je R. leta 1911 predlagal nov model atoma. Po njegovi teoriji, ki je danes postala splošno sprejeta, so pozitivno nabiti delci koncentrirani v težkem središču atoma, negativno nabiti delci (elektroni) pa so v orbiti jedra, na precej veliki oddaljenosti od njega. Ta model, tako kot majhen model sončnega sistema, pomeni, da so atomi sestavljeni večinoma iz praznega prostora. Široko priznanje R.-jevih teorij se je začelo leta 1913, ko se je danski fizik Niels Bohr pridružil delu znanstvenika na univerzi v Manchestru. Bohr je pokazal, da je v smislu predlagane strukture R. mogoče razložiti z dobro znanimi fizikalnimi lastnostmi atoma vodika, pa tudi atomov več težjih elementov.

Ko je izbruhnila prva svetovna vojna, je bil R. imenovan za člana civilnega odbora Urada za izume in raziskave britanskega admiraliteta in je preučeval problem lociranja podmornic z uporabo akustike. Po vojni se je vrnil v manchesterski laboratorij in leta 1919 naredil še eno temeljno odkritje. Med preučevanjem strukture vodikovih atomov z bombardiranjem z visokohitrostnimi alfa delci je na svojem detektorju opazil signal, ki ga je mogoče razložiti kot rezultat jedra vodikovega atoma, ki se sproži v gibanju s trkom z alfa delcem. Vendar se je pojavil popolnoma enak signal, ko je znanstvenik zamenjal atome vodika z atomi dušika. R. je vzrok za ta pojav pojasnil s tem, da bombardiranje povzroči razpad stabilnega atoma. tiste. v procesu, ki je analogen naravnemu razpadu, ki ga povzroča sevanje, alfa delec izloči en sam proton (jedro vodikovega atoma) iz jedra dušikovega atoma, stabilnega v normalnih pogojih, in mu da izjemno hitrost. Še en dokaz v prid tej razlagi tega pojava je bil pridobljen leta 1934, ko sta Frédéric Joliot in Irene Joliot-Curie odkrila umetno radioaktivnost.

Leta 1919 se je g. R. preselil na univerzo v Cambridgeu in postal Thomsonov naslednik kot profesor eksperimentalne fizike in direktor Cavendishovega laboratorija, leta 1921 pa je prevzel mesto profesorja naravoslovnih znanosti na Kraljevi instituciji v Londonu. Leta 1930 je bil g. R. imenovan za predsednika vladnega svetovalnega odbora Urada za znanstvene in industrijske raziskave. Ker je bil na vrhu svoje kariere, je znanstvenik k delu v svojem laboratoriju v Cambridgeu pritegnil številne nadarjene mlade fizike, vklj. P.M. Blackett, John Cockcroft, James Chadwick in Ernest Walton. Kljub temu, da je večina R. odšla zaradi tega manj časa za aktivno raziskovalno delo, je njegovo globoko zanimanje za tekoče raziskave in jasno vodstvo pripomoglo k ohranjanju visoke ravni dela, opravljenega v njegovem laboratoriju. Študenti in sodelavci so se znanstvenika spomnili kot prijetne, prijazne osebe. Poleg tega, da mu je kot teoretik prirojen dar predvidevanja, je imel R. praktično žilico. Po njeni zaslugi je bil vedno natančen pri razlagi opazovanih pojavov, pa naj se zdijo na prvi pogled nenavadni.

Zaskrbljen zaradi politike, ki jo je vodila nacistična vlada Adolfa Hitlerja, R. leta 1933, je g. postal predsednik Akademskega sveta za pomoč, ki je bil ustanovljen za pomoč tistim, ki so pobegnili iz Nemčije.

Leta 1900 se je R. med kratkim potovanjem po Novi Zelandiji poročil z Mary Newton, ki mu je rodila hčer. Skoraj do konca življenja ga je odlikovalo dobro zdravje in je leta 1937 po kratki bolezni umrl v Cambridgeu. R. pokopan v Westminstrski opatiji blizu grobov Isaaca Newtona in Charlesa Darwina.

Med nagradami sta prejela medaljo R. Rumforda (1904) in Copleyjevo medaljo (1922) Kraljeve družbe v Londonu ter britanski red za zasluge (1925). Leta 1931 je znanstvenik prejel peerski naziv. R. je prejel častne diplome univerz Nove Zelandije, Cambridgea, Wisconsina, Pennsylvanije in McGill. Bil je dopisni član kraljeve družbe Gottingen, pa tudi član Novozelandskega filozofskega inštituta, Ameriškega filozofskega društva. Louis Academy of Sciences, Royal Society of London in Britansko združenje za napredek znanosti.

Nobelovci: Enciklopedija: Per. iz angleščine - M .: Progress, 1992.
© The H.W. Podjetje Wilson, 1987.
© Prevod v ruski jezik z dodatki, Založba Progress, 1992.

Rutherford Ernest (1871-1937), angleški fizik, eden od ustvarjalcev teorije radioaktivnosti in zgradbe atoma, ustanovitelj znanstvene šole.

Rojen 30. avgusta 1871 v mestu Spring - Brove (Nova Zelandija) v družini škotskih izseljencev. Njegov oče je delal kot mehanik in kmet lanu, mama je bila učiteljica. Ernest je bil četrti od 12 otrok Rutherforda in najbolj nadarjen.

Že ob koncu osnovne šole je kot prvi učenec prejel 50 funtov bonusa za nadaljevanje šolanja. Zahvaljujoč temu je Rutherford vstopil na kolidž v Nelsonu (Nova Zelandija). Po diplomi na fakulteti je mladenič opravil izpite na univerzi v Canterburyju in tukaj se je resno lotil fizike in kemije.

Sodeloval je pri ustvarjanju znanstvenega študentskega društva in leta 1891 podal poročilo na temo "Evolucija elementov", kjer je bila prvič izražena ideja, da so atomi kompleksni sistemi, zgrajeni iz istih sestavnih delov.

V času, ko je Daltonova ideja o nedeljivosti atoma prevladovala v fiziki, se je ta ideja zdela absurdna in mladi znanstvenik se je moral celo opravičiti svojim kolegom za "očitno neumnost".

Res je, po 12 letih je Rutherford dokazal svoj primer. Po diplomi na univerzi je Ernest postal srednješolski učitelj, vendar mu ta poklic očitno ni bil všeč. Na srečo je Rutherford - najboljši diplomant leta - prejel štipendijo in odšel je v Cambridge - znanstveno središče Anglije - da bi nadaljeval študij.

V laboratoriju Cavendish je Rutherford ustvaril oddajnik za radijsko komunikacijo v polmeru 3 km, vendar je dal prednost svojemu izumu italijanskemu inženirju G. Marconiju, sam pa je začel preučevati ionizacijo plinov in zraka. Znanstvenik je opazil, da ima uranovo sevanje dve komponenti - alfa in beta žarke. To je bilo razodetje.

V Montrealu je Rutherford med preučevanjem delovanja torija odkril nov plin - radon. Leta 1902 je znanstvenik v delu "Vzrok in narava radioaktivnosti" prvič predlagal, da je vzrok radioaktivnosti spontan prehod nekaterih elementov v druge. Ugotovil je, da so delci alfa pozitivno nabiti, njihova masa je večja od mase vodikovega atoma, naboj pa je približno enak naboju dveh elektronov, kar spominja na atome helija.

Leta 1903 je Rutherford postal član Kraljeve družbe v Londonu, od 1925 do 1930 pa je bil njen predsednik.

Leta 1904 je bilo objavljeno temeljno delo znanstvenika "Radioaktivne snovi in ​​njihovo sevanje", ki je postalo enciklopedija za jedrske fizike. Leta 1908 je Rutherford postal Nobelov nagrajenec za raziskave radioaktivnih elementov. Vodja laboratorija za fiziko na Univerzi v Manchestru Rutherford je ustvaril šolo jedrskih fizikov, svojih študentov.

Skupaj z njimi se je ukvarjal s preučevanjem atoma in leta 1911 je končno prišel do planetarnega modela atoma, o čemer je pisal v članku, objavljenem v majski številki Philosophical Journala. Model ni bil takoj sprejet, odobren je bil šele potem, ko so ga dokončno izdelali Rutherfordovi študenti, zlasti N. Bohr.

Znanstvenik je umrl 19. oktobra 1937 v Cambridgeu. Tako kot mnogi veliki angleški ljudje tudi Ernest Rutherford počiva v katedrali sv. Pavla, v "Science Corner", poleg Newtona, Faradayja, Darenna, Herschela.

RUTHERFORD ERNEST

(1871 - 1937)

Briljantni angleški fizik in kemik Ernest Rutherford se je rodil 30. avgusta 1871 v Spring Groveu, blizu mesta Nelson na Novi Zelandiji. Bil je četrti otrok v veliki družini Jamesa in Marthe Rutherford (rojena Thompson).

Ernestov oče je delal kot kolesar, inženir, gradbenik in mlinar. Leta 1843 se je v iskanju boljšega življenja iz Škotske preselil na Novo Zelandijo. Ernestova mati, Martha Thompson, je bila šolska učiteljica in se je pri trinajstih preselila v Nelson iz Anglije.

Kot otrok je Rutherford vodil življenje, značilno za podeželskega dečka, pomagal je molzeti krave in zbirati drva. Ob sobotah je bodoči znanstvenik skupaj z drugimi otroki izdeloval frače in plaval na tekmi. Ker je oče pogosto menjal službo, se je morala družina ves čas seliti.

Ernest je pri 10 letih odšel v lokalno šolo Foxhill, kjer je prebral svojo prvo znanstveno knjigo. Letos je izvedel svoj prvi poskus merjenja hitrosti zvoka, ki je podan v učbeniku.

Leta 1887 je Ernest vstopil na Nelson College in kmalu postal eden najboljših študentov. Mladega Rutherforda je zanimala predvsem matematika. Ernest je veliko prostega časa posvetil igranju ragbija, vendar ga to ni preprečilo, da bi prejel eno od desetih šolskih štipendij, ki omogoča vstop na Canterbury College v Crichesterju (podružnica Univerze Nove Zelandije), eno največjih mesta na Novi Zelandiji.

Ernest Rutherford je leta 1892 prejel diplomo iz umetnosti. Najljubša predmeta bodočega znanstvenika na fakulteti sta bila fizika in kemija. Pri teh predmetih se je odlikoval in postal diplomirani znanstveni.

Ernest je v svojem magistrskem delu raziskoval visokofrekvenčne radijske valove, odkrite pred približno desetimi leti. Za preučevanje tega pojava je Rutherford zasnoval brezžični radijski sprejemnik, s katerim je sprejemal signale z razdalje več kot pol milje.

Pri triindvajsetih letih je imel Ernest Rutherford že tri stopnje. Takrat so najbolj nadarjeni mladi britanski čezmorski subjekti vsaki dve leti prejemali posebno štipendijo, poimenovano po svetovni razstavi leta 1851, kar je omogočilo napredek v znanosti v Angliji. Leta 1895 sta bila med prijavitelji za eno štipendijo dva kandidata - kemik McLaurin in fizik Rutherford.

Štipendijo je prejel McLaurin, vendar so mu družinske okoliščine preprečile odhod v Anglijo. Usoda se je izkazala za Rutherforda naklonjeno in jeseni 1895 se je na povabilo J. J. Thomsona preselil v Anglijo, v Cavendish laboratorij Univerze v Cambridgeu. Na Cambridgeu je Rutherford postal prvi doktorski kandidat za direktorja laboratorija Josepha Johna Thomsona.

Do takrat je bil Thomson svetovno znan znanstvenik, član Kraljeve družbe v Londonu. Rutherfordovo delo pri preučevanju radijskih valov je slavnega fizika navdušilo in mladega znanstvenika je povabil, da skupaj preučimo procese ionizacije plina pod delovanjem rentgenskih žarkov, ki jih je leto prej odkril Wilhelm Roentgen.

Leta 1896 so znanstveniki objavili skupno delo "O prehodu električne energije skozi pline, podvržene delovanju rentgenskih žarkov." Rutherford je naslednje leto objavil svoje delo Magnetni detektor električnih valov in nekatere njegove aplikacije. Istega leta je napisal članek »O elektrifikaciji plinov, izpostavljenih rentgenskim žarkom, in o absorpciji rentgenskih žarkov s plini in hlapi«.

Med delom v laboratoriju Cavendish je Rutherford pozorno spremljal odkritja drugih fizikov in kemikov. Potem ko sta Pierre Curie in Maria Sklodowska-Curie na Pariški akademiji znanosti predstavila rezultate svojih raziskav, ki so dokazale, da poleg urana obstajajo še drugi radioaktivni elementi, se je mlada znanstvenica lotila samostojnega dela na tem področju. Izvedel je prve študije Becquerelovih žarkov in odkril nehomogenost sevanja, ki ga oddaja uran.

Na podlagi lastnih rezultatov sta Ernest Rutherford in J. J. Thomson predlagala, da se pod vplivom rentgenskih žarkov uničijo atomi plina in nastanejo negativno in pozitivno nabiti delci. Znanstveniki so te delce imenovali ioni. Skupno delo znanstvenikov je pripeljalo tudi do odkritja elektrona - atomskega delca, ki nosi negativni električni naboj.

Decembra 1897 je bila Rutherfordova štipendija Svetovne razstave podaljšana in začel je resno preučevati atomsko strukturo. Ko pa se je aprila 1898 izpraznilo mesto profesorja na univerzi McGill v Montrealu in so mlademu znanstveniku ponudili to mesto, se je strinjal. Jeseni 1898 je Rutherford začel poučevati na univerzi McGill.

V Kanadi je takrat sedemindvajsetletni profesor prišel do številnih briljantnih odkritij. Leta 1899 je odkril, da radioaktivni torij oddaja plinasti radioaktivni produkt. Znanstvenik je ta pojav poimenoval "emanacija" (emisija). Kot rezultat kasnejših raziskav je bilo ugotovljeno, da tudi dva druga radioaktivna elementa - radij in aktinij - proizvajata emanacijo.

Znanstvenik je pokazal, da obstajata vsaj dve vrsti sevanja. Prvo od teh, ki se je zlahka absorbiralo, je imenoval alfa sevanje, drugo, ki ima večjo prodorno moč, pa beta sevanje.

Po analizi rezultatov raziskave je Rutherford ugotovil, da vsi radioaktivni elementi, ki so znani znanosti, oddajajo alfa in beta žarke. Ker se je radioaktivnost elementov po določenem času zmanjšala, je znanstvenik domneval, da vsi radioaktivni elementi pripadajo isti družini atomov. Tako jih lahko razvrstimo glede na obdobje zmanjšanja njihove radioaktivnosti.

V letih 1902-1903 je Rutherford skupaj s Frederickom Soddyjem, enim od ustanoviteljev radiokemije, nadaljeval raziskave na tem področju. Znanstveniki so odkrili splošni zakon radioaktivnih transformacij, ga izrazili v matematični obliki, predstavili koncept "razpolovne dobe" in orisali tudi glavne določbe teorije radioaktivnosti, ki so jo ustvarili.

Po mnenju Rutherforda in Soddyja je radioaktivnost nastala, ko je atom odtrgal delček samega sebe. Zaradi izgube se je atom enega kemičnega elementa spremenil v atom drugega.

Odkritja znanstvenikov so bila uvrščena na seznam najpomembnejših znanstvenih dogodkov 20. stoletja. Vsi prej obstoječi aksiomi o nedeljivosti in nespremenljivosti atomov so bili uničeni. Znanstveniki so oblikovali zakone transformacij, iz katerih je sledilo, da preobrazbe kemičnih elementov med radioaktivnimi razpadi ne le nastanejo, ampak jih ni mogoče upočasniti ali ustaviti.

Pri raziskovanju radioaktivnih transformacij sta Rutherford in Soddy izračunala energijo alfa delcev, ki jih oddaja radij, in ugotovila, da je energija radioaktivnih transformacij veliko tisoč in morda milijonkrat večja od energije katere koli molekularne transformacije. Po mnenju znanstvenikov je bilo treba to energijo upoštevati pri kakršnih koli pojavih vesoljske fizike, zlasti so razložili konstantnost sončne energije z dejstvom, da se na Soncu odvijajo procesi subatomske transformacije.

Leta 1903 je Rutherford izvedel vrsto poskusov, ki so dokazali svojo teorijo, in tudi pokazal, da imajo alfa delci pozitiven naboj.

Rutherfordovo delo mu je prineslo veliko slavo. Leta 1903 je bil izvoljen za člana Kraljeve družbe v Londonu.

Leta 1904 je Rutherford napisal knjigo Radioaktivnost, v kateri je predstavil in oblikoval rezultate svojih raziskav. Naslednje leto je izdal svojo drugo knjigo Radioaktivne transmutacije. Rutherforda so k delu začele vabiti različne univerze in raziskovalni centri v različnih državah. Leta 1907 se je odločil spremeniti prebivališče in se vrnil v Anglijo. 24. maja 1907 je Rutherford prispel v Manchester, kjer je prevzel mesto profesorja fizike na univerzi v Manchestru.

V Manchestru je Rutherford nadaljeval svoje raziskave. S pomočjo Geigerja je na univerzi organiziral šolo za študij radioaktivnosti. Leta 1908 je Rutherford pomagal Hansu Geigerju ustvariti števec alfa delcev in naslednje leto dokazal, da so delci alfa dvakrat ionizirani atomi helija.

Rutherford je leta 1908 prejel Nobelovo nagrado za kemijo "za svoje raziskave razpadanja elementov v kemiji radioaktivnih snovi". Predsednik Kraljeve švedske akademije znanosti K. B. Hasselberg je v svojem predstavitvenem govoru izpostavil velik pomen znanstvenikovih odkritij.

Rutherford je v svojem Nobelovem predavanju "Kemična narava alfa delcev v radioaktivnih snoveh" 11. decembra 1908 predlagal, da so alfa delci enaki po masi in sestavi ter da so sestavljeni iz jeder atomov helija. Iz tega sledi, da so atomi radioaktivnih elementov delno sestavljeni tudi iz atomov helija.

Po prejemu Nobelove nagrade je Rutherford začel preučevati strukturo atoma. Obrnil se je na tehniko, ki jo je uporabil z J. J. Thomsonom v laboratoriju Cavendish, prenos alfa delcev. Znanstvenik je skupaj s pomočnikoma Hansom Geigerjem in Ernstom Marsdenom izvedel vrsto poskusov, v katerih je bombardiral ploščo tanke zlate folije z alfa delci, ki jih oddaja uran. Takrat so fiziki verjeli, da so razdalje med atomi v trdnih snoveh približno enake velikosti atomov. Iz tega bi lahko sklepali, da alfa delci ne morejo leteti niti skozi tanko folijo.

Že prvi Rutherfordovi poskusi so ta sklep ovrgli - večina alfa delcev je prodrla skozi folijo, skoraj brez odstopanja. A v približno enem od 8.000 primerov so od pričakovane smeri skrenili še v večji meri, kot to dovoljuje teorija, kot da bi udarili v kakšno oviro. Ta neverjetna anomalija se je izkazala za izhodišče pri razvoju jedrskega modela atoma.

Potem ko je J. J. Thomson odkril, da imajo elektroni negativen električni naboj, je predlagal model atoma v obliki pozitivno nabite kapljice s polmerom stomilijontinke (10,8) centimetra, znotraj katere so drobni negativno nabiti elektroni. Pozitivni in negativni naboji so bili enakomerno razporejeni v atomu in zato niso mogli bistveno spremeniti smeri gibanja alfa delcev.

Na podlagi svojih izkušenj je leta 1911 Rutherford opustil Thomsonov model in predlagal nov model atoma. Svoje ideje je orisal v članku "Razprševanje alfa in beta sevanja v snovi in ​​zgradba atoma" v majski številki revije "Filozofski Magazin" - glasnika številnih briljantnih odkritij.

Po Rutherfordu je v središču atoma jedro, v katerem so skoncentrirani pozitivno nabiti delci in ki sestavlja celotno maso atoma. Negativno nabiti delci (elektroni) se nahajajo v orbiti jedra, na precej veliki razdalji od njega. Ker so mase elektronov veliko manjše od mase alfa delcev, se slednji skoraj ne odklonijo in prodrejo v elektronske oblake. In samo v primeru, ko alfa delec leti blizu pozitivno nabitega jedra, Coulombova odbojna sila močno spremeni svojo pot.

Rutherfordov model, ki je danes splošno sprejet, je spominjal na majhen model sončnega sistema in so ga imenovali »planetarni model atoma«.

Potem ko je Rutherfordov prijatelj in sodelavec, danski fizik Niels Bohr, leta 1913 uvedel idejo kvantov v planetarni model, je atomski model pridobil svetovno priznanje. Bohr je predlagal, da v atomu obstajajo orbite, ki se gibljejo po katerih elektron prejme pospešek, in navedel pravilo za iskanje takih stacionarnih orbit. Ko se elektron premika iz ene orbite v drugo, se v skladu z zakonom o ohranjanju energije pojavijo kvanti sevanja.

Teorija Nielsa Bohra je odpravila glavno pomanjkljivost planetarnega modela atoma - elektrodinamično neizogibnost padca vrtečega se elektrona na jedro.

Med prvo svetovno vojno je britanska vlada Rutherforda imenovala v civilni odbor Urada za izume in raziskave britanskega admiraliteta. Njegove naloge so vključevale izum metode za odkrivanje sovražnikovih podmornic z uporabo akustike.

Po vojni se je Ernest Rutherford vrnil v laboratorij v Manchester.

Leta 1919 je briljanten znanstvenik izvedel prvo umetno jedrsko reakcijo. Po bombardiranju atomov vodika in nato dušika z alfa delci je Rutherford ugotovil, da so pri tem nastali atomi kisika. Zaradi bombardiranja je stabilni atom razpadel. Na podlagi Rutherfordove raziskave in z uporabo rezultatov svojih raziskav sta leta 1934 Frederic in Irene Joliot-Curie odkrila umetno radioaktivnost.

V tem času je Rutherford zaslovel kot največji praktični fizik v zgodovini fizike, eden najbolj briljantnih ljudi svojega časa.

Leta 1919 je Ernest Rutherford nasledil Thomsona kot profesor eksperimentalne fizike na Univerzi v Cambridgeu in direktor laboratorija Cavendish. Dve leti pozneje je postal profesor naravoslovja na Kraljevi instituciji v Londonu. Dve leti pozneje, leta 1923, je Rutherford postal predsednik Britanskega združenja za napredek znanosti, od 1925 do 1930 pa je bil predsednik Kraljeve družbe v Londonu. Leta 1930 je bil znanstvenik imenovan za predsednika vladnega svetovalnega odbora Urada za znanstvene in industrijske raziskave.

Ernest Rutherford ni bil le briljanten znanstvenik, ampak tudi nadarjen organizator. Medtem ko je bil na vodilnih položajih, je k svojemu delu pritegnil številne mlade fizike, ki so kasneje prejeli Nobelove nagrade. Pred njim so sklonili glave vsi izjemni fiziki tiste dobe. Ko so kolegi opazili njegovo sposobnost, da je vedno »na vrhu vala« znanstvenih raziskav, je odgovoril: »Zakaj ne? Jaz sem bil tisti, ki je povzročil val, kajne?" Le malo je nasprotovalo tej trditvi. Rutherforda je za svojega učitelja štelo na desetine svetovno znanih znanstvenikov: P. L. Kapitsa, G. Moseley, J. Chadwick, J. Cockcroft, M. Oliphant, V. Geytler, O. Gan, Yu. B. Khariton in drugi.

Kljub svoji starosti in zaposlenosti je Rutherford ves čas nadaljeval svoje raziskave. Leta 1920 je napovedal obstoj nevtrona (odkril ga je njegov študent James Chadwick leta 1932), obstoj vodikovega atoma z atomsko maso, enako dve (devterij), uvedel koncept "protona", leta 1933 sprožil eksperimentalno preverjanje razmerja med maso in energijo v jedrskih procesih .

V svojem zadnjem eksperimentalnem delu leta 1934 je Rutherford skupaj z Markusom Oliphantom in Paulom Harteckom odkril tritij, supertežak izotop vodika.

Ernest Rutherford je do svoje smrti ohranil odlično razpoloženje in ga je odlikovalo dobro zdravje. V mislih je briljantno izvajal zapletene matematične izračune in presenetil svoje sodelavce in zaposlene.

Po kratki bolezni je slavni znanstvenik umrl v Cambridgeu 19. oktobra 1937 in je bil pokopan v Westminstrski opatiji blizu grobov Isaaca Newtona, Charlesa Darwina in Michaela Faradayja.

Angleški fizik, eden od ustvarjalcev teorije radioaktivnosti in zgradbe atoma, ustanovitelj znanstvene šole John. h.-k. RAS (1922), čast. Akademija znanosti ZSSR (1925). r. Cavendish laboratorij (od 1919). Odprl (1899) alfa in beta žarke in ugotovil njihovo naravo. Ustvaril (1903, skupaj s F. Soddyjem) teorijo radioaktivnosti. Predlagal je (1911) planetarni model atoma. Izvedel (1919) prvo umetnost. jedrska reakcija. Napovedal (1921) obstoj nevtrona. št. itd. v kemiji (1908).

Ernest Rutherford velja za največjega eksperimentalnega fizika dvajsetega stoletja. Je osrednja osebnost našega poznavanja radioaktivnosti in tudi človek, ki je postavil temelje jedrske fizike. Poleg velikega teoretičnega pomena so njegova odkritja prejela širok spekter uporabe, vključno z: jedrsko orožje, jedrske elektrarne, radioaktivne izračune in raziskave sevanja. Vpliv Rutherfordovega dela na svet je ogromen. Še naprej raste in se bo verjetno še povečal v prihodnosti.

Rutherford se je rodil in odraščal na Novi Zelandiji. Tam se je vpisal na Canterbury College in pri triindvajsetih letih prejel tri diplome (Bachelor of Arts, Bachelor of Science, Master of Arts). Naslednje leto je dobil pravico do študija na Univerzi v Cambridgeu v Angliji, kjer je tri leta preživel kot raziskovalec pri J. J. Thomsonu, enem vodilnih znanstvenikov tistega časa. Pri sedemindvajsetih je Rutherford postal profesor fizike na univerzi McGill v Kanadi. Tam je delal devet let in se leta 1907 vrnil v Anglijo, da bi vodil oddelek za fiziko na Univerzi v Manchestru. Leta 1919 se je Rutherford vrnil v Cambridge, tokrat kot direktor Cavendishovega laboratorija, in na tem mestu ostal do konca življenja.

Radioaktivnost je leta 1896 odkril francoski znanstvenik Antoine Henri Becquerel, ko je eksperimentiral z uranovimi spojinami. Toda Becquerel je kmalu izgubil zanimanje za to temo in večina našega osnovnega znanja o radioaktivnosti izhaja iz Rutherfordove obsežne raziskave. (Marie in Pierre Curie sta odkrila še dva radioaktivna elementa - polonij in radij, vendar nista naredila odkritij temeljnega pomena.)

Eno prvih Rutherfordovih odkritij je bilo, da je radioaktivno sevanje iz urana sestavljeno iz dveh različnih komponent, ki ju je znanstvenik poimenoval alfa in beta žarki. Kasneje je pokazal naravo vsake komponente (sestavljene so iz hitro premikajočih se delcev) in pokazal, da obstaja še tretja komponenta, ki jo je imenoval gama žarki.

Pomembna lastnost radioaktivnosti je z njo povezana energija. Becquerel, Curies in mnogi drugi znanstveniki so smatrali, da je energija zunanji vir. Toda Rutherford je dokazal, da ta energija - ki je veliko močnejša od tiste, ki jo sproščajo kemične reakcije - prihaja iz posameznih atomov urana! S tem je postavil temelje za pomemben koncept atomske energije.

Znanstveniki so vedno domnevali, da so posamezni atomi nedeljivi in ​​nespremenljivi. Toda Rutherfordu (s pomočjo zelo nadarjenega mladega pomočnika Fredericka Soddyja) je uspelo pokazati, da se atom, ko oddaja alfa ali beta žarke, spremeni v drugačno vrsto atoma. Sprva kemiki niso mogli verjeti. Vendar sta Rutherford in Soddy izvedla celo vrsto poskusov z radioaktivnim razpadom in uran pretvorila v svinec. Rutherford je izmeril tudi hitrost razpadanja in oblikoval pomemben koncept "razpolovne dobe". To je kmalu pripeljalo do tehnike radioaktivnega računa, ki je postala eno najpomembnejših znanstvenih orodij in se je široko uporabljala v geologiji, arheologiji, astronomiji in mnogih drugih področjih.

Ta osupljiva serija odkritij je Rutherfordu leta 1908 prinesla Nobelovo nagrado (Soddy je kasneje dobil Nobelovo nagrado), vendar je njegov največji dosežek šele prišel. Opazil je, da lahko hitro gibajoči se delci alfa prehajajo skozi tanko zlato folijo (ne puščajo vidnih sledi!), vendar so se rahlo odklonili. Predlagali so, da so atomi zlata, trdi, neprebojni, kot so "drobne biljardne kroglice" - kot so znanstveniki prej verjeli - mehki v notranjosti! Videti je bilo, kot da bi lahko manjši, trši delci alfa prešli skozi atome zlata kot hitra krogla skozi žele.

Toda Rutherford (ki dela z Geigerjem in Marsdenom, njegovima mladima pomočnikoma) je ugotovil, da so bili nekateri delci alfa, ki prehajajo skozi zlato folijo, zelo močno odklonili. Pravzaprav nekateri celo letijo nazaj! Ob občutku, da je za tem nekaj pomembnega, je znanstvenik skrbno preštel število delcev, ki so leteli v vsako smer. Nato je s kompleksno, a precej prepričljivo matematično analizo pokazal edini način, na katerega je mogoče razložiti rezultate poskusov: atom zlata je skoraj v celoti sestavljen iz praznega prostora, skoraj vsa atomska masa pa je bila koncentrirana v središču, v majhno "jedro" atoma!

Z enim udarcem je Rutherfordovo delo za vedno pretreslo našo običajno vizijo sveta. Če je bil celo kos kovine – na videz najtrše od vseh stvari – večinoma prazen prostor, potem je vse, kar smo mislili, da je material, nenadoma razpadlo v drobna zrna peska, ki tečejo naokoli v ogromni praznini!

Rutherfordovo odkritje atomskih jeder je osnova vseh sodobnih teorij o zgradbi atoma. Ko je Niels Bohr dve leti pozneje objavil svoje slavno delo, v katerem je atom opisal kot miniaturni sončni sistem, ki ga ureja kvantna mehanika, je uporabil Rutherfordovo jedrsko teorijo kot izhodišče za svoj model. Tako sta storila Heisenberg in Schrödinger, ko sta zgradila bolj zapletene atomske modele z uporabo klasične in valovne mehanike.

Rutherfordovo odkritje je pripeljalo tudi do nove veje znanosti: preučevanja atomskega jedra. Tudi na tem področju je bilo Rutherfordu usojeno, da postane pionir. Leta 1919 mu je uspelo preoblikovati jedra dušika v jedra kisika s sprožitvijo prvih hitro premikajočih se alfa delcev. To je bil dosežek, o katerem so sanjali stari alkimisti.

Kmalu je postalo jasno, da so lahko jedrske transformacije vir sončne energije. Poleg tega je transformacija atomskih jeder ključni proces v atomskem orožju in jedrskih elektrarnah. Posledično je Rutherfordovo odkritje veliko bolj zanimivo kot le akademsko.

Rutherfordova osebnost je nenehno presenetila vse, ki so ga srečali. Bil je velik človek z glasnim glasom, brezmejno energijo in izrazitim pomanjkanjem skromnosti. Ko so kolegi opazili Rutherfordovo nadnaravno sposobnost, da je vedno "na grebenu vala" znanstvenih raziskav, je takoj odgovoril: "Zakaj ne? Konec koncev sem jaz povzročil val, kajne?" Le malo znanstvenikov bi tej trditvi nasprotovalo.