Ернст резерфорд та відкриття ядра атома. Ернест резерфорд - біографія, інформація, особисте життя

Нобелівська премія з хімії, 1908

Англійський фізик Ернест Резерфорд народився Новій Зеландії, неподалік м. Нельсона. Він був одним з 12 дітей колісного майстра та будівельного робітника Джеймса Резерфорда, шотландця за походженням, та Марти (Томпсон) Резерфорд, шкільної вчительки з Англії. Спочатку Р. відвідував початкову та середню місцеві школи, а потім став стипендіатом Нельсон-коледжу, приватної вищої школи, де виявив себе талановитим студентом, особливо з математики. Завдяки успіхам у навчанні Р. отримав ще одну стипендію, яка дозволила йому вступити до Кентербері-коледжу в Крайстчерчі, одному з найбільших міст Нової Зеландії.

У коледжі на Р. надали великий вплив його вчителя: який викладав фізику та хімію Е.У. Бікертон та математик Дж. Х.Х. Кук. Після того, як у 1892 р. Р. була присуджена ступінь бакалавра гуманітарних наук, він залишився в Кентербері-коледжі і продовжив свої заняття завдяки отриманій стипендії з математики. На наступний рік він став магістром гуманітарних наук, найкраще склавши іспити з математики та фізики. Його магістерська робота стосувалася виявлення високочастотних радіохвиль, існування яких було доведено близько десяти років тому. Для того, щоб вивчити це явище, він сконструював бездротовий радіоприймач (за кілька років до того, як це зробив Гульєльмо Марконі) і за його допомогою отримував сигнали, що передаються колегами з відстані півмилі.

У 1894 р. Р. була присуджена ступінь бакалавра природничих наук. У Кентербері-коледжі існувала традиція: будь-який студент, який здобув ступінь магістра гуманітарних наук і залишився в коледжі, повинен був провести подальші дослідження та отримати ступінь бакалавра з природничих наук. Потім Р. протягом недовгого часу викладав в одній із чоловічих шкіл Крайстчерча. Завдяки своїм незвичайним здібностям до науки Р. був удостоєний стипендії Кембриджського університету в Англії, де він займався в лабораторії Кавенді, одному з провідних світових центрів наукових досліджень.

У Кембриджі Р. працював під керівництвом англійського фізика Дж.Дж. Томсон. На Томсона справило глибоке враження проведене Р. дослідження радіохвиль, і він у 1896 р. запропонував спільно вивчати вплив рентгенівських променів (відкритих роком раніше Вільгельм Рентген) на електричні розряди в газах. Їхня співпраця увінчалася вагомими результатами, включаючи відкриття Томсоном електрона – атомної частки, що несе негативний електричний заряд. Спираючись на свої дослідження, Томсон і Р. висунули припущення, що коли рентгенівські промені проходять через газ, вони руйнують атоми цього газу, вивільняючи однакове число позитивно та негативно заряджених частинок. Ці частки вони назвали іонами. Після цієї роботи Р. зайнявся вивченням атомної структури.

У 1898 р. Р. прийняв місце професора Макгіллського університету в Монреалі (Канада), де розпочав серію важливих експериментів щодо радіоактивного випромінювання елемента урану. Незабаром він відкрив два види цього випромінювання: випромінювання альфа-променів, що проникають лише на коротку відстань, та бета-променів, які проникають на значно більшу відстань. Потім Р. виявив, що радіоактивний торій випромінює газоподібний радіоактивний продукт, який він назвав «еманація» (випуск. – Ред.).

Подальші дослідження показали, що два інших радіоактивних елементи – радій та актіній – також виробляють еманацію. На підставі цих та інших відкриттів Р. дійшов двох важливих для розуміння природи радіації висновків: всі відомі радіоактивні елементи випускають альфа- і бета-промені, і, що ще важливіше, радіоактивність будь-якого радіоактивного елемента через певний період часу зменшується. Ці висновки дали підставу припускати, що це радіоактивні елементи належать одного сімейства атомів і що основою їх класифікації можна покласти період зменшення їх радіоактивності.

Спираючись на подальші дослідження, проведені в Макгіллському університеті в 1901...1902 рр., Р. та його колега Фредерік Содді виклали основні положення створеної ними теорії радіоактивності. Відповідно до цієї теорії радіоактивність виникає тоді, коли атом відкидає частинку самого себе, яка викидається з величезною швидкістю, і ця втрата перетворює атом одного хімічного елемента на атом іншого. Висунута Р. і Содді теорія суперечила ряду раніше існуючих уявлень, включаючи визнану всіма довгий час концепцію, за якою атоми є неподільними і незмінними частинками.

Р. провів подальші експерименти для отримання результатів, які підтвердили теорію, що вибудовується ним. У 1903 році він довів, що альфа-частинки несуть позитивний заряд. Оскільки ці частинки мають вимірну масу, «викидання» їх з атома має вирішальне значення для перетворення одного радіоактивного елемента в інший. Створена теорія дозволила Р. також передбачити, з якою швидкістю різні радіоактивні елементи перетворюватимуться на те, що він називав дочірнім матеріалом. Вчений був переконаний, що альфа-частинки не відрізняються від ядра атома гелію. Підтвердження цього було отримано, коли Содді, який працював тоді з англійським хіміком Вільямом Рамзаєм, відкрив, що еманація радію містить гелій, передбачувану альфа-частинку.

У 1907 р. P., прагнучи бути ближче до центру наукових досліджень, зайняв посаду професора фізики в Манчестерському університеті (Англія). За допомогою Ханса Гейгера, який згодом прославився як винахідник лічильника Гейгера, Р. створив у Манчестері школу вивчення радіоактивності.

У 1908 р. була присуджена Нобелівська премія з хімії «за проведені ним дослідження в області розпаду елементів у хімії радіоактивних речовин». У своїй вступній промові від імені Шведської королівської академії наук К.Б. Хассельберг вказав на зв'язок між роботою, проведеною Р., та роботами Томсона, Анрі Беккереля, П'єра та Марі Кюрі. "Відкриття привели до приголомшливого висновку: хімічний елемент... здатний перетворюватися на інші елементи", - сказав Хассельберг. У своїй Нобелівській лекції Р. зазначив: «Є всі підстави вважати, що альфа-частинки, які так вільно викидаються з більшості радіоактивних речовин, ідентичні за масою та складом і мають складатися з ядер атомів гелію. Ми, отже, не можемо не зробити висновку, що атоми основних радіоактивних елементів, таких, як уран і торій, повинні будуватися, принаймні частково, з атомів гелію».

Після отримання Нобелівської премії Р. зайнявся вивченням явища, яке спостерігалося під час бомбардування пластинки тонкої золотої фольги альфа-частинками, що випромінювалися таким радіоактивним елементом, як уран. Виявилося, що з допомогою кута відображення альфа-частинок можна вивчати структуру стійких елементів, у тому числі складається пластинка. Згідно з прийнятими тоді уявленнями, модель атома була подібна до пудингу з родзинками: позитивні та негативні заряди були рівномірно розподілені всередині атома і, отже, не могли значною мірою змінювати напрямок руху альфа-частинок. P., однак, зауважив, що певні альфа-частинки відхилялися від очікуваного напрямку значно більшою мірою, ніж це допускалося теорією. Працюючи з Ернестом Марсденом, студентом Манчестерського університету, учений підтвердив, що досить велика кількість альфа частинок відхиляється далі, ніж очікувалося, причому деякі під кутом більш ніж 90 градусів.

Розмірковуючи над цим явищем, Р. 1911 р. запропонував нову модель атома. Відповідно до його теорії, яка сьогодні стала загальноприйнятою, позитивно заряджені частинки зосереджені у важкому центрі атома, а негативно заряджені (електрони) знаходяться на орбіті ядра, на досить великій відстані від нього. Ця модель, подібна до крихітної моделі Сонячної системи, передбачає, що атоми складаються головним чином з порожнього простору. Широке визнання теорій Р. почалося з 1913, коли до роботи вченого в Манчестерському університеті підключився датський фізик Нільс Бор. Бор показав, що термінах пропонованої Р. структури можна пояснити загальновідомі фізичні властивості атома водню, і навіть атомів кількох важчих елементів.

Коли вибухнула перша світова війна, Р. був призначений членом цивільного комітету Управління винаходів та досліджень британського Адміралтейства та вивчав проблему визначення місцезнаходження підводних човнів за допомогою акустики. Після війни він повернувся до манчестерської лабораторії і в 1919 р. зробив ще одне фундаментальне відкриття. Вивчаючи структуру атомів водню за допомогою бомбардування їх альфа-частинками, що володіють високою швидкістю, він помітив на своєму детекторі сигнал, який можна було пояснити як результат того, що ядро атома водню почало рухатися внаслідок зіткнення з альфа часткою. Однак такий самий сигнал з'являвся і коли вчений замінив атоми водню атомами азоту. Р. пояснив причину цього явища тим, що бомбардування спричиняє розпад стійкого атома. Тобто. в процесі, аналогічному природному розпаду, що викликається радіацією, альфа частка вибиває єдиний протон (ядро атома водню) з стійкого за нормальних умов ядра атома азоту і надає йому жахливу швидкість. Ще одне свідчення на користь такого тлумачення цього явища було отримано 1934 р., коли Фредерік Жоліо та Ірен Жоліо-Кюрі відкрили штучну радіоактивність.

У 1919 р. Р. перейшов до Кембриджського університету, став наступником Томсона як професор експериментальної фізики і директор Кавендішської лабораторії, а в 1921 зайняв посаду професора природничих наук у Королівському інституті в Лондоні. У 1930 р. був призначений головою урядової консультативної ради Управління наукових та промислових досліджень. Перебуваючи на вершині своєї кар'єри, вчений залучав до роботи у своїй лабораторії у Кембриджі багато талановитих молодих фізиків, у т.ч. П.М. Блекетта, Джона Кокрофта, Джеймса Чедвіка та Ернеста Уолтона. Незважаючи на те, що у самого Р. залишалося через це менше часу на активну дослідницьку роботу, його глибока зацікавленість у дослідженнях і чітке керівництво допомагали підтримувати високий рівень робіт, що здійснюються в його лабораторії. Учні та колеги згадували про вченого як про милу, добру людину. Поряд з властивим йому як теоретику даром передбачення Р. мав практичну жилку. Саме завдяки ній він був завжди точний у поясненні явищ, якими б незвичайними вони на перший погляд не здавались.

Стурбований політикою, яку проводить нацистський уряд Адольфа Гітлера, Р. в 1933 р. став президентом Академічної ради допомоги, який був створений для сприяння тим, хто втік з Німеччини.

У 1900 р., під час короткої поїздки до Нової Зеландії, Р. одружився з Мері Ньютон, яка народила йому дочку. Майже до кінця життя він відрізнявся міцним здоров'ям і помер у Кембриджі в 1937 після нетривалої хвороби. Р. похований у Вестмінстерському абатстві неподалік могил Ісаака Ньютона і Чарльза Дарвіна.

Серед отриманих Р. нагород медаль Румфорда (1904) та медаль Коплі (1922) Лондонського королівського товариства, а також британський орден «За заслуги» (1925). У 1931 р. вченому був наданий титул пера. Р. був удостоєний почесних ступенів Новозеландського, Кембриджського, Вісконсінського, Пенсільванського та Макгіллського університетів. Він був членом-кореспондентом Геттінгенського королівського товариства, а також членом Новозеландського філософського інституту, Американського філософського товариства. Академії наук Сент-Луї, Лондонського королівського товариства та Британської асоціації сприяння розвитку науки.

Лауреати Нобелівської премії: Енциклопедія: Пров. з англ. - М.: Прогрес, 1992.
© The H.W. Wilson Company, 1987.
© Переклад російською мовою з доповненнями, видавництво «Прогрес», 1992.

ЕРНЕСТ РЕЗЕРФОРД

Ернест Резерфорд народився 30 серпня 1871 поблизу міста Нелсон (Нова Зеландія) в сім'ї переселенця з Шотландії. Ернест був четвертим із дванадцяти дітей. Мати його працювала сільською вчителькою. Батько майбутнього вченого організував деревообробне підприємство. Під керівництвом батька хлопчик отримав хорошу підготовку для роботи в майстерні, що згодом допомогло йому при конструюванні та побудові наукової апаратури.

Закінчивши школу в Хавелоці, де в цей час жила сім'я, він отримав стипендію для продовження освіти в коледжі провінції Нельсон, куди вступив у 1887 році. Через два роки Ернест склав іспит до Кентерберійського коледжу - філії Новозеландського університету в Крайчестері. У коледжі на Резерфорда вплинули його вчителі: викладав фізику і хімію Е. У. Бікертон і математик Дж. Х. Х. Кук. Після того як у 1892 році Резерфорд був присуджений ступінь бакалавра гуманітарних наук, він залишився в Кентербері-коледжі і продовжив свої заняття завдяки отриманій стипендії з математики. На наступний рік він став магістром гуманітарних наук, найкраще склавши іспити з математики та фізики. Його магістерська робота стосувалася виявлення високочастотних радіохвиль, існування яких було доведено близько десяти років тому. Для того, щоб вивчити це явище, він сконструював бездротовий радіоприймач (за кілька років до того, як це зробив Марконі) і за його допомогою отримував сигнали, що передаються колегами з відстані півмилі.

У 1894 році в «Вісті філософського інституту Нової Зеландії» з'явилася його перша друкована робота «Намагнічення заліза високочастотними розрядами». У 1895 році виявилася вакантною стипендія для здобуття наукової освіти, перший кандидат на цю стипендію відмовився за сімейними обставинами, другим кандидатом був Резерфорд. Приїхавши до Англії, Резерфорд отримав запрошення Дж. Дж. Томсона працювати у Кембриджі у лабораторії Кавендиша. Так розпочався науковий шлях Резерфорда.

На Томсона справило глибоке враження проведене Резерфордом дослідження радіохвиль, і він в 1896 запропонував спільно вивчати вплив рентгенівських променів на електричні розряди в газах. У тому ж році з'являється спільна робота Томсона і Резерфорда «Про проходження електрики через гази, що піддані дії променів Рентгена». Наступного року виходить друком заключна стаття Резерфорда «Магнітний детектор електричних хвиль і деякі його застосування». Після цього він повністю зосереджує свої сили на вивченні газового розряду. У 1897 році з'являється і його нова робота «Про електризацію газів, схильних до дії рентгенівських променів, і про поглинання рентгенівського випромінювання газами та парами».

Їхня співпраця увінчалася вагомими результатами, включаючи відкриття Томсоном електрона - атомної частки, що несе негативний електричний заряд. Спираючись на свої дослідження, Томсон і Резерфорд висунули припущення, що коли рентгенівські промені проходять через газ, вони руйнують атоми цього газу, вивільняючи однакове число позитивно та негативно заряджених частинок. Ці частки вони назвали іонами. Після цього Резерфорд зайнявся вивченням атомної структури.

В 1898 Резерфорд прийняв місце професора Макгіллського університету в Монреалі, де почав серію важливих експериментів, що стосуються радіоактивного випромінювання елемента урану. Резерфорда під час проведення його дуже трудомістких експериментів часто долало пригнічений настрій. Адже за всіх зусиль він не отримував достатніх засобів для будівництва необхідних приладів. Багато необхідної для дослідів апаратури Резерфорд збудував власними руками. Він працював у Монреалі досить довго – сім років. Виняток становив 1900 рік, коли під час короткої поїздки в Нову Зеландію Резерфорд одружився з Мері Ньютон. Пізніше вони народилася дочка.

У Канаді він зробив фундаментальні відкриття: їм було відкрито еманацію торію та розгадано природу так званої індукованої радіоактивності; Разом з Содді він відкрив радіоактивний розпад та її закон. Тут їм було написано книгу «Радіоактивність».

У своїй класичній роботі Резерфорд і Содді торкнулися фундаментального питання енергії радіоактивних перетворень. Підраховуючи енергію альфа-частинок, що випускаються радієм, вони приходять до висновку, що «енергія радіоактивних перетворень, принаймні, в 20 000 разів, а може, і в мільйон разів перевищує енергію будь-якого молекулярного перетворення» Резерфорд і Содді зробили висновок, що «енергія , прихована в атомі, у багато разів більше енергії, що звільняється при звичайному хімічному перетворенні». Ця величезна енергія, на їхню думку, має враховуватись «при поясненні явищ космічної фізики». Зокрема, сталість сонячної енергії можна пояснити тим, «що на Сонці йдуть процеси субатомного перетворення».

Не можна не вразитись прозорливості авторів, які побачили ще 1903 року космічну роль ядерної енергії. Цей рік став роком відкриття цієї нової форми енергії, про яку з такою певністю висловлювалися Резерфорд та Содді, назвавши її внутрішньоатомною енергією.

Величезний розмах наукової роботи Резерфорда в Монреалі, їм було опубліковано як особисто, так і разом з іншими вченими 66 статей, за винятком книги «Радіоактивність», яка принесла Резерфорду славу першокласного дослідника. Він отримує запрошення зайняти кафедру у Манчестері. 24 травня 1907 року Резерфорд повернувся до Європи. Почався новий період його життя.

У Манчестері Резерфорд розгорнув бурхливу діяльність, залучаючи молодих вчених із різних країн світу. Однією з його діяльних співробітників був німецький фізик Ганс Гейгер, творець першого лічильника елементарних частинок (лічильника Гейгера). У Манчестері з Резерфордом працювали Е. Марсден, К. Фаянс, Г. Мозлі, Г. Хевеші та інші фізики та хіміки.

Нільс Бор, який приїхав до Манчестера в 1912 році, пізніше згадував про цей період: «У цей час навколо Резерфорда групувалася велика кількість молодих фізиків з різних країн світу, залучених його надзвичайною обдарованістю як фізика і рідкісними здібностями як організатора наукового колективу».

У 1908 році Резерфорду було присуджено Нобелівську премію з хімії «за проведені ним дослідження в галузі розпаду елементів хімії радіоактивних речовин». У своїй вступній промові від імені Шведської королівської академії наук К. Б. Хассельберг вказав на зв'язок між роботою, проведеною Резерфордом, та роботами Томсона, Анрі Беккереля, П'єра та Марі Кюрі. «Відкриття привели до приголомшливого висновку: хімічний елемент… здатний перетворюватися на інші елементи», - сказав Хассельберг. У своїй Нобелівській лекції Резерфорд зазначив: «Є всі підстави вважати, що альфа-частинки, які так вільно викидаються з більшості радіоактивних речовин, ідентичні за масою та складом і мають складатися з ядер атомів гелію. Ми, отже, не можемо не зробити висновку, що атоми основних радіоактивних елементів, таких як уран і торій, повинні будуватися, принаймні частково, з атомів гелію».

Після отримання Нобелівської премії Резерфорд зайнявся вивченням явища, яке спостерігалося під час бомбардування пластинки тонкої золотої фольги альфа-частинками, що випромінювалися таким радіоактивним елементом, як уран. Виявилося, що з допомогою кута відображення альфа-частинок можна вивчати структуру стійких елементів, у тому числі складається пластинка. Згідно з прийнятими тоді уявленнями, модель атома була подібна до пудингу з родзинками: позитивні та негативні заряди були рівномірно розподілені всередині атома і, отже, не могли значною мірою змінювати напрямок руху альфа-частинок. Резерфорд, однак, зауважив, що певні альфа-частинки відхилялися від очікуваного напрямку значно більшою мірою, ніж це допускалося теорією. Працюючи з Ернестом Марсденом, студентом Манчестерського університету, учений підтвердив, що досить велика кількість альфа-часток відхиляється далі, ніж очікувалося, причому деякі під кутом більш ніж 90 градусів.

Розмірковуючи над цим явищем. Резерфорд у 1911 році запропонував нову модель атома. Відповідно до його теорії, яка сьогодні стала загальноприйнятою, позитивно заряджені частинки зосереджені у важкому центрі атома, а негативно заряджені (електрони) знаходяться на орбіті ядра, на досить великій відстані від нього. Ця модель, подібна до крихітної моделі Сонячної системи, передбачає, що атоми складаються головним чином з порожнього простору.

Широке визнання теорії Резерфорда почалося, коли до роботи вченого в університеті Манчестера підключився датський фізик Нільс Бор. Бор показав, що у термінах запропонованої Резерфордом структури можна пояснити загальновідомі фізичні властивості атома водню, і навіть атомів кількох більш важких елементів.

Плідна робота резерфордівської групи у Манчестері була перервана Першою світовою війною. Війна розкидала дружний колектив за різними країнами, що ворогують один з одним. Був убитий Мозлі, який щойно прославив своє ім'я великим відкриттям у спектроскопії рентгенівських променів, Чедвік нудився в німецькому полоні. Англійський уряд призначив Резерфорда членом «адміральського штабу винаходів та досліджень» - організації, створеної для пошуку засобів боротьби з підводними човнами супротивника. У лабораторії Резерфорда у зв'язку з цим почалися дослідження поширення звуку під водою, щоб дати теоретичне обґрунтування визначення місцезнаходження підводних човнів. Лише після закінчення війни вчений зміг відновити свої дослідження, але вже в іншому місці.

Після війни він повернувся до манчестерської лабораторії і в 1919 зробив ще одне фундаментальне відкриття. Резерфорду вдалося провести штучним шляхом першу реакцію перетворення атомів. Бомбардуючи атоми азоту альфа-частинками. Резерфорд відкрив, що утворюються атоми кисню. Це нове спостереження стало ще одним доказом здатності атомів до перетворення. При цьому в даному випадку з ядра атома азоту виділяється протон - частка, що несе одиничний позитивний заряд. В результаті проведених Резерфордом досліджень різко зріс інтерес фахівців з атомної фізики до природи атомного ядра.

У 1919 році Резерфорд перейшов до Кембриджського університету, став наступником Томсона як професор експериментальної фізики та директор Кавендіської лабораторії, а в 1921-му зайняв посаду професора природничих наук у Королівському інституті в Лондоні. У 1925 році вчений був нагороджений британським орденом "За заслуги". У 1930 році Резерфорд був призначений головою урядової консультативної ради Управління наукових та промислових досліджень. В 1931 він отримав звання лорда і став членом палати лордів англійського парламенту.

Резерфорд прагнув до того, щоб науковим підходом до виконання всіх доручених йому завдань сприяти множенню слави батьківщини. Він постійно і з великим успіхом доводив в авторитетних органах необхідність усілякої державної підтримки науки та проведення дослідницької роботи.

Перебуваючи на вершині своєї кар'єри, учений залучав до роботи у своїй лабораторії в Кембриджі багато талановитих молодих фізиків, зокрема П. М. Блекетта, Джона Кокрофта, Джеймса Чедвіка та Ернеста Уолтона. Побував у цій лабораторії і радянський вчений Капіца.

В одному з листів Капіца називає Резерфорда Крокодилом. Справа в тому, що Резерфорд мав гучний голос, і він не вмів керувати ним. Могутній голос метра, який зустрів когось у коридорі, попереджав тих, хто перебував у лабораторіях, про його наближення, і співробітники встигали «збиратися з думками». У «Спогадах про професора Резерфорда» Капіца писав: «Зовнішністю він був досить щільний, зростання вище середнього, очі в нього були блакитні, завжди дуже веселі, обличчя дуже виразне. Він був рухливий, голос у нього був гучний, він погано вмів його модулювати, всі знали про це, і за інтонацією можна було судити - на кшталт професор чи ні. У всій його манері спілкування з людьми одразу з першого слова впадали у вічі його щирість і безпосередність. Відповіді його завжди були короткі, зрозумілі і точні. Коли йому щось розповідали, він негайно реагував, хоч би що це було. З ним можна було обговорювати будь-яку проблему – він одразу починав охоче говорити про неї».

Незважаючи на те, що у самого Резерфорда залишалося через це менше часу на активну дослідницьку роботу, його глибока зацікавленість у дослідженнях і чітке керівництво допомагали підтримувати високий рівень робіт, що здійснюються в його лабораторії.

Резерфорд мав здатність виявляти найважливіші проблеми своєї науки, роблячи предметом дослідження ще невідомі зв'язки у природі. Поряд із властивим йому як теоретику даром передбачення Резерфорд мав практичну жилку. Саме завдяки їй він був завжди точний у поясненні явищ, якими б незвичайними вони на перший погляд не здавались.

Учні та колеги згадували про вченого як про милу, добру людину. Вони захоплювалися його надзвичайним творчим способом мислення, згадували, як він із задоволенням говорив перед початком кожного нового дослідження: "Сподіваюся, що це важлива тема, оскільки існує ще так багато речей, яких ми не знаємо".

Занепокоєний політикою, проведеною нацистським урядом Адольфа Гітлера, Резерфорд в 1933 став президентом Академічної ради допомоги, який був створений для сприяння тим, хто втік з Німеччини.

Майже до кінця життя він відрізнявся міцним здоров'ям і помер у Кембриджі 19 жовтня 1937 після нетривалої хвороби. У визнання видатних заслуг у розвитку науки вченого було поховано у Вестмінстерському абатстві.

Із книги 100 великих нобелівських лауреатів автора Муський Сергій Анатолійович

ЕРНЕСТ РЕЗЕРФОРД (1871-1937) Як пише В.І. Григор'єв: «Праці Ернеста Резерфорда, якого нерідко справедливо називають одним з титанів фізики нашого століття, роботи кількох поколінь його учнів вплинули не тільки на науку і техніку нашого століття, але і на

З книги Думки, афоризми та жарти знаменитих чоловіків автора

Ернест РЕЗЕРФОРД (1871–1937) англійський фізик Науки поділяються на фізику та збирання марок. * * * Діалог між молодим фізиком та Резерфордом: - Я працюю з ранку до вечора. - А коли ви думаєте? * * * Три стадії визнання наукової істини: перша – «це абсурд», друга – «у цьому

З книги Велика Радянська Енциклопедія (БЛ) автора БСЕ

Блох Ернест Блох (Bloch) Ернест (24.7.1880, Женева, - 16.7.1959, Портленд, штат Орегон), швейцарський та американський композитор, скрипаль, диригент та педагог. Серед його вчителів – Е. Жак-Далькроз та Е. Ізаї. Професор Женевської консерваторії (1911–15). Виступав як симфонічний диригент у

З книги Велика Радянська Енциклопедія (КР) автора БСЕ

З книги Велика Радянська Енциклопедія (ЛА) автора БСЕ

З книги Великий словник цитат та крилатих виразів автора Душенко Костянтин Васильович

Резерфорд Ернест (Rutherford, Ernest, 1871-1937), британський фізик 23 ** А коли ж ви думаєте? Відповідь молодому фізику, який заявив, що працює з ранку до

З книги Всесвітня історія у висловах та цитатах автора Душенко Костянтин Васильович

56. Ернест Резерфорд (1871-1937) Ернест Резерфорд вважається найбільшим фізиком-експериментатором двадцятого століття. Він є центральною фігурою в наших знаннях у галузі радіоактивності, а також людиною, яка започаткувала ядерну фізику. Крім свого

З книги автора

Як класифікував науки Ернест Резерфорд? Протягом більшої частини ХХ століття (з 1910-х по 1960-і роки) багато фізиків зверхньо дивилися на своїх учених побратимів, які займаються дослідженнями в інших галузях природознавства. Розповідають, що коли дружина американського

З книги автора

РЕЗЕРФОРД (Резефорд), Ернест (Rutherford, Ernest, 1871–1937), англійський фізик 52 Науки поділяються на фізику та збирання марок. Як «знаменита гострота» Резерфорда наведено у кн. Дж. Б. Беркса «Ернест Резерфорд у Манчестері» (1962). ? Birks J. B. Rutherford на Manchester. - London, 1962, p.

З книги автора

БЕВІН, Ернест (Bevin, Ernest, 1881–1951), британський політик-лейборист, у 1945–1951 рр. міністр закордонних справ Якщо відкрити цей ящик Пандори, невідомо, що за троянські коні звідти вискочать. Про Раду Європи; наведено у кн. Р. Барклі «Ернест Бевін та Міністерство закордонних справ» (1975).

З книги автора

РЕНАН, Ернест (Renan, Ernest, 1823-1892), французький історик23б Грецьке диво. // Miracle grec.«Молитва до Акрополя» (1888)«Я давно вже більше не вірив у диво в буквальному значенні; а єдина у своєму роді доля єврейського народу, що веде до Ісуса та християнства, здавалася мені чимось.

Ернест Резерфорд вважається найбільшим фізиком-експериментатором двадцятого сторіччя. Він є центральною фігурою в наших знаннях у галузі радіоактивності, а також людиною, яка започаткувала ядерну фізику. Крім свого величезного теоретичного значення, його відкриття отримали широкий спектр застосування, включаючи: ядерну зброю, атомні електростанції, радіоактивні обчислення та дослідження радіації. Вплив праць Резерфорда на світ величезний. Воно продовжує зростати і, схоже, ще збільшиться у майбутньому.

Резерфорд народився і виріс у Новій Зеландії. Там він вступив до Кентерберійського коледжу і до двадцяти трьох років отримав три ступені (бакалавра з гуманітарних наук, бакалавра з природничих наук, магістра з гуманітарних наук). Наступного року йому присудили право навчання в Кембриджському університеті в Англії, де він провів три роки як студент-дослідник під керівництвом Дж. Дж. Томсона, одного з провідних учених того часу. У двадцять сім років Резерфорд став професором фізики в університеті МакДіл у Канаді. Там він працював дев'ять років і в 1907 повернувся до Англії, щоб очолити фізичний факультет Манчестерського університету. У 1919 році Резерфорд повернувся до Кембриджу, цього разу як директор Кавендіської лабораторії, і залишався на цій посаді до кінця життя.

Радіоактивність була відкрита в 1896 французьким ученим Антуаном Анрі Беккерелем, коли він проводив експерименти з урановими сполуками. Але незабаром Беккерель втратив інтерес до цього предмета, і більшість наших основних знань у галузі радіоактивності походить з широких досліджень Резерфорда. (Марі та П'єр Кюрі відкрили ще два радіоактивні елементи - полоній та радій, але не зробили відкриттів фундаментального значення.)

Одне з перших відкриттів Резерфорда полягало в тому, що радіоактивне випромінювання урану складається з двох різних компонентів, які вчений назвав альфа- та бета-промені. Пізніше він продемонстрував природу кожного компонента (вони складаються з часток, що швидко рухаються) і показав, що існує ще й третій компонент, який назвав гамма-променями.

Важлива риса радіоактивності – це пов'язана з нею енергія. Беккерель, подружжя Кюрі та багато інших вчених вважали енергію зовнішнім джерелом. Але Резерфорд довів, що ця енергія - яка набагато потужніша, ніж хімічна реакція, що звільняється, - виходить зсередини окремих атомів урану! Цим він започаткував важливу концепцію атомної енергії.

Вчені завжди припускали, що окремі атоми неподільні і незмінні. Але Резерфорд (за допомогою дуже талановитого молодого помічника Фредеріка Содді) зміг показати, що коли атом випускає альфа-або бета-промені, він перетворюється на атом іншого сорту. Спершу хіміки не могли в це повірити. Проте Резерфорд та Содді провели цілу серію експериментів з радіоактивним розпадом та трансформували уран у свинець. Також Резерфорд виміряв швидкість розпаду та сформулював важливу концепцію "напіврозпаду". Це незабаром призвело до техніки радіоактивного обчислення, яке стало одним з найважливіших наукових інструментів і знайшло широке застосування в геології, археології, астрономії та багатьох інших областях.

Ця приголомшлива серія відкриттів принесла Резерфорду в 1908 Нобелівську премію (пізніше Нобелівську премію отримав і Содді), але його найбільше досягнення було ще попереду. Він помітив, що альфа-частинки, що швидко рухаються, здатні проходити крізь тонку золоту фольгу (не залишаючи видимих слідів!), але при цьому злегка відхиляються. Виникло припущення, що атоми золота, тверді, непроникні, як "малі більярдні кулі" - як раніше вважали вчені, - були м'якими всередині! Все виглядало так, ніби менші та твердіші альфа-частинки можуть проходити крізь атоми золота як високошвидкісна куля через желе.

Але Резерфорд (працюючи з Гейгером і Марсден, своїми двома молодими помічниками) виявив, що деякі альфа-частинки, проходячи крізь золоту фольгу, відхиляються дуже сильно. Фактично дехто взагалі відлітає назад! Відчувши, що за цим криється щось важливе, вчений ретельно порахував кількість частинок, що полетіли у кожному напрямку. Потім шляхом складного, але цілком переконливого математичного аналізу він показав єдиний шлях, яким можна було пояснити результати експериментів: атом золота складався майже повністю з порожнього простору, а вся атомна маса була сконцентрована в центрі, в маленькому "ядрі" атома!

Найкращі дні

Одним ударом праця Резерфорда назавжди вразила наше звичне бачення світу. Якщо навіть шматок металу - здається найтвердішим з усіх предметів - був переважно порожнім простором, значить, все, що ми вважали речовим, раптом розвалилося на крихітні піщинки, що бігають у неосяжній порожнечі!

Відкриття Резерфордом атомних ядер є основою всіх сучасних теорій будови атома. Коли Нільс Бор через два роки опублікував знамениту працю, що описує атом як мініатюрну сонячну систему, керовану квантовою механікою, він використав для своєї моделі як відправну точку ядерну теорію Резерфорда. Так само вчинили Гейзенберг і Шредінгер, коли вони сконструювали складніші атомні моделі, використовуючи класичну та хвильову механіку.

Відкриття Резерфорда також призвело до появи нової галузі науки: вивчення атомного ядра. У цій галузі Резерфорду теж судилося стати піонером. У 1919 році він досяг успіху при трансформуванні ядер азоту в ядра кисню, обстрілюючи перші швидко рухомими альфа-частинками. Це було досягнення, про яке мріяли давні алхіміки.

Незабаром стало ясно, що ядерні трансформації можуть бути джерелом енергії Сонця. Більше того, трансформація атомних ядер є ключовим процесом в атомній зброї та на атомних електростанціях. Отже, відкриття Резерфорда викликає набагато більший інтерес, ніж просто академічний.

Особа Резерфорда постійно вражала всіх, хто зустрічався з ним. Він був великою людиною з гучним голосом, безмежною енергією та помітним недоліком скромності. Коли колеги відзначали надприродну здатність Резерфорда завжди перебувати "на гребені хвилі" наукових досліджень, він відразу відповідав: "А чому б і ні? Адже це я викликав хвилю, чи не так?" Деякі вчені стали б заперечувати проти цього твердження.

Резерфорд Ернест
Народився 30 серпня 1871 року.
Помер: 19 жовтня 1937 року.

Біографія

Сер Ернест Резерфорд (англ. Ernest Rutherford; 30 серпня 1871, Спрінг Грув, Нова Зеландія - 19 жовтня 1937, Кембрідж) - британський фізик новозеландського походження.

Відомий як "батько" ядерної фізики. Лауреат Нобелівської премії з хімії 1908 року.

У 1911 році своїм знаменитим досвідом розсіювання α-частинок довів існування в атомах позитивно зарядженого ядра та негативно заряджених електронів навколо нього. За підсумками результатів досвіду створив планетарну модель атома.

Резерфорд народився в Новій Зеландії в невеликому селищі Спрінг-Грув (Spring Grove), розташованому на півночі Південного острова поблизу міста Нельсона, в сім'ї фермера, який вирощував льон. Батько - Джеймс Резерфорд, іммігрував із м. Перт (Шотландія). Мати - Марта Томпсон, родом із Хорнчерча, графство Ессекс, Англія. В цей час інші шотландці емігрували до Квебеку (Канада), але сім'ї Резерфорд не пощастило і безплатний квиток на пароплав уряд надав до Нової Зеландії, а не до Канади.

Ернест був четвертою дитиною у сім'ї з дванадцяти дітей. Мав дивовижну пам'ять, богатирське здоров'я та силу. З відзнакою закінчив початкову школу, отримавши 580 балів із 600 можливих та премію в 50 фунтів стерлінгів для продовження навчання у коледжі Нельсона. Чергова стипендія дозволила йому продовжити навчання у Кентербері-коледжі в Крайстчерчі (нині Новозеландський університет). У ті часи це був маленький університет зі 150 студентами та всього 7 професорами. Резерфорд захоплюється наукою і з першого дня розпочинає дослідницьку роботу.

Його магістерська робота, написана 1892 року, називалася «Магнетизація заліза при високочастотних розрядах». Робота стосувалася виявлення високочастотних радіохвиль, існування яких було доведено у 1888 році німецьким фізиком Генріхом Герцем. Резерфордом був придуманий і виготовлений прилад - магнітний детектор, один із перших приймачів електромагнітних хвиль.

Закінчивши університет у 1894 році, Резерфорд протягом року був викладачем у середній школі. Найбільш обдарованим молодим підданим британської корони, які проживали в колоніях, один раз на два роки надавалася особлива Стипендія імені Всесвітньої виставки 1851 - 150 фунтів на рік, що давала можливість поїхати для подальшого просування в науці в Англію. В 1895 Резерфорд був удостоєний цієї стипендії, так як той, хто її спочатку отримав - Маккларен, відмовився від неї. Восени того ж року, зайнявши гроші на квиток на пароплав до Великої Британії, Резерфорд прибуває до Англії в Кавендіську лабораторію Кембриджського університету і стає першим докторантом її директора Джозефа Джона Томсона. 1895 був першим роком, коли (за ініціативою Дж. Дж. Томсона) студенти, які закінчили інші університети, могли продовжувати наукову роботу в лабораторіях Кембріджа. Разом з Резерфордом цією можливістю скористалися, записавшись до лабораторії Кавенді, Джон Мак-Леннан, Джон Таунсенд і Поль Ланжевен. З Ланжевеном Резерфордпрацював в одній кімнаті і потоваришував з ним, ця дружба тривала до кінця їхнього життя.

У тому ж 1895 була укладена заручини з Мері Джорджіною Ньютон (1876-1945) - дочкою господині пансіону, в якому жив Резерфорд. (Весілля відбулося в 1900 році, 30 березня 1901 року у них народилася дочка - Ейлін Мері (1901-1930), згодом дружина Ральфа Фаулера, відомого астрофізика.)

Резерфорд планував займатися детектором радіохвиль або хвиль Герца, скласти іспити з фізики та отримати ступінь магістра. Але наступного року виявилося, що державна пошта Великобританії виділила гроші Марконі на цю ж роботу і відмовилася її фінансувати в Кавендішській лабораторії. Оскільки стипендії не вистачало навіть на їжу, Резерфорд змушений був почати працювати репетитором та асистентом у Дж. Дж. Томсона на тему вивчення процесу іонізації газів під дією рентгенівських променів. Разом із Дж. Дж. Томсоном Резерфорд відкриває явище насичення струму при іонізації газу.

У 1898 році Резерфорд відкриває альфа- та бета-промені. Через рік Поль Війяр відкрив гамма-випромінювання (назва цього іонізуючого випромінювання, як і перших двох, запропоновано Резерфордом).

З літа 1898 року вчений робить перші кроки у дослідженні щойно відкритого явища радіоактивності урану та торію. Восени Резерфорд на пропозицію Томсона, подолавши конкурс у 5 осіб, обіймає посаду професора університету Макгілла в Монреалі (Канада) з окладом 500 фунтів стерлінгів або 2500 канадських доларів на рік. У цьому університеті Резерфорд плідно співпрацює з Фредеріком Соді, на той час молодшим лаборантом хімічного факультету, згодом (як і Резерфорд), нобелівським лауреатом з хімії (1921 р.). В 1903 Резерфорд і Содді висунули і довели революційну ідею про перетворення елементів в процесі радіоактивного розпаду. У 1905 р. у вересні на рік у Монреаль до лабораторії Резерфорда приїхав вчитися Отто Ган, майбутній нобелівський лауреат з хімії з Німеччини

Здобувши широку популярність завдяки своїм роботам у галузі радіоактивності, Резерфорд стає затребуваним вченим та отримує численні пропозиції роботи у науково-дослідних центрах різних країн світу. Навесні 1907 року він залишає Канаду і починає професорську діяльність в університеті Вікторії (нині - Манчестерський університет) у Манчестері (Англія), де його зарплата стала вищою приблизно у 2,5 рази.

У 1908 році Резерфорду було присуджено Нобелівську премію з хімії «за проведені ним дослідження в галузі розпаду елементів хімії радіоактивних речовин».

Важливою і радісною подією в житті стало обрання вченого членом Лондонського Королівського товариства в 1903, а з 1925 по 1930 він обіймав посаду його президента. У 1931-1933 рр. Резерфорд був президентом Інституту Фізики.

В 1914 Резерфорд удостоєний дворянського титулу і стає «сером Ернстом». 12 лютого у Букінгемському палаці король присвятив його в лицарі: він був одягнений у придворний мундир і підперезаний мечем.

Свій геральдичний герб, затверджений у 1931 році, пер Англії барон Резерфорд Нельсон (так став звати великий фізик після зведення у дворянське звання) увінчав птахом ківі, символом Нової Зеландії. Малюнок герба - зображення експоненти - кривої, що характеризує монотонний процес зменшення з часом кількості радіоактивних атомів.

Ернест Резерфорд помер 19 жовтня 1937 через чотири дні після термінової операції з приводу несподіваного захворювання - ущемлення грижі - у віці 66 років (хоча його батьки прожили до 90 років). Він був похований у Вестмінстерському абатстві, поруч із могилами Ньютона, Дарвіна і Фарадея.

Наукова діяльність

Відповідно до спогадів П. Л. Капіци, Резерфорд був яскравим представником англійської експериментальної школи у фізиці, яка характерна прагненням розібратися в суті фізичного явища та перевірити, чи може воно бути пояснено існуючими теоріями (на відміну від «німецької» школи експериментаторів, яка виходить з існуючих теорій і прагне перевірити їх досвідом). Він мало користувався формулами і мало вдавався до математики, але був геніальним експериментатором, нагадуючи щодо Фарадея. Капіцею, що відзначається важливим якістю Резерфорда як експериментатора була його спостережливість. Зокрема, завдяки їй він відкрив еманацію торію, помітивши відмінності у показаннях електроскопа, що вимірював іонізацію, при відкритих і закритих дверцятах у приладі, що перекривав потік повітря. Інший приклад - відкриття Резерфордом штучної трансмутації елементів, коли опромінення ядер азоту повітря альфа-частинками супроводжувалося появою високоенергійних частинок (протонів), мали більший пробіг, але дуже рідкісних.

1904 рік – «Радіоактивність».

1905 рік – «Радіоактивні перетворення».

1930 рік - «Випромінювання радіоактивних речовин» (у співавторстві з Дж. Чедвіком та Ч. Еллісом).

12 учнів Резерфорда стали лауреатами Нобелівської премії з фізики та хімії. Один з найталановитіших учнів Генрі Мозлі, який експериментально показав фізичний сенс Періодичного закону, загинув у 1915 році на Галліполі в ході Дарданелльської операції. У Монреалі Резерфорд працював із Ф. Содді, О. Ханом; в Манчестері - з Г. Гейгером (зокрема, допоміг тому розробити лічильник для автоматичного підрахунку іонізуючих частинок), в Кембриджі - з Н. Бором, П. Капіцей і багатьма іншими знаменитими в майбутньому вченими.

Вивчення явища радіоактивності

Після відкриття радіоактивних елементів розпочалося активне вивчення фізичної природи їхнього випромінювання. Резерфорд вдалося виявити складний склад радіоактивного випромінювання.

Досвід полягав у наступному. Радіоактивний препарат поміщали на дно вузького каналу свинцевого циліндра, навпаки містилася фотопластинка. На випромінювання, що виходило з каналу, діяло магнітне поле. При цьому вся установка була у вакуумі.

У магнітному полі пучок розпадався на три частини. Дві складові первинного випромінювання відхилялися на протилежні сторони, що вказувало на наявність у них зарядів протилежних знаків. Третя складова зберігала прямолінійність розповсюдження. Випромінювання, що має позитивний заряд, отримало назву альфа-промені, негативним - бета-промені, нейтральним - гамма-промені.

Вивчаючи природу альфа-випромінювання, Резерфорд провів такий експеримент. На шляху альфа-частинок він помістив лічильник Гейгера, Який вимірював число часток, що випускаються, за певний час. Після цього за допомогою електрометра він виміряв заряд частинок, випущених за цей час. Знаючи сумарний заряд альфа-частинок та їхню кількість, Резерфорд розрахував заряд однієї такої частки. Він дорівнював двом елементарним.

За відхиленням частинок у магнітом полі він визначив відношення її заряду до маси. Виявилося, що на один елементарний заряд припадає дві атомні одиниці маси.

Таким чином, було встановлено, що при заряді, що дорівнює двом елементарним, альфа-частка має чотири атомні одиниці маси. З цього випливає, що альфа-випромінювання – це потік ядер гелію.

В 1920 Резерфорд висловив припущення, що повинна існувати частка масою, що дорівнює масі протона, але не має електричного заряду - нейтрон. Проте виявити таку частку йому не вдалося. Її існування було експериментально доведено Джеймсом Чедвіком у 1932 році.

Крім того, Резерфорд уточнив на 30% відношення заряду електрона до його маси.

Радіоактивні перетворення

На основі властивостей радіоактивного торію Резерфорд відкрив та пояснив радіоактивне перетворення хімічних елементів. Вчений виявив, що активність торію в закритій ампулі залишається незмінною, але якщо препарат обдувати навіть дуже слабким потоком повітря, його активність значно зменшується. Було висловлено припущення, що одночасно з альфа-частинками торій випромінює радіоактивний газ.

Результати спільної роботи Резерфорда та його колеги Фредеріка Содді були опубліковані в 1902-1903 роках у ряді статей у Philosophical Magazine. У цих статтях, проаналізувавши отримані результати, автори дійшли висновку про можливість перетворення одних хімічних елементів на інші.

В результаті атомного перетворення утворюється речовина абсолютно нового виду, повністю відмінна за своїми фізичними та хімічними властивостями від первісної речовини - Е. Резерфорд, Ф. Содді

У ті часи панувала ідея про незмінність та неподільність атома, інші видатні вчені, спостерігаючи аналогічні явища, пояснювали їх присутністю «нових» елементів у вихідній речовині із самого початку. Проте час показав хибність подібних уявлень. Наступні роботи фізиків і хіміків показали, у яких одні елементи можуть перетворюватися на інші і які закони природи керують цими перетвореннями.

Закон радіоактивного розпаду

Викачуючи повітря з судини з торієм, Резерфорд виділив еманацію торію (газ, відомий зараз як торон або радон-220, один з ізотопів радону) і досліджував її іонізуючу здатність. Було з'ясовано, що активність цього газу щохвилини зменшується вдвічі.

Вивчаючи залежність активності радіоактивних речовин від часу, вчений відкрив закон радіоактивного розпаду.

Оскільки ядра атомів хімічних елементів досить стійкі, Резерфорд припустив, що їх перетворення чи руйнації потрібна дуже велика енергія. Перше ядро, піддане штучному перетворенню - ядро атома азоту. Бомбардуючи азот альфа-частинками з великою енергією, Резерфорд виявив появу протонів – ядер атома водню.

Експеримент Гейгера – Марсдена із золотою фольгою

Резерфорд - один з небагатьох лауреатів Нобелівської премії, хто зробив найвідомішу роботу після її отримання. Спільно з Гансом Гейгером та Ернстом Марсденом у 1909 році, він провів експеримент, який продемонстрував існування ядра в атомі. Резерфорд попросив Гейгера та Марсдена в цьому експерименті шукати альфа-частинки з дуже великими кутами відхилення, що не очікувалося від моделі атома Томсона на той час. Такі відхилення, хоч і рідкісні, були знайдені, і ймовірність відхилення виявилася гладкою, хоч і швидкою спадною функцією кута відхилення.

Пізніше Резерфорд зізнався, що коли запропонував своїм учням провести експеримент із розсіювання альфа-частинок на великі кути, він сам не вірив у позитивний результат.

Це було майже так само неймовірно, якби ви стріляли 15-дюймовим снарядом у шматок тонкого паперу, а снаряд повернувся б до вас і завдав удару.
- Ернест Резерфорд

Резерфорд зміг інтерпретувати отримані в результаті експерименту дані, що призвело до розробки планетарної моделі атома в 1911 році. Відповідно до цієї моделі атом складається з дуже маленького позитивно зарядженого ядра, що містить більшу частину маси атома, і обертаються навколо нього легких електронів.

За добрий характер Капіца прозвав Резерфорда «Крокодилом». У 1931 році «Крокодил» виклопотав 15 тисяч фунтів стерлінгів на будівництво та обладнання спеціальної будівлі лабораторії для Капіци. У лютому 1933 року у Кембриджі відбулося урочисте відкриття лабораторії. На торцевій стіні 2-поверхового будинку було висічено по каменю величезний, на всю стіну крокодил. Його на замовлення Капіци зробив відомий скульптор Ерік Гілл. Резерфорд сам пояснив, що то він. Вхідні двері відчинили позолоченим ключем у формі крокодила.

За словами Іва, Капицятак пояснював придумане ним прізвисько: «Ця тварина ніколи не повертає назад і тому може символізувати Резерфордовську проникливість та її стрімке просування вперед». Капіца додав, що «у Росії на Крокодила дивляться із сумішшю жаху та захоплення».

Е. Резерфорд, який відкрив ядро атома, негативно відгукувався про перспективи ядерної енергетики: «Кожен, хто сподівається, що перетворення атомних ядер стануть джерелом енергії, сповідає нісенітницю» Коли Петро Капіца приїхав працювати в Кембридж до Резерфорда, то він йому сказав, що штат лабораторії вже укомплектовано. Тоді Капіца запитав: - Яку припустиму похибку ви припускаєте в експериментах? - Зазвичай близько 3% - А скільки людей працює у лабораторії? - 30 - Тоді 1 людина становить приблизно 3% від 30 Резерфорд розсміявся і прийняв Капіцу як "припустиму похибку". Насправді ж Капіцу взяли в лабораторію завдяки рекомендації фізика Іоффе. Отримавши 1908 року звістку про присудження йому Нобелівської премії з хімії, Резерфорд заявив: «Вся наука - або фізика, або колекціонування марок» (All science is either physics or stamp collecting)

Пам'ять

Резерфорд є одним із найшанованіших у світі вчених. У 1914 році Георг V присвятив Резерфорда в лицарі, як лицар-бакалавр. В 1925 прийняв його в члени Ордену Заслуг, а в 1931 призначив Резерфорда бароном.

На честь Ернеста Резерфорда названо:
хімічний елемент номер 104 у періодичній системі - Резерфордій, вперше синтезований у 1964 році і отримав цю назву у 1997 (до цього носив назву "Курчатовий").
лабораторія Резерфорда – Еплтона, одна з національних лабораторій Великобританії, відкрита у 1957 році.
астероїд (1249) Резерфордія.
кратер на звороті Місяця.
Медаль та премія Резерфорда Інституту фізики (Великобританія).
Медаль Резерфорд.

Ернест Резерфорд(1871-1937) - англійський фізик, один із творців вчення про радіоактивність та будову атома, засновник наукової школи, іноземний член-кореспондент РАН (1922) та почесний член АН СРСР (1925). Директор Кавендіської лабораторії (з 1919). Відкрив (1899) альфа-промені, бета-промені та встановив їхню природу. Створив (1903, разом із Фредеріком Содді) теорію радіоактивності. Запропонував (1911) планетарну модель атома. Здійснив (1919) першу штучну ядерну реакцію. Передбачив (1921) існування нейтрона. Нобелівська премія (1908).

Ернест Резерфорд народився 30 серпня 1871 року в Спрінг Гроуве, поблизу Брайтуотера, Південний острів, Нова Зеландія. Уродженець Нової Зеландії, основоположник ядерної фізики, автор планетарної моделі атома, член (1925-30 президент) Лондонського Королівського товариства, член усіх академій наук світу, у тому числі (з 1925) іноземний член АН СРСР, лауреат Нобелівської премії з хімії (1908) ), творець великої наукової школи.

Дитинство

Резерфорд Ернест

Ернест народився в сім'ї колісного майстра Джеймса Резерфорда та його дружини вчительки Марти Томпсон. Крім Ернеста в сім'ї було ще 6 синів та 5 дочок. До 1889 року, коли сім'я переселилася в Пунгареху (Північний острів), Ернест вступив до Кентерберійського коледжу Новозеландського університету (місто Крайстчерч, Південний острів); до цього він встиг повчитися у Фоксхіллі та у Хейвлокку, у Нельсонівському коледжі для хлопчиків.

Блискучі здібності Ернеста Резерфорда виявилися вже у роки навчання. Після закінчення IV курсу він удостоюється нагороди за кращу роботу з математики і займає перше місце на магістерських іспитах, причому не лише з математики, а й з фізики. Але, ставши магістром мистецтв, він покинув коледжу. Резерфорд поринув у свою першу самостійну наукову працю. Вона мала назву: "Магнетизація заліза при високочастотних розрядах". Було придумано і виготовлено прилад - магнітний детектор, один із перших приймачів електромагнітних хвиль, який став його «вхідним квитком» у світ великої науки. І невдовзі у житті відбулася найважливіша зміна.

Найбільш обдарованим молодим заморським підданим британської корони один раз на два роки надавалася особлива Стипендія імені Всесвітньої виставки 1851 року, що давала можливість поїхати для вдосконалення в науках до Англії. У 1895 році було вирішено, що її гідні двоє новозеландців – хімік Маклорен та фізик Резерфорд. Але місце було одне, і надії Резерфорда впали. Але сімейні обставини змусили Маклорена відмовитися від поїздки, і восени 1895 року Ернест Резерфорд прибуває до Англії, Кавендішевської лабораторії Кембриджського університету і стає першим докторантом її директора Джозефа Джона Томсона.

У Кавендішевській лабораторії

молодий фізик: Я працюю з ранку до вечора.
Резерфорд: А коли ви думаєте?

Резерфорд Ернест

Джозеф Джон Томсон був уже на той час відомим вченим, членом Лондонського королівського товариства. Він швидко оцінив видатні здібності Резерфорда і залучив його до роботи з вивчення процесів іонізації газів під дією рентгенівських променів. Але вже влітку 1898 р. Резерфорд робить перші кроки в дослідженні та інших променів - променів Беккереля. Відкрите цим французьким фізиком випромінювання уранової солі пізніше отримало назву радіоактивного. Його вивченням активно займався сам А. А. Беккерель та дружини Кюрі - П'єр та Марія. У це дослідження в 1898 р. активно включився Е. Резерфорд. Саме він виявив, що в промені Беккереля входять потоки позитивно заряджених ядер гелію (альфа-часток) та потоки бета-часток – електронів. (При бета-розпаді деяких елементів випускаються позитрони, а чи не електрони; позитрони мають таку ж масу, як електрони, але позитивний електричний заряд). Через два роки, в 1900 французький фізик Віллар (1860-1934) відкрив, що випускаються ще й не несуть електричного заряду гамма-промені - електромагнітне випромінювання, більш короткохвильове, ніж рентгенівське.

18 липня 1898 року в Паризьку академію наук була представлена робота П'єра Кюрі та Марії Кюрі-Склодовської, що викликала винятковий інтерес Резерфорда. У цій роботі автори вказували, що крім урану, існують інші радіоактивні (цей термін був ужитий вперше) елементи. Пізніше саме Резерфорд ввів поняття про одну з основних відмітних ознак таких елементів - період напіврозпаду.

У грудні 1897 року Резерфорду продовжили виставкову стипендію, і він отримав можливість продовжити дослідження променів урану. Але у квітні 1898 року звільнилося місце професора Мак-Гіллського університету в Монреалі, і Резерфорд вирішив переїхати до Канади. Настав час учнівства. Усім, і, перш за все, йому самому було ясно, що він уже готовий до самостійної роботи.

Дев'ять років у Канаді

Щасливий Резерфорд, ви завжди на хвилі!
- Це правда, але хіба я не створюю хвилю?

Резерфорд Ернест

Переїзд до Канади відбувся восени 1898 року. Викладання Ернеста Резерфорда спочатку йшло не дуже успішно: студентам не сподобалися лекції, які молодий і ще не цілком навчився відчувати аудиторію професор, перенасичував деталями. Деякі труднощі виникли спочатку й у науковій роботі через те, що затримувалося прибуття замовлених радіоактивних препаратів. Але всі шорсткості швидко згладилися, і почалася смуга успіхів та удач. Втім, говорити про удачі навряд чи доречно: все досягалося працею. І до цієї праці залучалися нові однодумці та друзі.

Навколо Резерфорда і тоді, і в пізніші роки завжди швидко формувалася атмосфера захопленості та творчого ентузіазму. Праця була напруженою і радісною, і він приводив до важливих відкриттів. У 1899 Ернест Резерфорд відкриває еманацію торію, а в 1902-03 одах він спільно з Ф. Содді вже приходить до загального закону радіоактивних перетворень. Про цю наукову подію слід сказати докладніше.

Усі хіміки світу твердо засвоїли, що перетворення одних хімічних елементів на інші неможливо, що мрії алхіміків робити золото зі свинцю слід поховати навіки. І ось з'являється робота, автори якої стверджують, що перетворення елементів під час радіоактивних розпадів не тільки відбуваються, а й навіть ні припинити, ні сповільнити їх неможливо. Понад те, формулюються закони таких перетворень. Ми тепер розуміємо, що становище елемента в періодичній системі Дмитра Менделєєва, отже, і його хімічні властивості, визначаються зарядом ядра. При альфа-розпаді, коли заряд ядра зменшується на дві одиниці (за одиницю приймається "елементарний" заряд - модуль заряду електрона), елемент "переміщається" на дві клітинки вгору в таблиці Менделєєва, при електронному бета-розпаді - на одну клітинку вниз, при позитрон - на клітинку вгору. Незважаючи на простоту і навіть очевидність цього закону, його відкриття стало однією з найважливіших наукових подій початку нашого століття.

Це час знаменною і важливою подією в особистому житті Резерфорда: через 5 років після заручин відбулося його весілля з Мері Джорджіне Ньютон, дочкою господині того пансіону в Крайстчерчі, в якому він колись жив. З0 березня 1901 року народилася єдина дочка подружжя Резерфордів. За часом це майже збіглося з народженням нового розділу у фізичній науці – фізики ядра. Важливою і радісною подією стало обрання Резерфорда в 1903 членом Лондонського королівського товариства.

Планетарна модель атома

Якщо вчений не може пояснити прибиральниці, яка забирається в нього в лабораторії, сенс своєї роботи, він сам не розуміє, що він робить.

Резерфорд Ернест

Підсумки наукових пошуків та відкриттів Резерфорда склали зміст двох його книг. Перша з них називалася «Радіоактивність» і вийшла у 1904. Через рік вийшла друга – «Радіоактивні перетворення». А їхній автор уже починав нові дослідження. Він уже зрозумів, що радіоактивне випромінювання виходить з атомів, але його виникнення залишалося абсолютно неясним. Потрібно було досліджувати пристрій атома. І тут Ернест Резерфорд звернувся до методики, з якою він починав роботу у Дж. Дж. Томсона – до просвічування альфа-частинками. Досліди досліджували, як потік таких частинок проходить через листочки тонкої фольги.

Перша модель атома була запропонована коли стало відомо, що електрони мають негативний електричний заряд. Але вони входять до атомів, які в цілому електронейтральні; що є носієм позитивного заряду? Дж. Дж. Томсон запропонував для вирішення цієї проблеми таку модель: атом - щось на зразок позитивно зарядженої краплі радіусом у стомільйонну частку (10) сантиметра, усередині якої знаходяться крихітні негативно заряджені електрони. Під дією кулонівських сил вони прагнуть зайняти становище в центрі атома, але якщо щось виведе їх із цього положення рівноваги, вони починають робити коливання, що супроводжується випромінюванням (отже модель пояснювала і відомий тоді факт існування спектрів випромінювання). З дослідів було відомо, що відстані між атомами в твердих тілах приблизно такі самі, як і розміри атомів. Тому здавалося очевидним, що альфа-частинки майже не можуть пролетіти навіть крізь тонку фольгу, подібно до того, як камінь не пролетить крізь ліс, дерева в якому ростуть майже впритул один до одного. Але ж перші досвіди Резерфорда переконували, що це не так. Переважна більшість альфа-частинок пронизувала фольгу, навіть майже не відхиляючись, і лише в деяких це відхилення спостерігалося, часом навіть дуже значне.

І тут знову виявилася виняткова інтуїція Ернеста Резерфорда та його вміння розуміти мову природи. Він рішуче цурається моделі Томсона і висуває принципово нову модель. Вона отримала назву планетарної: у центрі атома, подібно до Сонця в Сонячній системі - ядро, в якому, незважаючи на його відносно малі розміри, зосереджена вся маса атома. А навколо нього, подібно до планет, що рухаються навколо Сонця, обертаються електрони. Їхні маси значно менші, ніж у альфа-часток, які тому майже не відкланяються, пронизуючи електронні хмари. І лише коли альфа-частка пролітає близько від позитивно зарядженого ядра, кулонівська сила відштовхування може різко викривити її траєкторію.

Формула, яку вивів Резерфорд, спираючись на цю модель, чудово узгоджувалась з даними експерименту. У 1903 році ідею планетарної моделі атома доповів у Токійському фізико-математичному суспільстві японський теоретик Хантаро Нагаока, яка назвала цю модель «сатурноподібною», але його робота (про яку Резерфорд не знав) не отримала подальшого розвитку.

Але планетарна модель не узгоджувалась із законами електродинаміки! Ці закони, встановлені, в основному, працями Майкла Фарадея і Джеймса Максвелла, стверджують, що заряд, що прискорено рухається, випромінює електромагнітні хвилі і тому втрачає енергію. Електрон в атомі Е.Резерфорда рухається прискорено в кулонівському полі ядра і, як показує теорія Максвелла, мав би, втративши приблизно десятимільйонну частку секунди всю енергію, впасти на ядро. Це називається проблемою радіаційної нестійкості резерфордівської моделі атома, і Ернест Резерфорд її чітко розумів, коли в 1907 настав час його повернення до Англії.

Повернення до Англії

Тепер ви бачите, що нічого не видно. А чому нічого не видно, ви зараз побачите.

Резерфорд Ернест

Праці Резерфорда в Мак-Гілльському університеті принесли йому таку популярність, що його стали навперебій запрошувати на роботу в наукові центри різних країн. Весною 1907 року він вирішив залишити Канаду і прибув до університету Вікторії в Манчестері. Роботи одразу були продовжені. Вже в 1908 разом з Гансом Гейгером Резерфорд створює новий чудовий прилад - лічильник альфа-частинок, що відіграло важливу роль для з'ясування того, що вони є двічі іонізованими атомами гелію. У 1908 Резерфорду було присуджено Нобелівську премію (але не з фізики, а з хімії).

Планетарна модель атома тим часом дедалі більше займала його думки. І ось у березні 1912 року починається дружба та співпраця Резерфорда з данським фізиком Нільсом Бором. Бор - і це його найбільшої наукової заслугою - вніс у планетарну модель Резерфорда принципово нові риси - ідею квантів. Ця ідея виникла ще на початку століття завдяки роботам великого Макса Планка, який зрозумів, що для пояснення законів теплового випромінювання треба припустити, що енергія забирається дискретними порціями - квантами. Ідея дискретності була органічно далека від всієї класичної фізики, зокрема, теорії електромагнітних хвиль, але незабаром Альберт Ейнштейн, а потім і Артур Комптон показали, що ця квантовість проявляється і при поглинанні, і при розсіянні.

Нільс Бор висунув «постулати», які на перший погляд виглядали внутрішньо суперечливими: в атомі існують такі орбіти, рухаючись якими електрон, всупереч законам класичної електродинаміки, не випромінює, хоча і має прискорення; Бор вказав на правило знаходження таких стаціонарних орбіт; Кванти випромінювання з'являються (або поглинаються) тільки при переході електрона з однієї орбіти на іншу відповідно до закону збереження енергії. Атом Бора - Резерфорда, як його по праву почали називати, не тільки приніс вирішення багатьох проблем, він ознаменував прорив у світ нових ідей, що незабаром призвело до радикального перегляду багатьох уявлень про матерію та її рух. Роботу Нільса Бора «Про структуру атомів і молекул» направив до друку Резерфорд.

Алхімія 20 століття

І в цей час, і пізніше, коли Ернест Резерфорд в 1919 приймає посаду професора Кембриджського університету і директора Кавендішевської лабораторії, він стає центром тяжіння для фізиків всього світу. Його справедливо вважали своїм учителем десятки вчених, у тому числі і згодом Нобелівських премій: Генрі Мозлі, Джеймс Чедвік, Джон Дуглас Кокрофт, М. Оліфант, В. Гейтлер, Отто Ган, Петро Леонідович Капіца, Юлій Борисович Харитон, Георгій .

Три стадії визнання наукової істини: перша – «це абсурд», друга – «у цьому щось є», третя – «це загальновідомо»

Резерфорд Ернест

Все ряснішим ставав потік нагород та почестей. У 1914 Резерфор отримує дворянство, в 1923 стає Президентом Британської асоціації, з 1925 по 1930 - президент Королівського товариства, в 1931 він отримує титул барона і стає лордом Резерфордом оф Нельсон. Але, незважаючи на всі навантаження, в тому числі - і не тільки наукові, Резерфорд продовжує таранні атаки на таємниці атома і ядра. Він уже приступив до експериментів, що завершилися відкриттям штучного перетворення хімічних елементів та штучного розщеплення атомних ядер, передбачив у 1920 існування нейтрона та дейтрона, у 1933 був ініціатором та безпосереднім учасником експериментальної перевірки взаємозв'язку маси та енергії в ядерних процесах. У квітні 1932 р. Ернест Резерфорд активно підтримав ідею використання прискорювачів протонів при вивченні ядерних реакцій. Його можна зарахувати і до основоположників ядерної енергетики.

Праці Ернеста Резерфорда, якого нерідко справедливо називають одним із титанів фізики нашого століття, роботи кількох поколінь його учнів мали величезний вплив не лише на науку та техніку нашого віра, а й на життя мільйонів людей. Звичайно, Резерфорд, особливо наприкінці життя не міг не замислюватися, чи цей вплив залишиться благотворним. Але він був оптимістом, вірив у людей та в науку, якій присвятив усе життя.

Ернест Резерфордпомер 19 жовтня 1937, у Кембриджі та похований у Вестмінстерському абатстві

Ернест Резерфорд - цитати

Усі науки діляться на фізику та колекціонування марок.