Rutherford Ernest (ani de viață: 1871-08-30 - 1937-10-19) - fizician englez, creator al modelului planetar al atomului, fondator al fizicii nucleare. A fost membru al Societății Regale din Londra, iar din 1925 până în 1930 - și președintele acesteia. Acest om este câștigătorul Premiului Nobel pentru Chimie, pe care l-a primit în 1908.
Viitorul om de știință s-a născut în familia lui James Rutherford, lucrător de roți, și a lui Martha Thompson, profesoară. Pe lângă el, familia avea 5 fiice și 6 fii.
Instruire și primele premii
Înainte ca familia să se mute de pe Insula de Sud a Noii Zeelande pe Insula de Nord în 1889, Rutherford Ernest a studiat la Christchurch, la Canterbury College. Deja în acest moment, abilitățile geniale ale viitorului om de știință au fost dezvăluite. După absolvirea anului IV, Ernest a fost premiat pentru cea mai bună lucrare din domeniul matematicii și a ocupat și locul 1 la examenele de master în fizică și matematică.
Invenția detectorului magnetic
Devenind un maestru în arte, Rutherford nu a făcut-oa părăsit facultatea. S-a cufundat în lucrări științifice independente privind magnetizarea fierului. El a dezvoltat și fabricat un dispozitiv special - un detector magnetic, care a devenit unul dintre primii receptori de unde electromagnetice din lume, precum și „biletul de intrare” al lui Rutherford la marea știință. O schimbare importantă a avut loc curând în viața lui.
Rutherford pleacă în Anglia
Cei mai talentați tineri supuși ai coroanei engleze din Noua Zeelandă li s-a oferit o bursă la fiecare doi ani. Expoziția Mondială din 1851, care a făcut posibilă plecarea în Anglia pentru a studia științe. În 1895, s-a decis că doi neozeelandezi sunt demni de o astfel de onoare - fizicianul Rutherford și chimistul Maclaurin. Cu toate acestea, exista un singur loc, iar speranțele lui Ernest au fost năruite. Din fericire, Maclaurin a fost nevoit să abandoneze această călătorie din motive de familie, iar Rutherford Ernest a ajuns în Anglia în toamna anului 1895. Aici a început să lucreze la Universitatea din Cambridge (în Laboratorul Cavendish) și a devenit primul doctorand al lui J. Thomson, directorul acesteia (foto de mai jos).
Studiul razelor Becquerel
Thomson era deja un cunoscut om de știință, unul dintre membrii Societății Regale din Londra, respectat de toți. A apreciat rapid abilitățile lui Rutherford și l-a implicat în lucrările de studiu a ionizării gazelor sub influența razelor X, pe care le-a efectuat. Cu toate acestea, deja în 1898, vara, Ernest face primii pași într-un alt domeniu de cercetare. Era interesat de „razele becquerel”. Emisia de sare de uraniu, deschisăBecquerel, un fizician francez, a devenit mai târziu cunoscut drept radioactiv. Omul de știință francez, precum și Curies, s-au implicat activ în cercetările sale. În 1898, Rutherford Ernest s-a alăturat lucrării. Acest om de știință a descoperit că aceste fascicule includ fluxuri de nuclee de heliu, încărcate pozitiv (particule alfa), precum și fluxuri de electroni (particule beta).
Studiu suplimentar al razelor de uraniu
Lucrarea soților Curies a fost prezentată Academiei de Științe din Paris la 18 iulie 1898, ceea ce a trezit un mare interes al lui Rutherford. În ea, autorii au subliniat că, pe lângă uraniu, există și alte elemente radioactive (acest termen a fost folosit pentru prima dată chiar atunci). Rutherford a introdus ulterior conceptul de timp de înjumătățire – una dintre principalele caracteristici distinctive ale acestor elemente.
Ernest în decembrie 1897 a extins bursa expoziției. Omul de știință a avut ocazia să studieze în continuare razele de uraniu. Cu toate acestea, în aprilie 1898, un profesor la Universitatea locală McGill a rămas liber la Montreal, iar Ernest a decis să plece în Canada. Timpul uceniciei a trecut. Era clar pentru toată lumea că Rutherford era gata să lucreze pe cont propriu.
Mutare în Canada și nou loc de muncă
În toamna anului 1898, s-a mutat în Canada. La început, predarea lui Rutherford nu a avut prea mult succes: studenților nu le-au plăcut cursurile, pe care tânărul profesor, care încă nu învățase să simtă pe deplin publicul, le-a suprasaturat cu detalii. Au existat și unele dificultăți în activitatea științifică din cauza faptului că sosirea preparatelor radioactive comandate de Rutherford a fost întârziată. Cu toate acestea, toateasprimea s-a netezit în curând și Ernest a început o serie de noroc și succes. Cu toate acestea, nu este potrivit să vorbim despre succes: totul a fost obținut printr-o muncă asiduă, care i-a implicat pe noii săi prieteni și oameni cu gânduri asemănătoare.
Descoperirea legii transformărilor radioactive
În jurul lui Rutherford sa format deja o atmosferă de entuziasm creativ și pasiune. Munca a fost veselă și intensă, a dus la mare succes. Rutherford a descoperit emanația de toriu în 1899. Împreună cu Soddy în 1902-1903, a ajuns deja la o lege generală aplicabilă tuturor transformărilor radioactive. Ar trebui spus puțin mai multe despre acest eveniment științific important.
Oamenii de știință din întreaga lume au învățat cu fermitate în acel moment că era imposibil să transformi un element chimic în altul, așa că visele alchimiștilor de a extrage aur din plumb ar trebui să fie îngropate pentru totdeauna. Și apoi a apărut o lucrare în care s-a susținut că în timpul dezintegrarilor radioactive, transformările elementelor nu numai că au loc, dar nu pot fi nici încetinite, nici oprite. Mai mult, au fost formulate legile acestor transformări. Astăzi înțelegem că sarcina nucleului este cea care determină proprietățile chimice ale elementului și poziția sa în sistemul periodic al lui Mendeleev. Când sarcina nucleului scade cu două unități, ceea ce are loc în timpul dezintegrarii alfa, acesta „se mișcă” în sus cu 2 celule în tabelul periodic. Deplasează o celulă în jos în dezintegrarea beta electronică și o celulă în sus în dezintegrarea pozitronilor. În ciuda evidenței acestei legi și a aparentei sale simplități, această descoperire a fost unul dintre cele mai importante evenimente din știință la începutul anilor 20.secol.
Căsătoria cu Mary Georgina Newton, nașterea unei fiice
În același timp, a avut loc un eveniment important în viața personală a lui Ernest. La 5 ani de la logodna cu Mary Georgina Newton, omul de știință Ernest Rutherford s-a căsătorit cu ea, a cărei biografie până atunci fusese deja marcată de realizări semnificative. Această fată era fiica proprietarei pensiunii din Christchurch unde a locuit cândva. În 1901, pe 30 martie, s-a născut singura fiică din familia Rutherford. Acest eveniment aproape a coincis în timp cu nașterea unui nou capitol în știința fizică - fizica nucleară. Și după 2 ani, Rutherford a devenit membru al Societății Regale din Londra.
Cărțile lui Rutherford, experimente pe folie translucidă cu particule alfa
Ernest a creat 2 cărți în care a rezumat rezultatele căutărilor și realizărilor sale științifice. Prima a fost publicată sub titlul „Radioactivitate” în 1904. „Transformările radioactive” au apărut un an mai târziu. Autorul acestor cărți a început noi cercetări în acest moment. Și-a dat seama că radiațiile radioactive emanau din atomi, dar locul apariției acesteia a rămas absolut neclar. A fost necesar să se studieze dispozitivul nucleului. Și apoi Ernest a apelat la tehnica transiluminării cu particule alfa, cu care și-a început munca cu Thomson. Experimentele au studiat modul în care fluxul acestor particule trece prin foi subțiri de folie.
Primul model de atom al lui Thomson
Primul model al atomului a fost propus când s-a cunoscut faptul că electronii au o sarcină negativă. Cu toate acestea, ele intră în atomi,sunt în general neutre din punct de vedere electric. Deci trebuie să existe ceva în compoziția sa care poartă o sarcină pozitivă. Pentru a rezolva această problemă, Thomson a propus următorul model: un atom este ceva ca o picătură, încărcată pozitiv, cu o rază de o sută de milionemi de centimetru. În interiorul ei se află electroni minusculi cu sarcină negativă. Sub influența forțelor coulombiene, acestea tind să ia o poziție chiar în centrul atomului, dar dacă ceva îi dezechilibrează, ele oscilează, însoțite de radiații. Acest model explica existența spectrelor de emisie, fapt cunoscut la acea vreme. Din experimente a devenit deja clar că în solide distanțele dintre atomi sunt aproximativ aceleași cu dimensiunile lor. Părea evident, așadar, că particulele alfa nu puteau zbura printr-o folie, la fel cum o piatră nu putea zbura printr-o pădure în care copacii creșteau aproape unul de altul. Cu toate acestea, primele experimente făcute de Rutherford au convins că nu a fost așa. Majoritatea particulelor alfa au străpuns folia aproape fără deformare și doar câteva au prezentat deformare, uneori semnificativă. Ernest Rutherford era foarte interesat de asta. Faptele interesante au necesitat un studiu suplimentar.
Model planetar Rutherford
Și atunci au apărut din nou intuiția lui Rutherford și capacitatea acestui om de știință de a înțelege limbajul naturii. Ernest a respins cu hotărâre modelul atomic al lui Thomson. Experimentele lui Rutherford au dus la faptul că el l-a propus pe al lui, numit planetar. Potrivit ei, în centrual unui atom este nucleul, în care este concentrată întreaga masă a unui anumit atom, în ciuda dimensiunii sale destul de mici. Și în jurul nucleului, precum planetele care se învârt în jurul soarelui, electronii se mișcă. Masele lor sunt substanțial mai mici decât cele ale particulelor alfa și de aceea acestea din urmă practic nu deviază atunci când pătrund în norii de electroni. Și numai atunci când o particulă alfa zboară aproape de un nucleu încărcat pozitiv, forța de respingere Coulomb poate îndoi brusc traiectoria mișcării sale. Aceasta este teoria lui Rutherford. A fost cu siguranță o descoperire grozavă.
Legile electrodinamicii și modelul planetar
Experiența lui Rutherford a fost suficientă pentru a convinge mulți oameni de știință de existența unui model planetar. Cu toate acestea, s-a dovedit că nu este atât de clar. Formula lui Rutherford, pe care a derivat-o pe baza acestui model, a fost în concordanță cu datele obținute în timpul experimentului. Cu toate acestea, ea a infirmat legile electrodinamicii!
Aceste legi, care au fost stabilite în principal prin lucrările lui Maxwell și Faraday, afirmă că o sarcină care se mișcă cu o rată accelerată radiază unde electromagnetice și pierde energie din această cauză. În atomul lui Rutherford, electronul se mișcă în câmpul Coulomb al nucleului cu o rată accelerată și, conform teoriei lui Maxwell, trebuie să-și piardă toată energia într-o zece milioane de secundă și apoi să cadă pe nucleu. Cu toate acestea, acest lucru nu s-a întâmplat. În consecință, formula lui Rutherford a respins teoria lui Maxwell. Ernest a știut acest lucru când a venit timpul să se întoarcă în Anglia în 1907.
Mutați-vă la Manchester și primiți premiul Nobel
Lucrarea lui Ernest la McGillUniversitatea a contribuit la faptul că a devenit foarte faimos. Rutherford a început să concureze cu invitații la centre științifice din diferite țări. Omul de știință în primăvara anului 1907 a decis să părăsească Canada și a ajuns la Manchester, la Universitatea Victoria, unde și-a continuat cercetările. Împreună cu H. Geiger, a creat în 1908 un contor de particule alfa - un nou dispozitiv care a jucat un rol important în a afla că particulele alfa sunt atomi de heliu, dublu ionizat. Rutherford Ernest, ale cărui descoperiri au fost de mare importanță, a primit Premiul Nobel în 1908 (la chimie, nu la fizică!).
Cooperare cu Niels Bohr
Între timp, modelul planetar îi ocupa mintea din ce în ce mai mult. Și în martie 1912, Rutherford a început să coopereze și să fie prieten cu Niels Bohr. Cel mai mare merit al lui Bohr (fotografia lui este prezentată mai jos) a fost că a introdus caracteristici fundamental noi în modelul planetar - ideea de quanta.
El a prezentat „postulate” care la prima vedere păreau contradictorii în interior. Potrivit lui, atomul are orbite. Un electron, care se deplasează de-a lungul lor, nu radiază, contrar legilor electrodinamicii, deși are accelerație. Acest om de știință a subliniat o regulă prin care aceste orbite pot fi găsite. El a aflat că cuantele de radiație apar doar atunci când un electron se mișcă de pe orbită pe orbită. Modelul Rutherford-Bohr al atomului a rezolvat multe probleme și a devenit, de asemenea, o descoperire în lumea ideilor noi. Descoperirea sa a dus la o revizuire radicală a ideilor despre materie, despre mișcarea ei.
Alte activități extinse
În 1919Rutherford a devenit profesor la Universitatea din Cambridge și director al Laboratorului Cavendish. Zeci de oameni de știință l-au considerat pe bună dreptate profesorul lor, inclusiv cei care au câștigat ulterior premii Nobel. Aceștia sunt J. Chadwick, G. Moseley, M. Oliphant, J. Cockcroft, O. Gan, V. Geytler, Yu. B. Khariton, P. L. Kapitsa, G. Gamov și alții Fluxul de onoruri și premii a devenit din ce în ce mai abundent. În 1914, Rutherford a primit nobilimea. A devenit președinte al Asociației Britanice în 1923, iar între 1925 și 1930 a fost președinte al Societății Regale. Ernest primește titlul de baron în 1931 și devine lord. Cu toate acestea, în ciuda sarcinilor de lucru din ce în ce mai mari, și nu numai a celor științifice, el continuă să atace misterele nucleului și atomului.
Vă oferim un fapt interesant legat de activitățile științifice ale Rutherford. Se știe că Ernest Rutherford a folosit următorul criteriu atunci când și-a ales angajații: a dat persoanei care a venit pentru prima dată la el o sarcină, iar dacă un nou angajat a întrebat apoi ce să facă în continuare, a fost imediat concediat.
Omul de știință a început deja experimente, care s-au încheiat cu descoperirea fisiunii artificiale a nucleelor atomice și a transformării artificiale a elementelor chimice. În 1920, Rutherford a prezis existența deuteronului și neutronului, iar în 1933 a devenit inițiatorul și participantul la un experiment pentru a testa relația dintre energie și masă în procesele nucleare. În 1932, în aprilie, a susținut ideea utilizării acceleratorilor de protoni în studiul reacțiilor nucleare.
Moartea lui Rutherford
Lucrările lui Ernest Rutherford și munca elevilor săi, aparținând mai multor generații, au avut un impact uriaș asupra științei și tehnologiei, asupra vieții a milioane de oameni. Marele om de știință, desigur, nu a putut să nu se gândească dacă această influență ar fi pozitivă. Cu toate acestea, a fost un optimist, crezut cu sfințenie în știință și în oameni. Ernest Rutherford, a cărui scurtă biografie am descris-o, a murit în 1937, pe 19 octombrie. A fost înmormântat în Westminster Abbey.
