Rutherford Ernest (leveår: 30.08.1871 - 19.10.1937) - engelsk fysiker, skaper av atomets planetariske modell, grunnlegger av kjernefysikk. Han var medlem av Royal Society of London, og fra 1925 til 1930 - og dets president. Denne mannen er vinneren av Nobelprisen i kjemi, som han mottok i 1908.
Den fremtidige vitenskapsmannen ble født i familien til James Rutherford, en hjulmaker, og Martha Thompson, en lærer. I tillegg til ham hadde familien 5 døtre og 6 sønner.
Opplæring og første utmerkelser
Før familien flyttet fra New Zealands Sørøy til Nordøya i 1889, studerte Rutherford Ernest i Christchurch, ved Canterbury College. Allerede på dette tidspunktet ble de strålende evnene til den fremtidige forskeren avslørt. Etter eksamen fra 4. året ble Ernest premiert for beste arbeid innen matematikk, og tok også 1. plass på mastereksamen i fysikk og matematikk.
Oppfinnelsen av den magnetiske detektoren
Rutherford ble ikke en mester i kunstforlot college. Han kastet seg ut i uavhengig vitenskapelig arbeid med magnetisering av jern. Han utviklet og produserte en spesiell enhet - en magnetisk detektor, som ble en av verdens første mottakere av elektromagnetiske bølger, samt Rutherfords "inngangsbillett" til stor vitenskap. En viktig endring skjedde snart i livet hans.
Rutherford drar til England
De mest begavede unge undersåtter av den engelske kronen fra New Zealand fikk et stipend til dem hvert annet år. Verdensutstillingen i 1851, som gjorde det mulig å reise til England for å studere realfagene. I 1895 ble det bestemt at to New Zealandere var verdige en slik ære – fysikeren Rutherford og kjemikeren Maclaurin. Det var imidlertid bare ett sted, og Ernests håp ble knust. Heldigvis ble Maclaurin tvunget til å forlate denne turen av familieårsaker, og Rutherford Ernest ankom England høsten 1895. Her begynte han å jobbe ved University of Cambridge (i Cavendish Laboratory) og ble den første doktorgradsstudenten til J. Thomson, dets direktør (bildet nedenfor).
Studie av Becquerel-stråler
Thomson var på den tiden allerede en kjent vitenskapsmann, et av medlemmene av Royal Society of London, respektert av alle. Han satte raskt pris på Rutherfords evner og tiltrakk ham å jobbe med studiet av ionisering av gasser under påvirkning av røntgenstråler, som han utførte. Men allerede i 1898, om sommeren, tar Ernest sine første skritt i et annet forskningsområde. Han var interessert i "becquerel stråler". Utslipp av urans alt, åpenBecquerel, en fransk fysiker, ble senere kjent som radioaktiv. Den franske forskeren, så vel som Curies, var aktivt engasjert i forskningen hans. I 1898 ble Rutherford Ernest med i arbeidet. Denne forskeren oppdaget at disse strålene inkluderer strømmer av heliumkjerner, positivt ladede (alfapartikler), så vel som strømmer av elektroner (beta-partikler).
Ytterligere studie av uranstråler
Kurienes arbeid ble presentert for vitenskapsakademiet i Paris 18. juli 1898, noe som vakte stor interesse hos Rutherford. I den påpekte forfatterne at i tillegg til uran er det andre radioaktive (dette begrepet ble brukt for første gang akkurat da) grunnstoffer. Rutherford introduserte senere konseptet halveringstid - en av de viktigste kjennetegnene til disse elementene.
Ernest i desember 1897 forlenget utstillingsstipendet. Forskeren fikk muligheten til å studere strålene fra uran videre. I april 1898 ble imidlertid et professorat ved det lokale McGill University ledig i Montreal, og Ernest bestemte seg for å reise til Canada. Læretiden har gått. Det var tydelig for alle at Rutherford var klar til å jobbe på egen hånd.
Flytting til Canada og ny jobb
Høsten 1898 flyttet han til Canada. Til å begynne med var Rutherfords undervisning ikke særlig vellykket: Studentene likte ikke forelesningene, som den unge professoren, som ennå ikke hadde lært å føle publikum fullt ut, overmettet med detaljer. Det var også noen vanskeligheter i vitenskapelig arbeid på grunn av at ankomsten av de radioaktive preparatene bestilt av Rutherford ble forsinket. Imidlertid allegrovheten jevnet seg snart ut, og Ernest begynte en rekke med hell og suksess. Det er imidlertid neppe passende å snakke om suksess: alt ble oppnådd ved hardt arbeid, som involverte hans nye venner og likesinnede.
Oppdagelse av loven om radioaktive transformasjoner
Rundt Rutherford dannet allerede da en atmosfære av kreativ entusiasme og lidenskap. Arbeidet var gledelig og intenst, det førte til stor suksess. Rutherford oppdaget emanasjonen av thorium i 1899. Sammen med Soddy i 1902-1903 kom han allerede frem til en generell lov som gjelder alle radioaktive transformasjoner. Det bør sies litt mer om denne viktige vitenskapelige begivenheten.
Forskere rundt om i verden lærte bestemt på den tiden at det var umulig å gjøre ett kjemisk grunnstoff om til et annet, så alkymistenes drømmer om å utvinne gull fra bly burde begraves for alltid. Og så dukket det opp et verk der det ble hevdet at under radioaktive henfall skjer transformasjonene av grunnstoffer ikke bare, men de kan verken bremses eller stoppes. Dessuten ble lovene for disse transformasjonene formulert. I dag forstår vi at det er ladningen til kjernen som bestemmer de kjemiske egenskapene til elementet og dets posisjon i det periodiske systemet til Mendeleev. Når ladningen til kjernen avtar med to enheter, som skjer under alfa-forfall, "flytter" den opp 2 celler i det periodiske systemet. Den flytter én celle ned i elektronisk beta-forfall, og én celle opp i positron-forfall. Til tross for åpenheten av denne loven og dens tilsynelatende enkelhet, var denne oppdagelsen en av de viktigste hendelsene i vitenskapen på begynnelsen av det 20.århundre.
Ekteskap med Mary Georgina Newton, fødsel av en datter
Samtidig skjedde en viktig hendelse i Ernests personlige liv. 5 år etter forlovelsen med Mary Georgina Newton, giftet vitenskapsmannen Ernest Rutherford seg med henne, hvis biografi på dette tidspunktet allerede var preget av betydelige prestasjoner. Denne jenta var datter av utleieren til pensjonatet i Christchurch hvor han en gang bodde. I 1901, den 30. mars, ble den eneste datteren i Rutherford-familien født. Denne hendelsen f alt nesten sammen i tid med fødselen av et nytt kapittel i fysisk vitenskap - kjernefysikk. Og etter 2 år ble Rutherford medlem av Royal Society of London.
Rutherfords bøker, eksperimenter på gjennomskinnelig folie med alfapartikler
Ernest laget 2 bøker der han oppsummerte resultatene av sine vitenskapelige søk og prestasjoner. Den første ble utgitt under tittelen "Radioaktivitet" i 1904. "Radioaktive transformasjoner" dukket opp et år senere. Forfatteren av disse bøkene startet ny forskning på dette tidspunktet. Han innså at det var fra atomene at radioaktiv stråling kom, men stedet for dens forekomst forble absolutt uklart. Det var nødvendig å studere enheten til kjernen. Og så vendte Ernest seg til teknikken for gjennomlysning med alfapartikler, som han begynte arbeidet med Thomson med. Eksperimentene studerte hvordan strømmen av disse partiklene passerer gjennom tynne ark med folie.
Thomsons første modell av atomet
Den første modellen av atomet ble foreslått da det ble kjent at elektroner har negativ ladning. Imidlertid går de inn i atomer,er generelt elektrisk nøytrale. Så det må være noe i sammensetningen som har en positiv ladning. For å løse dette problemet foreslo Thomson følgende modell: et atom er noe som en dråpe, positivt ladet, med en radius på hundre milliondels centimeter. Inni den er det bittesmå elektroner med negativ ladning. Under påvirkning av Coulomb-krefter har de en tendens til å ta en posisjon i selve sentrum av atomet, men hvis noe ubalanserer dem, svinger de, ledsaget av stråling. Denne modellen forklarte eksistensen av utslippsspektre, et faktum kjent på den tiden. Det har allerede blitt klart fra eksperimenter at i faste stoffer er avstandene mellom atomene omtrent like store som deres størrelse. Det virket derfor åpenbart at alfapartikler ikke kunne fly gjennom en folie, på samme måte som en stein ikke kunne fly gjennom en skog hvor trærne vokste nesten inntil hverandre. Imidlertid overbeviste de aller første eksperimentene gjort av Rutherford at dette ikke var tilfelle. De fleste alfapartiklene, nesten uten avbøyning, penetrerte folien, og bare noen få viste avbøyning, noen ganger betydelig. Ernest Rutherford var veldig interessert i dette. Interessante fakta krever videre studier.
Rutherford planetmodell
Og så dukket Rutherfords intuisjon og denne forskerens evne til å forstå naturens språk opp igjen. Ernest avviste resolutt Thomsons modell av atomet. Rutherfords eksperimenter førte til at han la frem sitt eget, k alt planetarisk. Ifølge henne i sentrumav et atom er kjernen, der hele massen til et gitt atom er konsentrert, til tross for dens ganske lille størrelse. Og rundt kjernen, som planeter som roterer rundt solen, beveger elektroner seg. Massene deres er vesentlig mindre enn alfapartiklers, og det er grunnen til at sistnevnte praktisk t alt ikke avviker når de trenger gjennom elektronskyer. Og bare når en alfapartikkel flyr nær en positivt ladet kjerne, kan den frastøtende kraften fra Coulomb bøye bevegelsesbanen skarpt. Dette er Rutherfords teori. Det var absolutt en stor oppdagelse.
Elektrodynamikkens lover og planetmodellen
Rutherfords erfaring var nok til å overbevise mange forskere om eksistensen av en planetarisk modell. Det viste seg imidlertid at det ikke er så entydig. Rutherfords formel, som han utledet basert på denne modellen, stemte overens med dataene som ble oppnådd under eksperimentet. Hun motbeviste imidlertid elektrodynamikkens lover!
Disse lovene, som hovedsakelig ble etablert av Maxwell og Faradays verk, sier at en ladning som beveger seg med en akselerert hastighet utstråler elektromagnetiske bølger og mister energi på grunn av dette. I Rutherfords atom beveger elektronet seg i Coulomb-feltet til kjernen med en akselerert hastighet, og ifølge Maxwells teori må det miste all energien sin i løpet av en ti-milliondels sekund, og deretter falle ned på kjernen. Dette skjedde imidlertid ikke. Følgelig tilbakeviste Rutherfords formel Maxwells teori. Ernest visste dette da det var på tide å returnere til England i 1907.
Flytt til Manchester og motta Nobelprisen
Ernests arbeid i McGillUniversitetet bidro til at han ble veldig kjent. Rutherford begynte å konkurrere med invitasjoner til vitenskapelige sentre i forskjellige land. Forskeren våren 1907 bestemte seg for å forlate Canada og ankom Manchester, ved University of Victoria, hvor han fortsatte sin forskning. Sammen med H. Geiger skapte han i 1908 en alfapartikkelteller – en ny enhet som spilte en viktig rolle i å finne ut at alfapartikler er heliumatomer, dobbeltioniserte. Rutherford Ernest, hvis funn var av stor betydning, mottok Nobelprisen i 1908 (i kjemi, ikke i fysikk!).
Samarbeid med Niels Bohr
I mellomtiden opptok planetmønsteret tankene hans mer og mer. Og i mars 1912 begynte Rutherford å samarbeide og bli venner med Niels Bohr. Bohrs største fortjeneste (bildet hans er presentert nedenfor) var at han introduserte fundament alt nye funksjoner i planetmodellen - ideen om quanta.
Han la frem «postulater» som virket internt motstridende ved første øyekast. Ifølge ham har atomet baner. Et elektron som beveger seg langs dem, utstråler ikke, i strid med elektrodynamikkens lover, selv om det har akselerasjon. Denne forskeren pekte på en regel som disse banene kan bli funnet etter. Han fant ut at strålingskvanter bare vises når et elektron beveger seg fra bane til bane. Rutherford-Bohr-modellen av atomet løste mange problemer, og ble også et gjennombrudd inn i en verden av nye ideer. Oppdagelsen førte til en radikal revisjon av ideer om materie, om dens bevegelse.
Ytterligere omfattende aktiviteter
I 1919Rutherford ble professor ved University of Cambridge og direktør for Cavendish Laboratory. Dusinvis av forskere betraktet ham med rette som deres lærer, inkludert de som senere vant Nobelpriser. Disse er J. Chadwick, G. Moseley, M. Oliphant, J. Cockcroft, O. Gan, V. Geytler, Yu. B. Khariton, P. L. Kapitsa, G. Gamov og andre Strømmen av utmerkelser og priser ble mer og mer rikelig. I 1914 mottok Rutherford adelen. Han ble president i British Association i 1923, og fra 1925 til 1930 var han president i Royal Society. Ernest får tittelen baron i 1931 og blir herre. Til tross for stadig høyere arbeidsbelastninger, og ikke bare vitenskapelige, fortsetter han å angripe mysteriene til kjernen og atomet.
Vi tilbyr deg ett interessant faktum knyttet til Rutherfords vitenskapelige aktiviteter. Det er kjent at Ernest Rutherford brukte følgende kriterium når han valgte sine ansatte: han ga personen som kom til ham for første gang en oppgave, og hvis en ny ansatt så spurte hva han skulle gjøre videre, ble han umiddelbart sparket.
Vitenskapsmannen har allerede begynt eksperimenter, som endte med oppdagelsen av kunstig fisjon av atomkjerner og kunstig transformasjon av kjemiske elementer. I 1920 spådde Rutherford eksistensen av deuteronet og nøytronet, og ble i 1933 initiativtaker og deltaker i et eksperiment for å teste forholdet mellom energi og masse i kjernefysiske prosesser. I 1932, i april, støttet han ideen om å bruke protonakseleratorer i studiet av kjernefysiske reaksjoner.
Death of Rutherford
Verkene til Ernest Rutherford og arbeidet til studentene hans, som tilhører flere generasjoner, hadde en enorm innvirkning på vitenskap og teknologi, på livene til millioner av mennesker. Den store vitenskapsmannen kunne selvfølgelig ikke la være å tenke på om denne påvirkningen ville være positiv. Imidlertid var han en optimist, hellig trodd på vitenskap og på mennesker. Ernest Rutherford, hvis korte biografi vi har beskrevet, døde i 1937, 19. oktober. Han ble gravlagt i Westminster Abbey.
