Rutherford Ernest: biografi, opdagelser og interessante fakta. Kaldenavnet "krokodille"

Ernest Rutherford kort biografi Engelsk fysiker, grundlægger af kernefysik, præsenteres i denne artikel.

Ernest Rutherford kort biografi

(1871–1937)

Ernest Rutherford blev født den 30. august 1871 i New Zealand i den lille landsby Spring Grove i en bondefamilie. Af de tolv børn viste han sig at være den mest begavede.

Ernest dimitterede glimrende folkeskole. På Nelson College, hvor Ernest Rutherford blev optaget i den femte form, lagde lærerne mærke til hans exceptionelle matematiske evner. Senere blev Ernest interesseret i naturvidenskab - fysik og kemi.

På Canterbury College modtager Rutherford videregående uddannelse, hvorefter han i to år var begejstret engageret i forskning inden for elektroteknik.

I 1895 tog han til England, hvor han indtil 1898 arbejdede i Cambridge, på Cavendish Laboratory under vejledning af den fremragende fysiker Joseph-John Thomson. Det giver et betydeligt gennembrud i detektering af afstanden, der bestemmer længden af ​​en elektromagnetisk bølge.

I 1898 begyndte han at studere fænomenet radioaktivitet. Rutherfords første fundamentale opdagelse på dette område - opdagelsen af ​​inhomogeniteten af ​​stråling udsendt af uran - bragte ham popularitet. Takket være Rutherford kom begrebet alfa- og betastråling ind i videnskaben.

I en alder af 26 blev Rutherford inviteret til Montreal som professor ved McGill University, det bedste i Canada. Rutherford arbejdede i Canada i 10 år og oprettede en videnskabelig skole der.

I 1903 blev den 32-årige videnskabsmand valgt til medlem af Royal Society of London i British Academy of Sciences.

I 1907 flyttede Rutherford og hans familie fra Canada til England for at overtage stillingen som professor i fysikafdelingen ved University of Manchester. Umiddelbart efter hans ankomst begyndte Rutherford at dirigere eksperimentelle undersøgelser på radioaktivitet. Samarbejde med ham var hans assistent og elev, den tyske fysiker Hans Geiger, som udviklede den velkendte geigertæller.

I 1908 modtog Rutherford Nobelprisen i kemi for sin forskning i omdannelse af grundstoffer.

Rutherford udførte en stor række eksperimenter, der bekræftede, at alfapartikler er dobbeltioniserede heliumatomer. Sammen med en anden af ​​sine elever, Ernest Marsden (1889-1970), studerede han de særlige forhold ved passage af alfapartikler gennem tynde metalplader. Baseret på disse eksperimenter, videnskabsmanden foreslået en planetarisk model af atomet: I centrum af atomet er kernen, som elektroner kredser om. Det var en enestående opdagelse på den tid!

Rutherford forudsagde opdagelsen af ​​neutronen, muligheden for fission atomkerner lette elementer og kunstige nukleare transformationer.

Han ledede Cavendish Laboratory i 18 år (fra 1919 til 1937).

E. Rutherford blev valgt til æresmedlem af alle akademier i verden.

Ernest Rutherford døde den 19. oktober 1937, fire dage efter en akut operation for en uventet tilstand - et kvalt brok - i en alder af 66

Ernest Rutherford (billede placeret senere i artiklen), Baron Rutherford af Nelson og Cambridge (født 30.08.1871 i Spring Grove, New Zealand- død 19.10.1937 i Cambridge, England) - Britisk fysiker oprindeligt fra New Zealand, som regnes for den største eksperimentalist siden Michael Faraday (1791-1867). Han var en central figur i studiet af radioaktivitet, og hans begreb om atomstruktur dominerede kernefysikken. Blev prisvinder Nobel pris i 1908, var præsident for Royal Society (1925-1930) og British Association for the Advancement of Science (1923). I 1925 blev han optaget i Order of Merit og i 1931 blev han ophøjet til peerage og modtog titlen Lord Nelson.

Ernest Rutherford: en kort biografi om hans tidlige år

I midten af ​​det 19. århundrede flyttede Ernests far James som barn fra Skotland til New Zealand, som først for nylig var blevet bosat af europæere, hvor han studerede landbrug. Rutherfords mor, Martha Thompson, kom fra England til ungdom og arbejdede som skolelærer, indtil hun blev gift og fik ti børn, hvoraf Ernest var den fjerde (og anden søn).

Ernest gik på gratis offentlige skoler indtil 1886, hvor han vandt et stipendium til Nelson High School. Den dygtige elev udmærkede sig i næsten alle fag, men især i matematik. Et andet stipendium hjalp Rutherford med at komme ind på Canterbury College, en af ​​de fire campusser på universitetet i New Zealand, i 1890. Den var lille uddannelsesinstitution, som kun havde otte lærere ansat og mindre end 300 elever. Det unge talent var heldigt at have fremragende lærere, der satte gang i hans interesse for videnskabelig forskning understøttet af pålidelige beviser.

Efter afslutningen af ​​det tre-årige kursus blev Ernest Rutherford bachelor og vandt et stipendium til et års postgraduate studier på Canterbury. Da han afsluttede det i slutningen af ​​1893, modtog han en Master of Arts-grad, den første akademiske grad i fysik, matematik og matematisk fysik. Han blev bedt om at blive endnu et år i Christchurch for at dirigere uafhængige eksperimenter. Rutherfords forskning i evnen af ​​højfrekvent elektrisk udladning, såsom fra en kondensator, til at magnetisere jern gav ham en B.S.-grad i slutningen af ​​1894. I denne periode blev han forelsket i Mary Newton, datteren til den kvinde, i hvis hus han slog sig ned. De giftede sig i 1900. I 1895 modtog Rutherford et stipendium opkaldt efter verdensudstillingen i London i 1851. Han besluttede at fortsætte sin forskning på Cavendish Laboratory, som J. J. Thomson, en førende europæisk ekspert på området elektromagnetisk stråling, ledet i 1884

Cambridge

I erkendelse af videnskabens voksende betydning ændrede University of Cambridge sine regler for at tillade kandidater fra andre universiteter at dimittere efter to års studier og tilfredsstillende videnskabeligt arbejde. Den første studerende forsker var Rutherford. Ernest, udover at demonstrere magnetisering ved en oscillerende udledning af jern, konstaterede, at nålen mister en del af sin magnetisering i det magnetiske felt, der dannes vekselstrøm. Dette gjorde det muligt at skabe en detektor til nyopdagede elektromagnetiske bølger. I 1864 forudsagde den skotske teoretiske fysiker James Clerk Maxwell deres eksistens, og i 1885-1889. Den tyske fysiker Heinrich Hertz opdagede dem i sit laboratorium. Rutherfords enhed til at detektere radiobølger var enklere og havde kommercielt potentiale. Den unge videnskabsmand tilbragte det næste år på Cavendish Laboratory, hvor han øgede rækkevidden og følsomheden af ​​instrumentet, som kunne modtage signaler i en afstand af en halv mile. Rutherford manglede dog den interkontinentale vision og iværksætterevnerne hos italieneren Guglielmo Marconi, der opfandt den trådløse telegraf i 1896.

Ioniseringsundersøgelser

I forlængelse af sin langvarige fascination af alfapartikler studerede Rutherford deres lille spredning efter interaktion med folie. Geiger sluttede sig til ham, og de fik mere meningsfulde data. I 1909, da bachelor Ernest Marsden ledte efter et emne til sit forskningsprojekt, foreslog Ernest, at han studerede store spredningsvinkler. Marsden fandt ud af, at et lille antal α-partikler afveg mere end 90° fra deres oprindelige retning, hvilket fik Rutherford til at udbryde, at det var næsten lige så utroligt, som hvis en 15-tommer granat affyret mod et ark silkepapir skulle hoppe tilbage og ramme skytte.

Atom model

Efter at reflektere over, hvordan en så tung ladet partikel kunne afbøjes ved elektrostatisk tiltrækning eller frastødning gennem så stor en vinkel, kom Rutherford i 1944 til den konklusion, at atomet ikke kan være homogent fast krop. Efter hans mening bestod den hovedsagelig af tomt rum og en lillebitte kerne, hvori al dens masse er koncentreret. Rutherford Ernest bekræftede atommodellen med talrige eksperimentelle beviser. Det var hans største videnskabelige bidrag, men fik lidt opmærksomhed uden for Manchester. I 1913 viste den danske fysiker Niels Bohr imidlertid vigtigheden af ​​denne opdagelse. Han havde besøgt Rutherfords laboratorium året før og vendte tilbage som medlem af fakultetet fra 1914-1916. Radioaktivitet, forklarede han, er indeholdt i kernen, mens Kemiske egenskaber bestemt af orbitale elektroner. Bohrs model af atomet gav anledning til et nyt koncept for kvanter (eller diskrete energiværdier) i orbital elektrodynamik, og han forklarede spektrallinjer som frigivelse eller absorption af energi af elektroner, når de bevæger sig fra en bane til en anden. Henry Moseley, en anden af ​​Rutherfords mange elever, forklarede på samme måde rækkefølgen af ​​grundstoffernes røntgenspektre ved ladningen af ​​kernen. Således blev der udviklet et nyt sammenhængende billede af atomets fysik.

Ubåde og atomreaktion

Først Verdenskrigødelagde laboratoriet drevet af Ernest Rutherford. Interessante fakta fra fysikerens liv i denne periode vedrører hans deltagelse i udviklingen af ​​anti-ubådsvåben samt medlemskab af Admiralitetsrådet for opfindelser og videnskabelig forskning. Da han fandt tid til at vende tilbage til sit tidligere videnskabelige arbejde, begyndte han at studere kollisionen af ​​alfapartikler med gasser. I tilfælde af brint detekterede detektoren som forventet dannelsen af ​​individuelle protoner. Men protoner dukkede også op under bombardementet af nitrogenatomer. I 1919 tilføjede Ernest Rutherford endnu en opdagelse til sine opdagelser: han formåede kunstigt at fremkalde en atomreaktion i et stabilt element.

Tilbage til Cambridge

Atomreaktioner optog videnskabsmanden gennem hele hans karriere, som igen fandt sted i Cambridge, hvor Rutherford i 1919 efterfulgte Thomson som direktør for universitetets Cavendish Laboratory. Ernest bragte sin kollega fra University of Manchester, fysikeren James Chadwick, hertil. Sammen bombarderede de en række lette grundstoffer med alfapartikler og forårsagede nukleare transformationer. Men de var ikke i stand til at trænge ind i tungere kerner, fordi alfapartiklerne blev afstødt fra dem på grund af den samme ladning, og forskerne kunne ikke afgøre, om dette skete separat eller sammen med målet. I begge tilfælde var der behov for mere avanceret teknologi.

De højere energier i partikelacceleratorer, der var nødvendige for at løse det første problem, blev tilgængelige i slutningen af ​​1920'erne. I 1932 blev to Rutherford-studerende - englænderen John Cockroft og ireren Ernest Walton - de første, der rent faktisk forårsagede nuklear transformation. Ved hjælp af en lineær højspændingsaccelerator bombarderede de lithium med protoner og opdelte det i to alfapartikler. For dette arbejde modtog de 1951 Nobelprisen i fysik. Skotten Charles Wilson ved Cavendish skabte et tågekammer, der gav visuel bekræftelse af ladede partiklers bane, som han blev tildelt den samme prestigefyldte internationale pris for i 1927. I 1924 modificerede den engelske fysiker Patrick Blackett Wilson-kammeret til at fotografere omkring 400.000 alfa-kollisioner og fandt ud af, at de fleste af dem var almindelige elastiske, og 8 var ledsaget af henfald, hvor en α-partikel blev absorberet af målkernen, før den delte sig i to fragmenter. Det er blevet vigtigt skridt i forståelsen af ​​nukleare reaktioner, som Blackett blev tildelt Nobelprisen i fysik for i 1948.

Opdagelse af neutronen og termonuklear fusion

Cavendish blev mødested for andre interessante værker. Eksistensen af ​​neutronen blev forudsagt af Rutherford i 1920. Efter meget søgen opdagede Chadwick denne neutrale partikel i 1932, hvilket beviste, at kernen består af neutroner og protoner, og hans kollega, den engelske fysiker Norman Feder, viste hurtigt, at neutroner lettere kunne forårsage kernereaktioner end ladede partikler. Ved at arbejde med en donation af nyopdaget tungt vand i USA, bombarderede Rutherford, Mark Oliphant fra Australien og Paul Harteck fra Østrig i 1934 deuterium med deuteroner og opnåede den første nuklear fusion.

Livet uden for fysikken

Videnskabsmanden havde flere hobbyer uden for videnskaben, herunder golf og motorsport. Ernest Rutherford havde kort sagt liberale overbevisninger, men var ikke politisk aktiv, selv om han fungerede som formand for ekspertrådet i regeringens afdeling for videnskabelig og industriel forskning og var livspræsident (siden 1933) for Academic Assistance Council, oprettet for at hjælpe videnskabsmænd, der var flygtet fra Nazityskland. I 1931 blev han gjort til jævnaldrende, men denne begivenhed blev overskygget af hans datters død, som var død otte dage tidligere. Den fremragende videnskabsmand døde i Cambridge efter kort sygdom og blev begravet i Westminster Abbey.

Ernest Rutherford: interessante fakta

• Han gik på Canterbury College, University of New Zealand, på et stipendium, opnåede en bachelor- og mastergrad og brugte to år på forskning, der førte til opfindelsen af ​​en ny type radio.
• Ernest Rutherford var den første ikke-Cambridge-kandidat, der fik lov til at udføre forskning på Cavendish Laboratory under ledelse af Sir J. J. Thomson.
• Under Første Verdenskrig arbejdede han på en løsning praktiske problemer ubådsdetektion.
• På McGill University i Canada skabte Ernest Rutherford sammen med kemiker Frederick Soddy teorien om atomisk henfald.
• På Victoria University i Manchester beviste han og Thomas Royds, at alfastråling består af heliumioner.
• Rutherfords forskning i nedbrydning af grundstoffer og radioaktive stoffer gav ham Nobelprisen i 1908.
• Fysikeren udførte sit mest berømte Geiger-Marsden-eksperiment, som demonstrerede atomets nukleare natur, efter at have modtaget en pris fra Det Svenske Akademi.
• Det 104. kemiske element er navngivet til hans ære - rutherfordium, som i USSR og Den Russiske Føderation blev kaldt kurchatovium indtil 1997.

Rutherford Ernest (1871-1937)
En fremragende verdensberømt fysiker, nobelprismodtager (1908), en af ​​skaberne af atomfysik, der kombinerede en eksperimenters genialitet med dyb teoretisk viden.
Han blev født i New Zealand i en lille bondes familie, hvor han var den fjerde af 12 børn, så han blev introduceret til at arbejde fra en tidlig alder. Hans effektivitet gjorde det muligt for ham at dimittere fra skolen med fremragende resultater (580 point ud af 600 mulige) og modtage et stipendium til videre studier i England. Interessant nok modtog han nyheden om dette, mens han høstede en kartoffelplantage og bemærkede profetisk: "Dette er åbenbart den sidste kartoffel, jeg graver."
Kartoflen var faktisk den sidste, men Rutherford måtte "grave" resten af ​​sit liv, først nu i videnskaben. Hans videnskabelig aktivitet startede i kendt af fysikere rundt om i verden på Cavendish Laboratory, hvorfra 17 nobelpristagere dukkede op. Under ledelse af tidens største videnskabsmand, J.J. Thomson Rutherford "gravede" så dybt, at hans unge kolleger gav ham tilnavnet "Kanin". Han var interesseret i en lang række spørgsmål. Disse omfatter elektromagnetiske bølger, passage af strøm gennem gasser og radioaktivitet. Det var studiet af radioaktiv stråling, der bragte ham verdensomspændende berømmelse og ære. Ved hjælp af magnetfelt han opdelte radioaktiv stråling i α- og β-stråler, opdagede han loven Radioaktivt henfald, begrundede han muligheden for omdannelse af nogle grundstoffer til andre under radioaktivt henfald.
I 1908 blev Ernest Rutherford nobelpristager i... kemi (dengang var radioaktivitet ikke relateret til fysik, men til kemi). Ved denne lejlighed sagde Rutherford selv: "Jeg har beskæftiget mig med mange forskellige transformationer ... men den mest bemærkelsesværdige transformation var, at jeg på et øjeblik forvandlede mig fra en fysiker til en kemiker."
Men i fysik er Rutherfords præstationer og opdagelser så betydningsfulde, at de ville være nok til flere lignende priser. Lad os blot huske nogle få af dem:

1. Eksperimenter med spredning af α-partikler, som førte til den planetariske model af atomet.
2. Først i verden nuklear reaktion, udført ved at bombardere nitrogenatomer med alfapartikler, hvilket resulterede i omdannelsen af ​​nitrogen til oxygen (mere præcist, til ozon - en isotop af oxygen). Rutherford udførte i øvrigt 17 forskellige atomreaktioner.
3. Opdagelsen af ​​protonen, dvs integreret del kerner af ethvert atom (1919). Protonen blev opdaget under den første kernereaktion.

7 N 14 + 2 α 4 = 8 O 17 + 1 p 1

Efter at være blevet en ærværdig videnskabsmand fik Rutherford et nyt kaldenavn - "Krokodille". En krokodille er et væsen, der ikke kan bevæge sig baglæns. Rutherford gik altid fremad, og vel vidende om sit kaldenavn tog han ikke stød på sine kolleger.
E. Rutherford delte generøst sine ideer med elever, der kom til ham fra forskellige lande. Dette er englænderen D. Chadwig, der opdagede neutronen forudsagt af Rutherford i 1932; dette er den russiske fysiker P.L. Kapitsa, Rutherfords bedste elev; dette er den tyske fysiker G. Geiger, der designede en tæller for α- og β-partikler; det er danskeren N. Bohr, der blev på niveau med sin lærer i udviklingen af ​​atomfysik osv. Alle ovennævnte elever af Rutherford er i øvrigt nobelpristagere.
Fra Kapitsas erindringer om Rutherford: "... han behandlede mennesker med enestående omhu, især hans elever. ... Han måtte ikke arbejde længere end klokken 6 om aftenen i laboratoriet, og i weekenden måtte han slet ikke arbejde.” Han argumenterede for, at "de dårlige mennesker er dem, der arbejder for meget og tænker for lidt." Han mindede gentagne gange sin stedfortræder: ”Alle, der har egne ideer, skal du hjælpe med at implementere dem, selvom de ikke virker særligt vigtige eller endda umulige, fordi fejl lærer intet mindre end succeser. ... Glem ikke, at mange af dine drenges ideer kan være bedre end dine egne, og du bør aldrig misunde dine elevers succeser. ... Eleverne får mig til at virke ung.”
Eleverne følte faderlig omsorg og gav ham tilbage med gensidig kærlighed. P.L. Kapitsa bemærkede, at ordsproget "Enkelthed er den største visdom" er fuldt anvendeligt for Rutherford. Og faktisk, på trods af sin verdensberømmelse, forblev Rutherford altid enkel i kommunikation, på arbejde og i livet generelt.
Nu ved få mennesker, at han i 1932 blev ophøjet til rang af Lord og kaldt Lord Nelson (som Lord Kelvin), men han selv brugte praktisk talt ikke dette navn, idet han forblev en simpel bondesøn.
Rutherfords lærerkarriere var ikke så vellykket. Under undervisningen blev han konstant revet med af historier om nye videnskabelige ideer og perspektiver, men som følge heraf havde eleverne ikke tid til at mestre programmaterialet. Mens han på fascinerende vis præsenterede de fysiske aspekter af emnet, der blev undersøgt i sine forelæsninger, var han næsten aldrig i stand til at bringe de matematiske konklusioner, der er relateret til dette spørgsmål, til det endelige resultat. Efter at have lavet en fejl i beviset lagde han flovt kridtet fra sig og sagde: "Hvis du drager alle konklusionerne rigtigt, vil det gå som jeg sagde." Rutherford demonstrerede engang radiums henfald. Skærmen flimrede til og fra. Han kommenterede oplevelsen sådan: "Nu ser du, at intet er synligt, og hvorfor intet er synligt, vil du nu se." Mest sandsynligt forberedte Rutherford sig aldrig til forelæsninger, da han fandt det unødvendigt at spilde tid på, hvad der kunne læses i en lærebog.
Interessant nok overlapper Rutherfords navn ofte med Newtons navn. Så Rutherford giftede sig med en pige ved navn Mary Newton (navnebror til den store videnskabsmand); det bemærkes, at en gren fra et æbletræ faldt på Rutherfords hoved i haven, ligesom et æble faldt på Newton; selv Rutherfords grav er ved siden af ​​Newtons.
Hvad angår Rutherfords død, kom det som en komplet overraskelse for alle. I efteråret 1937 fik han et kvalt brok og døde på den fjerde dag efter operationen. Rutherford er begravet i St Paul's Cathedral, kendt som Westminster Abbey. Hans sarkofag er installeret i det såkaldte "videnskabshjørne", hvor I. Newton, M. Faraday, C. Darwin er begravet. Et simpelt monument over videnskabsmandens aske bekræfter hans beskedenhed. Men det usvindelige monument for den store Rutherford var atomfysik, som han var fader til, og som fik strålende udvikling i hans mange studerendes værker.

Den 30. august 1871 blev den britiske fysiker af newzealandsk oprindelse, kendt som kernefysikkens "fader" og vinder af Nobelprisen i kemi i 1908, Sir Ernest Rutherford, født.

Vi besluttede at huske biografien om den berømte videnskabsmand og illustrere dens vigtigste milepæle i vores fotovalg.

Født den 30. august 1871 i byen Spring Brove (New Zealand) i en familie af skotske emigranter. Hans far arbejdede som mekaniker og hørfarmer, hans mor var lærer. Ernest var den fjerde af de 12 Rutherford-børn og den mest talentfulde.

Hus V Foxhill , Hvor Ernest brugt del af min barndom

"Videnskaber er opdelt i to grupper - fysik og frimærkeindsamling"

Allerede i slutningen af ​​folkeskolen fik han som første elev en bonus på 50 pund sterling for at fortsætte sin uddannelse. Takket være dette kom Rutherford på college i Nelson (New Zealand).

Portræt af Rutherford i 1892, da han var studerende på Canterbury College

Efter sin eksamen fra college bestod den unge mand eksamener ved University of Canterbury, og her studerede han for alvor fysik og kemi.

« Hvis en videnskabsmand ikke kan forklare, hvad han gør, til en rengøringsdame, der vasker gulvet i sit laboratorium, så forstår han ikke selv, hvad han gør.«

Rutherford med studerende i Montreal , staten Californien. 1899

J. J. Thomson, som mange fremragende professorer i fysik i slutningen af ​​det 19. århundrede, samlede en gruppe lyse unge " forskningsstuderende"omkring dig. Direkte blandt dem er hans protegé Ernest Rutherford.

Han deltog i skabelsen af ​​et videnskabeligt studentersamfund og lavede i 1891 en rapport om emnet "Evolution of the Elements", hvor ideen først blev givet udtryk for, at atomer er komplekse systemer, bygget af de samme komponenter.

Hans Geiger var ved Rutherford hovedpartner V forskning siden 1907 til 1913

På et tidspunkt, hvor J. Daltons idé om atomets udelelighed dominerede fysikken, virkede denne idé absurd, og unge Rutherford måtte endda undskylde over for sine kolleger for "åbenbart nonsens."

Ernest Rutherford (først fra venstre i nederste række) med kolleger

Sandt nok, 12 år senere beviste Rutherford, at han havde ret. Efter sin eksamen fra universitetet blev Ernest lærer Gymnasium, men denne aktivitet var tydeligvis ikke til hans smag. Rutherford, årets bedste kandidat, blev tildelt et stipendium, og han tog til Cambridge, Englands videnskabelige center, for at fortsætte sine studier.

Rutherford (anden fra venstre i øverste række) med klassekammerater i 1896

På Cavendish Laboratory skabte Rutherford en sender til radiokommunikation inden for en radius af 3 km, men prioriterede den italienske ingeniør G. Marconi for sin opfindelse, og han begyndte selv at studere ionisering af gasser og luft. Forskeren bemærkede, at uranstråling har to komponenter - alfa- og beta-stråler. Det var en åbenbaring.

Rutherford jeg elskede godt spil golf om søndagen. Fra venstre mod højre: Ralph Fowler , F. U. Aston , Rutherford , G. OG. Taylor

I Montreal, mens han studerede aktiviteten af ​​thorium, opdagede Rutherford ny gas- radon. I 1902 udtrykte videnskabsmanden i sit arbejde "The Cause and Nature of Radioactivity" ideen om, at årsagen til radioaktivitet er den spontane overgang af nogle elementer til andre. Han fandt ud af, at alfapartikler er positivt ladede, deres masse er større end et brintatoms, og deres ladning er omtrent lig med ladningen af ​​to elektroner, og det minder om heliumatomer.

Bryllup Ernesta Og Mary Rutherford , 28 juni 1900 New Zealand

I 1903 blev Rutherford medlem af Royal Society of London, og fra 1925 til 1930 fungerede han som dets præsident.

Ernest Rutherford ved Solvay-kongressen i 1911

I 1904 blev videnskabsmandens grundlæggende værk "Radioaktive stoffer og deres stråling" udgivet, som blev en encyklopædi for kernefysikere. I 1908 blev Rutherford nobelpristager for sin forskning i radioaktive grundstoffer. Lederen af ​​fysiklaboratoriet ved University of Manchester, Rutherford skabte en skole af kernefysikere, hans studerende.

Rutherford samlede altid en gruppe lyse unge talenter omkring sig.Foto fra 1910

Sammen med dem studerede han atomet og kom i 1911 endelig til den planetariske model af atomet, som han skrev om i en artikel offentliggjort i maj-nummeret af Philosophical Journal. Modellen blev ikke accepteret med det samme; den blev først etableret efter at den var blevet forfinet af Rutherfords studerende, især N. Bohr.

Cockcroft, Rutherford og Walton i 1932

Skulptur af unge Ernest Rutherford. Mindesmærke i New Zealand

Videnskabsmanden døde den 19. oktober 1937 i Cambridge. Som mange store mænd i England hviler Ernest Rutherford i St. Paul's Cathedral, i "Science Corner", ved siden af ​​Newton, Faraday, Durenne, Herschel.

Sir Ernest Rutherford. Født 30. august 1871 i Spring Grove, New Zealand – død 19. oktober 1937 i Cambridge. Britisk fysiker af New Zealandsk oprindelse. Kendt som kernefysikkens "fader". Vinder af Nobelprisen i kemi i 1908. I 1911 beviste han med sit berømte α-partikelspredningseksperiment eksistensen af ​​en positivt ladet kerne i atomer og negativt ladede elektroner omkring den. Baseret på resultaterne af eksperimentet skabte han en planetarisk model af atomet.

Rutherford blev født i New Zealand i den lille landsby Spring Grove, der ligger i nord Sydøen nær byen Nelson, i familien til en hørfarmer. Far - James Rutherford, immigreret fra Perth (Skotland). Mor - Martha Thompson, oprindeligt fra Hornchurch, Essex, England. På dette tidspunkt emigrerede andre skotter til Quebec (Canada), men Rutherford-familien var ikke heldig, og regeringen gav en gratis skibsbillet til New Zealand, ikke til Canada.

Ernest var det fjerde barn i en familie på tolv børn. Han havde en fantastisk hukommelse, stort helbred og styrke. Han dimitterede med udmærkelse fra folkeskolen og modtog 580 point ud af mulige 600 og en bonus på £50 for at fortsætte sine studier på Nelson College. Et andet stipendium gav ham mulighed for at fortsætte sine studier på Canterbury College i Christchurch (nu University of New Zealand). Dengang var det et lille universitet med 150 studerende og kun 7 professorer. Rutherford brænder for videnskab og begynder forskningsarbejde fra dag ét.

Hans kandidatafhandling, skrevet i 1892, havde titlen "Magnetisering af jern under højfrekvente udladninger." Arbejdet vedrørte detektering af højfrekvente radiobølger, hvis eksistens blev bevist i 1888 af den tyske fysiker Heinrich Hertz. Rutherford opfandt og fremstillede en enhed - en magnetisk detektor, en af ​​de første modtagere af elektromagnetiske bølger.

Efter sin eksamen fra universitetet i 1894 underviste Rutherford i gymnasiet i et år.

De mest begavede unge undersåtter af den britiske krone, der bor i kolonierne, fik et særligt stipendium opkaldt efter verdensudstillingen i 1851 - 150 pund om året - en gang hvert andet år, hvilket gav dem mulighed for at tage til England for yderligere avancement i videnskaben . I 1895 blev Rutherford tildelt dette stipendium, da den, der først modtog det, McClaren, nægtede det. I efteråret samme år, efter at have lånt penge til en bådbillet til Storbritannien, ankom Rutherford til England ved Cavendish Laboratory ved University of Cambridge og blev den første doktorand af dets direktør Joseph John Thomson.

1895 var det første år, hvor (på initiativ af J. J. Thomson) studerende fra andre universiteter kunne fortsætte videnskabeligt arbejde i Cambridge laboratorier. Sammen med Rutherford udnyttede John McLennan, John Townsend og Paul Langevin denne mulighed ved at tilmelde sig Cavendish Laboratory. Rutherford arbejdede i samme rum med Langevin og blev venner med ham, dette venskab fortsatte indtil slutningen af ​​deres liv.

Samme år, 1895, blev der indgået en forlovelse med Mary Georgina Newton (1876-1945), datter af ejeren af ​​pensionatet, hvor Rutherford boede. (Brylluppet fandt sted i 1900; den 30. marts 1901 fik de en datter, Eileen Mary (1901-1930), senere hustru til Ralph Fowler, en berømt astrofysiker.)

Rutherford planlagde at studere radio eller Hertzian-bølgedetektor, tage eksamen i fysik og få en kandidatgrad. Men året efter viste det sig, at det britiske regeringspostkontor bevilgede penge til Marconi for det samme arbejde og nægtede at finansiere det på Cavendish Laboratory. Da stipendiet ikke engang var nok til mad, blev Rutherford tvunget til at begynde at arbejde som lærer og assistent for J. J. Thomson om emnet at studere processen med ionisering af gasser under påvirkning af røntgenstråler. Sammen med J. J. Thomson opdagede Rutherford fænomenet strømmætning under gasionisering.

I 1898 opdagede Rutherford alfa- og beta-stråler. Et år senere opdagede Paul Villar gammastråling (navnet for denne type ioniserende stråling, ligesom de to første, blev foreslået af Rutherford).

Siden sommeren 1898 har videnskabsmanden taget sine første skridt i at studere det nyopdagede fænomen radioaktivitet i uran og thorium. I efteråret indtager Rutherford efter forslag fra Thomson, efter at have overvundet en konkurrence på 5 personer, stillingen som professor ved McGill University i Montreal (Canada) med en løn på 500 pund sterling eller 2500 canadiske dollars om året. På dette universitet samarbejdede Rutherford frugtbart med Frederick Soddy, på det tidspunkt en junior laboratorieassistent i Department of Chemistry, og senere (ligesom Rutherford) en nobelprismodtager i kemi (1921). I 1903 foreslog og beviste Rutherford og Soddy den revolutionære idé om transformation af elementer gennem processen med radioaktivt henfald.

Efter at have opnået bred anerkendelse for sit arbejde inden for radioaktivitet blev Rutherford en efterspurgt videnskabsmand og modtog adskillige jobtilbud på forskningscentre. forskellige lande fred. I foråret 1907 forlod han Canada og begyndte sit professorat ved University of Victoria (nu University of Manchester) i Manchester (England), hvor hans løn steg med omkring 2,5 gange.

I 1908 blev Rutherford tildelt Nobelprisen i kemi "for sin forskning i nedbrydning af grundstoffer i radioaktive stoffers kemi."

Da Rutherford modtog nyheden om, at han var blevet tildelt Nobelprisen i kemi, udtalte Rutherford: "Al videnskab er enten fysik eller frimærkeindsamling".

En vigtig og glædelig begivenhed i hans liv var valget af videnskabsmanden som medlem af Royal Society of London i 1903, og fra 1925 til 1930 fungerede han som dets præsident. Fra 1931 til 1933 var Rutherford præsident for Institute of Physics.

I 1914 blev Rutherford tildelt adelstitel og bliver "Sir Ernst". Den 12. februar i Buckingham Palace slog kongen ham til ridder: han var klædt i en hofuniform og omspændt med et sværd.

Hans heraldiske våbenskjold, godkendt i 1931, Peer of England Baron Rutherford Nelson (som han begyndte at blive kaldt stor fysiker efter at være blevet ophøjet til rang af adel) blev kronet med kiwi-fuglen, symbolet på New Zealand. Udformningen af ​​våbenskjoldet er et billede af en eksponent - en kurve, der karakteriserer den monotone proces med at reducere antallet af radioaktive atomer over tid.

Rutherfords videnskabelige resultater:

Ifølge memoirerne var Rutherford en fremtrædende repræsentant for den engelske eksperimentelle skole i fysik, som er karakteriseret ved ønsket om at forstå essensen fysiske fænomen og tjek om det kan forklares med eksisterende teorier (i modsætning til den "tyske" skole af eksperimentelister, som tager udgangspunkt i eksisterende teorier og søger at teste dem med erfaring).

Han brugte få formler og ty til matematik, men han var en genial eksperimentator, der mindede om Faraday i denne henseende. Fejret af Kapitsa vigtig kvalitet Rutherfords styrke som eksperimentator var hans iagttagelsesevne. Især, takket være hende, opdagede han emanationen af ​​thorium, idet han bemærkede forskelle i aflæsningerne af elektroskopet, der målte ionisering, når det var åbent og lukket dør i enheden, hvilket blokerer luftstrømmen. Et andet eksempel er Rutherfords opdagelse af kunstig transmutation af grundstoffer, hvor bestrålingen af ​​nitrogenkerner i luften med alfapartikler blev ledsaget af fremkomsten af ​​højenergipartikler (protoner), som havde en længere rækkevidde, men var meget sjældne.

1904 - "Radioaktivitet"
1905 - "Radioaktive transformationer"
1930 - "Radiations of Radioactive Substances" (medforfatter med J. Chadwick og C. Ellis).

12 af Rutherfords elever blev nobelprisvindere i fysik og kemi. En af de mest talentfulde elever af Henry Moseley, som eksperimentelt demonstrerede den fysiske betydning af den periodiske lov, døde i 1915 på Gallipoli under Dardanellernes operation. I Montreal arbejdede Rutherford sammen med F. Soddy, O. Khan; i Manchester - med G. Geiger (især hjalp han ham med at udvikle en tæller til automatisk at tælle antallet af ioniserende partikler), i Cambridge - med N. Bohr, P. Kapitsa og mange andre fremtidige berømte videnskabsmænd.

Efter opdagelsen af ​​radioaktive elementer begyndte aktiv undersøgelse af den fysiske natur af deres stråling. Det lykkedes Rutherford at opdage kompleks sammensætning radioaktiv stråling.

Oplevelsen var som følger. Det radioaktive lægemiddel blev placeret i bunden af ​​en smal kanal i en blycylinder, og en fotografisk plade blev placeret overfor. Strålingen, der kom ud af kanalen, blev påvirket af et magnetfelt. I dette tilfælde var hele installationen i et vakuum.

I et magnetfelt opdeles strålen i tre dele. To komponenter af den primære stråling blev afbøjet af modsatte sider, som indikerede, at de havde anklager om modsatte fortegn. Den tredje komponent bevarede lineariteten af ​​udbredelsen. Stråling med en positiv ladning kaldes alfa-stråler, negative - beta-stråler, neutrale - gammastråler.

Mens han studerede arten af ​​alfastråling, udførte Rutherford følgende eksperiment. I alfapartiklernes vej placerede han en geigertæller, som målte antallet af udsendte partikler over en vis tid. Herefter målte han ved hjælp af et elektrometer ladningen af ​​de partikler, der blev udsendt i løbet af samme tid. Ved at kende den samlede ladning af alfapartikler og deres antal, beregnede Rutherford ladningen af ​​en sådan partikel. Det viste sig at være lig med to elementære.

Ved afbøjning af partikler i et magnetfelt bestemte han forholdet mellem dets ladning og masse. Det viste sig, at der er to atommasseenheder pr. elementær ladning.

Således blev det fundet, at med en ladning lig med to elementære, har en alfapartikel fire atommasseenheder. Det følger heraf, at alfastråling er en strøm af heliumkerner.

I 1920 foreslog Rutherford, at der skulle være en partikel med en masse svarende til massen af ​​en proton, men uden en elektrisk ladning - en neutron. Han var dog ikke i stand til at opdage en sådan partikel. Dens eksistens blev eksperimentelt bevist af James Chadwick i 1932.

Derudover forfinede Rutherford forholdet mellem elektronens ladning og dens masse med 30%.

Baseret på egenskaberne af radioaktivt thorium opdagede og forklarede Rutherford radioaktiv transformation kemiske elementer. Forskeren opdagede, at aktiviteten af ​​thorium i en lukket ampul forbliver uændret, men hvis lægemidlet blæses med selv en meget svag luftstrøm, falder dets aktivitet betydeligt. Det er blevet foreslået, at thorium samtidig med alfapartiklerne udsender radioaktiv gas.

Resultaterne af Rutherfords og hans kollega Frederick Soddys fælles arbejde blev offentliggjort i 1902-1903 i en række artikler i Philosophical Magazine. I disse artikler, efter at have analyseret de opnåede resultater, kom forfatterne til den konklusion, at det er muligt at omdanne nogle kemiske grundstoffer til andre.

Ved at pumpe luft ud af en beholder indeholdende thorium isolerede Rutherford emanationen af ​​thorium (en gas nu kendt som thoron eller radon-220, en af ​​radons isotoper) og undersøgte dens ioniserende evne. Det blev konstateret, at aktiviteten af ​​denne gas falder med det halve hvert minut.

Mens han studerede afhængigheden af ​​radioaktive stoffers aktivitet til tiden, opdagede videnskabsmanden loven om radioaktivt henfald.

Da kernerne af atomer af kemiske grundstoffer er ret stabile, foreslog Rutherford, at meget store mængder energi er nødvendige for at transformere eller ødelægge dem. Den første kerne, der udsættes for kunstig transformation, er nitrogenatomets kerne. Ved at bombardere nitrogen med højenergi-alfapartikler opdagede Rutherford udseendet af protoner - brintatomets kerner.

Rutherford er en af ​​de få nobelpristagere, der gjorde sit mest berømte værk efter at have modtaget det. Sammen med Hans Geiger og Ernst Marsden gennemførte han i 1909 et eksperiment, der påviste eksistensen af ​​en kerne i atomet. Rutherford bad Geiger og Marsden om at lede efter alfapartikler med meget store afbøjningsvinkler i dette eksperiment, hvilket ikke var forventet ud fra Thomsons model af atomet på det tidspunkt. Sådanne afvigelser blev fundet, selvom de var sjældne, og sandsynligheden for afvigelse viste sig at være en jævn, men hurtigt aftagende funktion af afvigelsesvinklen.

Rutherford indrømmede senere, at da han foreslog sine elever at udføre et eksperiment om spredning af alfapartikler i store vinkler, troede han ikke selv på et positivt resultat.

Rutherford var i stand til at fortolke data opnået fra eksperimentet, hvilket førte til, at han udviklede en planetarisk model af atomet i 1911. Ifølge denne model består et atom af en meget lille, positivt ladet kerne, der indeholder det meste af atomets masse, og lyselektroner, der kredser omkring den.

Kapitsa fik tilnavnet Rutherford "Krokodille" for hans gode gemyt. I 1931 sikrede Krokodil sig 15 tusind pund sterling til konstruktion og udstyr af en speciel laboratoriebygning til Kapitsa. I februar 1933 fandt den store åbning af laboratoriet sted i Cambridge. På endevæggen af ​​en 2-etagers bygning var der en stor krokodille hugget i sten, der dækkede hele væggen. Det blev bestilt af Kapitsa og lavet af den berømte billedhugger Eric Gill. Rutherford forklarede selv, at det var ham. Indgangsdøråbnes med en forgyldt nøgle i form af en krokodille.

Ifølge Yves forklarede Kapitsa det kaldenavn, han opfandt: "Dette dyr vender aldrig tilbage og kan derfor symbolisere Rutherfords indsigt og hans hurtige fremskridt.". Kapitsa tilføjede, at "i Rusland ser de på krokodillen med en blanding af rædsel og beundring."

Interessant nok var Rutherford, der opdagede atomets kerne, skeptisk over for kerneenergiens udsigter: "Enhver, der håber, at transformationen af ​​atomkerner vil blive en energikilde, bekender sig til nonsens.".