Trumpa Ernesto Rutherfordo biografija. Rutherfordas atranda atomo branduolį

Nobelio chemijos premija, 1908 m

Anglų fizikas Ernestas Rutherfordas gimė Naujojoje Zelandijoje, netoli Nelsono. Jis buvo vienas iš 12 ratų meistro ir statybininko Jameso Rutherfordo, škoto, ir Martos (Thompson) Rutherford, anglų kalbos mokytojos, vaikų. Pirmiausia R. lankė vietines pradines ir vidurines mokyklas, o vėliau tapo Nelsono koledžo, privačios mokyklos, stipendijos studentu. vidurinė mokykla, kur jis pasirodė esąs gabus, ypač matematikos mokinys. Akademinės sėkmės dėka R. gavo dar vieną stipendiją, kuri leido įstoti į Kenterberio koledžą Kraistčerče – viename didžiausių Naujosios Zelandijos miestų.

Kolegijoje R. didelę įtaką darė jo mokytojai: E. U., dėsčiusi fiziką ir chemiją. Bickertonas ir matematikas J.H.H. Virkite. Po to, kai 1892 m. R. buvo suteiktas menų bakalauro laipsnis, jis liko Kenterberio koledže ir tęsė studijas, nes gavo matematikos stipendiją. Kitais metais jis tapo menų magistru, geriausiai išlaikęs matematikos ir fizikos egzaminus. Jo magistro darbas buvo susijęs su aukšto dažnio radijo bangų aptikimu, kurių egzistavimas buvo įrodytas maždaug prieš dešimt metų. Siekdamas ištirti šį reiškinį, jis sukonstravo belaidį radijo imtuvą (kelerius metus anksčiau, nei tai padarė Guglielmo Marconi) ir jo pagalba priėmė kolegų perduodamus signalus iš pusės mylios atstumo.

1894 metais R. suteiktas gamtos mokslų bakalauro kvalifikacinis laipsnis. Kenterberio koledže buvo tradicija, kad bet kuris studentas, baigęs menų magistro laipsnį ir pasilikęs kolegijoje, turėjo tęsti studijas ir įgyti mokslų bakalauro laipsnį. Tada R. trumpą laiką mokytojavo vienoje iš berniukų mokyklų Kraistčerče. Dėl savo nepaprastų gabumų mokslui R. buvo apdovanotas stipendija į Kembridžo universitetą Anglijoje, kur studijavo Cavendish Laboratory – viename pirmaujančių pasaulyje mokslinių tyrimų centrų.

Kembridže R. dirbo vadovaujamas anglų fiziko J.J. Tomsonas. Thomsonui padarė didelį įspūdį R. radijo bangų tyrimai, todėl 1896 m. jis pasiūlė kartu tirti rentgeno spindulių poveikį. atvirų metų anksčiau Wilhelmas Rentgenas) dėl elektros išlydžių dujose. Jų bendradarbiavimas davė reikšmingų rezultatų, įskaitant Thomsono elektrono – atominės dalelės, turinčios neigiamą elektros krūvį, atradimą. Remdamiesi savo tyrimais Thomsonas ir R. iškėlė hipotezę, kad kai rentgeno spinduliai praeina pro dujas, jie sunaikina tų dujų atomus, išskirdami tas pats numeris teigiamai ir neigiamai įkrautos dalelės. Šias daleles jie vadino jonais. Po šio darbo R. pradėjo tyrinėti atominę sandarą.

1898 m. R. priėmė profesoriaus pareigas McGill universitete Monrealyje (Kanada), kur pradėjo eilę svarbių eksperimentų, susijusių su elemento urano radioaktyvia spinduliuote. Netrukus jis atrado du šios spinduliuotės tipus: alfa spindulių, kurie prasiskverbia tik trumpą atstumą, ir beta spindulių, kurie prasiskverbia reikšmingai. ilgesnis atstumas. Tada R. atrado, kad radioaktyvusis toris išskiria dujinį radioaktyvų produktą, kurį pavadino „emanacija“ (emisija – Red.).

Tolesni tyrimai parodė, kad kiti du radioaktyvūs elementai – radis ir aktinis – taip pat gamina emanaciją. Remdamasis šiais ir kitais atradimais, R. padarė dvi svarbias išvadas, leidžiančias suprasti radiacijos prigimtį: visi žinomi radioaktyvūs elementai skleidžia alfa ir beta spindulius, o dar svarbiau – bet kurio radioaktyvaus elemento radioaktyvumas sumažėja po tam tikro konkretaus laiko tarpo. . Šios išvados leido manyti, kad visi radioaktyvieji elementai priklauso tai pačiai atomų šeimai ir kad jų klasifikacija gali būti pagrįsta jų radioaktyvumo sumažėjimo laikotarpiu.

Remdamiesi tolesniais tyrimais, atliktais McGill universitete 1901...1902 m., R. ir jo kolega Frederickas Soddy išdėstė pagrindines jų sukurtos radioaktyvumo teorijos nuostatas. Remiantis šia teorija, radioaktyvumas atsiranda tada, kai atomas praranda savo dalelę, kuri išsiskiria dideliu greičiu, ir šis praradimas vieno cheminio elemento atomą paverčia kito atomu. R. ir Soddy pateikta teorija prieštaravo daugeliui jau egzistuojančių idėjų, įskaitant seniai priimtą sampratą, kad atomai yra nedalomos ir nekeičiamos dalelės.

R. atliko tolesnius eksperimentus, kad gautų rezultatus, patvirtinančius jo kuriamą teoriją. 1903 metais jis įrodė, kad alfa dalelės turi teigiamą krūvį. Kadangi šios dalelės turi išmatuojamą masę, jų „išmetimas“ iš atomo yra labai svarbus norint paversti vieną radioaktyvų elementą kitu. Sukurta teorija taip pat leido R. numatyti greitį, kuriuo įvairūs radioaktyvūs elementai virs jo vadinama dukterine medžiaga. Mokslininkas buvo įsitikinęs, kad alfa dalelės neatskiriamos nuo helio atomo branduolio. Tai patvirtino, kai Soddy, tuomet dirbęs su anglų chemiku Williamu Ramsay, atrado, kad radžio emanacijose yra helio, tariamos alfa dalelės.

1907 m. P., bandydamas būti arčiau mokslinių tyrimų centro, užėmė fizikos profesoriaus pareigas Mančesterio universitete (Anglija). Padedamas Hanso Geigerio, kuris vėliau išgarsėjo kaip Geigerio skaitiklio išradėjas, R. Mančesteryje sukūrė radioaktyvumo tyrimo mokyklą.

1908 m. R. buvo apdovanotas Nobelio chemijos premija „už tyrimus elementų skilimo radioaktyviųjų medžiagų chemijoje srityje“. Savo atidarymo kalboje Švedijos karališkosios mokslų akademijos vardu K.B. Hasselbergas nurodė ryšį tarp P. atliktų darbų ir Thomson, Henri Becquerel, Pierre ir Marie Curie darbų. „Atradimai lėmė nuostabią išvadą: cheminis elementas... galintis transformuotis į kitus elementus“, – sakė Hasselbergas. Savo Nobelio paskaitoje R. pažymėjo: „Yra visų priežasčių manyti, kad alfa dalelės, kurios taip laisvai išsiskiria iš daugumos radioaktyvių medžiagų, yra identiškos masės ir sudėties ir turi būti sudarytos iš helio atomų branduolių. Todėl negalime neprivesti prie išvados, kad pagrindinių radioaktyviųjų elementų, tokių kaip uranas ir toris, atomai turi būti sukurti pagal bent jau iš dalies iš helio atomų“.

Gavęs Nobelio premija R. pradėjo tyrinėti reiškinį, kuris buvo pastebėtas, kai plonos aukso folijos plokštelė buvo bombarduojama radioaktyvaus elemento, pavyzdžiui, urano, išmestomis alfa dalelėmis. Paaiškėjo, kad naudojant alfa dalelių atspindžio kampą galima ištirti stabilių elementų, sudarančių plokštę, struktūrą. Pagal tuomet priimtas idėjas atomo modelis buvo kaip razinų pudingas: teigiami ir neigiami krūviai atomo viduje pasiskirstę tolygiai, todėl negalėjo reikšmingai pakeisti alfa dalelių judėjimo krypties. Tačiau P. pastebėjo, kad tam tikros alfa dalelės gerokai nukrypo nuo numatytos krypties. didesniu mastu nei leido teorija. Dirbdamas su Mančesterio universiteto studentu Ernestu Marsdenu, mokslininkas patvirtino, kad gana daug alfa dalelių buvo nukreiptos toliau nei tikėtasi, kai kurios – didesniu nei 90 laipsnių kampu.

Apmąstydamas šį reiškinį R. 1911 m naujas modelis atomas. Remiantis šiandien visuotinai priimta jo teorija, teigiamai įkrautos dalelės telkiasi sunkiajame atomo centre, o neigiamo krūvio dalelės (elektronai) yra orbitoje aplink branduolį, gana toli. ilgas atstumas Nuo jo. Šis modelis yra kaip mažas modelis saulės sistema, reiškia, kad atomai daugiausia susideda iš tuščia vieta. Platus R. teorijų pripažinimas prasidėjo 1913 m., kai danų fizikas Nielsas Bohras prisijungė prie mokslininko darbo Mančesterio universitete. Bohras parodė, kad kalbant apie R. pasiūlytą struktūrą, gerai žinoma fizines savybes vandenilio atomas, taip pat kelių sunkesnių elementų atomai.

Kada išsiveržė pirmasis? Pasaulinis karas, R. buvo paskirtas Didžiosios Britanijos Admiraliteto Išradimų ir tyrimų biuro civilinio komiteto nariu ir nagrinėjo povandeninių laivų buvimo vietos nustatymo problemą naudojant akustiką. Po karo jis grįžo į Mančesterio laboratoriją ir 1919 m. padarė dar vieną esminį atradimą. Tiriant vandenilio atomų struktūrą, bombarduojant juos alfa dalelėmis, kurios turi didelis greitis, jis savo detektoriuje pastebėjo signalą, kurį galima paaiškinti vandenilio atomo branduolio pajudėjimu dėl susidūrimo su alfa dalele. Tačiau lygiai toks pat signalas pasirodė, kai mokslininkas vandenilio atomus pakeitė azoto atomais. R. šio reiškinio priežastį paaiškino sakydamas, kad bombardavimas sukelia stabilaus atomo skilimą. Tie. Vykstant procesui, panašiam į natūralų skilimą, kurį sukelia radiacija, alfa dalelė išmuša vieną protoną (vandenilio atomo branduolį) iš stabilios. normaliomis sąlygomis azoto atomo branduolį ir suteikia jam siaubingą greitį. Kiti įrodymai šiam reiškinio aiškinimui buvo gauti 1934 m., kai Frédéricas Joliot ir Irène Joliot-Curie atrado dirbtinį radioaktyvumą.

1919 m. R. persikėlė į Kembridžo universitetą ir tapo Thomsono įpėdiniu eksperimentinės fizikos profesoriaus ir Cavendish laboratorijos direktoriaus pareigose, o 1921 m. užėmė gamtos mokslų profesoriaus pareigas Karališkojoje Londono institute. 1930 metais R. buvo paskirtas Mokslinių ir pramoninių tyrimų biuro vyriausybės patariamosios tarybos pirmininku. Būdamas savo karjeros viršūnėje, mokslininkas pritraukė daug talentingų jaunų fizikų dirbti į savo laboratoriją Kembridže, įskaitant. P.M. Blackettas, Johnas Cockcroftas, Jamesas Chadwickas ir Ernestas Waltonas. Nepaisant to, kad dėl to pačiam R. liko mažiau laiko veiklai tiriamasis darbas, jo gilus susidomėjimas atliekamais tyrimais ir aiškus vadovavimas padėjo išlaikyti aukštas lygis jo laboratorijoje atliktas darbas. Moksleiviai ir kolegos prisiminė mokslininką kaip mielą, malonų žmogų. Kartu su jam, kaip teoretikui, būdinga įžvalgumo dovana, R. turėjo praktinį potraukį. Būtent jos dėka jis visada tiksliai paaiškindavo pastebėtus reiškinius, kad ir kokie neįprasti jie atrodytų iš pirmo žvilgsnio.

Susirūpinęs dėl nacių Adolfo Hitlerio vyriausybės politikos, R. 1933 m. tapo Akademinės pagalbos tarybos, sukurtos padėti pabėgusiems iš Vokietijos, prezidentu.

1900 m., trumpos kelionės metu į Naujoji Zelandija, R. vedė Mary Newton, kuri pagimdė jam dukrą. Beveik iki gyvenimo pabaigos jis džiaugėsi gera sveikata ir po trumpos ligos mirė 1937 m. Kembridže. R. yra palaidotas Vestminsterio abatijoje prie Izaoko Niutono ir Charleso Darwino kapų.

Tarp apdovanojimų, kuriuos gavo R., yra Londono karališkosios draugijos Rumfordo medalis (1904 m.) ir Copley medalis (1922 m.), taip pat Britanijos ordinas už nuopelnus (1925 m.). 1931 metais mokslininkui buvo suteiktas bendraamžis. R. buvo apdovanoti Naujosios Zelandijos, Kembridžo, Viskonsino, Pensilvanijos ir McGill universitetų garbės laipsniais. Jis buvo Getingeno karališkosios draugijos narys korespondentas, taip pat Naujosios Zelandijos filosofijos instituto ir Amerikos filosofijos draugijos narys. Sent Luiso mokslų akademija, Londono karališkoji draugija ir Britanijos mokslo pažangos asociacija.

Nobelio premijos laureatai: Enciklopedija: Trans. iš anglų k. – M.: Progresas, 1992 m.
© H.W. „Wilson Company“, 1987 m.
© Vertimas į rusų kalbą su priedais, leidykla „Progress“, 1992 m.

Pirmasis E. Rutherfordo straipsnio puslapis „Philosophical Magazine“, 6, 21 (1911), kuriame pirmą kartą buvo pristatyta „atomo branduolio“ sąvoka.

Prieš 100 metų E. Rutherfordo atrastas atomo branduolys yra surišta sąveikaujančių protonų ir neutronų sistema. Kiekvienas atomo branduolys yra savaip unikalus. Dėl aprašymo atomų branduoliai išvystyta įvairių modelių, apibūdinantys atskirus specifinius atomų branduolių bruožus. Atrastos atomų branduolių savybių tyrimas naujas pasaulis- subatominis kvantinis pasaulis, paskatinęs naujų išsaugojimo ir simetrijos dėsnių nustatymą. Branduolinės fizikos žinios yra plačiai naudojamos gamtos moksluose nuo gyvųjų sistemų tyrimo iki astrofizikos.

1. 1911 m. Rutherfordas atranda atomo branduolį.

1911 m. birželio mėnesio „Philosophical Magazine“ numeryje buvo paskelbtas E. Rutherfordo veikalas „α- ir β-dalelių sklaida pagal materiją ir atomo sandarą“, kuriame samprata "atomo branduolys".
E. Rutherfordas išanalizavo G. Geigerio ir E. Marsdeno darbo dėl α dalelių sklaidos ant plonos aukso folijos rezultatus, kuriuose netikėtai buvo atrasta, kad nedidelis skaičius α dalelių yra nukreiptos kampu, didesniu nei 90°. Šis rezultatas prieštaravo tuomet dominavusiam J. J. Thomsono atomo modeliui, pagal kurį atomą sudarė neigiamai įkrauti elektronai ir vienodas teigiamos elektros kiekis, tolygiai paskirstytas R ≈ 10–8 cm spindulio sferoje. Geigeris ir Marsdenas, Rutherfordas sukūrė taškinio elektros krūvio išsklaidymo modelį kitu. taškinis mokestis remiantis Kulono dėsniu ir Niutono judėjimo dėsniais ir gauta α dalelių sklaidos kampu θ tikimybės priklausomybė nuo krintančios α dalelės energijos E.

Geigerio ir Marsdeno išmatuotas α dalelių kampinis pasiskirstymas gali būti paaiškintas tik tuo atveju, jei manytume, kad atomas turi centrinį krūvį, paskirstytą tokio dydžio srityje.<10 -12 см. Результирующий заряд ядра приблизительно равен Ae/2, где A - вес атома в атомных единицах массы, e - фундаментальная единица заряда. Точность определения величины заряда ядра золота составила ≈ 20%. Так возникла планетарная модель атома, согласно которой атом состоит из массивного положительно заряженного атомного ядра и вращающихся вокруг него электронов. Так как в целом атом электрически нейтрален - положительный заряд ядра компенсировался отрицательным зарядом электронов. Число электронов в атоме определялось величиной заряда ядра Z.

1910 m. jaunas mokslininkas, vardu Marsdenas, atvyko dirbti į Rutherfordo laboratoriją. Jis paprašė Rutherfordo pateikti jam labai paprastą užduotį. Rutherfordas nurodė jam suskaičiuoti alfa daleles, praeinančias per materiją, ir rasti jų sklaidą. Tuo pat metu Rutherfordas pažymėjo, kad, jo nuomone, Marsdenas neras nieko pastebimo. Rutherfordas savo svarstymus grindė tuo metu priimtu Tomsono atomo modeliu. Pagal šį modelį atomas buvo pavaizduotas 10 dydžio sfera -8 cm su vienodai paskirstytu teigiamu krūviu, kuriame buvo įsiterpę elektronai. Pastarųjų harmoninės vibracijos nulėmė emisijos spektrus. Nesunku parodyti, kad alfa dalelės turėtų nesunkiai prasiskverbti pro tokią sferą, o ypatingo sklaidos nebuvo galima tikėtis. Alfa dalelės išleido visą energiją savo kelyje, kad išstumtų elektronus, kurie jonizavo aplinkinius atomus.
Marsdenas, vadovaujamas Geigerio, pradėjo atlikti savo stebėjimus ir netrukus pastebėjo, kad dauguma alfa dalelių praeina pro materiją, tačiau vis tiek pastebimas sklaidymas, o kai kurios dalelės tarsi atšoka. Kai Rutherfordas apie tai sužinojo, jis pasakė:
— Tai yra neįmanoma. Tai taip pat neįmanoma, kaip ir neįmanoma kulkai atšokti nuo popieriaus.
Ši frazė parodo, kaip konkrečiai ir perkeltine prasme jis matė reiškinį.
Marsdenas ir Geigeris paskelbė savo darbą, o Rutherfordas iškart nusprendė, kad esama atomo idėja yra neteisinga ir ją reikia iš esmės peržiūrėti.
Tyrinėdamas atspindėtų α-dalelių pasiskirstymo dėsnį, Rutherfordas bandė nustatyti, koks lauko pasiskirstymas atomo viduje buvo būtinas, kad būtų nustatytas dispersijos dėsnis, pagal kurį α-dalelės gali grįžti atgal. Jis padarė išvadą, kad tai įmanoma, kai visas krūvis yra sutelktas ne visame atomo tūryje, o centre. Šio centro, kurį jis pavadino branduoliu, dydis yra labai mažas: 10 -12 —10 -13 cm skersmens. Bet kur tada turėtume dėti elektronus? Rutherfordas nusprendė, kad neigiamo krūvio elektronai turi būti paskirstyti ratu – juos galima laikyti sukimosi būdu, kurio išcentrinė jėga atsveria teigiamo branduolio krūvio traukos jėgą. Vadinasi, atomo modelis yra ne kas kita, kaip tam tikra saulės sistema, susidedanti iš šerdies – saulės ir elektronų – planetų. Taigi jis sukūrė savo atomo modelį.
Šis modelis buvo visiškai suglumęs, nes prieštaravo kai kuriems tuometiniams, atrodytų, nepajudinamiems fizikos pagrindams..

P.L. Kapitsa. „Prisiminimai apie profesorių E. Rutherfordą“

1909-1911 G. Geigerio ir E. Marsdeno eksperimentai

G. Geigeris ir E. Marsdenas matė, kad, praeinant per ploną aukso foliją, dauguma α dalelių, kaip ir tikėtasi, praskriejo be deformacijos, tačiau netikėtai buvo aptikta, kad kai kurios α dalelės buvo nukreiptos labai dideliais kampais. Kai kurios alfa dalelės netgi buvo išsklaidytos priešinga kryptimi. Tomsono ir Rutherfordo modelių atomų elektrinio lauko stiprio skaičiavimai rodo reikšmingą šių modelių skirtumą. Teigiamo krūvio, paskirstyto atomo paviršiuje, lauko stipris Tomsono modelio atveju yra ~10 13 V/m. Rutherfordo modelyje teigiamas krūvis yra atomo centre regione R< 10 -12 см создаёт напряженности поля на 8 порядков больше. Только такое сильное электрического поле массивного заряженного тела может отклонить α-частицы на большие углы, в то время как в слабом электрическом поле модели Томсона это было невозможно.

E. Rutherfordas, 1911 m „Tai gerai žinomaα - Irβ -dalelės, susidūrusios su medžiagos atomais, patiria nukrypimą nuo tiesaus kelio. Šis išsibarstymas yra daug labiau pastebimasβ -dalelės neiα - dalelės, nes jie turi žymiai mažesnius impulsus ir energiją. Todėl nėra jokių abejonių, kad tokios greitai judančios dalelės prasiskverbia pro atomus, su kuriais susiduria, ir kad pastebėti nukrypimai atsiranda dėl stipraus elektrinio lauko, veikiančio atominėje sistemoje. Paprastai buvo manoma, kad spindulio sklaidaα - arbaβ -spinduliai, praeinantys per ploną medžiagos plokštelę, yra daugybės mažų sklaidų, prasiskverbiančių medžiagos atomams, rezultatas. Tačiau Geigerio ir Marsdeno stebėjimai parodė, kad tam tikra sumaα - Vieno susidūrimo metu dalelės nukrypsta daugiau nei 90°. Paprastas skaičiavimas rodo, kad atome turi egzistuoti stiprus elektrinis laukas, kad vieno susidūrimo metu susidarytų tokia didelė deformacija.

1911 E. Rutherfordas. Atomo branduolys

α + 197 Au → α + 197 Au

Ernestas Rutherfordas (1891-1937)

Remdamasis planetiniu atomo modeliu, Rutherfordas išvedė formulę, apibūdinančią α dalelių sklaidą ant plonos aukso folijos, atitinkančią Geigerio ir Marsdeno rezultatus. Rutherfordas padarė prielaidą, kad α dalelės ir atominiai branduoliai, su kuriais jie sąveikauja, gali būti laikomi taškinėmis masėmis ir krūviais ir kad tarp teigiamai įkrautų branduolių ir α dalelių veikia tik elektrostatinės atstumiančios jėgos ir kad branduolys yra toks sunkus, palyginti su α dalele, kad tai daro. nejudėti sąveikos metu. Elektronai sukasi aplink atomo branduolį būdingu ~10-8 cm atominiu masteliu ir dėl mažos masės neturi įtakos α dalelių sklaidai.

Pirma, Rutherfordas gavo α-dalelės, turinčios E energiją, sklaidos kampo θ priklausomybę nuo susidūrimo su taškiniu masyviu branduoliu smūgio parametro b. b - smūgio parametras - mažiausias atstumas, kuriuo α dalelė priartėtų prie branduolio, jei tarp jų nebūtų atstumiamųjų jėgų, θ - α dalelės sklaidos kampas, Z 1 e - α dalelės elektros krūvis, Z 2 e - elektros krūvio branduoliai.
Tada Rutherfordas apskaičiavo, kokia α dalelių, kurių energija E, pluošto dalis yra išsklaidyta kampu θ, priklausomai nuo branduolio krūvio Z 2 e ir α dalelės krūvio Z 1 e. Taigi, remiantis klasikiniais Niutono ir Kulono dėsniais, buvo gauta garsioji Rutherfordo sklaidos formulė. Pagrindinis dalykas išvedant formulę buvo prielaida, kad atome yra didžiulis teigiamai įkrautas centras, kurio matmenys yra R< 10 -12 см.

E. Rutherfordas, 1911 m. „Paprasčiausia prielaida yra ta, kad atomo centrinis krūvis yra paskirstytas labai mažame tūryje ir kad dideli pavieniai nukrypimai atsiranda dėl viso centrinio krūvio, o ne dėl jo sudedamųjų dalių. Tuo pačiu metu eksperimentiniai duomenys nėra pakankamai tikslūs, kad paneigtų mažos dalies teigiamo krūvio egzistavimo galimybę palydovų, esančių tam tikru atstumu nuo centro, pavidalu... Pažymėtina, kad rasta apytikslė Aukso atomo centrinio krūvio vertė (100e) maždaug sutampa su nustatyta verte, kuri turėtų aukso atomą, sudarytą iš 49 helio atomų, kurių kiekvienas turi 2e krūvį. Galbūt tai tik sutapimas, bet tai labai viliojanti radioaktyvios medžiagos helio atomų, turinčių du krūvio vienetus, emisijos požiūriu.

J. J. Thomson ir E. Rutherford

E. Rutherfordas, 1921 m.„Atomo branduolinės struktūros samprata iš pradžių kilo bandant paaiškinti α dalelių išsibarstymą dideliais kampais, kai jos praeina per plonus medžiagos sluoksnius. Kadangi α dalelės turi didelę masę ir didelį greitį, šie reikšmingi nuokrypiai buvo nepaprastai dideli; jie nurodė, kad egzistuoja labai intensyvios elektros energijos! arba magnetiniai laukai atomų viduje. Norint paaiškinti šiuos rezultatus, reikėjo daryti prielaidą, kad atomą sudaro įkrautas masyvus branduolys, labai mažas, palyginti su įprastai priimta atomo skersmens verte. Šiame teigiamai įkrautame branduolyje yra didžioji atomo masės dalis ir jį tam tikru atstumu supa neigiami elektronai, pasiskirstę tam tikru būdu; kurių skaičius lygus visam teigiamam branduolio krūviui. Esant tokioms sąlygoms, šalia branduolio turėtų egzistuoti labai intensyvus elektrinis laukas, o α-dalelės, susitikusios su atskiru atomu, einančios arti branduolio, nukrypsta reikšmingais kampais. Darant prielaidą, kad elektrinės jėgos kinta atvirkščiai proporcingai atstumo kvadratui šalia branduolio, autorius gavo ryšį, susiejantį tam tikru kampu išsibarsčiusių α dalelių skaičių su branduolio krūviu ir α energija. -dalelė.
Klausimas, ar elemento atominis skaičius yra tinkamas jo branduolinio krūvio matas, yra toks svarbus, kad jį išspręsti reikia taikyti visus įmanomus metodus. Šiuo metu Cavendish laboratorijoje atliekami keli tyrimai, siekiant patikrinti šio ryšio tikslumą. Du labiausiai tiesioginiai metodai yra pagrįsti greitų α ir β spindulių sklaidos tyrimu. Pirmąjį metodą naudoja Chadwickas, kuris naudoja naujus metodus; paskutinis – Crowthar. Iki šiol Chadwicko gauti rezultatai visiškai patvirtina atominio skaičiaus tapatumą su branduolio krūviu galimo eksperimento tikslumo ribose, kuris Chadwickui yra apie 1%.

Nepaisant to, kad dviejų protonų ir dviejų neutronų derinys yra itin stabilus darinys, šiuo metu manoma, kad α dalelės nėra įtrauktos į branduolį kaip savarankiškas struktūrinis darinys. α-radioaktyvių elementų atveju α dalelės surišimo energija yra didesnė už energiją, reikalingą dviem protonams ir dviem neutronams atskirai pašalinti iš branduolio, todėl α dalelė gali būti išspinduliuota iš branduolio, nors jos nėra branduolys kaip savarankiškas ugdymas.
Rutherfordo prielaida, kad atomo branduolį gali sudaryti tam tikras skaičius helio atomų arba maždaug teigiamai įkrautų branduolio palydovų, buvo visiškai natūralus jo atradimo paaiškinimas. α radioaktyvumas. Idėja, kad dalelės gali atsirasti dėl įvairių sąveikų, tuo metu dar neegzistavo.
1911 metais E. Rutherfordas atradęs atominį branduolį ir vėliau pradėtas branduolinių reiškinių tyrimas radikaliai pakeitė mūsų supratimą apie mus supantį pasaulį. Tai praturtino mokslą naujomis sąvokomis ir buvo subatominės materijos struktūros tyrimo pradžia.

Ernestas Rutherfordas yra trumpa anglų fiziko, branduolinės fizikos pradininko, biografija, aprašyta šiame straipsnyje.

Ernesto Rutherfordo trumpa biografija

(1871–1937)

Ernestas Rutherfordas gimė 1871 m. rugpjūčio 30 d. Naujojoje Zelandijoje, mažame Spring Grove kaimelyje, ūkininko šeimoje. Iš dvylikos vaikų jis pasirodė gabiausias.

Ernestas puikiai baigė pradinę mokyklą. Nelsono koledže, kur Ernestas Rutherfordas buvo priimtas į penktą klasę, mokytojai pastebėjo jo išskirtinius matematinius gebėjimus. Vėliau Ernestas susidomėjo gamtos mokslais – fizika ir chemija.

Kenterberio koledže Rutherfordas įgijo aukštąjį išsilavinimą, po kurio dvejus metus entuziastingai užsiėmė moksliniais tyrimais elektrotechnikos srityje.

1895 m. jis išvyko į Angliją, kur iki 1898 m. dirbo Kembridže, Cavendish laboratorijoje, vadovaujamas iškilaus fiziko Josepho-John Thomson. Tai daro didelį proveržį nustatant atstumą, lemiantį elektromagnetinės bangos ilgį.

1898 metais jis pradėjo tyrinėti radioaktyvumo fenomeną. Pirmasis esminis Rutherfordo atradimas šioje srityje – urano skleidžiamos radiacijos nehomogeniškumo atradimas – atnešė jam populiarumą. Rutherfordo dėka alfa ir beta spinduliuotės samprata pateko į mokslą.

Būdamas 26 metų, Rutherfordas buvo pakviestas į Monrealį profesoriumi McGill universitete, kuris yra geriausias Kanadoje. Rutherfordas 10 metų dirbo Kanadoje ir ten įkūrė mokslinę mokyklą.

1903 metais 32 metų mokslininkas buvo išrinktas Britų mokslų akademijos Londono karališkosios draugijos nariu.

1907 m. Rutherfordas ir jo šeima persikėlė iš Kanados į Angliją, kad užimtų profesoriaus pareigas Mančesterio universiteto fizikos katedroje. Iš karto po atvykimo Rutherfordas pradėjo atlikti eksperimentinius radioaktyvumo tyrimus. Su juo dirbo jo padėjėjas ir mokinys, vokiečių fizikas Hansas Geigeris, sukūręs gerai žinomą Geigerio skaitiklį.

1908 m. Rutherfordas gavo Nobelio chemijos premiją už elementų transformacijos tyrimus.

Rutherfordas atliko daugybę eksperimentų, kurie patvirtino, kad alfa dalelės yra dvigubai jonizuoti helio atomai. Kartu su kitu savo mokiniu Ernestu Marsdenu (1889–1970) jis tyrinėjo alfa dalelių prasiskverbimo per plonas metalines plokšteles ypatumus. Remdamasis šiais eksperimentais, mokslininkas pasiūlė planetinį atomo modelį: Atomo centre yra branduolys, aplink kurį sukasi elektronai. Tai buvo puikus to meto atradimas!

Rutherfordas numatė neutrono atradimą, galimybę suskaidyti lengvųjų elementų atominius branduolius ir dirbtines branduolines transformacijas.

Jis 18 metų (nuo 1919 iki 1937) vadovavo Cavendish laboratorijai.

E. Rutherfordas buvo išrinktas visų pasaulio akademijų garbės nariu.

Ernestas Rutherfordas mirė 1937 m. spalio 19 d., praėjus keturioms dienoms po skubios operacijos dėl netikėtos būklės – pasmaugtos išvaržos – sulaukęs 66 metų.

Kaip rašo V.I Grigorjevas: „Ernesto Rutherfordo, kuris dažnai pagrįstai vadinamas vienu iš mūsų amžiaus fizikos titanų, darbai, kelių kartų jo mokinių darbai turėjo didžiulę įtaką ne tik mūsų amžiaus mokslui ir technologijoms, bet ir milijonų žmonių gyvenimus. Jis buvo optimistas, tikėjo žmonėmis ir mokslu, kuriam paskyrė visą savo gyvenimą.

Ernestas Rutherfordas gimė 1871 m. rugpjūčio 30 d. netoli Nelsono miesto (Naujoji Zelandija), ratų meistro Jameso Rutherfordo, imigranto iš Škotijos, šeimoje.

Ernestas buvo ketvirtas vaikas šeimoje, be jo buvo dar 6 sūnūs ir 5 dukros. Jo motina. Martha Thompson, dirbo kaimo mokytoja. Kai jo tėvas organizavo medžio apdirbimo įmonę, berniukas dažnai dirbo jam vadovaujamas. Įgyti įgūdžiai vėliau padėjo Ernestui projektuoti ir konstruoti mokslinę įrangą.

Baigęs mokyklą Havelocke, kur tuo metu gyveno šeima, jis gavo stipendiją tęsti mokslus Nelsono provincijos koledže, kur įstojo 1887 m. Po dvejų metų Ernestas išlaikė egzaminą Kenterberio koledže, Naujosios Zelandijos universiteto filiale Kraistčerče. Kolegijoje Rutherfordui didelę įtaką padarė jo mokytojai: fizikos ir chemijos mokytojas E.W. Bickertonas ir matematikas J.H.H. Virkite.

Ernestas pademonstravo puikius sugebėjimus. Baigęs ketvirtą kursą gavo apdovanojimą už geriausią matematikos darbą ir užėmė pirmąją vietą ne tik matematikos, bet ir fizikos magistro egzaminuose. 1892 m. tapęs menų magistranu, kolegijos nepaliko. Rutherfordas pasinėrė į savo pirmąjį savarankišką mokslinį darbą. Jis buvo vadinamas „geležies magnetizavimu aukšto dažnio iškrovų metu“ ir buvo susijęs su aukšto dažnio radijo bangų aptikimu. Siekdamas ištirti šį reiškinį, jis sukonstravo radijo imtuvą (kelerius metus anksčiau, nei Markonis padarė) ir jo pagalba priėmė kolegų perduodamus signalus iš pusės mylios atstumo. Jaunojo mokslininko darbas buvo paskelbtas 1894 metais Naujosios Zelandijos filosofijos instituto naujienose.

Talentingiausiems britų karūnos jauniesiems užjūrio subjektams kartą per dvejus metus buvo skiriama speciali stipendija, kuri suteikė galimybę išvykti tobulinti mokslo į Angliją. 1895 m. atsilaisvino mokslinio išsilavinimo stipendija. Pirmasis kandidatas į šią stipendiją, chemikas Maclaurinas, atsisakė dėl šeimyninių priežasčių, antrasis kandidatas buvo Rutherfordas. Atvykęs į Angliją, Rutherfordas gavo kvietimą iš J.J. Thomson dirbti Kembridže, Cavendish laboratorijoje. Taip prasidėjo Rutherfordo mokslinė kelionė.

Thomsonui didelį įspūdį paliko Rutherfordo radijo bangų tyrimai, todėl 1896 m. jis pasiūlė kartu ištirti rentgeno spindulių poveikį elektros iškrovoms dujose. Tais pačiais metais pasirodė bendras Thomsono ir Rutherfordo darbas „Dėl elektros energijos perėjimo per dujas, veikiamas rentgeno spindulių“. Kitais metais buvo paskelbtas paskutinis Rutherfordo straipsnis šia tema „Elektrinių bangų magnetinis detektorius ir kai kurie jo pritaikymai“. Po to jis visiškai sutelkia savo pastangas į dujų išleidimo tyrimą. 1897 m. pasirodė jo naujas darbas „Dėl rentgeno spindulių veikiamų dujų elektrifikavimo ir rentgeno spindulių absorbcijos dujomis ir garais“.

Bendradarbiavimas su Thomson davė reikšmingų rezultatų, įskaitant pastarojo elektrono – neigiamą elektros krūvį turinčios dalelės – atradimą. Remdamiesi savo tyrimais Thomsonas ir Rutherfordas iškėlė hipotezę, kad kai rentgeno spinduliai praeina pro dujas, jie sunaikina tų dujų atomus, išskirdami vienodą skaičių teigiamai ir neigiamai įkrautų dalelių. Šias daleles jie vadino jonais. Po šio darbo Rutherfordas pradėjo tyrinėti materijos atominę struktūrą.

1898 m. rudenį Rutherfordas priėmė profesoriaus vietą McGill universitete Monrealyje. Iš pradžių Rutherfordo dėstymas nebuvo itin sėkmingas: studentams nepatiko paskaitos, kurias jaunas profesorius, dar visiškai neišmokęs pajusti auditorijos, persotino smulkmenomis. Iš pradžių moksliniame darbe kilo tam tikrų sunkumų dėl užsakytų radioaktyviųjų vaistų atvežimo vėlavimo. Mat, nepaisant visų pastangų, jis negavo pakankamai lėšų reikiamiems instrumentams pagaminti. Rutherfordas daugumą eksperimentams reikalingos įrangos pastatė savo rankomis.

Nepaisant to, Monrealyje jis dirbo gana ilgai – septynerius metus. Išimtis buvo 1900 m., kai Rutherfordas susituokė trumpai viešėdamas Naujojoje Zelandijoje. Jo išrinktoji buvo Mary Georgia Newton, Kraisčerčo pensiono, kuriame jis kadaise gyveno, savininko dukra. 1901 metų kovo 30 dieną Rutherfordų poroje gimė vienintelė dukra. Laikui bėgant tai beveik sutapo su naujo fizikos mokslo skyriaus – branduolinės fizikos – gimimu.

„1899 metais Rutherfordas atrado torio emanaciją, o 1902-03 kartu su F. Soddy jau priėjo prie bendro radioaktyviųjų virsmų dėsnio“, – rašo V.I. Grigorjevas. – Apie šį mokslinį renginį reikia pasakyti daugiau. Visi pasaulio chemikai tvirtai išmoko, kad vieno cheminio elemento pavertimas kitu yra neįmanomas, kad alchemikų svajonės pagaminti auksą iš švino turėtų būti palaidotos amžiams. O dabar pasirodo kūrinys, kurio autoriai teigia, kad elementų transformacijos radioaktyvaus skilimo metu ne tik vyksta, bet jų sustabdyti ar sulėtinti net neįmanoma. Be to, suformuluoti tokių transformacijų dėsniai. Dabar suprantame, kad elemento padėtį Mendelejevo periodinėje lentelėje, taigi ir jo chemines savybes, lemia branduolio krūvis. Alfa skilimo metu, kai branduolio krūvis sumažėja dviem vienetais ("elementarus" krūvis - elektrono krūvio modulis imamas kaip vienas), elementas periodinėje lentelėje "perkelia" dvi ląsteles aukštyn su elektroniniu beta skilimu. - viena ląstelė žemyn, su pozitronu - vienu kvadratu aukštyn. Nepaisant šio įstatymo akivaizdaus paprastumo ir net akivaizdumo, jo atradimas tapo vienu svarbiausių mūsų amžiaus pradžios mokslo įvykių“.

Savo klasikiniame darbe „Radioaktyvumas“ Rutherfordas ir Soddy nagrinėjo esminį radioaktyviųjų virsmų energijos klausimą. Skaičiuodami radžio skleidžiamų alfa dalelių energiją, jie daro išvadą, kad „radioaktyvių transformacijų energija yra mažiausiai 20 000 kartų, o gal ir milijoną kartų didesnė už bet kokios molekulinės transformacijos energiją“. Rutherfordas ir Soddy padarė išvadą, kad „energija, paslėpta atome, yra daug kartų didesnė už energiją, kurią išskiria įprastos cheminės reakcijos“. Į šią milžinišką energiją, jų nuomone, reikėtų atsižvelgti „aiškinant kosminės fizikos reiškinius“. Visų pirma saulės energijos pastovumą galima paaiškinti tuo, kad „Saulėje vyksta subatominiai transformacijos procesai“.

Negalima atsistebėti autorių, kurie kosminį branduolinės energijos vaidmenį įžvelgė dar 1903 m., įžvalgumu. Šie metai buvo naujos energijos formos atradimo metai, apie kurį Rutherfordas ir Soddy tvirtai kalbėjo, vadindami tai vidine atomine energija.

Visame pasaulyje žinomas mokslininkas, Londono karališkosios draugijos narys (1903 m.) gauna kvietimą užimti kėdę Mančesteryje. 1907 m. gegužės 24 d. Rutherfordas grįžo į Europą. Čia Rutherfordas pradėjo energingą veiklą, pritraukdamas jaunus mokslininkus iš viso pasaulio. Vienas iš aktyvių jo bendradarbių buvo vokiečių fizikas Hansas Geigeris, pirmojo elementariųjų dalelių skaitiklio kūrėjas. Mančesteryje su Rutherfordu dirbo E. Marsdenas, K. Fajansas, G. Moseley, G. Hevesy ir kiti fizikai bei chemikai.

1908 metais Rutherfordas buvo apdovanotas Nobelio chemijos premija „už elementų skilimo tyrimus radioaktyviųjų medžiagų chemijoje“. Savo atidarymo kalboje Švedijos karališkosios mokslų akademijos vardu K.B. Hasselbergas atkreipė dėmesį į ryšį tarp Rutherfordo darbų ir Thomsono, Henri Becquerel, Pierre ir Marie Curie darbų. „Atradimai lėmė stulbinančią išvadą: cheminis elementas... gali virsti kitais elementais“, – sakė Hasselbergas. Savo Nobelio paskaitoje Rutherfordas pažymėjo: „Yra visų priežasčių manyti, kad alfa dalelės, kurios taip laisvai išmetamos iš daugumos
radioaktyviosios medžiagos yra identiškos masės ir sudėties ir turi būti sudarytos iš helio atomų branduolių. Todėl negalime padaryti išvados, kad pagrindinių radioaktyviųjų elementų, tokių kaip uranas ir toris, atomai turi būti bent iš dalies pagaminti iš helio atomų.

Gavęs Nobelio premiją, Rutherfordas atliko eksperimentus, bombarduodamas plonos aukso folijos plokštę alfa dalelėmis. Gauti duomenys paskatino jį 1911 m. sukurti naują atomo modelį. Pagal jo visuotinai priimtą teoriją teigiamai įkrautos dalelės telkiasi sunkiajame atomo centre, o neigiamo krūvio (elektronai) yra branduolio orbitoje, gana dideliu atstumu nuo jo. Šis modelis yra tarsi mažas saulės sistemos modelis. Tai reiškia, kad atomai daugiausia susideda iš tuščios erdvės.

Platus Rutherfordo teorijos pripažinimas prasidėjo, kai danų fizikas Nielsas Bohras prisijungė prie mokslininko darbo Mančesterio universitete. Bohras parodė, kad, remiantis Rutherfordo pasiūlytais terminais, struktūras galima paaiškinti gerai žinomomis vandenilio atomo fizinėmis savybėmis, taip pat kelių sunkesnių elementų atomais.

Vaisingą Rutherfordo grupės darbą Mančesteryje nutraukė Pirmasis pasaulinis karas. Didžiosios Britanijos vyriausybė paskyrė Rutherfordą „Admirolo išradimų ir tyrimų štabo“ nariu, organizacijos, sukurtos ieškoti būdų kovoti su priešo povandeniniais laivais. Dėl to Rutherfordo laboratorija pradėjo garso sklidimo po vandeniu tyrimus. Tik pasibaigus karui mokslininkas galėjo atnaujinti atominius tyrimus.

Po karo jis grįžo į Mančesterio laboratoriją ir 1919 m. padarė dar vieną esminį atradimą. Rutherfordui pavyko atlikti pirmąją atomų transformacijos reakciją dirbtinai. Bombarduodamas azoto atomus alfa dalelėmis, Rutherfordas gavo deguonies atomus. Dėl Rutherfordo tyrimų smarkiai išaugo atomo fizikų susidomėjimas atomo branduolio prigimtimi.

Taip pat 1919 m. Rutherfordas persikėlė į Kembridžo universitetą, pakeisdamas Thomsoną eksperimentinės fizikos profesoriumi ir Cavendish laboratorijos direktoriumi, o 1921 m. jis pradėjo eiti gamtos mokslų profesoriaus pareigas Karališkojoje Londono institute. 1925 metais mokslininkas buvo apdovanotas Didžiosios Britanijos ordinu už nuopelnus. 1930 m. Rutherfordas buvo paskirtas Mokslinių ir pramoninių tyrimų biuro vyriausybės patariamosios tarybos pirmininku. 1931 m. jis gavo lordo titulą ir tapo Anglijos parlamento Lordų rūmų nariu.

Moksleiviai ir kolegos prisiminė mokslininką kaip mielą, malonų žmogų. Jie žavėjosi jo nepaprastu kūrybingu mąstymo būdu ir prisiminė, kaip jis džiaugsmingai pasakė prieš kiekvieną naują tyrimą: „Tikiuosi, tai svarbi tema, nes vis dar yra tiek daug dalykų, kurių mes nežinome“.

Susirūpinęs dėl Adolfo Hitlerio nacių vyriausybės politikos, Rutherfordas 1933 m. tapo Akademinės pagalbos tarybos, kuri buvo sukurta padėti bėgantiems iš Vokietijos, prezidentu.

Beveik iki gyvenimo pabaigos jis džiaugėsi gera sveikata ir po trumpos ligos mirė Kembridže 1937 m. spalio 20 d. Pripažindamas jo išskirtines nuopelnus mokslo plėtrai, mokslininkas buvo palaidotas Vestminsterio abatijoje.

Anglų fizikas, vienas iš radioaktyvumo ir atomo sandaros doktrinos kūrėjų, mokslinės mokyklos įkūrėjas. h.-k. RAS (1922), dalis. SSRS mokslų akademija (1925). Rež. Cavendish laboratorija (nuo 1919 m.). Atrado (1899) alfa ir beta spindulius ir nustatė jų prigimtį. Sukūrė (1903 m. kartu su F. Soddy) radioaktyvumo teoriją. Pasiūlė (1911) planetinį atomo modelį. Atliko (1919) pirmąjį str. branduolinė reakcija. Numatė (1921) neutrono egzistavimą. Nob. chemijos pr.(1908).

Ernestas Rutherfordas laikomas didžiausiu XX amžiaus eksperimentiniu fiziku. Jis yra pagrindinė mūsų žinių apie radioaktyvumą figūra ir žmogus, kuris buvo branduolinės fizikos pradininkas. Be didžiulės teorinės reikšmės, jo atradimai turėjo platų pritaikymo spektrą, įskaitant: branduolinius ginklus, atomines elektrines, radioaktyviuosius skaičiavimus ir radiacijos tyrimus. Rutherfordo darbų įtaka pasauliui yra didžiulė. Jis toliau auga ir, atrodo, ateityje augs.

Rutherfordas gimė ir užaugo Naujojoje Zelandijoje. Ten jis įstojo į Kenterberio koledžą ir iki dvidešimt trejų metų gavo tris laipsnius (menų bakalauro, mokslų bakalauro, menų magistro). Kitais metais jam buvo suteikta vieta studijuoti Kembridžo universitete Anglijoje, kur trejus metus studijavo pas J. J. Thomsoną, vieną žymiausių to meto mokslininkų. Būdamas dvidešimt septynerių, Rutherfordas tapo fizikos profesoriumi McGill universitete Kanadoje. Ten jis dirbo devynerius metus, o 1907 m. grįžo į Angliją vadovauti Mančesterio universiteto fizikos katedrai. 1919 m. Rutherfordas grįžo į Kembridžą, šį kartą būdamas Cavendish laboratorijos direktoriumi, o šias pareigas ėjo visą likusį gyvenimą.

Radioaktyvumą 1896 m. atrado prancūzų mokslininkas Antoine'as Henri Becquerel, kai eksperimentavo su urano junginiais. Tačiau Becquerel greitai prarado susidomėjimą šia tema, o didžioji dalis mūsų pagrindinių žinių apie radioaktyvumą gaunama iš Rutherfordo išsamių tyrimų. (Marie ir Pierre'as Curie atrado dar du radioaktyvius elementus – polonį ir radį, bet nepadarė esminės svarbos atradimų.)

Vienas pirmųjų Rutherfordo atradimų buvo tai, kad urano radioaktyvioji spinduliuotė susideda iš dviejų skirtingų komponentų, kuriuos mokslininkas pavadino alfa ir beta spinduliais. Vėliau jis pademonstravo kiekvieno komponento prigimtį (jie susideda iš greitai judančių dalelių) ir parodė, kad yra ir trečiasis komponentas, kurį pavadino gama spinduliais.

Svarbi radioaktyvumo savybė yra su juo susijusi energija. Bekerelis, Kiuri ir daugelis kitų mokslininkų energiją laikė išoriniu šaltiniu. Tačiau Rutherfordas įrodė, kad ši energija, kuri yra daug galingesnė nei ta, kurią išskiria cheminės reakcijos, kyla iš atskirų urano atomų! Taip jis padėjo pagrindą svarbiai atominės energijos koncepcijai.

Mokslininkai visada manė, kad atskiri atomai yra nedalomi ir nekeičiami. Tačiau Rutherfordas (padedamas labai talentingo jauno asistento Fredericko Soddy) sugebėjo parodyti, kad kai atomas skleidžia alfa arba beta spindulius, jis paverčiamas kitokiu atomu. Iš pradžių chemikai negalėjo tuo patikėti. Tačiau Rutherfordas ir Soddy atliko daugybę eksperimentų su radioaktyviuoju skilimu ir pavertė uraną švinu. Rutherfordas taip pat išmatavo irimo greitį ir suformulavo svarbią „pusėjimo trukmės“ sąvoką. Tai greitai paskatino radioaktyviųjų skaičiavimų techniką, kuri tapo viena iš svarbiausių mokslo priemonių ir plačiai pritaikyta geologijoje, archeologijoje, astronomijoje ir daugelyje kitų sričių.

Dėl šios nuostabios atradimų serijos Rutherfordas 1908 m. pelnė Nobelio premiją (vėliau Sodis laimės Nobelio premiją), tačiau didžiausias jo pasiekimas dar laukia. Jis pastebėjo, kad greitai judančios alfa dalelės galėjo prasiskverbti per ploną aukso foliją (nepalikdamos matomų pėdsakų!), tačiau buvo šiek tiek nukreiptos. Buvo manoma, kad aukso atomai, kieti, nepralaidūs, kaip „maži biliardo kamuoliukai“, kaip anksčiau tikėjo mokslininkai, viduje buvo minkšti! Atrodė, kad mažesnės, kietesnės alfa dalelės gali prasiskverbti per aukso atomus kaip greita kulka per želė.

Tačiau Rutherfordas (dirbantis su Geigeriu ir Marsdenu, dviem jo jaunaisiais padėjėjais) atrado, kad kai kurios alfa dalelės labai stipriai nukrypo, kai praeina per aukso foliją. Tiesą sakant, kai kurie net skrenda atgal! Pajutęs, kad už to slypi kažkas svarbaus, mokslininkas kruopščiai suskaičiavo kiekviena kryptimi skrendančių dalelių skaičių. Tada, atlikdamas sudėtingą, bet gana įtikinamą matematinę analizę, jis parodė vienintelį būdą, kuriuo galima paaiškinti eksperimentų rezultatus: aukso atomą beveik visiškai sudarė tuščia erdvė, o beveik visa atomo masė buvo sutelkta centre. mažame atomo „branduolyje“!

Vienu smūgiu Rutherfordo darbas amžiams sukrėtė mūsų įprastą požiūrį į pasaulį. Jei net metalo gabalas – iš pažiūros pats kiečiausias iš visų objektų – iš esmės buvo tuščia erdvė, tai viskas, ką manėme esant reikšminga, staiga subyrėjo į mažyčius smėlio grūdelius, bėgančius didžiulėje tuštumoje!

Rutherfordo atominių branduolių atradimas yra visų šiuolaikinių atomų sandaros teorijų pagrindas. Kai po dvejų metų Nielsas Bohras paskelbė savo garsųjį darbą, aprašantį atomą kaip miniatiūrinę saulės sistemą, valdomą kvantinės mechanikos, savo modelio atspirties tašku jis panaudojo Rutherfordo branduolinę teoriją. Taip padarė Heisenbergas ir Schrödingeris, kai jie kūrė sudėtingesnius atominius modelius naudodami klasikinę ir bangų mechaniką.

Rutherfordo atradimas paskatino ir naujos mokslo šakos – atomo branduolio tyrimo – atsiradimą. Šioje srityje Rutherfordui taip pat buvo lemta tapti pionieriumi. 1919 metais jam pavyko azoto branduolius paversti deguonies branduoliais, pirmuosius bombarduojant greitai judančiomis alfa dalelėmis. Tai buvo pasiekimas, apie kurį svajojo senovės alchemikai.

Netrukus paaiškėjo, kad branduolinės transformacijos gali būti saulės energijos šaltinis. Be to, atominių branduolių transformacija yra pagrindinis procesas atominiuose ginkluose ir atominėse elektrinėse. Todėl Rutherfordo atradimas yra daug daugiau nei tik akademinis.

Rutherfordo asmenybė nuolat stebino visus, kurie jį sutiko. Jis buvo stambus vyras, garsaus balso, beribės energijos ir pastebimo kuklumo stoka. Kai kolegos pastebėjo neįtikėtiną Rutherfordo sugebėjimą visada būti „ant bangos keteros“ mokslinių tyrimų, jis iškart atsakė: „Kodėl gi ne? Juk aš sukėliau bangą, ar ne? Nedaug mokslininkų ginčytųsi su šiuo teiginiu.