Biografi ringkas Ernest Rutherford. Rutherford menemui nukleus atom

Hadiah Nobel dalam Kimia, 1908

Ahli fizik Inggeris Ernest Rutherford dilahirkan di New Zealand, berhampiran Nelson. Dia adalah salah seorang daripada 12 anak kepada tukang roda dan pekerja binaan James Rutherford, seorang warga Scotland, dan Martha (Thompson) Rutherford, seorang guru sekolah Inggeris. Pertama, R. menghadiri sekolah rendah dan menengah tempatan, dan kemudian menjadi pelajar biasiswa di Kolej Nelson, sebuah swasta sekolah menengah, di mana dia menunjukkan dirinya sebagai seorang pelajar yang berbakat, terutamanya dalam matematik. Berkat kejayaan akademiknya, R. menerima biasiswa lain, yang membolehkannya memasuki Kolej Canterbury di Christchurch, salah satu bandar terbesar di New Zealand.

Di kolej, R. sangat dipengaruhi oleh gurunya: E.U., yang mengajar fizik dan kimia. Bickerton dan ahli matematik J.H.H. Masak. Selepas R. dianugerahkan Ijazah Sarjana Muda Sastera pada tahun 1892, beliau kekal di Kolej Canterbury dan meneruskan pengajiannya berkat biasiswa dalam bidang matematik. Pada tahun berikutnya dia menjadi Sarjana Sastera, setelah lulus peperiksaan dalam matematik dan fizik yang terbaik. Tesis sarjananya berkenaan dengan pengesanan gelombang radio frekuensi tinggi, yang kewujudannya telah terbukti kira-kira sepuluh tahun yang lalu. Untuk mengkaji fenomena ini, dia membina penerima radio tanpa wayar (beberapa tahun sebelum Guglielmo Marconi melakukannya) dan dengan bantuannya menerima isyarat yang dihantar oleh rakan sekerja dari jarak setengah batu.

Pada tahun 1894, R. telah dianugerahkan ijazah sarjana muda dalam sains semula jadi. Sudah menjadi tradisi di Kolej Canterbury bahawa mana-mana pelajar yang menamatkan ijazah Sarjana Sastera dan kekal di kolej dikehendaki melanjutkan pengajian dan memperoleh ijazah Sarjana Muda Sains. Kemudian R. mengajar sebentar di salah sebuah sekolah lelaki di Christchurch. Terima kasih kepada kebolehannya yang luar biasa dalam bidang sains, R. telah dianugerahkan biasiswa ke Universiti Cambridge di England, di mana beliau belajar di Makmal Cavendish, salah satu pusat penyelidikan saintifik terkemuka di dunia.

Di Cambridge, R. bekerja di bawah bimbingan ahli fizik Inggeris J.J. Thomson. Thomson sangat kagum dengan penyelidikan R. tentang gelombang radio, dan pada tahun 1896 beliau mencadangkan untuk mengkaji secara bersama kesan sinar-x ( tahun terbuka sebelum ini Wilhelm Roentgen) mengenai nyahcas elektrik dalam gas. Kerjasama mereka menghasilkan keputusan yang ketara, termasuk penemuan Thomson terhadap elektron, zarah atom yang membawa cas elektrik negatif. Berdasarkan penyelidikan mereka, Thomson dan R. membuat hipotesis bahawa apabila sinar-X melalui gas, ia memusnahkan atom gas ini, melepaskan nombor yang sama zarah bercas positif dan negatif. Mereka memanggil zarah ini ion. Selepas kerja ini, R. mula mengkaji struktur atom.

Pada tahun 1898, R. menerima jawatan sebagai profesor di Universiti McGill di Montreal (Kanada), di mana beliau memulakan satu siri eksperimen penting mengenai sinaran radioaktif unsur uranium. Dia tidak lama kemudian menemui dua jenis sinaran ini: pancaran sinar alfa, yang menembusi hanya jarak pendek, dan sinar beta, yang menembusi dengan ketara. jarak yang lebih jauh. Kemudian R. mendapati bahawa torium radioaktif mengeluarkan produk radioaktif gas, yang dipanggilnya "emanation" (pelepasan - Ed.).

Kajian lanjut menunjukkan bahawa dua unsur radioaktif lain - radium dan aktinium - juga menghasilkan pancaran. Berdasarkan penemuan ini dan penemuan lain, R. membuat dua kesimpulan penting untuk memahami sifat sinaran: semua unsur radioaktif yang diketahui memancarkan sinar alfa dan beta, dan, yang lebih penting, keradioaktifan mana-mana unsur radioaktif berkurangan selepas tempoh masa tertentu tertentu. . Penemuan ini memberi alasan untuk menganggap bahawa semua unsur radioaktif tergolong dalam keluarga atom yang sama dan pengelasannya boleh berdasarkan tempoh penurunan radioaktivitinya.

Berdasarkan penyelidikan lanjut yang dijalankan di Universiti McGill pada tahun 1901...1902, R. dan rakannya Frederick Soddy menggariskan peruntukan utama teori radioaktiviti yang mereka cipta. Menurut teori ini, keradioaktifan berlaku apabila atom kehilangan zarah dirinya yang dikeluarkan pada kelajuan yang tinggi, dan kehilangan ini mengubah atom satu unsur kimia menjadi atom yang lain. Teori yang dikemukakan oleh R. dan Soddy bercanggah dengan beberapa idea yang sedia ada, termasuk konsep yang telah lama diterima bahawa atom adalah zarah yang tidak boleh dibahagikan dan tidak boleh berubah.

R. menjalankan eksperimen lanjut untuk mendapatkan keputusan yang mengesahkan teori yang dia bina. Pada tahun 1903, beliau membuktikan bahawa zarah alfa membawa cas positif. Oleh kerana zarah-zarah ini mempunyai jisim yang boleh diukur, "mengeluarkan" mereka daripada atom adalah penting untuk menukar satu unsur radioaktif kepada unsur radioaktif yang lain. Teori yang dicipta juga membolehkan R. meramalkan kelajuan pelbagai unsur radioaktif akan bertukar menjadi apa yang dipanggilnya bahan anak perempuan. Saintis itu yakin bahawa zarah alfa tidak dapat dibezakan daripada nukleus atom helium. Pengesahan ini datang apabila Soddy, kemudian bekerja dengan ahli kimia Inggeris William Ramsay, mendapati bahawa pancaran radium mengandungi helium, zarah alfa yang diduga.

Pada tahun 1907, P., cuba menjadi lebih dekat dengan pusat penyelidikan saintifik, mengambil jawatan profesor fizik di Universiti Manchester (England). Dengan bantuan Hans Geiger, yang kemudiannya menjadi terkenal sebagai pencipta kaunter Geiger, R. mewujudkan sebuah sekolah untuk kajian radioaktiviti di Manchester.

Pada tahun 1908, R. telah dianugerahkan Hadiah Nobel dalam Kimia "untuk penyelidikannya dalam bidang pereputan unsur dalam kimia bahan radioaktif." Dalam ucapan perasmiannya bagi pihak Akademi Sains Diraja Sweden, K.B. Hasselberg menunjukkan kaitan antara kerja yang dijalankan oleh P. dan kerja Thomson, Henri Becquerel, Pierre dan Marie Curie. "Penemuan itu membawa kepada kesimpulan yang menakjubkan: unsur kimia... mampu berubah menjadi elemen lain,” kata Hasselberg. Dalam syarahan Nobelnya, R. menyatakan: “Terdapat banyak sebab untuk mempercayai bahawa zarah alfa yang begitu bebas dikeluarkan daripada kebanyakan bahan radioaktif adalah sama dalam jisim dan komposisi dan mesti terdiri daripada nukleus atom helium. Oleh itu, kita tidak boleh tidak membuat kesimpulan bahawa atom unsur radioaktif asas, seperti uranium dan torium, mesti dibina mengikut sekurang-kurangnya sebahagiannya daripada atom helium."

Selepas menerima Hadiah Nobel R. mula mengkaji fenomena yang diperhatikan apabila plat kerajang emas nipis dihujani dengan zarah alfa yang dipancarkan oleh unsur radioaktif seperti uranium. Ternyata menggunakan sudut pantulan zarah alfa adalah mungkin untuk mengkaji struktur unsur stabil yang membentuk plat. Mengikut idea yang diterima ketika itu, model atom adalah seperti puding kismis: caj positif dan negatif diagihkan sama rata di dalam atom dan, oleh itu, tidak dapat mengubah arah pergerakan zarah alfa dengan ketara. P., bagaimanapun, menyedari bahawa zarah alfa tertentu menyimpang dengan ketara daripada arah yang dijangkakan. ke tahap yang lebih besar daripada yang dibenarkan oleh teori. Bekerja dengan Ernest Marsden, seorang pelajar di Universiti Manchester, saintis mengesahkan bahawa sejumlah besar zarah alfa terpesong lebih jauh daripada yang dijangkakan, beberapa pada sudut lebih daripada 90 darjah.

Mencerminkan fenomena ini, R. pada tahun 1911 mencadangkan model baru atom. Menurut teorinya, yang telah diterima umum hari ini, zarah bercas positif tertumpu di pusat berat atom, dan yang bercas negatif (elektron) berada di orbit mengelilingi nukleus, agak jauh. jarak jauh daripada dia. Model ini seperti model kecil sistem suria, membayangkan bahawa atom terdiri terutamanya daripada ruang kosong. Pengiktirafan luas terhadap teori R. bermula pada tahun 1913, apabila ahli fizik Denmark Niels Bohr menyertai kerja saintis di Universiti Manchester. Bohr menunjukkan bahawa dari segi struktur yang dicadangkan oleh R., terkenal sifat fizikal atom hidrogen, serta atom beberapa unsur yang lebih berat.

Bilakah yang pertama pecah? perang dunia, R. telah dilantik sebagai ahli jawatankuasa awam Pejabat Reka Cipta dan Penyelidikan Laksamana British dan mengkaji masalah penentuan lokasi kapal selam menggunakan akustik. Selepas perang dia kembali ke makmal Manchester dan pada tahun 1919 membuat satu lagi penemuan asas. Dengan mengkaji struktur atom hidrogen dengan mengebom mereka dengan zarah alfa, yang mempunyai kelajuan tinggi, dia melihat isyarat pada pengesannya yang boleh dijelaskan sebagai hasil daripada nukleus atom hidrogen yang digerakkan akibat perlanggaran dengan zarah alfa. Walau bagaimanapun, isyarat yang sama muncul apabila saintis menggantikan atom hidrogen dengan atom nitrogen. R. menjelaskan sebab fenomena ini dengan mengatakan bahawa pengeboman menyebabkan pereputan atom yang stabil. Itu. Dalam proses yang serupa dengan pereputan semula jadi yang disebabkan oleh sinaran, zarah alfa mengetuk proton tunggal (nukleus atom hidrogen) daripada stabil. keadaan biasa nukleus atom nitrogen dan memberikannya kelajuan yang dahsyat. Bukti lanjut yang menyokong tafsiran fenomena ini diperolehi pada tahun 1934, apabila Frédéric Joliot dan Irène Joliot-Curie menemui radioaktiviti buatan.

Pada tahun 1919, R. berpindah ke Universiti Cambridge, menjadi pengganti Thomson sebagai profesor fizik eksperimen dan pengarah Makmal Cavendish, dan pada tahun 1921 beliau mengambil jawatan profesor sains semula jadi di Institusi Diraja di London. Pada tahun 1930, R. telah dilantik sebagai pengerusi majlis penasihat kerajaan Pejabat Penyelidikan Saintifik dan Industri. Berada di puncak kerjayanya, saintis itu menarik ramai ahli fizik muda berbakat untuk bekerja di makmalnya di Cambridge, termasuk. P.M. Blackett, John Cockcroft, James Chadwick dan Ernest Walton. Walaupun pada hakikatnya ini menyebabkan R. sendiri mempunyai sedikit masa untuk aktif kerja penyelidikan, minatnya yang mendalam terhadap penyelidikan yang dijalankan dan kepimpinannya yang jelas membantu mengekalkan tahap tinggi kerja yang dijalankan di makmalnya. Pelajar dan rakan sekerja mengingati saintis itu sebagai seorang yang manis dan baik hati. Bersama-sama dengan karunia pandangan jauh yang wujud dalam dirinya sebagai seorang ahli teori, R. mempunyai corak praktikal. Terima kasih kepadanya bahawa dia sentiasa tepat dalam menerangkan fenomena yang diperhatikan, tidak kira betapa luar biasanya pada pandangan pertama.

Prihatin tentang dasar yang dijalankan oleh kerajaan Nazi Adolf Hitler, R. pada tahun 1933 menjadi presiden Majlis Bantuan Akademik, yang diwujudkan untuk membantu mereka yang melarikan diri dari Jerman.

Pada tahun 1900, semasa perjalanan singkat ke New Zealand, R. berkahwin dengan Mary Newton, yang melahirkan seorang anak perempuan. Hampir sehingga akhir hayatnya dia berada dalam keadaan sihat dan meninggal dunia di Cambridge pada tahun 1937 selepas sakit yang singkat. R. dikebumikan di Westminster Abbey berhampiran kubur Isaac Newton dan Charles Darwin.

Antara anugerah yang diterima oleh R. ialah Rumford Medal (1904) dan Copley Medal (1922) Royal Society of London, serta British Order of Merit (1925). Pada tahun 1931, saintis itu telah diberikan gelaran pangkat. R. telah dianugerahkan ijazah kehormat dari universiti New Zealand, Cambridge, Wisconsin, Pennsylvania dan McGill. Beliau adalah ahli yang sepadan dengan Royal Society of Göttingen, serta ahli Institut Falsafah New Zealand dan Persatuan Falsafah Amerika. Akademi Sains St. Louis, Royal Society of London dan British Association for the Advancement of Science.

Pemenang Hadiah Nobel: Ensiklopedia: Trans. daripada bahasa Inggeris – M.: Progress, 1992.
© The H.W. Syarikat Wilson, 1987.
© Terjemahan ke dalam bahasa Rusia dengan tambahan, Progress Publishing House, 1992.

Halaman pertama artikel E. Rutherford dalam Majalah Philosophical, 6, 21 (1911), di mana konsep "nukleus atom" pertama kali diperkenalkan.

Nukleus atom, ditemui 100 tahun yang lalu oleh E. Rutherford, ialah sistem terikat proton dan neutron yang berinteraksi. Setiap nukleus atom adalah unik dengan cara tersendiri. Untuk penerangan nukleus atom dibangunkan pelbagai model, menerangkan ciri khusus individu nukleus atom. Kajian tentang sifat nukleus atom yang ditemui dunia baru- dunia kuantum subatomik, membawa kepada penubuhan undang-undang pemuliharaan dan simetri baharu. Pengetahuan yang diperoleh dalam fizik nuklear digunakan secara meluas dalam sains semula jadi dari kajian sistem hidup hingga astrofizik.

1. 1911 Rutherford menemui nukleus atom.

Dalam majalah Philosophical edisi Jun 1911, karya E. Rutherford "Penyebaran zarah α- dan β oleh jirim dan struktur atom" telah diterbitkan, di mana konsep "nukleus atom".
E. Rutherford menganalisis hasil kerja G. Geiger dan E. Marsden mengenai penyerakan zarah-α pada kerajang emas nipis, di mana ia secara tidak dijangka mendapati bahawa sebilangan kecil zarah-α terpesong oleh sudut yang lebih besar daripada 90°. Keputusan ini bercanggah dengan model atom yang dominan ketika itu oleh J. J. Thomson, yang mengikutnya atom terdiri daripada elektron bercas negatif dan jumlah elektrik positif yang sama teragih seragam dalam sfera jejari R ≈ 10 - 8 cm Untuk menjelaskan keputusan yang diperolehi oleh Geiger dan Marsden, Rutherford membangunkan model untuk penyerakan cas elektrik titik oleh yang lain caj mata berdasarkan hukum Coulomb dan hukum gerakan Newton dan memperoleh pergantungan kebarangkalian α-zarah berserakan pada sudut θ pada tenaga E kejadian α-zarah

Taburan sudut zarah α yang diukur oleh Geiger dan Marsden hanya boleh dijelaskan jika kita mengandaikan bahawa atom mempunyai cas pusat yang diedarkan di rantau saiznya<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.

Pada tahun 1910, seorang saintis muda bernama Marsden datang untuk bekerja di makmal Rutherford. Dia meminta Rutherford untuk memberinya beberapa masalah yang sangat mudah. Rutherford mengarahkannya untuk mengira zarah alfa yang melalui jirim dan mencari penyebarannya. Pada masa yang sama, Rutherford menyatakan bahawa, pada pendapatnya, Marsden tidak akan menemui apa-apa yang ketara. Rutherford mendasarkan pertimbangannya pada model atom Thomson yang diterima pada masa itu. Selaras dengan model ini, atom diwakili oleh sfera berukuran 10 -8 cm dengan cas positif teragih sama, di mana elektron diselang-seli. Getaran harmonik yang terakhir menentukan spektrum pelepasan. Adalah mudah untuk menunjukkan bahawa zarah alfa harus dengan mudah melalui sfera sedemikian, dan penyerakan khas tidak dapat dijangkakan. Zarah alfa menghabiskan semua tenaga di sepanjang laluan mereka untuk mengeluarkan elektron, yang mengionkan atom di sekelilingnya.
Marsden, di bawah bimbingan Geiger, mula membuat pemerhatiannya dan tidak lama kemudian menyedari bahawa kebanyakan zarah alfa melalui jirim, tetapi masih terdapat penyerakan yang ketara, dan beberapa zarah kelihatan melantun semula. Apabila Rutherford mengetahui tentang ini, dia berkata:
— Ini adalah mustahil. Ini adalah mustahil kerana mustahil untuk peluru melantun dari kertas.
Frasa ini menunjukkan betapa konkrit dan kiasan dia melihat fenomena itu.
Marsden dan Geiger menerbitkan karya mereka, dan Rutherford segera memutuskan bahawa idea atom yang sedia ada adalah tidak betul dan perlu disemak secara radikal.
Dengan mengkaji undang-undang taburan zarah-α yang dipantulkan, Rutherford cuba menentukan taburan medan di dalam atom yang diperlukan untuk menentukan hukum serakan di mana zarah-α boleh kembali semula. Dia membuat kesimpulan bahawa ini mungkin apabila keseluruhan cas tidak tertumpu pada keseluruhan isipadu atom, tetapi di tengah. Saiz pusat ini, yang dipanggilnya nukleus, adalah sangat kecil: 10 -12 —10 -13 cm diameter. Tetapi di manakah kita harus meletakkan elektron? Rutherford memutuskan bahawa elektron bercas negatif harus diedarkan dalam bulatan - ia boleh dipegang dengan putaran, daya emparan yang mengimbangi daya tarikan cas positif nukleus. Akibatnya, model atom tidak lebih daripada sistem suria tertentu, yang terdiri daripada teras - matahari dan elektron - planet. Jadi dia mencipta model atomnya.
Model ini menemui kekeliruan sepenuhnya, kerana ia bercanggah dengan beberapa asas fizik ketika itu, nampaknya tidak tergoyahkan..

P.L. Kapitsa. "Kenangan Profesor E. Rutherford"

1909-1911 Eksperimen oleh G. Geiger dan E. Marsden

G. Geiger dan E. Marsden melihat bahawa apabila melalui kerajang emas nipis, kebanyakan zarah α, seperti yang dijangkakan, terbang melalui tanpa pesongan, tetapi tanpa diduga didapati bahawa beberapa zarah α terpesong pada sudut yang sangat besar. Beberapa zarah alfa juga bertaburan ke arah yang bertentangan. Pengiraan kekuatan medan elektrik atom dalam model Thomson dan Rutherford menunjukkan perbezaan yang ketara antara model ini. Kekuatan medan cas positif yang diedarkan ke atas permukaan atom dalam kes model Thomson ialah ~10 13 V/m. Dalam model Rutherford, cas positif terletak di pusat atom di rantau 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. Rutherford, 1911 “Adalah diketahui umum bahawaα - Danβ -zarah, apabila berlanggar dengan atom sesuatu bahan, mengalami penyelewengan dari jalan yang lurus. Penyerakan ini lebih ketara dalamβ -zarah daripadaα -zarah, kerana mereka mempunyai impuls dan tenaga yang jauh lebih rendah. Oleh itu tidak ada keraguan bahawa zarah yang bergerak pantas menembusi atom yang mereka hadapi dan bahawa sisihan yang diperhatikan adalah disebabkan oleh medan elektrik yang kuat yang beroperasi dalam sistem atom. Ia biasanya diandaikan bahawa penyerakan rasukα - atauβ -sinar yang melalui plat nipis bahan adalah hasil daripada banyak penyerakan kecil semasa laluan atom bahan. Bagaimanapun, pemerhatian yang dibuat oleh Geiger dan Marsden menunjukkan bahawa jumlah tertentuα -zarah dalam satu perlanggaran mengalami pesongan lebih daripada 90°. Pengiraan mudah menunjukkan bahawa medan elektrik yang kuat mesti wujud dalam atom untuk pesongan yang begitu besar untuk dicipta semasa satu perlanggaran."

1911 E. Rutherford. Nukleus atom

α + 197 Au → α + 197 Au

Ernest Rutherford (1891-1937)

Berdasarkan model planet atom, Rutherford memperoleh formula yang menerangkan penyerakan zarah α pada kerajang emas nipis, selaras dengan keputusan Geiger dan Marsden. Rutherford mengandaikan bahawa zarah α dan nukleus atom yang berinteraksi dengannya boleh dianggap sebagai jisim titik dan cas dan hanya daya tolakan elektrostatik yang bertindak antara nukleus bercas positif dan zarah α dan bahawa nukleus adalah sangat berat berbanding dengan zarah α yang berlaku. tidak bergerak semasa interaksi. Elektron berputar mengelilingi nukleus atom pada skala atom ciri ~10-8 cm dan, disebabkan jisimnya yang rendah, tidak menjejaskan penyerakan zarah-α.

Pertama, Rutherford memperoleh pergantungan sudut serakan θ bagi zarah-α dengan tenaga E pada parameter hentaman b perlanggaran dengan nukleus besar titik. b - parameter hentaman - jarak minimum di mana zarah-α akan menghampiri nukleus jika tiada daya tolakan di antara mereka, θ - sudut serakan zarah-α, Z 1 e - cas elektrik zarah-α, Z 2 e - isirong cas elektrik.
Rutherford kemudiannya mengira apakah pecahan rasuk zarah α dengan tenaga E diserakkan oleh sudut θ bergantung kepada cas nukleus Z 2 e dan cas zarah α Z 1 e. Oleh itu, berdasarkan undang-undang klasik Newton dan Coulomb, formula hamburan Rutherford yang terkenal diperolehi. Perkara utama dalam mendapatkan formula ialah andaian bahawa atom mengandungi pusat bercas positif yang besar, yang dimensinya ialah R< 10 -12 см.

E. Rutherford, 1911: “Andaian paling mudah ialah atom mempunyai cas pusat yang diedarkan ke atas isipadu yang sangat kecil, dan sisihan tunggal yang besar adalah disebabkan oleh cas pusat secara keseluruhan, dan bukan kepada bahagian konstituennya. Pada masa yang sama, data eksperimen tidak cukup tepat untuk menafikan kemungkinan kewujudan sebahagian kecil cas positif dalam bentuk satelit yang terletak pada jarak tertentu dari pusat... Perlu diingatkan bahawa anggaran yang ditemui nilai cas pusat atom emas (100e) kira-kira bertepatan dengan nilai yang ditemui yang akan mempunyai atom emas yang terdiri daripada 49 atom helium setiap satu membawa cas 2e. Mungkin ini hanya satu kebetulan, tetapi ia sangat menggoda dari sudut pandangan pelepasan atom helium yang membawa dua unit cas oleh bahan radioaktif.

J. J. Thomson dan E. Rutherford

E. Rutherford, 1921:“Konsep struktur nuklear atom pada asalnya timbul daripada percubaan untuk menerangkan penyerakan zarah α pada sudut besar apabila melalui lapisan nipis jirim. Memandangkan zarah α mempunyai jisim yang besar dan kelajuan tinggi, sisihan ketara ini amat luar biasa; mereka menunjukkan kewujudan yang sangat elektrik sengit! atau medan magnet di dalam atom. Untuk menerangkan keputusan ini, adalah perlu untuk menganggap bahawa atom terdiri daripada nukleus besar bercas, saiz yang sangat kecil berbanding dengan nilai diameter atom yang biasa diterima. Nukleus bercas positif ini mengandungi sebahagian besar jisim atom dan dikelilingi pada jarak tertentu oleh elektron negatif yang diagihkan dengan cara tertentu; bilangannya adalah sama dengan jumlah cas positif nukleus. Di bawah keadaan sedemikian, medan elektrik yang sangat kuat harus wujud berhampiran nukleus dan zarah-α, apabila bertemu dengan atom individu, melepasi dekat dengan nukleus, terpesong pada sudut yang ketara. Dengan mengandaikan bahawa daya elektrik berbeza secara songsang dengan kuasa dua jarak di rantau yang bersebelahan dengan nukleus, penulis memperoleh hubungan yang mengaitkan bilangan zarah-α yang bertaburan pada sudut tertentu dengan cas nukleus dan tenaga α -zarah.
Persoalan sama ada nombor atom unsur adalah ukuran yang sah bagi cas nuklearnya adalah sangat penting sehingga setiap kaedah yang mungkin mesti digunakan untuk menyelesaikannya. Beberapa kajian sedang dijalankan di Makmal Cavendish untuk menguji ketepatan hubungan ini. Dua kaedah yang paling langsung adalah berdasarkan kajian penyebaran sinar α- dan β yang cepat. Kaedah pertama digunakan oleh Chadwick, yang menggunakan teknik baru; Keputusan yang diperoleh setakat ini oleh Chadwick mengesahkan sepenuhnya identiti nombor atom dengan cas nuklear dalam had ketepatan yang mungkin eksperimen, yang untuk Chadwick adalah kira-kira 1%.

Walaupun fakta bahawa gabungan dua proton dan dua neutron adalah pembentukan yang sangat stabil, pada masa ini dipercayai bahawa zarah α tidak termasuk dalam nukleus sebagai pembentukan struktur bebas. Dalam kes unsur α-radioaktif, tenaga pengikatan zarah α adalah lebih besar daripada tenaga yang diperlukan untuk mengasingkan dua proton dan dua neutron daripada nukleus, jadi zarah α boleh dipancarkan daripada nukleus walaupun ia tidak terdapat dalam nukleus sebagai pendidikan bebas.
Andaian Rutherford bahawa nukleus atom mungkin terdiri daripada sebilangan atom helium tertentu atau kira-kira satelit nukleus yang bercas positif adalah penjelasan semula jadi untuk penemuannya. α radioaktiviti. Idea bahawa zarah boleh dicipta hasil daripada pelbagai interaksi masih belum wujud pada masa itu.
Penemuan nukleus atom oleh E. Rutherford pada tahun 1911 dan kajian seterusnya tentang fenomena nuklear secara radikal mengubah pemahaman kita tentang dunia di sekeliling kita. Ia memperkayakan sains dengan konsep baharu dan merupakan permulaan kajian struktur subatom jirim.

Ernest Rutherford ialah biografi ringkas ahli fizik Inggeris, pengasas fizik nuklear, yang diterangkan dalam artikel ini.

Biografi ringkas Ernest Rutherford

(1871–1937)

Ernest Rutherford dilahirkan pada 30 Ogos 1871 di New Zealand di kampung kecil Spring Grove dalam keluarga petani. Daripada dua belas kanak-kanak itu ternyata dia yang paling berbakat.

Ernest lulus dari sekolah rendah dengan cemerlang. Di Kolej Nelson, di mana Ernest Rutherford diterima masuk ke tingkatan kelima, guru melihat kebolehan matematiknya yang luar biasa. Kemudian, Ernest mula berminat dalam sains semula jadi - fizik dan kimia.

Di Kolej Canterbury, Rutherford menerima pendidikan tingginya, selepas itu, selama dua tahun, beliau dengan penuh semangat terlibat dalam penyelidikan dalam bidang kejuruteraan elektrik.

Pada tahun 1895, beliau pergi ke England, di mana sehingga tahun 1898 beliau bekerja di Cambridge, di Makmal Cavendish di bawah bimbingan ahli fizik yang cemerlang Joseph-John Thomson. Ia membuat satu kejayaan yang ketara dalam mengesan jarak yang menentukan panjang gelombang elektromagnet.

Pada tahun 1898, beliau mula mengkaji fenomena radioaktiviti. Penemuan asas pertama Rutherford dalam bidang ini - penemuan ketidakhomogenan sinaran yang dipancarkan oleh uranium - membawanya populariti. Terima kasih kepada Rutherford, konsep sinaran alfa dan beta memasuki sains.

Pada usia 26 tahun, Rutherford telah dijemput ke Montreal sebagai profesor di Universiti McGill, yang terbaik di Kanada. Rutherford bekerja di Kanada selama 10 tahun dan mewujudkan sekolah saintifik di sana.

Pada tahun 1903, saintis berusia 32 tahun itu telah dipilih sebagai ahli Royal Society of London dari British Academy of Sciences.

Pada tahun 1907, Rutherford dan keluarganya berpindah dari Kanada ke England untuk menyandang jawatan profesor di jabatan fizik di Universiti Manchester. Sejurus selepas ketibaannya, Rutherford mula menjalankan penyelidikan eksperimen tentang radioaktiviti. Bekerja dengannya ialah pembantu dan pelajarnya, ahli fizik Jerman Hans Geiger, yang membangunkan kaunter Geiger yang terkenal.

Pada tahun 1908, Rutherford menerima Hadiah Nobel dalam Kimia untuk penyelidikannya mengenai transformasi unsur.

Rutherford menjalankan satu siri besar eksperimen yang mengesahkan bahawa zarah alfa adalah atom helium terion dua kali ganda. Bersama seorang lagi pelajarnya, Ernest Marsden (1889–1970), dia mengkaji keunikan laluan zarah alfa melalui plat logam nipis. Berdasarkan eksperimen ini, saintis mencadangkan model planet atom: Di tengah atom ialah nukleus, di sekelilingnya elektron berputar. Ia adalah penemuan yang luar biasa pada masa itu!

Rutherford meramalkan penemuan neutron, kemungkinan membelah nukleus atom unsur cahaya dan transformasi nuklear buatan.

Beliau mengetuai Makmal Cavendish selama 18 tahun (dari 1919 hingga 1937).

E. Rutherford telah dipilih sebagai ahli kehormat semua akademi di dunia.

Ernest Rutherford meninggal dunia pada 19 Oktober 1937, empat hari selepas pembedahan kecemasan untuk keadaan yang tidak dijangka - hernia tercekik - pada usia 66 tahun

Seperti yang ditulis oleh V.I Grigoriev: "Karya Ernest Rutherford, yang sering dipanggil salah satu raksasa fizik abad kita, karya beberapa generasi pelajarnya mempunyai kesan yang besar bukan sahaja pada sains dan teknologi abad kita, tetapi juga pada nyawa berjuta-juta orang. Dia seorang yang optimis, percaya pada manusia dan sains, yang dia dedikasikan sepanjang hidupnya."

Ernest Rutherford dilahirkan pada 30 Ogos 1871 berhampiran bandar Nelson (New Zealand), dalam keluarga tukang roda James Rutherford, seorang pendatang dari Scotland.

Ernest merupakan anak keempat dalam keluarga itu, selainnya terdapat 6 lagi anak lelaki dan 5 anak perempuan. ibunya. Martha Thompson, bekerja sebagai guru luar bandar. Apabila bapanya menganjurkan perusahaan perkayuan, budak lelaki itu sering bekerja di bawah pimpinannya. Kemahiran yang diperoleh kemudiannya membantu Ernest dalam reka bentuk dan pembinaan peralatan saintifik.

Selepas menamatkan pengajian dari sekolah di Havelock, di mana keluarga itu tinggal pada masa itu, dia menerima biasiswa untuk meneruskan pendidikannya di Kolej Wilayah Nelson, di mana dia masuk pada tahun 1887. Dua tahun kemudian, Ernest lulus peperiksaan di Kolej Canterbury, cawangan Universiti New Zealand di Christchurch. Di kolej, Rutherford banyak dipengaruhi oleh gurunya: guru fizik dan kimia E.W. Bickerton dan ahli matematik J.H.H. Masak.

Ernest menunjukkan kebolehan yang cemerlang. Selepas menamatkan tahun keempat, beliau menerima anugerah untuk kerja terbaik dalam matematik dan mendapat tempat pertama dalam peperiksaan sarjana, bukan sahaja dalam matematik, tetapi juga dalam fizik. Setelah menjadi Sarjana Sastera pada tahun 1892, dia tidak meninggalkan kolej. Rutherford terjun ke dalam karya saintifik bebas pertamanya. Ia dipanggil "Pemagnetan besi semasa nyahcas frekuensi tinggi" dan melibatkan pengesanan gelombang radio frekuensi tinggi. Untuk mengkaji fenomena ini, dia membina penerima radio (beberapa tahun sebelum Marconi melakukannya) dan dengan bantuannya menerima isyarat yang dihantar oleh rakan sekerja dari jarak setengah batu. Karya saintis muda itu diterbitkan pada tahun 1894 dalam News of the Philosophical Institute of New Zealand.

Subjek luar negara muda yang paling berbakat dari mahkota British telah diberikan biasiswa khas sekali setiap dua tahun, yang memberi mereka peluang untuk pergi ke England untuk meningkatkan sains mereka. Pada tahun 1895, biasiswa untuk pendidikan saintifik menjadi kosong. Calon pertama untuk biasiswa ini, ahli kimia Maclaurin, menolak atas sebab keluarga, calon kedua ialah Rutherford. Tiba di England, Rutherford menerima jemputan daripada J.J. Thomson untuk bekerja di Cambridge di makmal Cavendish. Maka bermulalah perjalanan saintifik Rutherford.

Thomson sangat kagum dengan penyelidikan Rutherford tentang gelombang radio, dan pada tahun 1896 beliau mencadangkan untuk mengkaji secara bersama kesan sinar-X ke atas nyahcas elektrik dalam gas. Pada tahun yang sama, kerja bersama Thomson dan Rutherford "Pada laluan elektrik melalui gas yang terdedah kepada sinar-X" muncul. Pada tahun berikutnya, artikel akhir Rutherford mengenai topik ini, "Pengesan Magnetik Gelombang Elektrik dan Beberapa Aplikasinya," telah diterbitkan. Selepas ini, dia menumpukan sepenuhnya usahanya pada kajian pelepasan gas. Pada tahun 1897, karya barunya "Mengenai elektrifikasi gas yang terdedah kepada sinar-x dan mengenai penyerapan sinar-x oleh gas dan wap" muncul.

Kerjasama dengan Thomson menghasilkan keputusan yang ketara, termasuk penemuan elektron, zarah yang membawa cas elektrik negatif. Berdasarkan penyelidikan mereka, Thomson dan Rutherford membuat hipotesis bahawa apabila sinar-X melalui gas, ia memusnahkan atom-atom gas tersebut, membebaskan bilangan zarah bercas positif dan negatif yang sama. Mereka memanggil zarah ini ion. Selepas kerja ini, Rutherford mula mengkaji struktur atom jirim.

Pada musim luruh tahun 1898, Rutherford menerima jawatan profesor di Universiti McGill di Montreal. Pada mulanya, pengajaran Rutherford tidak begitu berjaya: pelajar tidak menyukai kuliah, yang profesor muda, yang belum belajar sepenuhnya untuk merasakan penonton, terlalu tepu dengan butiran. Beberapa kesukaran timbul pada mulanya dalam kerja saintifik kerana kelewatan ketibaan ubat radioaktif yang dipesan. Lagipun, di sebalik semua usahanya, dia tidak menerima dana yang mencukupi untuk membina instrumen yang diperlukan. Rutherford membina banyak peralatan yang diperlukan untuk eksperimen dengan tangannya sendiri.

Walau bagaimanapun, dia bekerja di Montreal untuk masa yang agak lama - tujuh tahun. Pengecualian adalah pada tahun 1900, apabila Rutherford berkahwin semasa tinggal sebentar di New Zealand. Orang pilihannya ialah Mary Georgia Newton, anak perempuan pemilik rumah tumpangan di Christchurch yang pernah dia tinggal. Pada 30 Mac 1901, anak perempuan tunggal pasangan Rutherford itu dilahirkan. Lama kelamaan, ini hampir bertepatan dengan kelahiran lembaran baru dalam sains fizik - fizik nuklear.

"Pada tahun 1899, Rutherford menemui pancaran torium, dan pada tahun 1902-03, bersama F. Soddy, dia sudah sampai kepada undang-undang umum transformasi radioaktif," tulis V.I. Grigoriev. - Kita perlu mengatakan lebih lanjut mengenai peristiwa saintifik ini. Semua ahli kimia di dunia telah mengetahui dengan tegas bahawa transformasi satu unsur kimia kepada unsur kimia yang lain adalah mustahil, bahawa impian ahli alkimia untuk membuat emas daripada plumbum harus terkubur selama-lamanya. Dan kini sebuah karya muncul, pengarangnya mendakwa bahawa transformasi unsur semasa pereputan radioaktif bukan sahaja berlaku, malah ia adalah mustahil untuk menghentikan atau memperlahankannya. Lebih-lebih lagi, undang-undang transformasi tersebut dirumuskan. Kami kini memahami bahawa kedudukan unsur dalam jadual berkala Mendeleev, dan oleh itu sifat kimianya, ditentukan oleh cas nukleus. Semasa pereputan alfa, apabila cas nukleus berkurangan sebanyak dua unit (cas "elemen" diambil sebagai satu - modulus cas elektron), elemen "menggerakkan" dua sel ke atas dalam jadual berkala, dengan elektronik pereputan beta - satu sel ke bawah, dengan positron - satu persegi ke atas. Walaupun undang-undang ini kelihatan sederhana dan jelas, penemuannya menjadi salah satu peristiwa saintifik yang paling penting pada permulaan abad kita."

Dalam karya klasik mereka Radioactivity, Rutherford dan Soddy membincangkan persoalan asas tenaga transformasi radioaktif. Mengira tenaga zarah alfa yang dipancarkan oleh radium, mereka menyimpulkan bahawa "tenaga transformasi radioaktif adalah sekurang-kurangnya 20,000 kali, dan mungkin sejuta kali, lebih besar daripada tenaga sebarang transformasi molekul." Rutherford dan Soddy menyimpulkan bahawa "tenaga yang tersembunyi dalam atom adalah berkali-kali lebih besar daripada tenaga yang dikeluarkan oleh tindak balas kimia biasa." Tenaga yang besar ini, pada pendapat mereka, harus diambil kira "apabila menerangkan fenomena fizik kosmik." Khususnya, keteguhan tenaga suria boleh dijelaskan oleh fakta bahawa "proses transformasi subatomik sedang berlaku di Matahari."

Seseorang tidak boleh tidak kagum dengan pandangan jauh para pengarang, yang melihat peranan kosmik tenaga nuklear pada tahun 1903. Tahun ini adalah tahun penemuan bentuk tenaga baru, yang Rutherford dan Soddy bercakap tentang dengan pasti, memanggilnya tenaga intra-atom.

Seorang saintis terkenal dunia, ahli Royal Society of London (1903), menerima jemputan untuk mengambil kerusi di Manchester. Pada 24 Mei 1907, Rutherford kembali ke Eropah. Di sini Rutherford melancarkan aktiviti cergas, menarik saintis muda dari seluruh dunia. Salah seorang rakan usaha sama aktifnya ialah ahli fizik Jerman Hans Geiger, pencipta kaunter zarah asas pertama. Di Manchester, E. Marsden, K. Fajans, G. Moseley, G. Hevesy dan ahli fizik dan kimia lain bekerja dengan Rutherford.

Pada tahun 1908, Rutherford telah dianugerahkan Hadiah Nobel dalam Kimia "untuk penyelidikannya ke dalam pereputan unsur-unsur dalam kimia bahan radioaktif." Dalam ucapan perasmiannya bagi pihak Akademi Sains Diraja Sweden, K.B. Hasselberg menunjukkan perkaitan antara kerja yang dilakukan oleh Rutherford dan karya Thomson, Henri Becquerel, Pierre dan Marie Curie. "Penemuan itu membawa kepada kesimpulan yang menakjubkan: unsur kimia... mampu berubah menjadi unsur lain," kata Hasselberg. Dalam syarahan Nobelnya, Rutherford menyatakan: “Terdapat banyak sebab untuk mempercayai bahawa zarah alfa yang begitu bebas dikeluarkan daripada kebanyakan
bahan radioaktif adalah sama dalam jisim dan komposisi dan mesti terdiri daripada nukleus atom helium. Oleh itu, kita tidak boleh membuat kesimpulan bahawa atom unsur radioaktif asas, seperti uranium dan torium, mesti dibina, sekurang-kurangnya sebahagiannya, daripada atom helium."

Selepas menerima Hadiah Nobel, Rutherford menjalankan eksperimen mengebom plat kerajang emas nipis dengan zarah alfa. Data yang diperoleh membawanya pada tahun 1911 kepada model atom baru. Menurut teorinya, yang telah diterima umum, zarah bercas positif tertumpu di pusat berat atom, dan yang bercas negatif (elektron) terletak di orbit nukleus, pada jarak yang agak jauh darinya. Model ini seperti model kecil sistem suria. Ia membayangkan bahawa atom terdiri terutamanya daripada ruang kosong.

Penerimaan meluas teori Rutherford bermula apabila ahli fizik Denmark Niels Bohr menyertai kerja saintis di Universiti Manchester. Bohr menunjukkan bahawa, dari segi yang dicadangkan oleh Rutherford, struktur boleh dijelaskan oleh sifat fizikal atom hidrogen yang terkenal, serta atom beberapa unsur yang lebih berat.

Kerja berbuah kumpulan Rutherford di Manchester telah terganggu oleh Perang Dunia Pertama. Kerajaan British melantik Rutherford sebagai ahli "Staf Reka Cipta dan Penyelidikan Laksamana," sebuah organisasi yang diwujudkan untuk mencari cara memerangi kapal selam musuh. Sehubungan dengan ini, makmal Rutherford memulakan penyelidikan mengenai penyebaran bunyi di bawah air. Hanya selepas tamat perang, saintis itu dapat meneruskan penyelidikan atomnya.

Selepas perang dia kembali ke makmal Manchester dan pada tahun 1919 membuat satu lagi penemuan asas. Rutherford berjaya melakukan tindak balas pertama transformasi atom secara buatan. Dengan mengebom atom nitrogen dengan zarah alfa, Rutherford memperoleh atom oksigen. Hasil daripada penyelidikan Rutherford, minat ahli fizik atom terhadap sifat nukleus atom meningkat dengan mendadak.

Juga pada tahun 1919, Rutherford berpindah ke Universiti Cambridge, menggantikan Thomson sebagai profesor fizik eksperimen dan pengarah Makmal Cavendish, dan pada tahun 1921 beliau mengambil jawatan profesor sains semula jadi di Institusi Diraja di London. Pada tahun 1925, saintis itu dianugerahkan British Order of Merit. Pada tahun 1930, Rutherford dilantik sebagai pengerusi majlis penasihat kerajaan Pejabat Penyelidikan Saintifik dan Industri. Pada tahun 1931, beliau menerima gelaran Lord dan menjadi ahli House of Lords of the English Parliament.

Pelajar dan rakan sekerja mengingati saintis itu sebagai seorang yang manis dan baik hati. Mereka mengagumi cara pemikiran kreatifnya yang luar biasa, mengingati bagaimana dia dengan gembira berkata sebelum memulakan setiap kajian baharu: "Saya harap ini topik penting, kerana masih banyak perkara yang kita tidak tahu."

Prihatin tentang dasar kerajaan Nazi Adolf Hitler, Rutherford menjadi presiden Majlis Bantuan Akademik pada tahun 1933, yang diwujudkan untuk membantu mereka yang melarikan diri dari Jerman.

Beliau menikmati kesihatan yang baik hampir sehingga akhir hayatnya dan meninggal dunia di Cambridge pada 20 Oktober 1937 selepas sakit yang singkat. Sebagai mengiktiraf jasa cemerlang beliau kepada pembangunan sains, saintis itu dikebumikan di Westminster Abbey.

Ahli fizik Inggeris, salah seorang pencipta doktrin radioaktiviti dan struktur atom, pengasas sekolah saintifik, dalam. h.-k. RAS (1922), bahagian. Akademi Sains USSR (1925). Dir. Makmal Cavendish (sejak 1919). Menemui (1899) sinar alfa dan beta dan menetapkan sifatnya. Mencipta (1903, bersama F. Soddy) teori radioaktiviti. Dicadangkan (1911) model planet atom. Menjalankan (1919) seni pertama. tindak balas nuklear. Diramalkan (1921) kewujudan neutron. Nob. pr dalam kimia (1908).

Ernest Rutherford dianggap sebagai ahli fizik eksperimen terhebat pada abad kedua puluh. Beliau adalah tokoh utama dalam pengetahuan kita tentang radioaktiviti dan juga merupakan orang yang mempelopori fizik nuklear. Sebagai tambahan kepada kepentingan teorinya yang sangat besar, penemuannya mempunyai pelbagai aplikasi, termasuk: senjata nuklear, loji kuasa nuklear, kalkulus radioaktif, dan penyelidikan sinaran. Pengaruh kerja Rutherford terhadap dunia sangat besar. Ia terus berkembang dan nampaknya akan terus meningkat pada masa hadapan.

Rutherford dilahirkan dan dibesarkan di New Zealand. Di sana dia memasuki Kolej Canterbury dan pada usia dua puluh tiga telah menerima tiga ijazah (Sarjana Muda Sastera, Sarjana Muda Sains, Sarjana Sastera). Pada tahun berikutnya beliau telah dianugerahkan tempat untuk belajar di Universiti Cambridge di England, di mana beliau menghabiskan tiga tahun sebagai pelajar penyelidikan di bawah arahan J. J. Thomson, salah seorang saintis terkemuka pada masa itu. Pada usia dua puluh tujuh, Rutherford menjadi profesor fizik di Universiti McGill di Kanada. Dia bekerja di sana selama sembilan tahun dan pada tahun 1907 kembali ke England untuk mengetuai jabatan fizik di Universiti Manchester. Pada tahun 1919, Rutherford kembali ke Cambridge, kali ini sebagai pengarah Makmal Cavendish, jawatan yang dia kekalkan sepanjang hayatnya.

Radioaktiviti ditemui pada tahun 1896 oleh saintis Perancis Antoine Henri Becquerel semasa dia bereksperimen dengan sebatian uranium. Tetapi Becquerel tidak lama lagi kehilangan minat dalam subjek itu, dan kebanyakan pengetahuan asas kami tentang radioaktiviti datang daripada penyelidikan luas Rutherford. (Marie dan Pierre Curie menemui dua lagi unsur radioaktif, polonium dan radium, tetapi tidak membuat penemuan penting.)

Salah satu penemuan pertama Rutherford ialah sinaran radioaktif daripada uranium terdiri daripada dua komponen berbeza, yang dipanggil oleh saintis sebagai sinar alfa dan beta. Dia kemudiannya menunjukkan sifat setiap komponen (ia terdiri daripada zarah yang bergerak pantas) dan menunjukkan bahawa terdapat juga komponen ketiga, yang dipanggilnya sinar gamma.

Ciri penting radioaktiviti ialah tenaga yang berkaitan dengannya. Becquerel, Curies dan ramai saintis lain menganggap tenaga sebagai sumber luaran. Tetapi Rutherford membuktikan bahawa tenaga ini - yang jauh lebih berkuasa daripada yang dikeluarkan oleh tindak balas kimia - berasal dari dalam atom uranium individu! Dengan ini beliau meletakkan asas bagi konsep penting tenaga atom.

Para saintis sentiasa menganggap bahawa atom individu tidak boleh dibahagikan dan tidak boleh berubah. Tetapi Rutherford (dengan bantuan pembantu muda yang sangat berbakat, Frederick Soddy) dapat menunjukkan bahawa apabila atom memancarkan sinar alfa atau beta, ia berubah menjadi jenis atom yang berbeza. Pada mulanya, ahli kimia tidak percaya. Walau bagaimanapun, Rutherford dan Soddy menjalankan keseluruhan siri eksperimen dengan pereputan radioaktif dan mengubah uranium menjadi plumbum. Rutherford juga mengukur kadar pereputan dan merumuskan konsep penting "separuh hayat." Ini tidak lama kemudian membawa kepada teknik kalkulus radioaktif, yang menjadi salah satu alat saintifik yang paling penting dan menemui aplikasi luas dalam geologi, arkeologi, astronomi dan banyak bidang lain.

Siri penemuan yang menakjubkan ini menjadikan Rutherford sebagai Hadiah Nobel pada tahun 1908 (Soddy kemudiannya akan memenangi Hadiah Nobel), tetapi pencapaian terbesarnya masih belum datang. Dia perasan bahawa zarah alfa yang bergerak pantas dapat melepasi kerajang emas nipis (tanpa meninggalkan kesan yang boleh dilihat!), tetapi terpesong sedikit. Adalah dicadangkan bahawa atom emas, keras, tidak boleh ditembusi, seperti "bola biliard kecil" - seperti yang dipercayai oleh saintis sebelum ini - lembut di dalamnya! Ia kelihatan seolah-olah zarah alfa yang lebih kecil dan lebih keras boleh melalui atom emas seperti peluru berkelajuan tinggi melalui jeli.

Tetapi Rutherford (bekerja dengan Geiger dan Marsden, dua pembantu mudanya) mendapati bahawa beberapa zarah alfa terpesong dengan sangat kuat apabila melalui kerajang emas. Malah, ada juga yang terbang ke belakang! Merasakan ada sesuatu yang penting di sebalik ini, saintis itu mengira dengan teliti bilangan zarah yang terbang ke setiap arah. Kemudian, melalui analisis matematik yang kompleks tetapi cukup meyakinkan, dia menunjukkan satu-satunya cara di mana keputusan eksperimen dapat dijelaskan: atom emas terdiri hampir keseluruhan ruang kosong, dan hampir semua jisim atom tertumpu di tengah, dalam "nukleus" kecil atom!

Dengan sekali tamparan, kerja Rutherford selama-lamanya menggoncang pandangan konvensional kami tentang dunia. Jika sekeping logam pun - nampaknya paling sukar daripada semua objek - pada asasnya adalah ruang kosong, maka semua yang kita fikirkan besar tiba-tiba hancur menjadi butiran pasir kecil yang berlarian dalam kekosongan yang luas!

Penemuan nukleus atom oleh Rutherford adalah asas kepada semua teori moden struktur atom. Apabila Niels Bohr menerbitkan karya terkenalnya dua tahun kemudian yang menggambarkan atom sebagai sistem suria kecil yang dikawal oleh mekanik kuantum, dia menggunakan teori nuklear Rutherford sebagai titik permulaan untuk modelnya. Begitu juga Heisenberg dan Schrödinger apabila mereka membina model atom yang lebih kompleks menggunakan mekanik klasik dan gelombang.

Penemuan Rutherford juga membawa kepada kemunculan cabang sains baru: kajian nukleus atom. Di kawasan ini, Rutherford juga ditakdirkan untuk menjadi perintis. Pada tahun 1919, beliau berjaya mengubah nukleus nitrogen kepada nukleus oksigen dengan membombardir nukleus dengan zarah alfa yang bergerak pantas. Ini adalah pencapaian yang diimpikan oleh ahli alkimia purba.

Tidak lama kemudian menjadi jelas bahawa transformasi nuklear boleh menjadi sumber tenaga daripada Matahari. Selain itu, transformasi nukleus atom adalah proses utama dalam senjata atom dan loji kuasa nuklear. Akibatnya, penemuan Rutherford adalah lebih daripada sekadar kepentingan akademik.

Keperibadian Rutherford terus memukau setiap orang yang bertemu dengannya. Dia adalah seorang lelaki yang besar dengan suara yang lantang, tenaga yang tidak terbatas dan kekurangan kesopanan yang ketara. Apabila rakan sekerja menyatakan tentang keupayaan luar biasa Rutherford untuk sentiasa "di puncak gelombang" penyelidikan saintifik, dia segera menjawab: "Mengapa tidak? Lagipun, saya menyebabkan gelombang itu, bukan?" Beberapa saintis akan berhujah dengan pernyataan ini.