Rutherford Ernest: biografi, penemuan dan fakta menarik. Digelar "Buaya"

mewarna
29.09.2019

Ernest Rutherford biografi ringkas Ahli fizik Inggeris, pengasas fizik nuklear, dibentangkan 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, dialah yang paling berbakat.

Ernest lulus dengan cemerlang sekolah rendah. 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 tinggi, 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 mengendalikan kajian eksperimen pada 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-sama dengan seorang lagi pelajarnya, Ernest Marsden (1889–1970), beliau 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 pembelahan 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

Ernest Rutherford (gambar diletakkan kemudian dalam artikel), Baron Rutherford dari Nelson dan Cambridge (lahir 08/30/1871 di Spring Grove, New Zealand- meninggal dunia 19/10/1937 di Cambridge, England) - Ahli fizik British berasal dari New Zealand, yang dianggap sebagai ahli eksperimen terhebat sejak Michael Faraday (1791-1867). Beliau adalah tokoh utama dalam kajian radioaktiviti, dan konsep struktur atomnya menguasai fizik nuklear. Menjadi pemenang hadiah Nobel pada tahun 1908, adalah presiden Royal Society (1925-1930) dan British Association for the Advancement of Science (1923). Pada tahun 1925 beliau telah diterima masuk ke dalam Order of Merit dan pada tahun 1931 beliau telah dinaikkan ke peringkat bawahan dan menerima gelaran Lord Nelson.

Ernest Rutherford: biografi pendek tahun-tahun awalnya

Pada pertengahan abad ke-19, bapa Ernest James, sebagai seorang kanak-kanak, berpindah dari Scotland ke New Zealand, yang baru-baru ini telah diselesaikan oleh orang Eropah, di mana dia belajar pertanian. Ibu Rutherford, Martha Thompson, datang dari England ke zaman remaja dan bekerja sebagai guru sekolah sehingga dia berkahwin dan mempunyai sepuluh orang anak, di mana Ernest adalah anak keempat (dan anak kedua).

Ernest menghadiri sekolah awam percuma sehingga 1886, apabila dia memenangi biasiswa ke Sekolah Tinggi Nelson. Pelajar yang berbakat itu cemerlang dalam hampir semua mata pelajaran, tetapi terutamanya dalam matematik. Biasiswa lain membantu Rutherford memasuki Kolej Canterbury, salah satu daripada empat kampus universiti di New Zealand, pada tahun 1890. Ia adalah kecil institusi pendidikan, yang mempunyai hanya lapan guru sebagai kakitangan dan kurang daripada 300 pelajar. Bakat muda itu bertuah kerana mempunyai guru cemerlang yang menyemarakkan minatnya dalam penyelidikan saintifik yang disokong oleh bukti yang boleh dipercayai.

Selepas tamat kursus tiga tahun, Ernest Rutherford menjadi sarjana muda dan memenangi biasiswa selama setahun pengajian pasca siswazah di Canterbury. Melengkapkannya pada penghujung tahun 1893, beliau menerima ijazah Sarjana Sastera, ijazah akademik pertama dalam fizik, matematik dan fizik matematik. Dia diminta untuk kekal selama setahun lagi di Christchurch untuk mengendalikan eksperimen bebas. Penyelidikan Rutherford ke atas keupayaan nyahcas elektrik frekuensi tinggi, seperti dari kapasitor, untuk mengmagnetkan besi telah memperoleh ijazah B.S. Dalam tempoh ini, dia jatuh cinta dengan Mary Newton, anak perempuan kepada wanita yang rumahnya dia menetap. Mereka berkahwin pada tahun 1900. Pada tahun 1895, Rutherford menerima biasiswa yang dinamakan sempena Pameran Dunia 1851 di London. Dia memutuskan untuk meneruskan penyelidikannya di Makmal Cavendish, yang J. J. Thomson, pakar terkemuka Eropah dalam bidang itu. radiasi elektromagnetik, diketuai pada tahun 1884

Cambridge

Sebagai mengiktiraf kepentingan sains yang semakin meningkat, Universiti Cambridge menukar peraturannya untuk membenarkan graduan dari universiti lain menamatkan pengajian selepas dua tahun belajar dan kerja saintifik yang memuaskan. Penyelidik pelajar pertama ialah Rutherford. Ernest, di samping menunjukkan kemagnetan melalui pelepasan ayunan besi, menetapkan bahawa jarum kehilangan sebahagian daripada kemagnetannya dalam medan magnet yang dicipta arus ulang alik. Ini memungkinkan untuk mencipta pengesan untuk gelombang elektromagnet yang baru ditemui. Pada tahun 1864, ahli fizik teori Scotland James Clerk Maxwell meramalkan kewujudan mereka, dan pada tahun 1885-1889. Ahli fizik Jerman Heinrich Hertz menemui mereka di makmalnya. Peranti Rutherford untuk mengesan gelombang radio adalah lebih mudah dan mempunyai potensi komersial. Saintis muda itu menghabiskan tahun berikutnya di Makmal Cavendish, meningkatkan julat dan sensitiviti instrumen, yang boleh menerima isyarat pada jarak setengah batu. Walau bagaimanapun, Rutherford tidak mempunyai visi antara benua dan kemahiran keusahawanan dari Itali Guglielmo Marconi, yang mencipta telegraf tanpa wayar pada tahun 1896.

Kajian pengionan

Meneruskan daya tarikannya yang lama dengan zarah alfa, Rutherford mengkaji penyebaran kecil mereka selepas interaksi dengan kerajang. Geiger menyertainya dan mereka memperoleh data yang lebih bermakna. Pada tahun 1909, apabila pelajar sarjana muda Ernest Marsden sedang mencari topik untuk projek penyelidikannya, Ernest mencadangkan agar dia mengkaji sudut serakan yang besar. Marsden mendapati bahawa sebilangan kecil zarah α menyimpang lebih daripada 90° dari arah asalnya, mendorong Rutherford untuk menyuarakan bahawa ia hampir sama luar biasa seolah-olah peluru 15 inci yang ditembakkan pada helaian kertas tisu akan melantun semula dan mengenainya. penembak.

model atom

Menggambarkan bagaimana zarah bercas yang berat itu boleh dipesongkan oleh tarikan atau tolakan elektrostatik melalui sudut yang begitu besar, pada tahun 1944 Rutherford membuat kesimpulan bahawa atom tidak boleh menjadi homogen. badan padat. Pada pendapat beliau, ia terdiri terutamanya daripada ruang kosong dan teras kecil di mana semua jisimnya tertumpu. Rutherford Ernest mengesahkan model atom dengan banyak bukti eksperimen. Ia adalah sumbangan saintifiknya yang terbesar, tetapi mendapat sedikit perhatian di luar Manchester. Pada tahun 1913, bagaimanapun, ahli fizik Denmark Niels Bohr menunjukkan kepentingan penemuan ini. Dia telah melawat makmal Rutherford setahun sebelumnya dan kembali sebagai ahli fakulti dari 1914-1916. Radioaktiviti, jelasnya, terkandung dalam nukleus, manakala Sifat kimia ditentukan oleh elektron orbital. Model atom Bohr menimbulkan konsep baru quanta (atau nilai tenaga diskret) dalam elektrodinamik orbit, dan beliau menjelaskan garis spektrum sebagai pelepasan atau penyerapan tenaga oleh elektron semasa ia bergerak dari satu orbit ke orbit yang lain. Henry Moseley, seorang lagi pelajar Rutherford, menjelaskan turutan spektrum sinar-X unsur-unsur dengan cas nukleus. Oleh itu, gambaran konsisten baru tentang fizik atom telah dibangunkan.

Kapal selam dan tindak balas nuklear

Pertama Perang Dunia menghancurkan makmal yang dikendalikan oleh Ernest Rutherford. Fakta menarik dari kehidupan ahli fizik dalam tempoh ini menyangkut penyertaannya dalam pembangunan senjata anti-kapal selam, serta keahlian dalam Majlis Admiralty untuk Ciptaan dan Penyelidikan Saintifik. Apabila dia mendapat masa untuk kembali kepada kerja saintifiknya sebelum ini, dia mula mengkaji perlanggaran zarah alfa dengan gas. Dalam kes hidrogen, seperti yang dijangkakan, pengesan mengesan pembentukan proton individu. Tetapi proton juga muncul semasa pengeboman atom nitrogen. Pada tahun 1919, Ernest Rutherford menambah satu lagi penemuan kepada penemuannya: dia berjaya mencetuskan tindak balas nuklear secara buatan dalam unsur yang stabil.

Kembali ke Cambridge

Reaksi nuklear menduduki saintis sepanjang kerjayanya, yang berlaku sekali lagi di Cambridge, di mana pada tahun 1919 Rutherford menggantikan Thomson sebagai pengarah Makmal Cavendish universiti. Ernest membawa rakan sekerjanya dari Universiti Manchester, ahli fizik James Chadwick, ke sini. Bersama-sama mereka membombardir beberapa unsur cahaya dengan zarah alfa dan menyebabkan transformasi nuklear. Tetapi mereka tidak dapat menembusi nukleus yang lebih berat kerana zarah alfa telah ditolak daripada mereka kerana caj yang sama, dan saintis tidak dapat menentukan sama ada ini berlaku secara berasingan atau bersama-sama dengan sasaran. Dalam kedua-dua kes, teknologi yang lebih canggih diperlukan.

Tenaga yang lebih tinggi dalam pemecut zarah yang diperlukan untuk menyelesaikan masalah pertama tersedia pada akhir 1920-an. Pada tahun 1932, dua pelajar Rutherford - orang Inggeris John Cockroft dan orang Ireland Ernest Walton - menjadi orang pertama yang benar-benar menyebabkan transformasi nuklear. Menggunakan pemecut linear voltan tinggi, mereka membedil litium dengan proton dan membelahnya kepada dua zarah alfa. Untuk kerja ini mereka menerima Hadiah Nobel dalam Fizik 1951. Charles Wilson dari Scotland di Cavendish mencipta ruang kabus yang memberikan pengesahan visual trajektori zarah bercas, yang mana beliau telah dianugerahkan anugerah antarabangsa berprestij yang sama pada tahun 1927. Pada tahun 1924, ahli fizik Inggeris Patrick Blackett mengubah suai ruang Wilson untuk mengambil gambar kira-kira 400,000 perlanggaran alfa dan mendapati bahawa kebanyakannya adalah anjal biasa, dan 8 disertai dengan pereputan, di mana zarah α diserap oleh nukleus sasaran sebelum ia berpecah kepada dua serpihan. Ia telah menjadi langkah penting dalam memahami tindak balas nuklear, yang mana Blackett telah dianugerahkan Hadiah Nobel dalam Fizik 1948.

Penemuan gabungan neutron dan termonuklear

Cavendish menjadi tempat untuk yang lain karya yang menarik. Kewujudan neutron telah diramalkan oleh Rutherford pada tahun 1920. Selepas banyak pencarian, Chadwick menemui zarah neutral ini pada tahun 1932, membuktikan bahawa nukleus terdiri daripada neutron dan proton, dan rakannya, ahli fizik Inggeris Norman Feder, tidak lama lagi menunjukkan bahawa neutron boleh menyebabkan tindak balas nuklear lebih mudah daripada zarah bercas. Bekerja dengan derma air berat yang baru ditemui di Amerika Syarikat, pada tahun 1934 Rutherford, Mark Oliphant dari Australia, dan Paul Harteck dari Austria membedil deuterium dengan deuteron dan mencapai gabungan nuklear yang pertama.

Kehidupan di luar fizik

Saintis itu mempunyai beberapa hobi di luar sains, termasuk golf dan sukan permotoran. Ernest Rutherford, ringkasnya, mempunyai kepercayaan liberal, tetapi tidak aktif dari segi politik, walaupun beliau berkhidmat sebagai pengerusi majlis pakar Jabatan Penyelidikan Saintifik dan Industri kerajaan dan merupakan presiden seumur hidup (sejak 1933) Majlis Bantuan Akademik, ditubuhkan untuk membantu saintis yang telah melarikan diri dari Nazi Jerman. Pada tahun 1931 dia dijadikan rakan sebaya, tetapi peristiwa ini dibayangi oleh kematian anak perempuannya, yang telah meninggal dunia lapan hari sebelumnya. Saintis yang cemerlang itu meninggal dunia di Cambridge selepas sakit singkat dan dikebumikan di Westminster Abbey.

Ernest Rutherford: fakta menarik

  • Beliau menghadiri Kolej Canterbury, Universiti New Zealand, atas biasiswa, memperoleh ijazah sarjana muda dan sarjana, dan menghabiskan dua tahun melakukan penyelidikan yang membawa kepada penciptaan jenis radio baharu.
  • Ernest Rutherford ialah graduan bukan Cambridge pertama yang dibenarkan menjalankan penyelidikan di Makmal Cavendish di bawah arahan Sir J. J. Thomson.
  • Semasa Perang Dunia Pertama dia bekerja pada penyelesaian masalah praktikal pengesanan kapal selam.
  • Di Universiti McGill di Kanada, Ernest Rutherford, bersama ahli kimia Frederick Soddy, mencipta teori pereputan atom.
  • Di Universiti Victoria di Manchester, dia dan Thomas Royds membuktikan bahawa sinaran alfa terdiri daripada ion helium.
  • Penyelidikan Rutherford mengenai pereputan unsur-unsur dan bahan radioaktif memperoleh Hadiah Nobel pada tahun 1908.
  • Ahli fizik itu menjalankan eksperimen Geiger-Marsden yang paling terkenal, yang menunjukkan sifat nuklear atom, selepas menerima anugerah daripada Akademi Sweden.
  • Unsur kimia ke-104 dinamakan sebagai penghormatannya - rutherfordium, yang di USSR dan Persekutuan Rusia dipanggil kurchatovium sehingga 1997.

Rutherford Ernest (1871-1937)
Seorang ahli fizik yang terkenal di dunia, pemenang Hadiah Nobel (1908), salah seorang pencipta fizik atom, yang menggabungkan genius seorang penguji dengan pengetahuan teori yang mendalam.
Dia dilahirkan di New Zealand dalam keluarga seorang petani kecil, di mana dia adalah anak keempat daripada 12 anak, jadi dia diperkenalkan untuk bekerja sejak kecil. Kecekapannya membolehkannya lulus dari sekolah dengan keputusan cemerlang (580 mata daripada 600 mungkin) dan menerima biasiswa untuk melanjutkan pelajaran di England. Menariknya, dia menerima berita tentang ini semasa menuai ladang kentang dan secara nubuatan berkata: "Ini jelas kentang terakhir yang saya gali."
Kentang, sememangnya, adalah yang terakhir, tetapi Rutherford terpaksa "menggali" sepanjang hayatnya, hanya sekarang dalam sains. miliknya aktiviti saintifik bermula dalam diketahui oleh ahli fizik di seluruh dunia di Makmal Cavendish, dari mana 17 pemenang Nobel muncul. Di bawah pimpinan saintis terhebat pada masa itu, J.J. Thomson Rutherford "menggali" dengan begitu mendalam sehingga rakan-rakan mudanya memberinya nama panggilan "Arnab". Dia berminat dalam pelbagai isu. Ini termasuk gelombang elektromagnet, laluan arus melalui gas, dan radioaktiviti. Ia adalah kajian sinaran radioaktif yang membawanya kemasyhuran dan kemuliaan di seluruh dunia. Dengan menggunakan medan magnet dia membahagikan sinaran radioaktif kepada sinar α dan β, dia menemui undang-undang itu pereputan radioaktif, dia mewajarkan kemungkinan perubahan beberapa unsur kepada unsur lain semasa pereputan radioaktif.
Pada tahun 1908, Ernest Rutherford menjadi pemenang Nobel dalam... kimia (pada masa itu radioaktiviti tidak berkaitan dengan fizik, tetapi dengan kimia). Pada kesempatan ini, Rutherford sendiri berkata: "Saya telah menangani banyak perubahan yang berbeza ... tetapi transformasi yang paling luar biasa ialah saya bertukar dalam sekelip mata daripada seorang ahli fizik kepada seorang ahli kimia."
Walau bagaimanapun, dalam fizik, pencapaian dan penemuan Rutherford sangat penting sehingga cukup untuk beberapa anugerah yang serupa. Mari kita ingat hanya beberapa daripada mereka:

  1. Eksperimen mengenai penyerakan zarah-α, yang membawa kepada model planet atom.
  2. Pertama di dunia tindak balas nuklear, dijalankan dengan membedil atom nitrogen dengan zarah alfa, yang mengakibatkan perubahan nitrogen kepada oksigen (lebih tepat lagi, menjadi ozon - isotop oksigen). By the way, Rutherford menjalankan 17 tindak balas nuklear yang berbeza.
  3. Penemuan proton iaitu sebahagian nukleus mana-mana atom (1919). Proton ditemui semasa tindak balas nuklear pertama.
7 N 14 + 2 α 4 = 8 O 17 + 1 p 1

Setelah menjadi seorang saintis yang dihormati, Rutherford memperoleh nama samaran baru - "Buaya". Buaya adalah makhluk yang tidak boleh bergerak ke belakang. Rutherford sentiasa maju dan, mengetahui tentang nama samarannya, tidak menyinggung perasaan rakan sekerjanya.
E. Rutherford bermurah hati berkongsi ideanya dengan pelajar yang datang kepadanya negara berbeza. Ini adalah orang Inggeris D. Chadwig, yang menemui neutron yang diramalkan oleh Rutherford pada tahun 1932; ini ialah ahli fizik Rusia P.L. Kapitsa, pelajar terbaik Rutherford; ini ialah ahli fizik Jerman G. Geiger, yang mereka bentuk pembilang untuk zarah α dan β; ini adalah Dane N. Bohr, yang menjadi setanding dengan gurunya dalam pembangunan fizik atom, dsb. By the way, semua pelajar Rutherford di atas adalah pemenang Hadiah Nobel.
Daripada memoir Kapitsa tentang Rutherford: “... dia melayan orang dengan penjagaan yang luar biasa, terutamanya pelajarnya. ... Dia tidak dibenarkan bekerja lebih daripada jam 6 petang di makmal, dan pada hujung minggu dia tidak dibenarkan bekerja sama sekali.” Dia berhujah bahawa "orang jahat adalah mereka yang bekerja terlalu banyak dan berfikir terlalu sedikit." Dia berulang kali mengingatkan timbalannya: “Setiap orang yang mempunyai idea sendiri, anda perlu membantu melaksanakannya, walaupun ia kelihatan tidak begitu penting atau bahkan mustahil, kerana kesilapan mengajar tidak kurang daripada kejayaan. ... Jangan lupa bahawa banyak idea anak lelaki anda mungkin lebih baik daripada idea anda dan anda tidak boleh iri hati dengan kejayaan pelajar anda. ... Pelajar membuatkan saya nampak muda.”
Merasa kebapaan, para pelajar membalasnya dengan kasih sayang bersama. P.L. Kapitsa menyatakan bahawa pepatah "Kesederhanaan adalah kebijaksanaan yang paling hebat" boleh digunakan sepenuhnya untuk Rutherford. Dan, sememangnya, walaupun kemasyhuran dunianya, Rutherford sentiasa kekal sederhana dalam komunikasi, dalam pekerjaan dan dalam kehidupan secara umum.
Sekarang hanya sedikit orang yang tahu bahawa pada tahun 1932 dia dinaikkan ke pangkat tuan dan dipanggil Lord Nelson (seperti Lord Kelvin), tetapi dia sendiri secara praktikal tidak menggunakan nama ini, kekal sebagai anak petani yang sederhana.
Kerjaya mengajar Rutherford tidak begitu berjaya. Semasa kelasnya, dia sentiasa terbawa-bawa dengan cerita tentang idea dan perspektif saintifik baru, tetapi akibatnya, pelajar tidak mempunyai masa untuk menguasai bahan program. Walaupun dengan menarik membentangkan aspek fizikal isu yang sedang dikaji dalam kuliahnya, dia hampir tidak dapat membawa kepada keputusan akhir kesimpulan matematik yang berkaitan dengan isu ini. Setelah membuat kesilapan dalam pembuktian, dia dengan malu meletakkan kapur itu dan berkata: "Jika anda membuat semua kesimpulan dengan betul, ia akan menjadi seperti yang saya katakan." Rutherford pernah menunjukkan pereputan radium. Skrin berkelip-kelip hidup dan mati. Dia mengulas pengalaman seperti ini: "Sekarang anda melihat bahawa tiada apa yang kelihatan, dan mengapa tiada apa yang kelihatan, anda kini akan melihat." Kemungkinan besar, Rutherford tidak pernah bersedia untuk kuliah, memandangkan tidak perlu membuang masa dengan apa yang boleh dibaca dalam buku teks.
Menariknya, nama Rutherford sering bertindih dengan nama Newton. Jadi, Rutherford berkahwin dengan seorang gadis bernama Mary Newton (nama saintis yang hebat); faktanya diperhatikan bahawa dahan dari pokok epal jatuh di kepala Rutherford di taman, sama seperti epal jatuh ke atas Newton; malah kubur Rutherford bersebelahan dengan Newton.
Bagi kematian Rutherford, ia benar-benar mengejutkan semua orang. Pada musim luruh tahun 1937, dia mengalami hernia tercekik, dan meninggal dunia pada hari keempat selepas pembedahan. Rutherford dikebumikan di Katedral St. Paul, yang dikenali sebagai Biara Westminster. Sarkofagusnya dipasang di apa yang dipanggil "sudut sains", di mana I. Newton, M. Faraday, C. Darwin dikebumikan. Sebuah monumen ringkas di atas abu saintis mengesahkan kesopanannya. Tetapi monumen yang tidak pudar kepada Rutherford yang hebat adalah fizik atom, di mana dia adalah bapa dan yang menerima perkembangan cemerlang dalam karya ramai pelajarnya.

Pada 30 Ogos 1871, ahli fizik British yang berasal dari New Zealand, yang dikenali sebagai "bapa" fizik nuklear, dan pemenang Hadiah Nobel Kimia 1908, Sir Ernest Rutherford, dilahirkan.

Kami memutuskan untuk mengingati biografi saintis terkenal itu dan menggambarkan peristiwa pentingnya dalam pemilihan foto kami.

Dilahirkan pada 30 Ogos 1871 di bandar Spring Brove (New Zealand) dalam keluarga pendatang Scotland. Ayahnya bekerja sebagai mekanik dan petani rami, ibunya seorang guru. Ernest ialah anak keempat daripada 12 kanak-kanak Rutherford dan yang paling berbakat.


rumah V Foxhill , di mana Ernest bahagian yang dibelanjakan zaman kanak-kanak saya


"Sains dibahagikan kepada dua kumpulan - fizik dan pengumpulan setem"

Sudah di penghujung sekolah rendah, sebagai pelajar pertama, dia menerima bonus 50 paun sterling untuk menyambung pelajaran. Terima kasih kepada ini, Rutherford memasuki kolej di Nelson (New Zealand).


Potret Rutherford pada tahun 1892, ketika dia seorang pelajar di Kolej Canterbury


Selepas menamatkan pengajian dari kolej, lelaki muda itu lulus peperiksaan di Universiti Canterbury dan di sini dia serius belajar fizik dan kimia.


« Jika seorang saintis tidak dapat menjelaskan apa yang dia lakukan kepada seorang wanita pembersih mengemop lantai di makmalnya, maka dia sendiri tidak faham apa yang dia lakukan.«


Rutherford bersama pelajar di Montreal , Negeri California. 1899



J. J. Thomson, seperti ramai yang cemerlang profesor fizik pada akhir abad ke-19, mengumpulkan sekumpulan muda yang cerah " pelajar penyelidikan"sekeliling kamu. Secara langsung antara mereka ialah anak didiknya Ernest Rutherford.

Beliau mengambil bahagian dalam penciptaan masyarakat pelajar saintifik dan pada tahun 1891 membuat laporan mengenai topik "Evolusi Unsur," di mana idea pertama kali disuarakan bahawa atom adalah sistem yang kompleks, dibina daripada komponen yang sama.


Hans Geiger berada di Rutherford rakan kongsi utama V penyelidikan sejak tahun 1907 hingga 1913

Pada masa idea J. Dalton tentang ketidakbolehbahagiaan atom mendominasi fizik, idea ini kelihatan tidak masuk akal, dan Rutherford muda juga terpaksa meminta maaf kepada rakan-rakannya kerana "karut yang jelas."


Ernest Rutherford (pertama dari kiri di baris bawah) dengan rakan sekerja

Benar, 12 tahun kemudian Rutherford membuktikan bahawa dia betul. Selepas menamatkan pengajian di universiti, Ernest menjadi seorang guru sekolah Menengah, tetapi aktiviti ini jelas tidak disukainya. Rutherford, graduan terbaik tahun ini, telah dianugerahkan biasiswa, dan dia pergi ke Cambridge, pusat saintifik England, untuk menyambung pelajarannya.


Rutherford (dua dari kiri di baris atas) dengan rakan sekelas pada tahun 1896

Di Makmal Cavendish, Rutherford mencipta pemancar untuk komunikasi radio dalam radius 3 km, tetapi memberi keutamaan kepada jurutera Itali G. Marconi untuk ciptaannya, dan dia sendiri mula mengkaji pengionan gas dan udara. Para saintis mendapati bahawa sinaran uranium mempunyai dua komponen - sinar alfa dan beta. Ia adalah satu pendedahan.


Rutherford saya mencintai permainan yang baik golf pada hari Ahad. Dari kiri ke kanan: Ralph Fowler , F. U. Aston , Rutherford , G. DAN. Taylor

Di Montreal, semasa mengkaji aktiviti torium, Rutherford menemui gas baru- radon. Pada tahun 1902, dalam karyanya "Punca dan Sifat Radioaktiviti," saintis pertama kali menyatakan idea bahawa punca radioaktiviti adalah peralihan spontan beberapa unsur kepada yang lain. Dia mendapati bahawa zarah alfa bercas positif, jisimnya lebih besar daripada atom hidrogen, dan casnya lebih kurang sama dengan cas dua elektron, dan ini mengingatkan atom helium.


Perkahwinan Ernesta Dan Mary Rutherford , 28 Jun 1900 New Zealand

Pada tahun 1903, Rutherford menjadi ahli Royal Society of London, dan dari 1925 hingga 1930 beliau berkhidmat sebagai presidennya.


Ernest Rutherford di Kongres Solvay 1911

Pada tahun 1904, karya asas saintis "Bahan Radioaktif dan Radiasinya" diterbitkan, yang menjadi ensiklopedia untuk ahli fizik nuklear. Pada tahun 1908, Rutherford menjadi pemenang Nobel untuk penyelidikannya ke dalam unsur radioaktif. Ketua makmal fizik di Universiti Manchester, Rutherford mencipta sekolah fizik nuklear, pelajarnya.


Rutherford sentiasa mengumpulkan sekumpulan bakat muda yang cemerlang di sekelilingnya.Foto dari 1910

Bersama-sama dengan mereka, dia mengkaji atom dan pada tahun 1911 akhirnya datang ke model planet atom, yang ditulisnya dalam artikel yang diterbitkan dalam Jurnal Falsafah edisi Mei. Model itu tidak diterima serta-merta; ia ditubuhkan hanya selepas ia diperhalusi oleh pelajar Rutherford, khususnya N. Bohr.


Cockcroft, Rutherford, dan Walton pada tahun 1932


Arca Ernest Rutherford muda. Memorial dalam New Zealand

Saintis itu meninggal dunia pada 19 Oktober 1937 di Cambridge. Seperti kebanyakan orang hebat England, Ernest Rutherford berehat di Katedral St. Paul, di "Science Corner", bersebelahan Newton, Faraday, Durenne, Herschel.

Tuan Ernest Rutherford. Dilahirkan pada 30 Ogos 1871 di Spring Grove, New Zealand - meninggal dunia pada 19 Oktober 1937 di Cambridge. Ahli fizik British asal New Zealand. Dikenali sebagai "bapa" fizik nuklear. Pemenang Hadiah Nobel dalam Kimia pada tahun 1908. Pada tahun 1911, dengan eksperimen penyerakan zarah-α yang terkenal, beliau membuktikan kewujudan nukleus bercas positif dalam atom dan elektron bercas negatif di sekelilingnya. Berdasarkan keputusan eksperimen, dia mencipta model planet atom.

Rutherford dilahirkan di New Zealand di kampung kecil Spring Grove, yang terletak di utara Pulau Selatan berhampiran bandar Nelson, dalam keluarga petani rami. Bapa - James Rutherford, berhijrah dari Perth (Scotland). Ibu - Martha Thompson, berasal dari Hornchurch, Essex, England. Pada masa ini, orang Scotland lain berhijrah ke Quebec (Kanada), tetapi keluarga Rutherford tidak bernasib baik dan kerajaan memberikan tiket kapal percuma ke New Zealand, bukan ke Kanada.

Ernest merupakan anak keempat dalam keluarga yang mempunyai dua belas anak. Dia mempunyai ingatan yang menakjubkan, kesihatan dan kekuatan yang hebat. Dia lulus dengan kepujian dari sekolah rendah, menerima 580 mata daripada kemungkinan 600 dan bonus £50 untuk menyambung pelajarannya di Kolej Nelson. Satu lagi biasiswa membolehkannya menyambung pelajaran di Kolej Canterbury di Christchurch (kini Universiti New Zealand). Pada masa itu ia adalah sebuah universiti kecil dengan 150 pelajar dan hanya 7 profesor. Rutherford meminati sains dan memulakan kerja penyelidikan dari hari pertama.

Tesis sarjananya, yang ditulis pada tahun 1892, bertajuk "Pemagnetan besi di bawah pelepasan frekuensi tinggi." Kerja itu melibatkan pengesanan gelombang radio frekuensi tinggi, yang kewujudannya telah dibuktikan pada tahun 1888 oleh ahli fizik Jerman Heinrich Hertz. Rutherford mencipta dan mengeluarkan peranti - pengesan magnet, salah satu penerima pertama gelombang elektromagnet.

Selepas menamatkan pengajian dari universiti pada tahun 1894, Rutherford mengajar sekolah menengah selama setahun.

Subjek muda yang paling berbakat dari mahkota British yang tinggal di tanah jajahan diberi biasiswa khas yang dinamakan sempena Pameran Dunia 1851 - 150 paun setahun - sekali setiap dua tahun, yang memberi mereka peluang untuk pergi ke England untuk kemajuan selanjutnya dalam bidang sains. Pada tahun 1895, Rutherford telah dianugerahkan biasiswa ini, kerana orang yang pertama kali menerimanya, McClaren, menolaknya. Pada musim luruh tahun yang sama, setelah meminjam wang untuk tiket bot ke Great Britain, Rutherford tiba di England di Makmal Cavendish di Universiti Cambridge dan menjadi pelajar kedoktoran pertama pengarahnya Joseph John Thomson.

1895 adalah tahun pertama di mana (atas inisiatif J. J. Thomson) pelajar yang menamatkan pengajian dari universiti lain boleh meneruskan kerja saintifik di makmal Cambridge. Bersama Rutherford, John McLennan, John Townsend dan Paul Langevin memanfaatkan peluang ini dengan mendaftar di Makmal Cavendish. Rutherford bekerja di bilik yang sama dengan Langevin dan berkawan dengannya, persahabatan ini berterusan sehingga akhir hayat mereka.

Pada tahun yang sama, 1895, pertunangan telah disimpulkan dengan Mary Georgina Newton (1876-1945), anak perempuan pemilik rumah tumpangan tempat Rutherford tinggal. (Perkahwinan itu berlaku pada tahun 1900; pada 30 Mac 1901, mereka mempunyai seorang anak perempuan, Eileen Mary (1901-1930), kemudian isteri Ralph Fowler, seorang ahli astrofizik terkenal.)

Rutherford merancang untuk mengkaji radio atau pengesan gelombang Hertzian, mengambil peperiksaan dalam fizik, dan memperoleh ijazah sarjana. Tetapi pada tahun berikutnya ternyata pejabat pos kerajaan UK memperuntukkan wang kepada Marconi untuk kerja yang sama ini dan enggan membiayainya di Makmal Cavendish. Oleh kerana biasiswa itu tidak mencukupi walaupun untuk makanan, Rutherford terpaksa mula bekerja sebagai tutor dan pembantu kepada J. J. Thomson mengenai topik mengkaji proses pengionan gas di bawah pengaruh sinar-X. Bersama J. J. Thomson, Rutherford menemui fenomena ketepuan semasa semasa pengionan gas.

Pada tahun 1898, Rutherford menemui sinar alfa dan beta. Setahun kemudian, Paul Villar menemui sinaran gamma (nama untuk jenis sinaran mengion ini, seperti dua yang pertama, telah dicadangkan oleh Rutherford).

Sejak musim panas 1898, saintis itu telah mengambil langkah pertamanya dalam mengkaji fenomena radioaktiviti yang baru ditemui dalam uranium dan torium. Pada musim gugur, Rutherford, atas cadangan Thomson, setelah mengatasi persaingan 5 orang, mengambil jawatan profesor di McGill University di Montreal (Kanada) dengan gaji 500 pound sterling atau 2500 dolar Kanada setahun. Di universiti ini, Rutherford berjaya bekerjasama dengan Frederick Soddy, pada masa itu pembantu makmal rendah di Jabatan Kimia, dan kemudiannya (seperti Rutherford) pemenang Nobel dalam bidang kimia (1921). Pada tahun 1903, Rutherford dan Soddy mencadangkan dan membuktikan idea revolusioner transformasi unsur melalui proses pereputan radioaktif.

Setelah menjadi terkenal dengan kerjanya dalam bidang radioaktiviti, Rutherford menjadi saintis yang dicari dan menerima banyak tawaran kerja di pusat penyelidikan. pelbagai negara kedamaian. Pada musim bunga tahun 1907, beliau meninggalkan Kanada dan memulakan jawatan profesor di Universiti Victoria (kini Universiti Manchester) di Manchester (England), di mana gajinya meningkat kira-kira 2.5 kali ganda.

Pada tahun 1908, Rutherford telah dianugerahkan Hadiah Nobel dalam Kimia "untuk penyelidikannya ke dalam pereputan unsur-unsur dalam kimia bahan radioaktif."

Apabila menerima berita bahawa dia telah dianugerahkan Hadiah Nobel dalam Kimia, Rutherford menyatakan: "Semua sains adalah sama ada fizik atau pengumpulan setem".

Peristiwa penting dan menggembirakan dalam hidupnya ialah pemilihan saintis sebagai ahli Royal Society of London pada tahun 1903, dan dari 1925 hingga 1930 beliau berkhidmat sebagai presidennya. Dari 1931 hingga 1933, Rutherford adalah presiden Institut Fizik.

Pada tahun 1914 Rutherford telah dianugerahkan gelaran bangsawan dan menjadi "Tuan Ernst". Pada 12 Februari, di Istana Buckingham, raja memuliakannya: dia berpakaian seragam mahkamah dan berikat dengan pedang.

Lambang heraldiknya, diluluskan pada tahun 1931, Peer of England Baron Rutherford Nelson (sebagaimana dia mula dipanggil ahli fizik yang hebat setelah dinaikkan darjat bangsawan) dinobatkan dengan burung kiwi, lambang New Zealand. Reka bentuk jata ialah imej eksponen - lengkung yang mencirikan proses membosankan untuk mengurangkan bilangan atom radioaktif dari semasa ke semasa.

Pencapaian saintifik Rutherford:

Menurut memoir, Rutherford adalah wakil terkemuka sekolah eksperimen Inggeris dalam fizik, yang dicirikan oleh keinginan untuk memahami intipati. fenomena fizikal dan semak sama ada ia boleh dijelaskan oleh teori sedia ada (berbeza dengan sekolah eksperimental "Jerman", yang bermula daripada teori sedia ada dan cuba mengujinya dengan pengalaman).

Dia menggunakan sedikit formula dan sedikit pendekatan kepada matematik, tetapi dia seorang penguji yang cemerlang, mengingatkan Faraday dalam hal ini. Diraikan oleh Kapitsa kualiti yang penting Kekuatan Rutherford sebagai penguji adalah kuasa pemerhatiannya. Khususnya, terima kasih kepadanya, dia menemui pancaran torium, melihat perbezaan dalam bacaan elektroskop yang mengukur pengionan, apabila dibuka dan pintu tertutup dalam peranti, menyekat aliran udara. Contoh lain ialah penemuan Rutherford tentang transmutasi tiruan unsur, apabila penyinaran nukleus nitrogen di udara dengan zarah alfa disertai dengan kemunculan zarah tenaga tinggi (proton), yang mempunyai julat yang lebih panjang, tetapi sangat jarang berlaku.

1904 - "Radioaktiviti"
1905 - "Transformasi radioaktif"
1930 - "Radiations of Radioactive Substances" (dikarang bersama J. Chadwick dan C. Ellis).

12 pelajar Rutherford menjadi pemenang Hadiah Nobel dalam fizik dan kimia. Salah seorang pelajar Henry Moseley yang paling berbakat, yang secara eksperimen menunjukkan makna fizikal Undang-undang Berkala, meninggal dunia pada tahun 1915 di Gallipoli semasa operasi Dardanelles. Di Montreal, Rutherford bekerja dengan F. Soddy, O. Khan; di Manchester - dengan G. Geiger (khususnya, dia membantunya membangunkan kaunter untuk mengira bilangan zarah pengion secara automatik), di Cambridge - dengan N. Bohr, P. Kapitsa dan ramai lagi saintis terkenal masa depan.

Selepas penemuan unsur radioaktif, kajian aktif tentang sifat fizikal sinaran mereka bermula. Rutherford berjaya menemui komposisi kompleks sinaran radioaktif.

Pengalaman adalah seperti berikut. Dadah radioaktif diletakkan di bahagian bawah saluran sempit silinder plumbum, dan plat fotografi diletakkan bertentangan. Sinaran yang keluar dari saluran dipengaruhi oleh medan magnet. Dalam kes ini, keseluruhan pemasangan berada dalam vakum.

Dalam medan magnet, rasuk berpecah kepada tiga bahagian. Dua komponen sinaran primer telah dipesongkan oleh sisi bertentangan, yang menunjukkan bahawa mereka mempunyai dakwaan tanda yang bertentangan. Komponen ketiga mengekalkan kelinearan pembiakan. Sinaran dengan cas positif dipanggil sinar alfa, negatif - sinar beta, neutral - sinar gamma.

Semasa mengkaji sifat sinaran alfa, Rutherford menjalankan eksperimen berikut. Dalam laluan zarah alfa, dia meletakkan pembilang Geiger, yang mengukur bilangan zarah yang dipancarkan dalam masa tertentu. Selepas ini, menggunakan elektrometer, dia mengukur cas zarah yang dipancarkan pada masa yang sama. Mengetahui jumlah cas zarah alfa dan bilangannya, Rutherford mengira cas satu zarah tersebut. Ia ternyata sama dengan dua yang rendah.

Dengan pesongan zarah dalam medan magnet, dia menentukan nisbah casnya kepada jisim. Ternyata terdapat dua unit jisim atom bagi setiap cas asas.

Oleh itu, didapati bahawa dengan cas yang sama dengan dua elemen asas, zarah alfa mempunyai empat unit jisim atom. Ia berikutan daripada ini bahawa sinaran alfa adalah aliran nukleus helium.

Pada tahun 1920, Rutherford mencadangkan bahawa harus ada zarah dengan jisim yang sama dengan jisim proton, tetapi tanpa cas elektrik - neutron. Bagaimanapun, dia tidak dapat mengesan zarah sedemikian. Kewujudannya telah dibuktikan secara eksperimen oleh James Chadwick pada tahun 1932.

Di samping itu, Rutherford memperhalusi nisbah cas elektron kepada jisimnya sebanyak 30%.

Berdasarkan sifat torium radioaktif, Rutherford menemui dan menerangkan transformasi radioaktif unsur kimia. Para saintis mendapati bahawa aktiviti torium dalam ampul tertutup kekal tidak berubah, tetapi jika ubat itu ditiup dengan aliran udara yang sangat lemah, aktivitinya berkurangan dengan ketara. Telah dicadangkan bahawa, pada masa yang sama dengan zarah alfa, torium mengeluarkan gas radioaktif.

Hasil kerja bersama Rutherford dan rakannya Frederick Soddy diterbitkan pada 1902-1903 dalam beberapa artikel dalam Majalah Philosophical. Dalam artikel ini, selepas menganalisis keputusan yang diperoleh, penulis membuat kesimpulan bahawa adalah mungkin untuk mengubah beberapa unsur kimia kepada yang lain.

Dengan mengepam udara keluar dari kapal yang mengandungi torium, Rutherford mengasingkan pancaran torium (gas yang kini dikenali sebagai thoron atau radon-220, salah satu isotop radon) dan memeriksa keupayaan mengionnya. Didapati aktiviti gas ini berkurangan separuh setiap minit.

Semasa mengkaji pergantungan aktiviti bahan radioaktif pada masa, saintis menemui undang-undang pereputan radioaktif.

Oleh kerana nukleus atom unsur kimia agak stabil, Rutherford mencadangkan bahawa jumlah tenaga yang sangat besar diperlukan untuk mengubah atau memusnahkannya. Nukleus pertama yang mengalami transformasi buatan ialah nukleus atom nitrogen. Dengan membedil nitrogen dengan zarah alfa bertenaga tinggi, Rutherford menemui rupa proton - nukleus atom hidrogen.

Rutherford adalah salah seorang daripada segelintir penerima Nobel yang melakukan kerjanya yang paling terkenal selepas menerimanya. Bersama Hans Geiger dan Ernst Marsden pada tahun 1909, beliau menjalankan eksperimen yang menunjukkan kewujudan nukleus dalam atom. Rutherford meminta Geiger dan Marsden untuk mencari zarah alfa dengan sudut pesongan yang sangat besar dalam eksperimen ini, yang tidak dijangka daripada model atom Thomson pada masa itu. Penyimpangan sedemikian, walaupun jarang, ditemui, dan kebarangkalian sisihan didapati licin, walaupun menurun dengan cepat, fungsi sudut sisihan.

Rutherford kemudiannya mengakui bahawa apabila dia mencadangkan kepada pelajarnya untuk menjalankan eksperimen mengenai penyerakan zarah alfa pada sudut yang besar, dia sendiri tidak percaya dengan keputusan yang positif.

Rutherford dapat mentafsir data yang diperoleh daripada eksperimen, yang membawanya untuk membangunkan model planet atom pada tahun 1911. Menurut model ini, atom terdiri daripada nukleus bercas positif yang sangat kecil, mengandungi kebanyakan jisim atom, dan elektron ringan yang mengorbit di sekelilingnya.

Kapitsa menamakan Rutherford "Buaya" kerana perwatakannya yang baik. Pada tahun 1931, Krokodil memperoleh 15 ribu pound sterling untuk pembinaan dan peralatan bangunan makmal khas untuk Kapitsa. Pada bulan Februari 1933, pembukaan besar makmal berlangsung di Cambridge. Di dinding hujung bangunan 2 tingkat terdapat seekor buaya besar yang diukir di dalam batu, menutupi seluruh dinding. Ia telah ditugaskan oleh Kapitsa dan dibuat oleh pemahat terkenal Eric Gill. Rutherford sendiri menjelaskan bahawa itu adalah dia. Pintu masuk dibuka dengan kunci berlapis emas dalam bentuk buaya.

Menurut Yves, Kapitsa menjelaskan nama samaran yang dia cipta: "Haiwan ini tidak pernah berpatah balik dan oleh itu boleh melambangkan wawasan Rutherford dan kemajuan pesatnya ke hadapan.". Kapitsa menambah bahawa "di Rusia mereka melihat Buaya dengan campuran seram dan kekaguman."

Menariknya, Rutherford, yang menemui nukleus atom, ragu-ragu tentang prospek tenaga nuklear: "Sesiapa yang berharap bahawa transformasi nukleus atom akan menjadi sumber tenaga adalah mengarut.".