Ernst RUTHERFORD (1871.-1937.), engleski fizičar, jedan od utemeljitelja učenja o radioaktivnosti i građi atoma, utemeljitelj znanstvene škole, inozemni dopisni član Ruske akademije znanosti (1922.) i počasni član Akademija znanosti SSSR-a (1925). Ravnatelj Laboratorija Cavendish (od 1919). Otkrio (1899) alfa i beta zrake i utvrdio njihovu prirodu. Stvorio (1903, zajedno s F. Soddyjem) teoriju radioaktivnosti. Predložio (1911.) planetarni model atoma. Izveo (1919.) prvu umjetnu nuklearnu reakciju. Predvidio (1921) postojanje neutrona. Nobelova nagrada (1908).

Rutherfordov pokus (1906.) o raspršenju brzo nabijenih čestica koje prolaze kroz tanke slojeve tvari omogućio je proučavanje unutarnje strukture atoma. U tim eksperimentima, alfa čestice su korištene za ispitivanje atoma - potpuno ioniziranih atoma helija - koji su rezultat radioaktivnog raspada radija i nekih drugih elemenata. Rutherford je tim česticama bombardirao atome teških metala.

Rutherford je znao da se atomi sastoje od lakih negativno nabijenih čestica - elektrona i teške pozitivno nabijene čestice. Glavni cilj pokusa je otkriti kako je pozitivni naboj raspoređen unutar atoma. Raspršenje α - čestica (odnosno promjenu smjera gibanja) može izazvati samo pozitivno nabijeni dio atoma.

Eksperimenti su pokazali da su neke od α čestica raspršene pod velikim kutovima, blizu 180˚, odnosno odbačene su natrag. To je moguće samo ako je pozitivni naboj atoma koncentriran u vrlo malom središnjem dijelu atoma – atomskoj jezgri. Gotovo cjelokupna masa atoma također je koncentrirana u jezgri.

Pokazalo se da jezgre raznih atoma imaju promjere reda veličine 10 -14 – 10 -15 cm, dok je veličina samog atoma ≈10 -8 cm, odnosno 10 4 – 10 5 puta veća od jezgra.

Dakle, atom se pokazao "prazan".

Na temelju pokusa o raspršenju α - čestica na atomskim jezgrama Rutherford je došao do planetarnog modela atoma. Prema ovom modelu, atom se sastoji od male pozitivno nabijene jezgre i elektrona koji kruže oko nje.

Sa stajališta klasične fizike, takav atom mora biti nestabilan, budući da elektroni koji se kreću po orbitama s ubrzanjem moraju kontinuirano emitirati elektromagnetsku energiju.

Daljnji razvoj ideja o građi atoma napravio je N. Bohr (1913.) na temelju kvantnih pojmova.

Laboratorijski rad.

Ovaj pokus se može izvesti pomoću posebnog uređaja čiji je crtež prikazan na slici 1. Ovaj uređaj je kutija s olovom s potpunim vakuumom unutar nje i mikroskopom.

Raspršenje (promjenu smjera kretanja) α-čestica može izazvati samo pozitivno nabijeni dio atoma. Dakle, iz raspršenja α čestica moguće je odrediti prirodu raspodjele pozitivnog naboja i mase unutar atoma. Dijagram Rutherfordovih eksperimenata prikazan je na slici 1. Snop α-čestica koje je emitirao radioaktivni lijek ispustila je dijafragma, a zatim je pao na tanku foliju materijala koji se proučava (u ovom slučaju zlato). Nakon raspršenja, α-čestice su pale na ekran obložen cink sulfidom. Sudar svake čestice sa zaslonom bio je popraćen bljeskom svjetlosti (scintilacijom), koji se mogao promatrati kroz mikroskop.

Uz dobar vakuum unutar uređaja i u nedostatku folije, na ekranu se pojavio trak svjetlosti koji se sastojao od scintilacija uzrokovanih tankim snopom α čestica. Ali kada je na putanju snopa stavljena folija, α-čestice su se zbog raspršivanja rasporedile po većoj površini ekrana.

U našem eksperimentu treba ispitati α-česticu koja je usmjerena na zlatnu jezgru pod kutom od 180° (slika 2) i pratiti reakciju α-čestice, tj. na koju najmanju udaljenost će se α-čestica približiti zlatnoj jezgri (slika 3).

Riža. 2

sl.3

V 0 =1,6*10 7 m/s – početna brzina

Kolika je najmanja udaljenost r min između α čestice i jezgre koja se može postići u ovom pokusu? (Sl. 4)

sl.4

U našem eksperimentu, α-čestica je predstavljena kao atom

m neutr kg

Z=2 – protoni

N = Au – Z = 4 – 2 = 2 neutrona

Z=79 – broj protona

N = Au – Z = 196 – 79 =117 (neutroni)

Cl 2 /H ∙m 2 – električna konstanta

m 2 =6,6∙10 -27 kg

Z He ∙2∙ - nuklearni naboj (He) Z Au ∙ - nuklearni naboj (Au)

Naboj α čestice jednak je 2 elementarna.

Odgovor: r min =4,3·10 -14 m

Zaključak: Tijekom ovog eksperimenta bilo je moguće saznati da se a-čestica može približiti atomskoj jezgri na minimalnu udaljenost, koja je bila r min =4,3·10 -14 m i vratiti se natrag duž iste putanje po kojoj je počeo micati.

Kada je Rutherford prvi put izveo isti eksperiment, s takvom a-česticom postavljenom u odnosu na kut od 180°, iznenađeno je rekao: "Ovo je gotovo jednako nevjerojatno kao da ispalite projektil od 15 inča na komad papirnatom maramicom, a vraćeni projektil bi došao do vas i pogodio vas.”

Istina, to nije vjerojatno, činjenica je da će kod izvođenja ovog eksperimenta pod manjim kutovima a-čestica sigurno odskočiti u stranu, kao što kamenčić od nekoliko desetaka grama pri sudaru s automobilom ne može zamjetno promijeniti svoju brzinu (slika 5). Budući da je njihova masa otprilike 8000 puta veća od mase elektrona, a pozitivni naboj je po veličini jednak dvostrukom naboju elektrona. To nisu ništa više od potpuno ioniziranih atoma helija. Brzina α čestica je vrlo velika: iznosi 1/15 brzine svjetlosti. Posljedično, elektroni zbog svoje male mase ne mogu primjetno promijeniti putanju α čestice.

Riža. 5

Postoje neutralni mikro-objekti (na primjer, foton, neutrino, neutron). Električni naboj složenog mikroobjekta jednak je algebarskom zbroju naboja njegovih sastavnih čestica. 4. Ideja korpuskularno-valnog dualizma kao metodološki princip Klasična fizika uvodi dvije vrste gibanja - korpuskularno i valno. Prvi karakterizira lokalizacija objekta u prostoru i...

TV emisija iz jetre itd. Zanimljivi efekti i genijalna rješenja: ljudska radioaktivnost, radioaktivni sir, obnavljanje nestalih slika na fotografijama, autogrami nevidljivih ljudi. Metode istraživanja i istraživanja u nastavi fizike Uvod Od mitova do jednostavnih činjenica. Potreba za razumijevanjem svijeta na početku je dovela do pokušaja da se svijet objasni u cjelini, da se odmah dobiju odgovori na...

"Rutherfordovo iskustvo".

Već gotovo stotinu godina “znanstvenici” sa zavidnom upornošću na kojoj im svaki fanatik može pozavidjeti pokušavaju smisliti zakone i formule kako bi se elektroni vrtjeli oko jezgre. Ne dopuštajući čak ni pomisao da atomi materije imaju potpuno drugačiju strukturu. A početak ove priče 1911. godine postavio je Ernest Rutherford, koji je na temelju rezultata niza eksperimenata s alfa česticama iznio zaključak o "planetarnoj strukturi atoma". Kako tijekom samog eksperimenta, tako i prilikom analize rezultata eksperimenta, Rutherford je napravio ozbiljne pogreške, i kao rezultat toga, napravio potpuno pogrešan zaključak o strukturi atoma. No vojska “znanstvenih” fizičara ne samo da nije primijetila posve očite pogreške, nego je teorijski opravdala suprotno u osobi Nielsa Bohra. A samo iskustvo i zaključci o "planetarnoj strukturi atoma" koje je napravio Rutherford pretvorili su se u "svetu kravu". I već gotovo stoljeće, "Rutherfordovo iskustvo" je “primjer gracioznosti i dubine dizajna” , a uključeni su u obvezni srednjoškolski predmet fizike. I sada u svakom udžbeniku fizike posvećenom ovom pitanju možemo pročitati sljedeće...

"Iskustvo Rutherforda" sa stranice " elementy. ru".

“Ernest Rutherford jedinstven je znanstvenik u smislu da je do svojih glavnih otkrića došao nakon što je dobio Nobelovu nagradu. Godine 1911. uspio je u eksperimentu koji ne samo da je omogućio znanstvenicima da zavire duboko u atom i steknu uvid u njegovu strukturu, već je postao i model gracioznosti i dubine dizajna.

Koristeći prirodni izvor radioaktivnog zračenja, Rutherford je napravio top koji je proizvodio usmjereni i fokusirani tok čestica. Pištolj je bio olovna kutija s uskim prorezom, unutar kojega se nalazio radioaktivni materijal. Zbog toga je čestice (u ovom slučaju alfa čestice, koje se sastoje od dva protona i dva neutrona) emitirane od strane radioaktivne tvari u svim smjerovima osim u jednom, apsorbirao olovni ekran, a samo usmjereni snop alfa čestica bio je pušten kroz prorez. . Dalje duž putanje snopa bilo je još nekoliko olovnih sita s uskim prorezima koji su odsijecali čestice koje su odstupale od strogo određenog smjera. Kao rezultat toga, savršeno fokusiran snop alfa čestica poletio je prema meti, a sama meta bila je tanka zlatna folija. Pogodila ju je alfa zraka. Nakon sudara s atomima folije, alfa čestice su nastavile svoj put i udarile u luminiscentni zaslon postavljen iza mete, na kojem su zabilježeni bljeskovi pri udaru alfa čestica. Iz njih je eksperimentator mogao prosuditi u kojoj količini i koliko alfa čestice odstupaju od smjera pravocrtnog gibanja kao rezultat sudara s atomima folije.

Eksperimenti ove vrste već su izvođeni. Njihova glavna ideja bila je prikupiti dovoljno informacija o kutovima otklona čestica kako bi se moglo reći nešto određeno o strukturi atoma. Početkom dvadesetog stoljeća znanstvenici su već znali da atom sadrži negativno nabijene elektrone. Međutim, prevladavala je ideja da je atom nešto poput pozitivno nabijene fine rešetke ispunjene negativno nabijenim elektronima grožđica - model koji se naziva "model rešetke grožđica". Na temelju rezultata takvih eksperimenata znanstvenici su mogli naučiti neka svojstva atoma - posebice procijeniti redoslijed njihovih geometrijskih veličina.

Rutherford je, međutim, primijetio da nitko od njegovih prethodnika nije ni pokušao eksperimentalno ispitati jesu li neke alfa čestice otklonjene pod vrlo velikim kutovima. Model rešetke grožđica jednostavno nije dopuštao postojanje strukturnih elemenata u atomu tako gustih i teških da bi mogli skrenuti brze alfa čestice pod značajnim kutovima, pa se nitko nije potrudio ispitati tu mogućnost. Rutherford je zamolio jednog od svojih učenika da ponovno opremi instalaciju na takav način da je bilo moguće promatrati raspršivanje alfa čestica pod velikim kutovima otklona - samo da očisti svoju savjest, da potpuno isključi tu mogućnost. Detektor je bio zaslon obložen natrijevim sulfidom, materijalom koji proizvodi fluorescentni bljesak kada ga udari alfa čestica. Zamislite iznenađenje ne samo učenika koji je izravno izveo eksperiment, već i samog Rutherforda kada se pokazalo da su neke čestice otklonjene pod kutovima do 180°!

U okviru utvrđenog modela atoma rezultat se nije mogao protumačiti: u mreži grožđica jednostavno nema ničega što bi moglo odražavati moćnu, brzu i tešku alfa česticu. Rutherford je bio prisiljen zaključiti da je u atomu većina mase koncentrirana u nevjerojatno gustoj tvari koja se nalazi u središtu atoma. A pokazalo se da je ostatak atoma mnogo redova veličine manje gust nego što se prije mislilo. Iz ponašanja raspršenih alfa-čestica također je proizlazilo da je u tim supergustim središtima atoma, koje je Rutherford nazvao jezgrama, koncentriran i cijeli pozitivni električni naboj atoma, jer samo sile električnog odbijanja mogu uzrokovati raspršenje čestica na kutovi veći od 90°.

Godinama kasnije, Rutherford je volio koristiti ovu analogiju o svom otkriću. U jednoj južnoafričkoj zemlji, carinici su upozoreni da će velika pošiljka oružja za pobunjenike biti prokrijumčarena u zemlju, skrivena u balama pamuka. I sada, nakon istovara, carinik se suočava s cijelim skladištem punim balama pamuka. Kako može odrediti u kojim balama su puške? Carinik je jednostavno riješio problem: počeo je pucati po balama, a ako bi se meci odbili od bilo koje bale, po tom je znaku identificirao bale s krijumčarenim oružjem. Tako je Rutherford, vidjevši kako se alfa čestice odbijaju od zlatne folije, shvatio da je unutar atoma skrivena mnogo gušća struktura od očekivane.

Slika atoma koju je nacrtao Rutherford na temelju rezultata svog eksperimenta danas nam je dobro poznata. Atom se sastoji od super-guste, kompaktne jezgre koja nosi pozitivan naboj i negativno nabijenih lakih elektrona oko nje. Kasnije su znanstvenici pružili pouzdanu teorijsku osnovu za ovu sliku, ali sve je počelo jednostavnim eksperimentom s malim uzorkom radioaktivnog materijala i komadom zlatne folije.”

L. Cooper “Fizika za svakoga” Ed. 1973. godine

“Tada se već znalo da je masa alfa čestice oko 6,62 * 10 -24 g, tj. blizu mase atoma helija. Osim toga, poznato je da ima pozitivan naboj, čija je vrijednost dvostruko veća od elektrona. Također je poznato da alfa čestice koje emitira radioaktivni polonij lete brzinom od 1,6 * 10 9 cm/s. Moglo bi se pretpostaviti (i takva je pretpostavka bila) da su alfa čestice atomi helija iz kojih su elektroni na neki način otrgnuti tijekom procesa zračenja. Ova pretpostavka je potvrđena kada su Rutherford i Royds uspjeli otkriti helij u posudi u koju su poslali alfa čestice. Geyrer je te alfa čestice propustio kroz zlatnu foliju debljine 4*10 -4 mm (Kroz desetak puta deblju foliju nije prodrla niti jedna čestica.) i promatrali njihove otklone na ekranu od cink-sulfida..." "U ranim eksperimentima u kojima je zlatna folija korištena kao meta, a alfa čestice kao bombardirajuće čestice, prvo je otkriveno da su praktički sve čestice, unatoč činjenici da 400 slojeva atomi su naslagani na zlatnu ploču i prošli kroz metu bez skretanja, kao da su ciljni atomi potpuno prozirni za bombardirajuće čestice. – Rutherford je napisao: “Promatrao sam raspršenje alfa čestica, a dr. Geiger je u mom laboratoriju detaljno proučavao taj fenomen. Otkrio je da je u tankim metalnim pločama to raspršenje vrlo malo, reda veličine jednog stupnja. Jednog mi je dana Geiger došao i rekao: "Ne misliš li da je vrijeme da mladi Marsden, kojeg podučavam radioaktivnim metodama, počne malo istraživati?" I ja sam mislio da je vrijeme, pa sam rekao: "Zašto ga ne zadužiti da otkrije pitanje mogu li se alfa čestice raspršiti pod velikim kutovima?" Mogu vam reći tajnu da ni sam nisam vjerovao da je takav učinak moguć, jer smo znali da je alfa čestica vrlo brza, teška čestica s ogromnom rezervom kinetičke energije, pa je vjerojatnost da će se raspršiti natrag bila izuzetno mala, ako pretpostavimo da se ukupno raspršenje alfa čestice sastoji od nekoliko raspršenja pod malim kutovima. Zatim, sjećam se da mi je nekoliko dana kasnije došao krajnje uzbuđeni Geiger i rekao: "Mogli smo promatrati nekoliko alfa čestica raspršenih unazad ..." To je bio najnevjerojatniji događaj u mom životu. Bilo je nevjerojatno kao da se granata od 15 inča ispaljena na komad svilenog papira odbije od njega i pogodi strijelca.”

1). Što g. Rutherford uopće ima s ovim? “...Geiger je propustio te alfa čestice kroz zlatnu foliju debljine 4*10 -4 mm i promatrao njihove otklone na ekranu od cink-sulfida...” “...Jednog dana Geiger je došao k meni i rekao: “Nemoj mislite da je mladom Marsdenu, kojeg podučavam radioaktivnim metodama, vrijeme da počne malo istraživati?..." "...nekoliko dana kasnije krajnje uzbuđeni Geiger došao mi je i rekao: "Mogli smo promatrati nekoliko alfa čestice razbacane natrag...” Zamislite ovu situaciju: trener dr. Geiger prijavio je atletičarku “Mardsen Royds” na Olimpijske igre, predsjednik Nacionalnog olimpijskog odbora “E. Rutherford” ne vjeruje u sportaša i rezultat, ali drugog kandidata nema i on se ljubazno slaže. Ali neočekivano za sve, a posebno za predsjednika Nacionalnog olimpijskog odbora, sportaš pobjeđuje na natjecanju sa svjetskim rekordom. Na dodjeli nagrada predsjednik Nacionalnog olimpijskog odbora “E. Rutherford”, a na njega počinju pljuštati ordeni i medalje, diplome i nagrade, itd., itd.... Unatoč činjenici da je g. Rutherford ukrao sam planetarni model atoma od francuskog fizičara Jeana Baptistea Perina (1870. - 1942.), koji je još 1901. nakon proučavanja protoka elektrona u katodnoj cijevi kroz različite tvari, predložio nuklearno-planetarnu strukturu atoma.

2) . Čitanje “Koristeći se prirodnim izvorom radioaktivnog zračenja, Rutherford je izgradio top koji je proizvodio usmjereni i fokusirani tok čestica... a sama meta bila je tanki list zlatne folije... Njihova glavna ideja bila je akumulirati dovoljno informacija iz kutova otklona čestica, prema kojem bi se moglo reći nešto određeno o strukturi atoma.” Ovako, dragi čitatelju, Rutherford i drugi znanstvenici sve rade jednostavno, pretpostavili su da se materija sastoji od atoma, uzeli su tanji sloj materije, a ispada da oni već drže pojedinačne atome u svojim rukama. List zlatne folije, dobra gospodo, ovo je materija, i Bombardirajući ga alfa česticama proučavat ćete strukturu materije, ali ne i atoma.

3). Prije nego što je Mardsen Royds otkrio alfa čestice koje se odbijaju, znanstveni svijet je zamišljao da se materija sastoji od određenih cigli - atoma, međusobno povezanih silom gravitacije, bez ikakvih razmaka između njih. Ali prisutnost alfa čestica reflektiranih u suprotnom smjeru potpuno pobija ovu teoriju o strukturi materije i jasno pokazuje da se materija razlikuje od nematerije po prisutnosti malih čestica (atoma) koje zauzimaju mali volumen od ukupnog volumena. materije. Gospodin Rutherford i drugi “znanstvenici” nisu mogli shvatiti ovu činjenicu i samovoljno su povećali geometrijske dimenzije atoma, pričvrstivši im elektrone koji navodno rotiraju oko jezgre. Kada niti jedan eksperimentalni rezultat ne ukazuje na to da nešto rotira oko tih čestica (atoma). Tako da je nuklearni planetarni model atoma plod bolesne mašte Rutherforda i onih dole koji su uz njega potpisani.

4). U svim udžbenicima Rutherfordov pokus popraćen je otprilike sljedećim ilustracijama:

Pročitajmo ponovno što je sam Rutherford napisao u izvješću. “Promatrao sam raspršivanje alfa čestica, a dr. Geiger je u mom laboratoriju detaljno proučavao taj fenomen. Otkrio je da je u tankim metalnim pločama to raspršenje vrlo malo, reda veličine jednog stupnja..." U rezultatima pokusa raspršenje alfa čestica nije prelazilo jedan stupanj, ali ilustracije za pokus pokazuju snop čestica raspršenih za 20 - 30 stupnjeva. I kasnije, u radovima posvećenim Rutherfordovom iskustvu, vidimo sljedeću sliku:

“Rezultati Rutherfordovih eksperimenata:
1. većina čestica prolazi kroz atome tvari. bez rasipanja (kao kroz "prazninu");
2. s povećanjem kuta raspršenja naglo se smanjuje broj čestica koje odstupaju od prvobitnog smjera;
3. postoje pojedinačne čestice koje atomi bacaju natrag, suprotno njihovom početnom kretanju (kao lopta od zida)."

Prije nego što je Royds otkrio otklon čestica unatrag, niti jedna čestica nije zabilježena s otklonom za više od jednog stupnja. Ti su pokusi izvedeni mnogo puta, a Rutherfordovi pomoćnici su pregledali sve, ali nikada nisu zabilježili čestice koje su odstupale za više od jednog stupnja. Osim toga, slične pokuse provodili su i drugi istraživači, gdje su također zabilježena odstupanja alfa čestica unutar jednog stupnja. Gospodo “znanstvenici” i ne baš, rezultati pokusa nisu zabilježili čestice koje su odstupale za nekoliko stupnjeva i nema potrebe izmišljati ih. Eksperimentalni rezultati sadrže samo čestice koje su odstupile unutar jednog stupnja i odbile se natrag (oko jedna od osam tisuća). Ali u svim radovima posvećenim ovoj temi, alfa čestice se pojavljuju u rezultatima eksperimenta, odstupajući za: 5, 10, 20 ili više stupnjeva, takve nevjerojatne metamorfoze.

5). No, po logici stvari trebalo bi postojati odstupanja čestica pod drugim kutovima, ali takva odstupanja alfa čestica nisu zabilježena, što se na prvi pogled čini potpuno nevjerojatnim. Ali samo na prvi pogled, zapravo, sve je prirodno.

Prvo, shvatimo zašto dolazi do bljeska kada udari u zaslon od cinkova sumpora.

Tijekom eksperimenta utvrđeno je da alfa čestica nije ništa više od atoma helija, što je izravno naznačeno činjenicom da je helij otkriven u posudi u koju je usmjeren protok alfa čestica. Helij je inertni plin, stoga, kada alfa čestica udari u ekran od cinkova sumpora, ne može biti govora o bilo kakvoj kemijskoj reakciji. Međutim, u isto vrijeme vidimo bljesak, pitanje je zašto? Alfa čestice, kada udare u ekran od cink-sulfida, uzrokuju vibracije atoma ekrana, koje se pak prenose na atome etera i u eteru se pojavljuju elektromagnetski valovi vidljivog spektra, koje naše oči vide. Brzina leta alfa čestica≈16 000 km/s, te bi bilo razumno pretpostaviti da pri manjoj brzini leta kinetička energija čestica neće biti dovoljna da izazove vibracije atoma ekrana. Točnije, u zraku će biti vibracija, ali ne u vidljivom spektru, već u infracrvenom području koje nije vidljivo golim okom. Da biste vidjeli te bljeskove, potreban vam je infracrveni detektor.

Iz veličine i prostornog rasporeda atoma između sebe možemo zaključiti da osim sile međusobnog privlačenja na atome djeluje i protusila koja ih sprječava da padnu jedan na drugoga. U direktnom sudaru alfa čestice s atomom zlata, atom se pomiče, nakon čega te sile stupaju u akciju, vraćajući atom na svoje pravo mjesto, a alfa čestica dobiva gotovo 100% obrnuti moment i alfa čestica leti u suprotnom smjeru brzinom od najmanje 15 000 km/s, što je dovoljno da izazove bljesak na ekranu od cinkovog sulfida u vidljivom spektru. Pa čak i kod malog tangencijalnog sudara, barem deset posto energije čestice prenese se na atom, ali on je više ne prima natrag, ona je proletjela. Brzina leta mu pada ispod 14.000 - 15.000 km/s, a kinetička energija više nije dovoljna da izazove bljesak na cink-sumpornom ekranu. Točnije, udar alfa čestice pri brzini ispod 14.000 - 15.000 km/s uzrokuje bljesak na ekranu, samo što je frekvencija elektromagnetskih valova nastalih udarom čestice u infracrvenom području, ispod vidljivog spektra. elektromagnetskih valova, koji nisu vidljivi golim okom. Upravo zbog toga nisu zabilježena odstupanja alfa čestica u druge kutove. Tijekom eksperimenta nije određen prag osjetljivosti uređaja za snimanje (zaslon od cinkova sumpora). Iako se možda varam i to se zna, ali u svim izvorima koje sam čitao o opisu ovog eksperimenta, o tome se ne spominje ni riječ, a ta činjenica nije nevažna u konačnim zaključcima rezultata eksperimenta. (Koliko ja znam, takvi eksperimenti nisu rađeni; tko ima priliku napraviti sličan eksperiment, neka izvoli, tema je otvorena...)

6). Nastavi čitati. “Iz ponašanja raspršenih alfa čestica također je proizlazilo da je u tim supergustim središtima atoma, koje je Rutherford nazvao jezgrama, također koncentriran cijeli pozitivni električni naboj atoma, budući da samo sile električnog odbijanja mogu uzrokovati raspršenje čestica. pod kutovima većim od 90°.” Ne znam ni kako komentirati ovo sranje. I to gospoda “znanstvenici” objavljuju u udžbenicima koje djeca čitaju i onda se čudimo zašto naša djeca imaju psihičke smetnje. Dragi “znanstvenici”, biljarske kugle se odbijaju jedna od druge prema zakonima geometrije i očuvanja količine gibanja, a ne zato što su nečim nabijene.

MINISTARSTVO VIŠEG I SREDNJEG SPECIJALNOG OBRAZOVANJA RF.

NOVOSIBIRSK DRŽAVNO ARHITEKTONSKO I GRAĐEVINSKO SVEUČILIŠTE

Zavod za fiziku

SAŽETAK

Rutherfordovi pokusi

Završeno: Kuznjecov I.A. (grupa 226)

Provjereno: Berkhoer L.D.

Novosibirsk 2000

Ernest Rutherford jedan je od najpoznatijih fizičara prve polovice 20. stoljeća. Jednom davno, Rutherford je prvi secirao atom, otkrivši u njemu jezgru. Istraživao je složene fenomene koji se događaju u ovoj nevjerojatno maloj čestici materije, a zatim je u svom laboratoriju rastavljao jezgre atoma.

Dok je još bio student 2. godine sveučilišta, Rutherford je na jednoj od konferencija održao prezentaciju na temu “Evolucija elemenata”. Rutherford je sugerirao da su svi kemijski elementi složeni kemijski sustavi koji se sastoje od istih elementarnih čestica. U to vrijeme atom se smatrao nedjeljivim - u fizici je dominirala Daltonova teorija nedjeljivosti atoma.

Prvi pokušaj stvaranja atomskog modela na temelju prikupljenih eksperimentalnih podataka napravio je J. J. Thomson. Elektroni su, kako je mislio Thomson, ugrađeni u subminijaturnu kuglu promjera 10–8 cm, u kojoj su pozitivni naboji ravnomjerno raspoređeni. Zajedno s negativno nabijenim elektronima, kugla je električki neutralna. Ovo je atom. Tada je tako mislio i Rutherford, koji je radio u istom laboratoriju s Thomsonom, a nije ni sanjao da bi mogao stvoriti napredniji model temeljen na novim idejama.

Godine 1896., proučavajući luminiscenciju raznih tvari, A. Becquerel je slučajno otkrio da uranove soli emitiraju bez prethodnog osvjetljenja. Ovo zračenje ima veliku moć prodora i sposobno je utjecati na fotografsku ploču umotanu u crni papir. Rutherford je odmah počeo proučavati Becquerelove zrake. Svoja istraživanja X-zraka započeo je provjerom svoje hipoteze o povezanosti X-zraka i bekerelijskog zračenja. Ta mu je ideja pala na pamet iz vrlo jednostavnog razloga: oba su proizvodila ionizaciju zraka. Ova ideja nije bila uspješna.

Ali Rutherfordov najvažniji rezultat bilo je otkriće -čestica u zračenju koje emitira uran. Rutherford je postavio izvor urana u jako magnetsko polje i podijelio zračenje u tri različite vrste. Drugim riječima, tada je otkrio sastav radioaktivnosti: alfa i beta čestice i gama zrake.

Primivši čestice, Rutherford je odmah došao do briljantnog zaključka da one predstavljaju moćno oruđe za prodiranje u dubinu atoma. Kako je kasnije potvrđeno, to je bilo apsolutno točno. U kasnijim radovima, Rutherford je intenzivno koristio -astike kao projektile koji prodiru u srce atoma - atomsku jezgru.

Rutherford je otkrio emanaciju torija i dokazao da je ovaj radioaktivni plin koji se oslobađa iz torija kemijski element koji se razlikuje od samog torija. Kasnije je odredio atomsku težinu emanacije i pokazao da se radi o plemenitom plinu nulte skupine sustava D.I.

Rutherford i Frederick Soddy prvi su objasnili radioaktivni raspad kao spontani prijelaz jednog elementa u drugi. Nakon emanacije torija, Rutherford je otkrio emanaciju radija – radona. Znanstveniku je bilo jasno da se radij, emitirajući čestice, pretvara u novu aktivnu tvar, poput emanacije torija. Ovo otkriće konačno je potvrdilo teoriju o radioaktivnom raspadu.

Početkom 1903. Rutherford je eksperimentalno pokušao odrediti kemijski sastav čestica. Ideja je usporediti masu čestice s masama atoma poznatih elemenata. Iskustvo mu je omogućilo da prvi identificira čestice s atomima helija. To je kasnije potvrđeno spektrografski.

Godine 1908. Rutherford je započeo opsežne eksperimente u proučavanju čestica njihovim brojanjem koristeći Geigerov scintilacijski brojač.

Zajedno s Geigerom i Roydsom, Rutherford je izveo niz eksperimenata potvrđujući da -čestice nisu ništa više od dvostruko ioniziranih (tj. koje su izgubile 2 elektrona) atoma helija. To povijesno iskustvo, zahvaljujući kojemu nitko nije mogao sumnjati u ispravnost njegove teorije raspadanja, sastojalo se u sljedećem:

Rutherford je stavio određenu količinu radona, emanacije radija, u zapečaćenu cijev 2. Debljina stijenke ove cijevi je 0,01 mm. One su dovoljno tanke da čestice koje emitira radon mogu proći kroz njih u vanjsku cijev 3. Prije eksperimenta cijev 3 je pažljivo ispražnjena i u njoj se spektrografski nisu mogle detektirati linije helija. Nekoliko dana kasnije otkriveno je nakupljanje plina u cijevi 3. Povećanjem tlaka u uređaju nakupljeni plin mogao se koncentrirati u cijevi 1. Kroz cijev je propušten električni naboj i tada se pokazalo da spektralna analiza pokazuje karakteristične linije helija u njoj. U cijevi je bio helij. Ali možda je propustom zajedno s radonom dospjela u cijev 2, a odatle prodrla u cijevi 3 i 1? Kontrolni pokus dao je negativan odgovor na ovo pitanje. U potpuno isti uređaj (u cijevi 2) Rutherford nije stavio radon, već čisti helij. Međutim, nakon nekoliko dana, u cijevi 1 nisu otkrivene linije helija. Helij nije mogao proći kroz staklene stijenke cijevi 2 u cijev 3. -čestice su lako prolazile kroz staklo i nakupljale se u cijevi 3, a potom koncentrirale u cijevi 1, gdje su bile podvrgnute spektralnoj analizi, dajući linije helija.

Nakon toga, Rutherford je zajedno s Geigerom i Marsdenom proveo novu seriju eksperimenata. Rezultati su revolucionirali fiziku. Bilo je to najdramatičnije poglavlje u znanosti našeg vremena. Rutherford je otkrio atomsku jezgru i time utemeljio novu i iznimno važnu znanost - nuklearnu fiziku.

Kakvi su to bili eksperimenti? Rutherford i Geiger u početku su nastavili svoja promatranja svjetlucanja uzrokovanih γ-česticama pri udaru luminiscentnog zaslona napravljenog od cinkovog sulfida. Prije svega, eksperimenti su doveli Rutherforda do zaključka da svaki bljesak (scintilaciju) uzrokuje jedna čestica. Dakle, pretpostavka koju je ranije iznio bila je opravdana. Rutherford je tada napisao da je promatranje scintilacija na ekranu od cinkovog sulfida vrlo prikladan način brojanja čestica ako svaka čestica uzrokuje bljesak. Posljedično, ako svaku baklju uzrokuje jedna čestica, tada fizičari imaju priliku promatrati ponašanje pojedinačnih atoma.

Rutherford i Geiger vizualno su izračunali da se tijekom jedne sekunde emitira 130 000 α-čestica iz emitera od jedne tisućinke grama radija. Točnost brojanja bila je besprijekorna. Oba znanstvenika, kojima se kasnije pridružio Marsden, proveli su mnoge sate u zamračenom laboratoriju radeći zamorne scintilacijske izračune. Geiger je rekao da je samo on morao izbrojati ukupno milijun čestica.

Rutherfordov učenik Marsden započeo je svoj rad. Imao je zadatak brojati čestice koje prolaze kroz tanke metalne ploče. Te su ploče postavljene u uređaj između emitera čestica i luminiscentnog zaslona.

Povjeravajući ovaj posao Marsdenu, Rutherford nije očekivao da će pronaći nešto zanimljivo. Pod uvjetom da je Thomsonov model atoma točan (i tada nema razloga sumnjati u njega), eksperiment je trebao pokazati da -čestice slobodno prolaze kroz metalne barijere. Međutim, nešto je ipak natjeralo Rutherforda da poduzme ovaj novi eksperiment.

Marsdena je iznenadila činjenica da su se čestice u ovom jednostavnom eksperimentu ponašale drugačije nego što bi trebale da prihvatimo model atoma kakav je predložio Thomson. Prema Thomsonovom modelu, pozitivni naboj je raspoređen po cijelom volumenu atoma i uravnotežen je negativnim nabojem elektrona, od kojih svaki ima masu puno manju od mase čestice. Stoga, čak iu rijetkim slučajevima kada se čestica sudari s elektronom koji je puno lakši u usporedbi sa sobom, može samo malo skrenuti sa svoje ravne putanje. Ali u Marsdenovim eksperimentima čestice nisu nesmetano prolazile kroz metalnu ploču. Ne, neki od njih su odstupili nakon udarca u ploču pod kutom od oko 150 o, tj. gotovo natrag do emitera. Bilo je, međutim, vrlo malo takvih povratnih čestica. Kad je eksperimentator debljom pločom blokirao put česticama, u njegovom se vidnom polju pojavilo više čestica skrenutih pod velikim kutovima. To je pokazalo da raspršenje čestica koje je promatrao Marsden nije predstavljalo neku vrstu površinskog učinka, tj. nije povezana s površinom ploče. Ali Marsden nije mogao izraziti nikakva razmišljanja o čudnom ponašanju čestica koje je vidio. O svojim zapažanjima detaljno je izvijestio Rutherforda.

Rutherford je kasnije priznao da je Marsdenovo izvješće imalo nevjerojatan učinak na njega: "Bilo je gotovo nevjerojatno, kao da ste ispalili granatu od petnaest funti na komad svilenog papira, a granata se odbila natrag i pogodila vas."

Rutherford je odmah zamislio da se učinak koji je primijetio Marsden može dogoditi samo u jednom slučaju: ako čestica, nakon što je prodrla u atom, naiđe na neku masivnu prepreku koja se nalazi u njemu i odbaci se natrag, primivši snažan udarac pri sudaru.

Na temelju tih studija Rutherford je predložio nuklearni (planetarni) model atoma. Prema ovom modelu, oko pozitivne jezgre koja ima naboj ze (z je atomski broj elementa u Mendelejevljevom sustavu, e je elementarni naboj), veličina je 10 -15 - 10 -14 m, a masa je gotovo jednaka masi atoma, u području linearnih dimenzija reda 10 -10 m elektroni se kreću u zatvorenim orbitama, tvoreći elektronsku ljusku atoma. Budući da su atomi neutralni, naboj jezgre jednak je ukupnom naboju elektrona, tj. z elektroni moraju rotirati oko jezgre.

Radi jednostavnosti, pretpostavljamo da se elektron kreće oko jezgre u kružnoj orbiti polumjera r. U ovom slučaju, Coulombova sila međudjelovanja između elektrona i jezgre daje elektronu centripetalno ubrzanje. Drugi Newtonov zakon za kružno kretanje elektrona pod utjecajem Coulombove sile ima oblik , gdje su m e i v masa i brzina elektrona u orbiti radijusa r, a je električna konstanta.

Ova jednadžba sadrži dvije nepoznanice: r i v. Posljedično, postoji bezbroj vrijednosti polumjera i odgovarajućih vrijednosti brzine (a time i energije) koje zadovoljavaju ovu jednadžbu. Stoga se vrijednosti r, v (a time i E) mogu kontinuirano mijenjati, tj. Može se emitirati bilo koji, i ne baš određeni dio energije. Tada bi spektri atoma trebali biti kontinuirani. U stvarnosti, iskustvo pokazuje da atomi imaju linijski spektar. Iz ovog izraza također slijedi da je pri m brzina elektrona m/s, a akceleracija m/s 2. Prema klasičnoj elektrodinamici, ubrzani elektroni trebali bi emitirati elektromagnetske valove i kao rezultat toga kontinuirano gubiti energiju. Kao rezultat toga, elektroni će se približiti jezgri i na kraju pasti na nju. Tako se Rutherfordov atom pokazuje kao nestabilan sustav, što opet proturječi stvarnosti.

Pokušaji da se izgradi model atoma u okvirima klasične fizike nisu doveli do uspjeha: Thomsonov model opovrgnut je Rutherfordovim pokusima, dok se nuklearni model pokazao elektrodinamički nestabilnim i kontradiktornim eksperimentalnim podacima. Prevladavanje nastalih poteškoća zahtijevalo je stvaranje kvalitativno nove – kvantne – teorije atoma.

Godine 1914. počeo je Prvi svjetski rat i Rutherford je morao neko vrijeme odgoditi svoje istraživanje. Ali povremeno se, radeći za vojnu industriju, vraćao vlastitim eksperimentima. U svojim sljedećim eksperimentima Rutherford je planirao hakirati atom.

Ti su pokušaji okrunjeni potpunim i zapanjujućim uspjehom. Novi uspon Rutherfordova genija doveo je do otkrića koje je kasnije revolucioniralo svu znanost i tehnologiju našeg vremena. Prvi signal je dan za početak atomskog doba. Rutherford je razdvojio atomsku jezgru.

Ideja o ovome nastala je kod Rutherforda tijekom promatranja u komori za oblake (do tada je već bila izumljena i poboljšana) i u instintilacijskom brojaču tajanstvenih tragova (tragova), mnogo dužih od tragova čestica, dobro poznatih ga iz bezbrojnih eksperimenata. Smatrao je da postoje neki nepoznati razlozi za nagli porast putanje čestica. Druga mogućnost (koja se pokazala točnom) je da duge tragove ostavljaju druge neidentificirane čestice. Istraživač se suočio sa zadatkom otkriti koja je od dvije pretpostavke točna.

Kako bi dobio odgovor na svoja pitanja, Rutherford je odlučio izvesti niz eksperimenata bombardiranja različitih tvari česticama. Napravio je uređaj koji nam se sada čini nevjerojatno jednostavan. No moramo priznati da je samo on bio najprikladniji za vizualno rješenje problema. U njemu su mete za bombardiranje trebali biti plinovi (tj. laki atomi), a ne metalne ploče koje je Rutherford obično koristio u mnogim svojim prethodnim eksperimentima.

Na slici je shematski prikazan stvarni uređaj koji je izradio Rutherford, s kojim je prvi put uspio razdvojiti jezgre atoma lakih elemenata.

Mjedena cijev 6 duljina oh 20 cm s dvije slavine puni se plinom. Unutar cijevi nalazi se disk radioaktivnog emitera 7, koji emitira čestice. Ovaj disk je postavljen na postolje koje se pomiče duž tračnice 4. Tijekom eksperimenta, jedan kraj cijevi je prekriven mat staklenom pločom, a drugi kraj staklenom pločom (pričvršćenom voskom). Mala pravokutna rupa u mjedenoj ploči zatvorena je srebrnom pločom 3. Srebrna pločica je imala sposobnost zadržavanja čestica jednaku sloju zraka debljine približno 5 cm. Na rupu je postavljen luminescentni zaslon od cinkove mješavine. Za brojanje scintilacija, istraživač je koristio teleskop 1.

Kada je Rutherford napunio cijev dušikom, čestice su se pojavile u vidnom polju ostavljajući vrlo dug trag, sličan onom što je on već primijetio. Naravno, Rutherford je napravio još mnogo eksperimenata prije nego što je došao do konačnih zaključaka. Ali konačni zaključak bio je sljedeći: kada se β-čestice sudare s jezgrama dušika, neke od tih jezgri bivaju uništene, emitirajući jezgre vodika - protone, a zatim dolazi do stvaranja jezgre kisika.

Kolosalno značenje ovog otkrića bilo je jasno samom Rutherfordu i njegovim suradnicima od samog početka. Prvi put su atomske jezgre podijeljene. Prethodno nepokolebljive ideje o "nerazgradljivosti" kemijskih elemenata jasno su opovrgnute. Otvorile su se potpuno nove i nevjerojatne mogućnosti za umjetno dobivanje jednih elemenata od drugih, oslobađanje ogromne energije sadržane u jezgrama itd.

Nastavljajući svoja istraživanja, dobiva eksperimentalnu potvrdu prethodno utvrđenog stava - da se mali broj atoma dušika raspada tijekom bombardiranja, emitirajući brze protone - jezgre vodika. U svjetlu kasnijih istraživanja, napisao je Rutherford, “opći mehanizam ove transformacije prilično je jasan. S vremena na vrijeme, -čestice zapravo prodiru u jezgru dušika, trenutno tvoreći novu jezgru kao što je jezgra fluora s masom 18 i nabojem 9. Ova jezgra, koja ne postoji u prirodi, izuzetno je nestabilna i odmah raspada se, emitirajući proton i pretvarajući se u stabilnu jezgru kisika mase 17 ..."

Kao rezultat dugotrajnih eksperimenata, Rutherford je uspio izazvati nuklearne reakcije u 17 lakih elemenata.

Nastavljajući svoje eksperimente o nuklearnoj fisiji, Rutherford je došao do sljedećeg zaključka: iako β-čestice imaju veliku energiju, one još uvijek nisu dovoljno snažni projektili da prodru u jezgre elemenata. Odlučio je povećati energiju čestica ubrzavajući ih u visokonaponskoj instalaciji. To je bio prvi korak u razvoju akceleratorske tehnologije.

-

Bibliografija:

1) F. Fedorov. "Lančana reakcija ideje", ur. "Znanje", M., 1975.

2) T.I. Trofimova. "Tečaj fizike", ur. "Viša škola", M., 1999.

3) “Tečaj opće fizike”, G.A.Zisman, O.M.Todes, ur. "Edelweiss", Kijev, 1994.

Atom se sastoji od kompaktne i masivne pozitivno nabijene jezgre i negativno nabijenih lakih elektrona oko nje.

Ernest Rutherford jedinstven je znanstvenik u smislu da je već napravio svoja glavna otkrića nakon primanje Nobelove nagrade. Godine 1911. uspio je u eksperimentu koji ne samo da je omogućio znanstvenicima da zavire duboko u atom i steknu uvid u njegovu strukturu, već je postao i model gracioznosti i dubine dizajna.

Koristeći prirodni izvor radioaktivnog zračenja, Rutherford je napravio top koji je proizvodio usmjereni i fokusirani tok čestica. Pištolj je bio olovna kutija s uskim prorezom, unutar kojega se nalazio radioaktivni materijal. Zbog toga je čestice (u ovom slučaju alfa čestice, koje se sastoje od dva protona i dva neutrona) emitirane od strane radioaktivne tvari u svim smjerovima osim u jednom, apsorbirao olovni ekran, a samo usmjereni snop alfa čestica bio je pušten kroz prorez. . Dalje duž putanje snopa bilo je još nekoliko olovnih sita s uskim prorezima koji su odsijecali čestice koje su odstupale od strogo određenog smjera. Kao rezultat toga, savršeno fokusiran snop alfa čestica poletio je prema meti, a sama meta bila je tanka zlatna folija. Pogodila ju je alfa zraka. Nakon sudara s atomima folije, alfa čestice su nastavile svoj put i udarile u luminiscentni zaslon postavljen iza mete, na kojem su zabilježeni bljeskovi pri udaru alfa čestica. Iz njih je eksperimentator mogao prosuditi u kojoj količini i koliko alfa čestice odstupaju od smjera pravocrtnog gibanja kao rezultat sudara s atomima folije.

Eksperimenti ove vrste već su izvođeni. Njihova glavna ideja bila je prikupiti dovoljno informacija o kutovima otklona čestica kako bi se moglo reći nešto određeno o strukturi atoma. Početkom dvadesetog stoljeća znanstvenici su već znali da atom sadrži negativno nabijene elektrone. Međutim, prevladavala je ideja da je atom nešto poput pozitivno nabijene fine rešetke ispunjene negativno nabijenim elektronima grožđica - model koji se naziva "model rešetke grožđica". Na temelju rezultata takvih eksperimenata znanstvenici su mogli naučiti neka svojstva atoma - posebice procijeniti redoslijed njihovih geometrijskih veličina.

Rutherford je, međutim, primijetio da nitko od njegovih prethodnika nije ni pokušao eksperimentalno ispitati jesu li neke alfa čestice otklonjene pod vrlo velikim kutovima. Model rešetke grožđica jednostavno nije dopuštao postojanje strukturnih elemenata u atomu tako gustih i teških da bi mogli skrenuti brze alfa čestice pod značajnim kutovima, pa se nitko nije potrudio ispitati tu mogućnost. Rutherford je zamolio jednog od svojih učenika da ponovno opremi instalaciju na takav način da je bilo moguće promatrati raspršivanje alfa čestica pod velikim kutovima otklona - samo da očisti svoju savjest, da potpuno isključi tu mogućnost. Detektor je bio zaslon obložen natrijevim sulfidom, materijalom koji proizvodi fluorescentni bljesak kada ga udari alfa čestica. Zamislite iznenađenje ne samo učenika koji je izravno izveo eksperiment, već i samog Rutherforda kada se pokazalo da su neke čestice otklonjene pod kutovima do 180°!

U okviru utvrđenog modela atoma rezultat se nije mogao protumačiti: u mreži grožđica jednostavno nema ničega što bi moglo odražavati moćnu, brzu i tešku alfa česticu. Rutherford je bio prisiljen zaključiti da je u atomu većina mase koncentrirana u nevjerojatno gustoj tvari koja se nalazi u središtu atoma. A pokazalo se da je ostatak atoma mnogo redova veličine manje gust nego što se prije mislilo. Iz ponašanja raspršenih alfa čestica također je slijedilo da u tim supergustim centrima atoma, koje je Rutherford nazvao jezgre, koncentriran je i cijeli pozitivni električni naboj atoma, budući da samo sile električnog odbijanja mogu uzrokovati raspršenje čestica pod kutovima većim od 90°.

Godinama kasnije, Rutherford je volio koristiti ovu analogiju o svom otkriću. U jednoj južnoafričkoj zemlji, carinici su upozoreni da će velika pošiljka oružja za pobunjenike biti prokrijumčarena u zemlju, skrivena u balama pamuka. I sada, nakon istovara, carinik se suočava s cijelim skladištem punim balama pamuka. Kako može odrediti u kojim balama su puške? Carinik je jednostavno riješio problem: počeo je pucati po balama, a ako bi se meci odbili od bilo koje bale, po tom je znaku identificirao bale s krijumčarenim oružjem. Tako je Rutherford, vidjevši kako se alfa čestice odbijaju od zlatne folije, shvatio da je unutar atoma skrivena mnogo gušća struktura od očekivane.

Slika atoma koju je nacrtao Rutherford na temelju rezultata svog eksperimenta danas nam je dobro poznata. Atom se sastoji od super-guste, kompaktne jezgre koja nosi pozitivan naboj i negativno nabijenih lakih elektrona oko nje. Kasnije su znanstvenici pružili pouzdanu teorijsku osnovu za ovu sliku ( cm. Bohr Atom), ali sve je počelo jednostavnim eksperimentom s malim uzorkom radioaktivnog materijala i komadom zlatne folije.

Vidi također:

Ernest Rutherford, prvi barun Rutherford od Nelsona, 1871.-1937.

novozelandski fizičar. Rođen u Nelsonu, sin zemljoradnika. Dobio je stipendiju za studij na Sveučilištu Cambridge u Engleskoj. Nakon diplome imenovan je na kanadsko Sveučilište McGill, gdje je zajedno s Frederickom Soddyjem (1877.-1966.) utvrdio temeljne zakonitosti fenomena radioaktivnosti, za što je 1908. godine dobio Nobelovu nagradu za kemiju. Ubrzo se znanstvenik preselio na Sveučilište u Manchesteru, gdje je pod njegovim vodstvom Hans Geiger (1882.-1945.) izumio svoj poznati Geigerov brojač, započeo istraživanje strukture atoma i 1911. otkrio postojanje atomske jezgre. Tijekom Prvog svjetskog rata sudjelovao je u razvoju sonara (akustičnih radara) za otkrivanje neprijateljskih podmornica. Godine 1919. imenovan je profesorom fizike i direktorom Laboratorija Cavendish na Sveučilištu u Cambridgeu i iste je godine otkrio nuklearno raspadanje kao rezultat bombardiranja teškim česticama visoke energije. Rutherford je na tom položaju ostao do kraja života, a ujedno je bio i dugogodišnji predsjednik Kraljevskog znanstvenog društva. Pokopan je u Westminsterskoj opatiji pored Newtona, Darwina i Faradaya.