Hva er Rutherfords vitenskapelige oppdagelser om atomet. G

Sir Ernest Rutherford. Født 30. august 1871 i Spring Grove, New Zealand – død 19. oktober 1937 i Cambridge. Britisk fysiker av New Zealand opprinnelse. Kjent som "Far" kjernefysikk. Prisvinner Nobelprisen i kjemi 1908. I 1911 ble hans kjent opplevelse spredning av α-partikler beviste eksistensen i atomer av en positivt ladet kjerne og negativt ladede elektroner rundt den. Basert på resultatene av eksperimentet laget han en planetmodell av atomet.

Rutherford ble født på New Zealand i den lille landsbyen Spring Grove, som ligger nord på Sørøya nær byen Nelson, i familien til en linbonde. Far - James Rutherford, immigrert fra Perth (Skottland). Mor - Martha Thompson, opprinnelig fra Hornchurch, Essex, England. På dette tidspunktet emigrerte andre skotter til Quebec (Canada), men Rutherford-familien var ikke heldig og myndighetene ga en gratis skipsbillett til New Zealand, ikke til Canada.

Ernest var det fjerde barnet i en familie på tolv barn. Han hadde et fantastisk minne, god helse og styrke. Han ble uteksaminert med utmerkelser fra barneskolen, og mottok 580 poeng av mulige 600 og en bonus på £50 for å fortsette studiene ved Nelson College. Et annet stipend tillot ham å fortsette studiene ved Canterbury College i Christchurch (nå University of New Zealand). På den tiden var det et lite universitet med 150 studenter og bare 7 professorer. Rutherford brenner for vitenskap og starter forskningsarbeid fra dag én.

Hans masteroppgave, skrevet i 1892, hadde tittelen "Magnetisering av jern ved høyfrekvente utladninger." Arbeidet gjaldt påvisning av høyfrekvente radiobølger, hvis eksistens ble bevist i 1888 av den tyske fysikeren Heinrich Hertz. Rutherford oppfant og produserte en enhet - en magnetisk detektor, en av de første mottakerne elektromagnetiske bølger.

Etter at han ble uteksaminert fra universitetet i 1894, underviste Rutherford på videregående skole i et år.

Til de mest begavede unge fagene britisk krone De som bodde i koloniene ble gitt et spesielt stipend oppkalt etter verdensutstillingen i 1851 - 150 pund per år - en gang hvert annet år, noe som ga dem muligheten til å reise til England for videre fremgang innen vitenskapen. I 1895 ble Rutherford tildelt dette stipendet, siden den som først mottok det, McClaren, nektet det. Høsten samme år, etter å ha lånt penger til en båtbillett til Storbritannia, ankom Rutherford England til Cavendish Laboratory Cambridge University og blir den første doktorgradsstudenten til direktøren Joseph John Thomson.

1895 var det første året der (på initiativ av J. J. Thomson) studenter som ble uteksaminert fra andre universiteter kunne fortsette vitenskapelig arbeid i Cambridge-laboratorier. Sammen med Rutherford benyttet John McLennan, John Townsend og Paul Langevin denne muligheten ved å melde seg på Cavendish Laboratory. Rutherford jobbet i samme rom med Langevin og ble venner med ham, dette vennskapet fortsatte til slutten av deres liv.

Samme år, 1895, ble det inngått en forlovelse med Mary Georgina Newton (1876-1945), datteren til eieren av pensjonatet der Rutherford bodde. (Bryllupet fant sted i 1900; 30. mars 1901 fikk de en datter, Eileen Mary (1901-1930), senere kona til Ralph Fowler, en kjent astrofysiker.)

Rutherford planla å studere radio eller Hertzian bølgedetektor, ta eksamener i fysikk og få en mastergrad. Men i neste år det viste seg at det britiske postkontoret bevilget penger til Marconi for det samme arbeidet og nektet å finansiere det ved Cavendish Laboratory. Siden stipendet ikke var nok selv for mat, ble Rutherford tvunget til å begynne å jobbe som veileder og assistent for J. J. Thomson med temaet å studere prosessen med ionisering av gasser under påvirkning av røntgenstråler. Sammen med J. J. Thomson oppdaget Rutherford fenomenet strømmetning under gassionisering.

I 1898 oppdaget Rutherford alfa- og beta-stråler. Et år senere oppdaget Paul Villar gammastråling (navnet på denne typen ioniserende stråling, som de to første, ble foreslått av Rutherford).

Siden sommeren 1898 har forskeren tatt sine første skritt innen forskning åpent fenomen radioaktivitet av uran og thorium. På høsten tar Rutherford, etter forslag fra Thomson, etter å ha overvunnet en konkurranse på 5 personer, stillingen som professor ved McGill University i Montreal (Canada) med en lønn på 500 pund sterling eller 2500 kanadiske dollar per år. Ved dette universitetet samarbeidet Rutherford fruktbart med Frederick Soddy, den gang en junior laboratorieassistent. Kjemisk fakultet, senere (som Rutherford) Nobelprisvinner i kjemi (1921). I 1903 la Rutherford og Soddy frem og beviste revolusjonerende idé om transformasjon av grunnstoffer i ferd med radioaktivt forfall.

Etter å ha blitt viden kjent for sitt arbeid innen radioaktivitet, ble Rutherford en ettertraktet vitenskapsmann og mottok en rekke jobbtilbud ved forskningssentre. ulike land fred. Våren 1907 forlot han Canada og begynte sitt professorat ved University of Victoria (nå University of Manchester) i Manchester (England), hvor lønnen hans økte med omtrent 2,5 ganger.

I 1908 ble Rutherford tildelt Nobelprisen i kjemi "for sin forskning på forfallet av grunnstoffer i kjemien til radioaktive stoffer."

Da han mottok nyheten om at han hadde blitt tildelt Nobelprisen i kjemi, uttalte Rutherford: "All vitenskap er enten fysikk eller frimerkesamling".

En viktig og gledelig begivenhet i livet hans var valget av vitenskapsmannen som medlem av Royal Society of London i 1903, og fra 1925 til 1930 fungerte han som presidenten. Fra 1931 til 1933 var Rutherford president for Institute of Physics.

I 1914 ble Rutherford tildelt adelstittel og blir "Sir Ernst". Den 12. februar, på Buckingham Palace, slo kongen ham til ridder: han var kledd i en hoffuniform og omgjordt med et sverd.

Mine heraldisk våpenskjold, bekreftet i 1931, Peer of England Baron Rutherford Nelson (som han begynte å bli kalt stor fysiker etter bygging i adelsrangering) kronet med kiwifuglen, symbolet på New Zealand. Utformingen av våpenskjoldet er et bilde av en eksponent - en kurve som karakteriserer den monotone prosessen med å redusere antall radioaktive atomer over tid.

Vitenskapelige prestasjoner Rutherford:

I følge memoarene var Rutherford en fremtredende representant for den engelske eksperimentelle skolen i fysikk, som er preget av ønsket om å forstå essensen fysiske fenomen og sjekk om det kan forklares av eksisterende teorier (i motsetning til den "tyske" skolen av eksperimenter, som starter fra kl. eksisterende teorier og prøver å teste dem ved erfaring).

Han brukte lite formler og lite ty til matematikk, men han var en strålende eksperimentator, som minner om Faraday i denne forbindelse. Feiret av Kapitsa viktig kvalitet Rutherfords styrke som eksperimentator var hans observasjonsevne. Spesielt, takket være det, oppdaget han emanasjonen av thorium, og la merke til forskjeller i avlesningene til elektroskopet, som målte ionisering, med døren i enheten åpen og lukket, og blokkerte luftstrømmen. Et annet eksempel er Rutherfords oppdagelse av kunstig transmutasjon av grunnstoffer, da bestrålingen av nitrogenkjerner i luften med alfapartikler ble ledsaget av oppkomsten av høyenergipartikler (protoner), som hadde lengre rekkevidde, men var svært sjeldne.

1904 - "Radioaktivitet"
1905 - " Radioaktive transformasjoner»
1930 - "Stråling av radioaktive stoffer" (medforfatter med J. Chadwick og C. Ellis).

12 av Rutherfords studenter ble nobelprisvinnere i fysikk og kjemi. En av de mest talentfulle studentene til Henry Moseley, som eksperimentelt viste fysisk mening periodisk lov, døde i 1915 på Gallipoli under Dardanellens operasjon. I Montreal jobbet Rutherford med F. Soddy, O. Khan; i Manchester - med G. Geiger (spesielt hjalp han ham med å utvikle en teller for automatisk telling av antall ioniserende partikler), i Cambridge - med N. Bohr, P. Kapitsa og mange andre fremtidige kjente vitenskapsmenn.

Etter oppdagelsen av radioaktive grunnstoffer begynte aktive studier fysisk natur deres stråling. Rutherford klarte å oppdage kompleks sammensetning radioaktiv stråling.

Opplevelsen var som følger. Det radioaktive stoffet ble plassert i bunnen av en smal kanal i en blysylinder, og en fotografisk plate ble plassert overfor. Strålingen som kom ut av kanalen ble påvirket av et magnetfelt. I dette tilfellet var hele installasjonen i et vakuum.

I et magnetfelt delte strålen seg i tre deler. To komponenter av primærstrålingen ble avledet av motsatte sider, som indikerte at de hadde anklager om motsatte fortegn. Den tredje komponenten bevarte lineariteten til forplantningen. Stråling med positiv ladning kalles alfastråler, negative - betastråler, nøytrale - gammastråler.

Mens han studerte naturen til alfastråling, utførte Rutherford følgende eksperiment. I alfapartiklenes bane plasserte han en geigerteller, som målte antall emitterte partikler pr. bestemt tid. Etter dette målte han ved hjelp av et elektrometer ladningen til partiklene som ble sendt ut i løpet av samme tid. Ved å vite den totale ladningen til alfapartikler og antallet deres, beregnet Rutherford ladningen til en slik partikkel. Det viste seg å være lik to elementære.

Ved avbøyning av partikler i et magnetfelt bestemte han forholdet mellom ladningen og massen. Det viste seg at for en elementær ladning det er to atomenheter masser.

Dermed ble det funnet at med en ladning lik to elementære, har en alfapartikkel fire atommasseenheter. Det følger av dette at alfastråling er en strøm av heliumkjerner.

I 1920 foreslo Rutherford at det skulle være en partikkel med masse lik masse proton, men har ingen elektrisk ladning - et nøytron. Han var imidlertid ikke i stand til å oppdage en slik partikkel. Dens eksistens ble eksperimentelt bevist av James Chadwick i 1932.

I tillegg raffinerte Rutherford forholdet mellom elektronets ladning og massen med 30 %.

Basert på egenskapene til radioaktivt thorium, oppdaget og forklarte Rutherford radioaktiv transformasjon kjemiske elementer.

Forskeren oppdaget at aktiviteten til thorium i en lukket ampulle forblir uendret, men hvis stoffet blåses med selv en veldig svak luftstrøm, reduseres aktiviteten betydelig. Det har blitt antydet at samtidig med alfapartiklene sender thorium ut radioaktiv gass.

Resultatene av det felles arbeidet til Rutherford og hans kollega Frederick Soddy ble publisert i 1902-1903 i en rekke artikler i Philosophical Magazine. I disse artiklene, etter å ha analysert de oppnådde resultatene, kom forfatterne til den konklusjon at det er mulig å transformere noen kjemiske elementer til andre.

Ved å pumpe luft ut av et kar som inneholdt thorium, isolerte Rutherford emanasjonen av thorium (en gass nå kjent som thoron eller radon-220, en av isotopene til radon) og undersøkte dens ioniserende evne. Det ble funnet at aktiviteten til denne gassen avtar med halvparten hvert minutt.

Mens han studerte avhengigheten av aktiviteten til radioaktive stoffer i tide, oppdaget forskeren loven om radioaktivt forfall.

Rutherford er en av få nobelprisvinnere som gjorde sitt mest kjente verk etter å ha mottatt det. Sammen med Hans Geiger og Ernst Marsden gjennomførte han i 1909 et eksperiment som demonstrerte eksistensen av en kjerne i atomet.

Rutherford ba Geiger og Marsden om å se etter alfapartikler med veldig store avbøyningsvinkler i dette eksperimentet, noe som ikke var forventet fra Thomsons modell av atomet på den tiden. Slike avvik ble funnet, selv om de var sjeldne, og sannsynligheten for avvik ble funnet å være en jevn, men raskt avtagende funksjon av avviksvinkelen.

Rutherford innrømmet senere at da han foreslo for studentene sine å gjennomføre et eksperiment på spredning av alfapartikler i store vinkler, trodde han selv ikke på et positivt resultat. Rutherford var i stand til å tolke dataene hentet fra eksperimentet, noe som førte til at han utviklet en planetarisk modell av atomet i 1911. I følge denne modellen består et atom av en veldig liten, positivt ladet kjerne som inneholder de fleste av

massen til atomet og lyselektronene som kretser rundt det. Kapitsa ga tilnavnet Rutherford "Krokodille" for hans gode gemytt.

I 1931 sikret Krokodil seg 15 tusen pund sterling for bygging og utstyr til en spesiell laboratoriebygning for Kapitsa. I februar 1933 fant den store åpningen av laboratoriet sted i Cambridge. På endeveggen til en 2-etasjers bygning var det en enorm krokodille hugget i stein, som dekket hele veggen. Den ble bestilt av Kapitsa og laget av den berømte billedhuggeren Eric Gill. Rutherford selv forklarte at det var ham. Inngangsdøren ble åpnet med en forgylt nøkkel i form av en krokodille. I følge Yves forklarte Kapitsa kallenavnet han fant opp:"Dette dyret vender aldri tilbake og kan derfor symbolisere Rutherfords innsikt og hans raske fremgang fremover."

. Kapitsa la til at "i Russland ser de på Crocodile med en blanding av redsel og beundring." Interessant nok var Rutherford, som oppdaget atomkjernen, skeptisk til utsiktene: kjernekraft.

"Alle som håper at transformasjonen av atomkjerner vil bli en kilde til energi, bekjenner seg til tull." Rutherford Ernest (1871-1937), engelsk fysiker , en av skaperne av læren om radioaktivitet og atomstruktur, grunnlegger.

vitenskapelig skole

Født 30. august 1871 i byen Spring Brove (New Zealand) i en familie med skotske emigranter. Faren jobbet som mekaniker og linbonde, moren hans var lærer. Ernest var den fjerde av de 12 Rutherford-barna og den mest talentfulle. Allerede på slutten Som førsteelev fikk han en bonus på £50 for å fortsette utdannelsen. Takket være dette gikk Rutherford inn på college i Nelson (New Zealand). Etter eksamen fra college, besto den unge mannen eksamen ved University of Canterbury, og her studerte han seriøst fysikk og kjemi.

Han deltok i opprettelsen av vitenskapelige studentsamfunnet og laget en rapport i 1891 om emnet "Evolution of the Elements", der ideen først ble gitt uttrykk for at atomer er komplekse systemer, bygget av de samme komponentene.

I en tid da J. Daltons idé om atomets udelelighet dominerte fysikken, virket denne ideen absurd, og den unge forskeren måtte til og med be kollegene om unnskyldning for «åpenbart tull».

Riktignok beviste Rutherford 12 år senere at han hadde rett. Etter uteksaminering fra universitetet ble Ernest lærer videregående skole, men denne aktiviteten falt tydeligvis ikke i smak. Heldigvis, Rutherford - beste utdannetår - tildelt et stipend, og han dro til Cambridge - vitenskapssenter England - for å fortsette å studere.

Ved Cavendish Laboratory skapte Rutherford en sender for radiokommunikasjon innenfor en radius på 3 km, men prioriterte den italienske ingeniøren G. Marconi for sin oppfinnelse, og han begynte selv å studere ionisering av gasser og luft. Forskeren la merke til at uranstråling har to komponenter - alfa- og beta-stråler. Det var en åpenbaring.

I Montreal, mens han studerte aktiviteten til thorium, oppdaget Rutherford en ny gass - radon. I 1902, i sitt arbeid "The Cause and Nature of Radioactivity", uttrykte forskeren først ideen om at årsaken til radioaktivitet er den spontane overgangen av noen elementer til andre. Han fant at alfapartikler er positivt ladet, massen deres er større enn et hydrogenatom, og ladningen er omtrent lik ladningen til to elektroner, og dette minner om heliumatomer.

I 1903 ble Rutherford medlem av London Royal Society, og fra 1925 til 1930 fungerte han som presidenten.

I 1904 ble forskerens grunnleggende arbeid " Radioaktive stoffer og deres stråling», som ble et leksikon for kjernefysikere. I 1908 ble Rutherford nobelprisvinner for sin forskning på radioaktive grunnstoffer. Lederen for fysikklaboratoriet ved University of Manchester, Rutherford opprettet en skole for kjernefysikere, studentene hans.

Sammen med dem studerte han atomet og kom i 1911 endelig til den planetariske modellen av atomet, som han skrev om i en artikkel publisert i mai-utgaven av Philosophical Journal. Modellen ble ikke akseptert umiddelbart den ble etablert først etter at den ble foredlet av Rutherfords studenter, spesielt N. Bohr.

Vitenskapsmannen døde 19. oktober 1937 i Cambridge. Som mange store menn i England hviler Ernest Rutherford i St. Paul's Cathedral, i "Science Corner", ved siden av Newton, Faraday, Durenne, Herschel.

Hva Rutherford overgikk Einstein og hva Marconi var dårligere enn, hvilke megabevilgninger det fantes i England på 1800-tallet, hvilke tap den store vitenskapsmannen led i første verdenskrig og hvorfor han ble kalt krokodillen og kaninen, forteller nettstedet i neste utgave av delen "Hvordan få en nobelpris".

Monument til Rutherford the Child på New Zealand

Wikimedia Commons

Ernest Rutherford

Nobelprisen i kjemi 1908. Formuleringen av Nobelkomiteen: "For hans forskning innen forråtnelse av grunnstoffer i kjemien til radioaktive stoffer."

Når du skriver en artikkel om en nobelprisvinner, er det spesielt to ting: vanskelige saker. Det første alternativet: svært lite er kjent om helten vår, og vi må gjøre et separat søk for å samle materiale til artikkelen. Det andre alternativet: helten vår er superberømt, navnet hans har blitt et kjent navn, og minnene til øyenvitner motsier ofte hverandre. Og her oppstår et annet spørsmål - spørsmålet om valg. Vår sak i dag er akkurat det. Det er svært få prisvinnere som er så kjent som karakteren vår. Enda færre har fått Nobelprisen på en slik måte at selve nominasjonen i hans tilfelle ble mest lys sak trolling i vitenskapens historie. Selv om det var tilbake i 1908, var det bare en musikalsk scene av Edvard Grieg som kunne kalles «trolling». Men hva annet kan du kalle en pris i kjemi tildelt en fysiker til kjernen, som selv gjentatte ganger har understreket at alle vitenskaper «er delt inn i fysikk og frimerkesamling»? På den annen side, navnet på denne personen i forskjellige tider tre kjemiske grunnstoffer ble navngitt. Har du allerede gjettet hvem vår helt er? Selvfølgelig er det ham, New Zealands første nobelprisvinner, Sir Ernest Rutherford. Han er med lett hånd den fremtidige sovjetiske nobelprisvinneren og hans elev Pyotr Kapitsa - Krokodille.

Unge Ernest Rutherford

Wikimedia Commons

Rutherford kan betraktes som heldig. Etter å ha blitt født lenger unna enn i provinsene, ikke i noen Devonshire, ikke i Edinburgh, ikke i Sydney, eller til og med i Wellington, men i New Zealand-provinsen, i en bondefamilie, klarte han å finne veien. Imidlertid mottok helten vår et stipend oppkalt etter verdensutstillingen i 1851 for begavede provinser bare når den som hadde blitt tildelt det tidligere nektet.

Likevel ble Rubicon krysset (som han skrev til bruden sin), pengene til skipet ble lånt, og med en prototype av en radiobølgedetektor (Marconi og Popov gjorde omtrent det samme), dro Rutherford til England. Han fikk ingen penger til å utvikle detektoren: Det britiske postkontoret satte alle sine midler på Marconi, som skulle motta Nobelprisen et år etter Rutherford. Og New Zealanderen meldte seg inn i Cavendish Laboratory i Cambridge.

Få mennesker vet at det berømte Cavendish Laboratory ikke er oppkalt etter kjemikeren Henry Cavendish (som var den andre hertugen av Devonshire), men hans slektning, den syvende hertugen av Devonshire, William Cavendish, kansleren i Cambridge, som donerte penger for å åpne laboratoriet . Dette er det engelske megastipendet. Forresten, veldig vellykket: på nåværende øyeblikk 29 ansatte i dette prosjektet mottok Nobelpriser (inkludert vår Kapitsa).

William Cavendish, 7. hertug av Devonshire

Wikimedia Commons

Rutherford ble doktorgradsstudent med oppdageren av elektronet selv (Thomson var prisvinner av "Nobel i fysikk" i 1906, men ikke for elektronet, men for sine studier av passasje av strømmer i gasser). Og han deltok i Nobelverkene til sin vitenskapelige veileder. Og så kan vi bare liste opp hovedprestasjonene til Rutherford, en stor eksperimentator og fysiker (Dr. Andrew Balfour ga en kaustisk definisjon og anerkjennelse av Rutherford: "Vi fikk en vill kanin fra landet til antipodene og han graver dypt"). .

Sammen med Thomson studerte han ionisering av gasser røntgenstråling. I 1898 isolerte han "alfa-stråler" og "beta-stråler" fra radioaktiv stråling. Nå vet vi at dette er heliumkjerner og elektroner. Forresten, kjemisk natur Rutherfords Nobelforelesning var viet alfastråler.

Eksperimentell installasjon for å separere radioaktiv stråling i alfa-, beta- og gammakomponenter

Wikimedia Commons

I 1901-1903, sammen med den fremtidige nobelprisvinneren i kjemi i 1921, Frederick Soddy, oppdaget Rutherford de naturlige transformasjonene av grunnstoffer under radioaktivt forfall (for dette mottok helten vår Nobel, så alt er lovlig, fordi kjemi er vitenskapen om transformasjon av stoffer) til en venn). Samtidig ble "emanasjonen av thorium", gassformig radon-220, oppdaget, og loven om radioaktivt forfall ble formulert.

Frederick Soddy

Hans Geiger og Ernest Rutherford

Wikimedia Commons

Men han (nærmere bestemt studentene Geiger og Mardsen) utførte sitt mest kjente eksperiment i 1909. En studie av alfapartiklers passasje gjennom gullfolie, helt uventet, viste at noen heliumkjerner kastes tilbake. "Det er som om du skjøt et 15-tommers granat mot et stykke silkepapir og skallet kom tilbake og traff deg," skrev Rutherford. Dermed ble atomkjernen oppdaget og den planetariske modellen av atomet dukket opp, der elektroner kretser rundt kjernen, og Thomsons modell, som ble kalt "rosinpudding", ble forkastet.

Hvordan ville alfapartikler passere gjennom Thomsons atomer (det forventede resultatet av eksperimentet) og hvilke resultater ble observert i virkeligheten

Wikimedia Commons

Å foreslå en slik modell var fullstendig galskap. Så viste det seg at for eksempel Einstein tenkte på planetmodellen til atomet, men ikke turte å utvikle den, for det er klart for alle at før eller siden må elektroner falle ned på kjernen.

Under første verdenskrig jobbet Rutherford med å oppdage fiendtlige ubåter (han tjente som kommunikasjonsoffiser). Krigen ga helten vår et forferdelig slag: hans mest talentfulle student, Henry Moseley, døde ved fronten.

Henry Moseley

Wikimedia Commons

I 1917 begynte Rutherford eksperimenter med kunstig transformasjon av elementer. To år senere ble disse eksperimentene fullført: i 1919, i det samme filosofiske magasinet, der han og Soddy snakket om transformasjonen av grunnstoffer under naturlig radioaktivt forfall, ble artikkelen "An Anomalous Effect in Nitrogen" publisert, som rapporterte den første kunstig transformasjon av elementer). I 1920 spådde Rutherford eksistensen av nøytronet (det ble senere oppdaget av Rutherfords student Chadwick).

Sir James Chadwick

Wikimedia Commons

Under krigen ble Rutherford også en adelsmann. Til tross for at Rutherford fikk et slag fra kongen i 1914, ble han offisielt Baron Rutherford Nelson først i 1931, med godkjenning av det tilsvarende våpenskjoldet. Våpenskjoldet har kiwi-fuglen, symbolet på New Zealand, og to eksponentielle kurver som viser hvordan antallet radioaktive atomer avtar over tid under radioaktivt forfall. Han telegraferte via sjøkabel til sin åttiåtte år gamle mor: «Så - Lord Rutherford. Kreditten er mer din enn min. Kjærlighet, Ernest."

Ernest Rutherford(1871-1937) - Engelsk fysiker, en av grunnleggerne av læren om radioaktivitet og atomstruktur, grunnlegger av en vitenskapelig skole, utenlandsk korresponderende medlem av det russiske vitenskapsakademiet (1922) og æresmedlem USSR Academy of Sciences (1925). Direktør for Cavendish Laboratory (siden 1919). Oppdaget (1899) alfastråler, betastråler og etablerte deres natur. Laget (1903, sammen med Frederick Soddy) teorien om radioaktivitet. Foreslo (1911) en planetarisk modell av atomet. Gjennomførte (1919) den første kunstige kjernefysiske reaksjonen. Spådde (1921) eksistensen av nøytronet. Nobelprisen (1908).

Ernest Rutherford ble født 30. august 1871 i Spring Grove, nær Brightwater, South Island, New Zealand. En innfødt fra New Zealand, grunnleggeren av kjernefysikk, forfatter av den planetariske modellen av atomet, medlem (i 1925-30 president) av Royal Society of London, medlem av alle vitenskapsakademier i verden, inkludert (siden 1925 ) utenlandsk medlem av USSR Academy of Sciences, nobelprisvinner i kjemi (1908), grunnlegger av en stor vitenskapelig skole.

Barndom

Rutherford Ernest

Ernest ble født av hjulmaker James Rutherford og hans kone, lærer Martha Thompson. I tillegg til Ernest hadde familien 6 sønner til og 5 døtre. Før 1889, da familien flyttet til Pungareha (North Island), gikk Ernest inn på Canterbury College, University of New Zealand (Christchurch, South Island); Før det klarte han å studere ved Foxhill og Havelock, ved Nelson College for Boys.

Ernest Rutherfords strålende evner ble avslørt allerede under studieårene hans. Etter fullført IV-kurs fikk han pris for bedre jobb i matematikk og tar førsteplassen på mastereksamener, ikke bare i matematikk, men også i fysikk. Men etter å ha blitt en Master of Arts, forlot han ikke college. Rutherford kastet seg ut i sitt første uavhengige vitenskapelige arbeid. Den hadde tittelen: "Magnetisering av jern under høyfrekvente utladninger." En enhet ble oppfunnet og produsert - en magnetisk detektor, en av de første mottakerne av elektromagnetiske bølger, som ble hans "inngangsbillett" til verden stor vitenskap. Og snart skjedde en stor forandring i livet hans.

De mest begavede unge utenlandske undersåtter av den britiske kronen ble gitt et spesielt stipend oppkalt etter verdensutstillingen i 1851 en gang hvert annet år, som ga dem muligheten til å reise til England for å forbedre vitenskapen sin. I 1895 ble det bestemt at to New Zealandere var det verdige - kjemikeren Maclaurin og fysikeren Rutherford. Men det var bare ett sted, og Rutherfords håp ble knust. Men familieforhold tvang Maclaurin til å forlate turen, og høsten 1895 ankom Ernest Rutherford England, ved Cavendish Laboratory ved University of Cambridge og ble den første doktorgradsstudenten til dets direktør Joseph John Thomson.

På Cavendish Laboratory

ung fysiker: Jeg jobber fra morgen til kveld.
Rutherford: Når tror du?

Rutherford Ernest

Joseph John Thomson var allerede en kjent vitenskapsmann på den tiden, medlem av Royal Society of London. Han satte raskt pris på Rutherfords enestående evner og tiltrakk ham til sitt arbeid med å studere prosessene for ionisering av gasser under påvirkning av røntgenstråler. Men allerede sommeren 1898 tok Rutherford de første skrittene i studiet av andre stråler - Becquerels stråler. Strålingen av uransalt oppdaget av denne franske fysikeren ble senere kalt radioaktiv. A. A. Becquerel selv og Curies, Pierre og Maria, studerte det aktivt. E. Rutherford deltok aktivt i denne forskningen i 1898. Det var han som oppdaget at Becquerels stråler inkluderer strømmer av positivt ladede heliumkjerner (alfapartikler) og strømmer av beta-partikler - elektroner. (Beta-forfall av noen grunnstoffer frigjør positroner i stedet for elektroner; positroner har samme masse som elektroner, men en positiv elektrisk ladning). To år senere, i 1900, oppdaget den franske fysikeren Villard (1860-1934) at gammastråler som ikke bærer en elektrisk ladning også sendes ut - elektromagnetisk stråling, kortere bølgelengde enn røntgen.

Den 18. juli 1898 ble arbeidet til Pierre Curie og Marie Curie-Skłodowska presentert for vitenskapsakademiet i Paris, noe som vekket Rutherfords eksepsjonelle interesse. I dette arbeidet påpekte forfatterne at i tillegg til uran er det andre radioaktive (dette begrepet ble brukt for første gang) grunnstoffer. Senere var det Rutherford som introduserte begrepet en av de viktigste særegne trekk slike elementer - halveringstid.

I desember 1897 ble Rutherfords utstillingsstipend utvidet og han fikk muligheten til å fortsette sin forskning på uranstråler. Men i april 1898 ble en stilling som professor ved McGill University i Montreal ledig, og Rutherford bestemte seg for å flytte til Canada. Tiden for læretiden har gått. Det var klart for alle, og først og fremst for ham selv, at han var klar for selvstendig arbeid.

Ni år i Canada

Heldige Rutherford, du er alltid på bølgen!
– Det er sant, men er det ikke jeg som skaper bølgen?

Rutherford Ernest

Flyttingen til Canada fant sted høsten 1898. Til å begynne med var undervisningen til Ernest Rutherford ikke særlig vellykket: Studentene likte ikke forelesningene, som den unge professoren, som ennå ikke helt hadde lært å føle publikum, overmettet med detaljer. Noen vanskeligheter oppsto i begynnelsen og vitenskapelig arbeid på grunn av forsinkelser i ankomst av bestilte radioaktive stoffer. Men alle de grove kantene ble raskt jevnet ut, og en rekke av suksess og flaks begynte. Det er imidlertid neppe hensiktsmessig å snakke om suksess: alt ble oppnådd gjennom hardt arbeid. Og nye likesinnede og venner var involvert i dette arbeidet.

En atmosfære av entusiasme og kreativ entusiasme dannet seg alltid raskt rundt Rutherford, både da og i senere år. Arbeidet var intenst og gledelig, og det førte til viktige funn. I 1899 oppdaget Ernest Rutherford emanasjonen av thorium, og i 1902-03 kom han sammen med F. Soddy allerede frem til den generelle loven om radioaktive transformasjoner. Vi må si mer om denne vitenskapelige begivenheten.

Alle kjemikere i verden har bestemt lært at transformasjonen av ett kjemisk element til et annet er umulig, at alkymistenes drømmer om å lage gull fra bly bør begraves for alltid. Og nå dukker det opp et verk, som forfatterne hevder at transformasjonen av elementer i løpet av radioaktive forfall ikke bare skjer de, men at det er umulig å stoppe eller bremse dem. Dessuten er lovene for slike transformasjoner formulert. Vi forstår nå at plasseringen av elementet i periodisk system Dmitry Mendeleev, og derfor ham kjemiske egenskaper, bestemmes av ladningen til kjernen. Under alfa-forfall, når ladningen til kjernen avtar med to enheter (den "elementære" ladningen tas som en - modulen til ladningen til elektronet), "flytter" elementet to celler opp i det periodiske systemet, med elektronisk beta-forfall - en celle ned, med positronisk - en celle opp. Til tross for den tilsynelatende enkelheten og til og med åpenheten til denne loven, ble oppdagelsen av den en av de viktigste vitenskapelige begivenhetene i begynnelsen av vårt århundre.

Dette er en betydelig tid og viktig begivenhet V personlig liv Rutherford: 5 år etter forlovelsen fant bryllupet hans sted med Mary Georgina Newton, datteren til eieren av pensjonatet i Christchurch der han en gang bodde. Den 30. mars 1901 ble den eneste datteren til ekteparet Rutherford født. Dette falt nesten sammen med fødselen nytt kapittel V fysisk vitenskap- kjernefysikk. En viktig og gledelig begivenhet var valget av Rutherford i 1903 som medlem av Royal Society of London.

Planetarisk modell av atomet

Hvis en vitenskapsmann ikke kan forklare rengjøringsdamen som rengjør laboratoriet hans betydningen av arbeidet hans, så forstår han ikke selv hva han gjør.

Rutherford Ernest

Resultatene av Rutherfords vitenskapelige søk og oppdagelser dannet innholdet i hans to bøker. Den første av dem ble kalt "Radioactivity" og ble utgitt i 1904. Et år senere ble den andre publisert - "Radioactive Transformations". Og forfatteren deres har allerede begynt på ny forskning. Det skjønte han allerede radioaktiv stråling kommer fra atomer, men opprinnelsesstedet forble helt uklart. Det var nødvendig å studere strukturen til atomet. Og her vendte Ernest Rutherford seg til teknikken han begynte å jobbe med J. J. Thomson med – til gjennomlysning med alfapartikler. Eksperimentene undersøkte hvordan strømmen av slike partikler passerer gjennom ark av tynn folie.

Den første modellen av atomet ble foreslått da det ble kjent at elektroner har en negativ elektrisk ladning. Men de går inn i atomer som generelt er elektrisk nøytrale; hva er transportøren positiv ladning? J. J. Thomson foreslo følgende modell for å løse dette problemet: et atom er noe sånt som en positivt ladet dråpe med en radius på en hundremilliondels centimeter, inni hvilken det er små negativt ladede elektroner. Under påvirkning av Coulomb-krefter har de en tendens til å ta en posisjon i sentrum av atomet, men hvis noe tar dem ut av denne likevektsposisjonen, begynner de å oscillere, som er ledsaget av stråling (derved forklarte modellen da- kjent faktum om eksistensen av strålingsspektre). Det var allerede kjent fra eksperimenter at avstandene mellom atomer er faste stoffer omtrent det samme som størrelsen på atomer. Derfor virket det åpenbart at alfapartikler nesten ikke kunne fly gjennom selv tynn folie, akkurat som en stein ikke kunne fly gjennom en skog der trærne vokste nesten inntil hverandre. Men Rutherfords første eksperimenter overbeviste ham om at dette ikke var tilfelle. De aller fleste alfapartikler penetrerte folien uten engang å bli avbøyd, og bare noen få viste denne avbøyningen, noen ganger til og med ganske betydelig.

Og her ble igjen den eksepsjonelle intuisjonen til Ernest Rutherford og hans evne til å forstå naturens språk avslørt. Han avviser bestemt Thomsons modell og legger grunnleggende frem ny modell. Det ble kalt planetarisk: i sentrum av atomet, som solen i solsystemet- en kjerne der, til tross for sin relativt lille størrelse, hele massen av atomet er konsentrert. Og rundt den, som planeter som beveger seg rundt solen, roterer elektroner. Massene deres er mye mindre enn alfapartikler, som derfor nesten aldri bøyer seg ut når de trenger inn i elektronskyer. Og bare når en alfapartikkel flyr nær en positivt ladet kjerne, kan den frastøtende kraften fra Coulomb bøye banen kraftig.

Formelen som Rutherford utledet basert på denne modellen var i utmerket overensstemmelse med de eksperimentelle dataene. I 1903 ble ideen om en planetarisk modell av atomet presentert ved Tokyo Physico-Mathematical Society av den japanske teoretikeren Hantaro Nagaoka, som kalte denne modellen "Saturn-lignende", men hans arbeid (som Rutherford ikke visste om ) ble ikke videreutviklet.

Men planetmodellen stemte ikke med elektrodynamikkens lover! Disse lovene, etablert hovedsakelig av arbeidet til Michael Faraday og James Maxwell, sier at en akselererende ladning sender ut elektromagnetiske bølger og derfor mister energi. Elektronet i E. Rutherfords atom beveger seg akselerert i Coulomb-feltet til kjernen, og, som Maxwells teori viser, skulle det, etter å ha mistet all sin energi på omtrent en ti-milliondels sekund, falle ned på kjernen. Dette kalles problemet med strålingsustabilitet til Rutherford-modellen av atomet, og Ernest Rutherford forsto det tydelig da det var på tide for hans retur til England i 1907.

Tilbake til England

Nå ser du at ingenting er synlig. Og hvorfor ingenting er synlig, vil du nå se.

Rutherford Ernest

Rutherfords arbeid ved McGill University ga ham en slik berømmelse at han kjempet om invitasjoner til å jobbe i vitenskapelige sentre i forskjellige land. Våren 1907 bestemte han seg for å forlate Canada og ankom Victoria University i Manchester. Arbeidet fortsatte umiddelbart. Allerede i 1908, sammen med Hans Geiger, skapte Rutherford en ny bemerkelsesverdig enhet - en alfapartikkelteller, som spilte viktig rolle for å finne ut at de er dobbeltioniserte heliumatomer. I 1908 ble Rutherford tildelt Nobelprisen (men ikke i fysikk, men i kjemi).

I mellomtiden opptok den planetariske modellen av atomet hans tanker i økende grad. Og så i mars 1912 begynte Rutherfords vennskap og samarbeid med den danske fysikeren Niels Bohr. Bohr - og dette var hans største vitenskapelig fortjeneste- introduserte fundamentalt nye funksjoner i Rutherfords planetmodell - ideen om kvanta. Denne ideen oppsto på begynnelsen av århundret takket være arbeidet til den store Max Planck, som innså at for å forklare lovene termisk stråling man må anta at energi blir ført bort i diskrete porsjoner - kvanter. Ideen om diskrethet var organisk fremmed for alle klassisk fysikk, spesielt teorien om elektromagnetiske bølger, men snart viste Albert Einstein og deretter Arthur Compton at denne kvanteheten manifesterer seg i både absorpsjon og spredning.

Niels Bohr la frem «postulater» som ved første øyekast så innvendig motstridende ut: i atomet er det slike baner der elektronet, i motsetning til lovene i klassisk elektrodynamikk, ikke stråler ut, selv om det har akselerasjon; Bohr indikerte regelen for å finne slike stasjonære baner; Strålingskvanter vises (eller absorberes) bare når et elektron beveger seg fra en bane til en annen, i samsvar med loven om bevaring av energi. Bohr-Rutherford-atomet, som det med rette begynte å bli kalt, brakte ikke bare en løsning på mange problemer, det markerte et gjennombrudd i verden av nye ideer, som snart førte til en radikal revisjon av mange ideer om materie og dens bevegelse. Niels Bohrs verk "On the Structure of Atoms and Molecules" ble sendt til trykking av Rutherford.

20. århundres alkymi

Både på denne tiden og senere, da Ernest Rutherford takket ja til stillingen som professor ved Cambridge University og direktør for Cavendish Laboratory i 1919, ble han et attraksjonssenter for fysikere over hele verden. Han ble med rette ansett som deres lærer av dusinvis av forskere, inkludert de som senere ble tildelt nobelpriser: Henry Moseley, James Chadwick, John Douglas Cockroft, M. Oliphant, W. Heitler, Otto Hahn, Pyotr Leonidovich Kapitsa, Yuliy Borisovich Khariton, Georgy Antonovich Gamov.

Tre stadier av anerkjennelse av vitenskapelig sannhet: den første - "dette er absurd", den andre - "det er noe i dette", den tredje - "dette er allment kjent"

Rutherford Ernest

Strømmen av priser og utmerkelser ble mer og mer rikelig. I 1914 ble Rutherford adlet, i 1923 ble han president i British Association, fra 1925 til 1930 – president i Royal Society, i 1931 fikk han tittelen baron og ble Lord Rutherford av Nelson. Men til tross for det stadig økende presset, inkludert og ikke bare vitenskapelig, fortsetter Rutherford sine stormende angrep på hemmelighetene til atomet og kjernen. Han hadde allerede begynt eksperimenter som kulminerte i oppdagelsen av kunstig transformasjon av kjemiske elementer og kunstig fisjon av atomkjerner, spådde eksistensen av nøytronet og deuteronet i 1920, og i 1933 var han initiativtaker og direkte deltaker i den eksperimentelle verifiseringen av forholdet mellom masse og energi i kjernefysiske prosesser. I april 1932 støttet Ernest Rutherford aktivt ideen om å bruke protonakseleratorer for å studere kjernefysiske reaksjoner. Han kan også regnes blant grunnleggerne av kjernekraft.

Verkene til Ernest Rutherford, som ofte med rette kalles en av fysikkens titaner i vårt århundre, og arbeidet til flere generasjoner av hans studenter har hatt innvirkning stor innflytelse ikke bare på vitenskapen og teknologien til vår tro, men også på livene til millioner av mennesker. Selvfølgelig kunne Rutherford, spesielt på slutten av livet, ikke la være å lure på om denne innflytelsen ville forbli gunstig. Men han var en optimist, trodde på mennesker og på vitenskap, som han viet hele livet til.

Ernest Rutherford døde 19. oktober 1937 i Cambridge og ble gravlagt i Westminster Abbey

Ernest Rutherford - sitater

Alle vitenskaper er delt inn i fysikk og frimerkesamling.

ung fysiker: Jeg jobber fra morgen til kveld. Rutherford: Når tror du?

Heldige Rutherford, du er alltid med på bølgen! – Det er sant, men er det ikke jeg som skaper bølgen?

Hvis en vitenskapsmann ikke kan forklare rengjøringsdamen som rengjør laboratoriet hans betydningen av arbeidet hans, så forstår han ikke selv hva han gjør.

Nå ser du at ingenting er synlig. Og hvorfor ingenting er synlig, vil du nå se. - fra et foredrag som demonstrerer forfallet av radium

Den 30. august 1871 ble den britiske fysikeren av New Zealand-opprinnelse, kjent som "faren" til kjernefysikk, og vinneren av Nobelprisen i kjemi i 1908, Sir Ernest Rutherford, født.

Vi bestemte oss for å huske biografien til den berømte vitenskapsmannen og illustrere dens viktigste milepæler i fotoutvalget vårt.

Født 30. august 1871 i byen Spring Brove (New Zealand) i en familie av skotske emigranter. Faren jobbet som mekaniker og linbonde, moren hans var lærer. Ernest var den fjerde av de 12 Rutherford-barna og den mest talentfulle.

Hus V Foxhill , Hvor Ernest brukt del av min barndom

"Vitenskapen er delt inn i to grupper - fysikk og frimerkesamling"

Allerede på slutten av barneskolen fikk han som første elev en bonus på 50 pund for å fortsette utdannelsen. Takket være dette gikk Rutherford inn på college i Nelson (New Zealand).

Portrett av Rutherford i 1892, da han var student ved Canterbury College

Etter eksamen fra college, besto den unge mannen eksamen ved University of Canterbury, og her studerte han seriøst fysikk og kjemi.

« Hvis en forsker ikke kan forklare hva han gjør til en rengjøringsdame som tørker gulvet i laboratoriet sitt, så forstår han ikke hva han gjør.«

Rutherford med studenter i Montreal , California. 1899

J. J. Thomson, som mange fremragende professorer i fysikk på slutten av 1800-tallet samlet en gruppe lyse unge " forskerstudenter"rundt deg. Direkte blant dem er hans protesjé Ernest Rutherford.

Han deltok i opprettelsen av et vitenskapelig studentsamfunn og laget i 1891 en rapport om emnet "Evolution of the Elements", der ideen først ble gitt uttrykk for at atomer er komplekse systemer bygget av de samme komponentene.

Hans Geiger var kl Rutherford hovedpartner V forske siden 1907 til 1913

I en tid da J. Daltons idé om atomets udelelighet dominerte fysikken, virket denne ideen absurd, og unge Rutherford måtte til og med be kollegene sine om unnskyldning for «åpenbart tull».

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

Riktignok beviste Rutherford 12 år senere at han hadde rett. Etter uteksaminering fra universitetet ble Ernest lærer på videregående skole, men dette yrket falt tydeligvis ikke i smak. Rutherford, årets beste kandidat, ble tildelt et stipend, og han dro til Cambridge, det vitenskapelige senteret i England, for å fortsette studiene.

Rutherford (andre fra venstre i øverste rad) med klassekamerater i 1896

Rutherford elsket bra spill golf på søndager. Fra venstre til høyre: Ralph Fowler , F. U. Aston , Rutherford , G. OG. Taylor

Bryllup Ernesta Og Mary Rutherford , 28 juni 1900 New Zealand

I 1903 ble Rutherford medlem av Royal Society of London, og fra 1925 til 1930 fungerte han som presidenten.

Ernest Rutherford på Solvay-kongressen i 1911

I 1904 ble forskerens grunnleggende arbeid "Radioactive Substances and Their Radiations" publisert, som ble et leksikon for kjernefysikere. I 1908 ble Rutherford nobelprisvinner for sin forskning på radioaktive grunnstoffer. Lederen for fysikklaboratoriet ved University of Manchester, Rutherford opprettet en skole for kjernefysikere, studentene hans.

Rutherford samlet alltid en gruppe lyse unge talenter rundt seg.Foto fra 1910

Cockcroft, Rutherford og Walton i 1932

Skulptur av unge Ernest Rutherford. Minnesmerke i New Zealand