بریتانیای کبیر

فیزیکدان انگلیسی، اولین کسی که تبدیل مصنوعی عناصر را انجام داد. بیانیه او در سال 1933 معمولی است: "هر کسی که امیدوار است تبدیل هسته های اتمی به منبع انرژی تبدیل شود، ادعای بیهودگی می کند." مورخان علم معتقدند که این تنها اشتباه بزرگ دانشمند است...

ارنست رادرفورد- برنده جایزه نوبل شیمی در سال 1908 به دلیل تحقیقاتش در زمینه تجزیه عناصر در شیمی مواد رادیواکتیو. او در تمام آکادمی های علوم جهان عضویت داشت.

ارنست رادرفورددر نیوزلند متولد شد، اما در بریتانیا دانشمند شد.

در میان گفته های مورد علاقه ارنست رادرفورد این بود: "آزمایشگر خوب کسی است که نتایجش باعث خشم نظریه پردازان شود!"خود رادرفورد از این نظر بسیار خوب بود. اول، او موفق شد یک اتم را به اتم دیگر تبدیل کند. سپس او اتم هایی با جرم های مختلف، اما خواص شیمیایی یکسان - ایزوتوپ ها را کشف کرد. سرانجام، رادرفورد کشف کرد که بیشتر حجم یک اتم خالی است. فقط در مرکز یک هسته باردار با چگالی بسیار زیاد وجود دارد.

Smirnov S.G., Lectures on the history of Science, M., Publishing House MTsNMO, 2012, p.118.

"یکی از اولین اکتشافات رادرفورداین بود که تشعشعات رادیواکتیو اورانیوم از دو جزء مختلف تشکیل شده است که دانشمند آنها را پرتوهای آلفا و بتا نامید. او بعداً ماهیت هر جزء را نشان داد (آنها از ذرات با حرکت سریع تشکیل شده اند) و نشان داد که جزء سومی نیز وجود دارد که او آن را پرتوهای گاما نامید. یکی از ویژگی های مهم رادیواکتیویته انرژی مرتبط با آن است. بکرل، کوری هاو بسیاری از دانشمندان دیگر انرژی را یک منبع خارجی می دانستند. اما رادرفورد ثابت کرد که این انرژی - که بسیار قوی تر از انرژی آزاد شده در واکنش های شیمیایی است - از درون اتم های اورانیوم منفرد می آید! با این کار او پایه و اساس مفهوم مهم انرژی اتمی را گذاشت. دانشمندان همیشه فرض می کردند که اتم های منفرد تقسیم ناپذیر و تغییرناپذیر هستند. اما رادرفورد (با کمک یک دستیار جوان بسیار با استعداد فردریکا سودی) توانست نشان دهد که چه زمانی یک اتم پرتوهای آلفا یا بتا ساطع می کند و به نوع دیگری از اتم تبدیل می شود. در ابتدا، شیمیدان ها نمی توانستند آن را باور کنند. با این حال، رادرفورد و سودیمجموعه ای کامل از آزمایشات را با تجزیه رادیواکتیو انجام داد و اورانیوم را به سرب تبدیل کرد.

رادرفورد همچنین میزان پوسیدگی را اندازه گیری کرد و مفهوم مهم «نیمه عمر» را فرموله کرد. این به زودی منجر به تکنیک محاسبه رادیواکتیو شد که به یکی از مهمترین ابزارهای علمی تبدیل شد و کاربرد گسترده ای در زمین شناسی، باستان شناسی، نجوم و بسیاری از زمینه های دیگر یافت. این سری از اکتشافات خیره کننده باعث شد رادرفورد جایزه نوبل را در سال 1908 به ارمغان آورد (بعدها جایزه نوبل به سودی) اما بزرگترین دستاورد او هنوز در راه بود. او متوجه شد که ذرات آلفا که به سرعت حرکت می‌کنند، می‌توانند از ورق طلای نازک عبور کنند (بدون برجای گذاشتن آثار قابل مشاهده!)، اما کمی منحرف شده‌اند. گفته شد که اتم‌های طلا، سخت و غیرقابل نفوذ، مانند «توپ‌های کوچک بیلیارد» - همانطور که دانشمندان قبلاً معتقد بودند - در داخل نرم هستند! به نظر می‌رسید که ذرات آلفای سخت‌تر و کوچک‌تر می‌توانند مانند گلوله‌ای با سرعت بالا از اتم‌های طلا عبور کنند.

اما رادرفورد (کار با گایگرو مارسدن، دو دستیار جوان او) دریافتند که برخی از ذرات آلفا که از ورق طلا عبور می کنند به شدت منحرف شده اند. در واقع، برخی حتی به عقب پرواز می کنند! دانشمند با احساس اینکه چیز مهمی در پشت این موضوع نهفته است، تعداد ذراتی که در هر جهت پرواز می کردند را به دقت شمارش کرد. سپس، از طریق یک تجزیه و تحلیل ریاضی پیچیده اما کاملاً متقاعدکننده، او تنها راهی را که می‌توان از طریق آن نتایج آزمایش‌ها را توضیح داد، نشان داد: اتم طلا تقریباً به طور کامل از فضای خالی تشکیل شده بود و تقریباً تمام جرم اتمی در مرکز متمرکز شده بود. در "هسته" کوچک اتم!

با یک ضربه، کار رادرفورد برای همیشه دیدگاه متعارف ما را از جهان تکان داد. اگر حتی یک تکه فلز - به ظاهر سخت‌ترین از همه اشیاء - اساساً فضای خالی بود، آنگاه هر چیزی که ما فکر می‌کردیم قابل توجه است، ناگهان به دانه‌های ریز شنی که در فضای خالی وسیع می‌چرخید، از هم پاشید! کشف هسته های اتم توسط رادرفورد اساس تمام نظریه های مدرن ساختار اتم است. چه زمانی نیلز بوردو سال بعد، او اثر معروفی را منتشر کرد که اتم را به عنوان یک منظومه شمسی مینیاتوری که توسط مکانیک کوانتومی اداره می شود، توصیف کرد و از نظریه هسته ای رادرفورد به عنوان نقطه شروع مدل خود استفاده کرد. ما هم همین کار را کردیم هایزنبرگو شرودینگر، زمانی که آنها مدل های اتمی پیچیده تری را با استفاده از مکانیک کلاسیک و موجی ساختند.

کشف رادرفورد همچنین منجر به ظهور شاخه جدیدی از علم شد: مطالعه هسته اتم. در این زمینه، رادرفورد نیز قرار بود پیشگام شود. در سال 1919، او موفق شد با بمباران هسته اولی با ذرات آلفای متحرک سریع، هسته های نیتروژن را به هسته های اکسیژن تبدیل کند. این دستاوردی بود که کیمیاگران باستان آرزوی آن را داشتند. به زودی مشخص شد که تحولات هسته ای می تواند منبع انرژی خورشید باشد. علاوه بر این، تبدیل هسته های اتمی یک فرآیند کلیدی در سلاح های اتمی و نیروگاه های هسته ای است. در نتیجه، کشف رادرفورد بسیار بیشتر از صرفاً علاقه آکادمیک است.

شخصیت رادرفورد پیوسته همه کسانی را که او را ملاقات می کردند شگفت زده می کرد. او مردی درشت اندام با صدای بلند، انرژی بی حد و حصر و بی حیا بود. وقتی همکارانش به توانایی عجیب رادرفورد برای همیشه «در قله موج» تحقیقات علمی اشاره کردند، او بلافاصله پاسخ داد: «چرا نه؟ بالاخره این من بودم که موج را ایجاد کردم، اینطور نیست؟» تعداد کمی از دانشمندان با این بیانیه مخالفت خواهند کرد."

مایکل هارت، 100 انسان بزرگ، م.، "وچه"، 1998، ص. 293-295.

"در 11 سپتامبر 1933، در کنگره انجمن بریتانیا برای پیشرفت علم (مشابه جامعه دانش ما)، رادرفورد،همانطور که مشخص است، او هسته اتم و شکافت آنها را کشف کرد. با این حال رادرفورد در سخنرانی خود اظهار داشت (این موضوع به طور گسترده در روزنامه ها منتشر شد) که "هرکسی که انتظار دارد از تبدیل اتم ها انرژی به دست آید، بیهوده صحبت می کند." به عبارت دیگر، رادرفوردواقعیت استفاده از انرژی اتمی (هسته ای) را انکار کرد.در این مورد او تنها نبود و کاملاً حق داشت به این معنا که در سال 1933 واقعاً هیچ راه قابل مشاهده ای برای استفاده از انرژی هسته ای وجود نداشت. با این حال، تنها پنج سال بعد، وضعیت کاملاً تغییر کرد - شکافت اورانیوم کشف شد و نه سال بعد (در سال 1942) اولین دیگ اتمی شروع به کار کرد.

اخبار

• همکاران عزیز!

  این کنفرانس حضوری بخشی از پروژه وب سایت است - بزرگترین پورتال در اروپا که به تحقیقات علمی اختصاص یافته است تیافراد/تیم های خلاق

  مواد این پروژه توسط ایگور لئوناردویچ ویکنتیف از سال 1979 جمع آوری شده است. او از سال 1984 همایش هایی را برگزار می کند.

  موضوعات کنفرانس:

  1) استراتژی های برجسته تیشخصیت های خلاق؛
  2) حرفه ای (نه آماتور!) مروش های خلاقانه در زمینه های مختلف فعالیت؛
  3) ایجاد و بهره برداری موثر (!) تیگروه های هنری

  امکان خرید بلیط هم برای پخش آنلاین و هم برای مشارکت حضوری (که برای برقراری تماس های شخصی در صورت تمایل به صورت حرفه ای و حرفه ای توصیه می شود به طور موثر مطالعه تیافراد / تیم های خلاق و ایجاد روش های جدید برای حل مشکلات خلاق).

  فهرست گزارش ها - 45 و ثبت نام شرکت کنندگان - .

  در فرم ثبت نام می توانید سوالات خود را از سخنرانان ما بپرسید.

از 25 آگوست 2019 شروع می شود هشتمسخنرانی های آنلاین فصل یکشنبه توسط I.L. ویکنتیوا
در 19:59 (به وقت مسکو) درباره خلاقیت، خلاقیت و پیشرفت های جدید در TRIZ. با توجه به درخواست های متعدد از سوی خوانندگان غیرمقیم سایت پورتال، از پاییز سال 1393 یک برنامه هفتگی اینترنتی پخش می شود. رایگانسخنرانی ها آی.ال. ویکنتیوا O تیافراد/تیم های خلاق و تکنیک های خلاقانه مدرن. پارامترهای سخنرانی آنلاین:

1) سخنرانی ها بر اساس بزرگترین پایگاه داده اروپا در زمینه فن آوری های خلاق است که شامل بیش از 58 000 مواد؛

2) این پایگاه داده در طول دوره جمع آوری شد 40 سالو اساس پورتال را تشکیل داد سایت اینترنتی؛

3) برای تکمیل وب سایت پایگاه داده پورتال، I.L. ویکنتیف روزانه کار می کند 5-7 کیلوگرم(کیلوگرم) کتاب های علمی;

4) تقریباً 30-40% در طول سخنرانی های آنلاین، پاسخ به سؤالات پرسیده شده توسط دانشجویان در هنگام ثبت نام جمع آوری می شود.

5) مطالب سخنرانی حاوی هیچ رویکرد عرفانی و/یا مذهبی، تلاش برای فروش چیزی به شنوندگان و غیره نیست. مزخرف.

6) بخشی از فیلم های ضبط شده سخنرانی های آنلاین را می توانید در اینجا پیدا کنید

در 19 اکتبر 1937، فیزیکدان برجسته ارنست رادرفورد درگذشت. تمام آزمایش های انجام شده توسط دانشمند ماهیت اساسی داشتند و با سادگی و وضوح استثنایی متمایز بودند. ما منتخبی از مهم ترین اکتشافات رادرفورد را انتخاب کرده ایم.

یکی از اولین اکتشافات رادرفورد اجزای تشعشعات رادیواکتیو در سال 1898 بود. دانشمند آنها را پرتوهای آلفا و بتا نامید. او بعداً ماهیت هر جزء را نشان داد (آنها از ذرات با حرکت سریع تشکیل شده اند) و همچنین نشان داد که جزء سومی وجود دارد که او آن را پرتوهای گاما نامید. قبل از او، کوری ها و بسیاری از دانشمندان دیگر انرژی را یک منبع خارجی می دانستند. با این حال، رادرفورد کشف کرد که انرژی قدرتمند از درون اتم های اورانیوم منفرد می آید! با این کشف او پایه و اساس مفهوم مهم انرژی اتمی را گذاشت.

رادرفورد که در دانشگاه مک گیل در مونترال (کانادا) استاد شد، با فردریک سودی، که در آن زمان دستیار آزمایشگاهی در بخش شیمی بود، همکاری پرباری داشت. کار آنها نتایج انقلابی به همراه داشت. در سال 1903، رادرفورد و سودی این ایده را پیشنهاد و اثبات کردند تغییر شکل عناصر در طی واپاشی رادیواکتیو. تا آن زمان، دانشمندان بر این باور بودند که اتم‌های منفرد تقسیم‌ناپذیر و غیرقابل تغییر هستند. با این حال، رادرفورد و دستیارش توانستند نشان دهند که وقتی یک اتم پرتوهای آلفا یا بتا ساطع می کند، به نوع دیگری از اتم تبدیل می شود. بنابراین، در طول آزمایش های بسیاری، اورانیوم را به سرب تبدیل کرد. علاوه بر این، رادرفورد میزان پوسیدگی را اندازه گیری کرد و مفهوم مهم «نیمه عمر» را فرموله کرد. این به زودی منجر به تکنیک محاسبه رادیواکتیو شد که به یکی از مهمترین ابزارهای علمی تبدیل شد و کاربرد گسترده ای در زمین شناسی، باستان شناسی، نجوم و بسیاری از زمینه های دیگر یافت. این مجموعه خیره کننده از اکتشافات بود که جایزه نوبل را در سال 1908 برای دانشمند به ارمغان آورد.

کشف زیر برای همیشه بینش معمول جهان را تکان داد. همه چیز از آنجا شروع شد که رادرفورد در طی آزمایشات متوجه شد که برخی از ذرات آلفا که از ورق طلا می گذرند، به شدت منحرف شده اند. در واقع، برخی به طور کلی به عقب پرواز می کنند. دانشمند بلافاصله متوجه شد که چیز مهمی در پشت این موضوع پنهان است و به مطالعه اتم ها ادامه داد. او تنها راه را برای توضیح نتایج آزمایش‌ها یافت: اتم طلا تقریباً به طور کامل از فضای خالی تشکیل شده بود و تقریباً تمام جرم اتمی در مرکز، در یک فضای کوچک متمرکز شده بود. "هسته" اتم. توجه داشته باشید که اتم های طلا قبلاً جامد و غیرقابل نفوذ مانند "توپ های کوچک بیلیارد" در نظر گرفته می شدند. این کشف دانشمندان را شوکه کرد. این اساس تمام نظریه های مدرن ساختار اتمی است. به هر حال، نیلز بور بر اساس تحقیقات رادرفورد بود و اتم را به عنوان یک منظومه شمسی مینیاتوری توصیف کرد که توسط مکانیک کوانتومی اداره می شود. او از نظریه هسته ای رادرفورد به عنوان نقطه شروع مدل خود استفاده کرد.

پس از کشف، شاخه جدیدی از علم ظاهر شد: مطالعه هسته اتم. به هر حال، این دانشمند نیز قرار بود در آن پیشگام شود. در سال 1919، او موفق شد با بمباران هسته اولی با ذرات آلفای متحرک سریع، هسته های نیتروژن را به هسته های اکسیژن تبدیل کند. این دستاوردی بود که دانشمندان قبل از رادرفورد رویای آن را داشتند. مشخص شد که تحولات هسته ایممکن است منبع انرژی خورشیدی باشد. و تبدیل هسته های اتمی یک فرآیند کلیدی در سلاح های اتمی و در نیروگاه های هسته ای است.

ارنست رادرفورد (عکس بعداً در مقاله قرار گرفت)، بارون رادرفورد از نلسون و کمبریج (متولد 30/08/1871 در اسپرینگ گروو، نیوزلند - درگذشت 1937/10/19 در کمبریج، انگلستان) - فیزیکدان بریتانیایی که اصالتاً اهل نیوزیلند است، که از زمان مایکل فارادی (1791-1867) بزرگترین تجربی گرا محسوب می شود. او یک شخصیت مرکزی در مطالعه رادیواکتیویته بود و مفهوم ساختار اتمی او بر فیزیک هسته ای تسلط داشت. او در سال 1908 برنده جایزه نوبل شد و رئیس انجمن سلطنتی (1925-1930) و انجمن بریتانیا برای پیشرفت علم (1923) بود. در سال 1925 به نشان شایستگی پذیرفته شد و در سال 1931 به درجه همتا رسید و عنوان لرد نلسون را دریافت کرد.

ارنست رادرفورد: بیوگرافی کوتاهی از سالهای اولیه او

پدر ارنست، جیمز، در کودکی، از اسکاتلند به نیوزیلند نقل مکان کرد، که اخیراً توسط اروپایی ها ساکن شده بود، در کودکی در اواسط قرن 19، جایی که او به کشاورزی مشغول بود. مادر رادرفورد، مارتا تامپسون، در نوجوانی از انگلستان آمد و به عنوان معلم مدرسه کار کرد تا اینکه ازدواج کرد و صاحب ده فرزند شد که ارنست چهارمین (و دومین پسر) آنها بود.

ارنست تا سال 1886 در مدارس دولتی رایگان شرکت کرد و در آن زمان بورسیه تحصیلی دبیرستان نلسون را دریافت کرد. دانش آموز تیزهوش تقریباً در هر درس، به ویژه در ریاضیات، سرآمد بود. بورسیه تحصیلی دیگری به رادرفورد کمک کرد تا در سال 1890 وارد کالج کانتربری، یکی از چهار پردیس دانشگاه در نیوزلند شود. این یک مؤسسه آموزشی کوچک بود، تنها با هشت معلم در کارکنان و کمتر از 300 دانش آموز. استعداد جوان خوش شانس بود که معلمان عالی داشت که علاقه او را به تحقیقات علمی با شواهد موثق برانگیختند.

پس از اتمام دوره سه ساله، ارنست رادرفورد لیسانس شد و برای یک سال تحصیلات تکمیلی در کانتربری بورسیه تحصیلی دریافت کرد. با تکمیل آن در پایان سال 1893، او مدرک کارشناسی ارشد هنر، اولین مدرک دانشگاهی در فیزیک، ریاضیات و فیزیک ریاضی را دریافت کرد. از او خواسته شد تا یک سال دیگر در کرایست چرچ بماند تا آزمایشات مستقلی انجام دهد. تحقیقات رادرفورد در مورد توانایی تخلیه الکتریکی با فرکانس بالا، مانند خازن، برای مغناطیس کردن آهن، مدرک لیسانس خود را در اواخر سال 1894 به ارمغان آورد. در این دوره، او عاشق مری نیوتن، دختر زنی که در خانه اش ساکن شد، شد. آنها در سال 1900 ازدواج کردند. در سال 1895، رادرفورد بورسیه ای به نام نمایشگاه جهانی 1851 در لندن دریافت کرد. او تصمیم گرفت تحقیقات خود را در آزمایشگاه کاوندیش ادامه دهد که جی جی تامسون، متخصص برجسته اروپایی در زمینه تابش الکترومغناطیسی در سال 1884 ریاست آن را بر عهده داشت.

کمبریج

با توجه به اهمیت روزافزون علم، دانشگاه کمبریج قوانین خود را تغییر داد تا به فارغ التحصیلان سایر دانشگاه ها اجازه دهد پس از دو سال تحصیل و کار علمی رضایت بخش فارغ التحصیل شوند. اولین محقق دانشجو رادرفورد بود. ارنست، علاوه بر نشان دادن مغناطش توسط تخلیه نوسانی آهن، نشان داد که سوزن بخشی از مغناطش خود را در میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط جریان متناوب از دست می دهد. این امکان ایجاد آشکارساز برای امواج الکترومغناطیسی تازه کشف شده را فراهم کرد. در سال 1864، فیزیکدان نظری اسکاتلندی جیمز کلرک ماکسول وجود آنها را پیش بینی کرد و در 1885-1889. هاینریش هرتز فیزیکدان آلمانی آنها را در آزمایشگاه خود کشف کرد. دستگاه رادرفورد برای تشخیص امواج رادیویی ساده‌تر بود و پتانسیل تجاری داشت. دانشمند جوان سال بعد را در آزمایشگاه کاوندیش گذراند و برد و حساسیت ابزار را افزایش داد که می‌توانست سیگنال‌ها را در فاصله نیم مایلی دریافت کند. با این حال، رادرفورد فاقد بینش بین قاره ای و مهارت های کارآفرینی گوگلیمو مارکونی ایتالیایی بود که تلگراف بی سیم را در سال 1896 اختراع کرد.

مطالعات یونیزاسیون

رادرفورد در ادامه شیفتگی طولانی مدت خود به ذرات آلفا، پراکندگی کوچک آنها را پس از تعامل با فویل مورد مطالعه قرار داد. گایگر به او ملحق شد و آنها داده های معناداری بیشتری به دست آوردند. در سال 1909، زمانی که دانشجوی کارشناسی ارنست مارسدن به دنبال موضوعی برای پروژه تحقیقاتی خود بود، ارنست به او پیشنهاد کرد که زوایای پراکندگی بزرگ را مطالعه کند. مارسدن دریافت که تعداد کمی از ذرات α بیش از 90 درجه از جهت اصلی خود منحرف شده‌اند، و رادرفورد را وادار کرد تا فریاد بزند که تقریباً به همان اندازه باورنکردنی است که یک پوسته 15 اینچی شلیک شده به یک ورق دستمال کاغذی به عقب برگردد و به آن برخورد کند. تیرانداز

مدل اتم

رادرفورد در سال 1944 با اندیشیدن به اینکه چگونه چنین ذره باردار سنگینی می تواند توسط جاذبه یا دافعه الکترواستاتیکی از طریق چنین زاویه بزرگی منحرف شود، به این نتیجه رسید که اتم نمی تواند یک جامد همگن باشد. به نظر او عمدتاً از فضای خالی و یک هسته کوچک تشکیل شده بود که تمام جرم آن در آن متمرکز شده بود. رادرفورد ارنست مدل اتمی را با شواهد تجربی متعدد تایید کرد. این بزرگترین کمک علمی او بود، اما در خارج از منچستر توجه کمی به آن شد. اما در سال 1913، نیلز بور، فیزیکدان دانمارکی، اهمیت این کشف را نشان داد. او یک سال قبل از آزمایشگاه رادرفورد بازدید کرده بود و به عنوان یکی از اعضای هیئت علمی از 1914-1916 بازگشت. او توضیح داد که رادیواکتیویته در هسته وجود دارد، در حالی که خواص شیمیایی توسط الکترون های مداری تعیین می شود. مدل بور از اتم باعث ایجاد مفهوم جدیدی از کوانتا (یا مقادیر گسسته انرژی) در الکترودینامیک مداری شد، و او خطوط طیفی را به عنوان آزاد شدن یا جذب انرژی توسط الکترون ها در حین حرکت از یک مدار به مدار دیگر توضیح داد. هنری موزلی، یکی دیگر از شاگردان رادرفورد، به طور مشابه توالی طیف اشعه ایکس عناصر را با بار هسته توضیح داد. بنابراین یک تصویر ثابت جدید از فیزیک اتم ایجاد شد.

زیردریایی ها و واکنش هسته ای

جنگ جهانی اول آزمایشگاهی را که ارنست رادرفورد اداره می کرد ویران کرد. حقایق جالب از زندگی این فیزیکدان در این دوره مربوط به مشارکت وی در توسعه سلاح های ضد زیردریایی و همچنین عضویت در شورای اختراعات و تحقیقات علمی دریاسالاری است. زمانی که فرصت بازگشت به کارهای علمی قبلی خود را پیدا کرد، شروع به مطالعه برخورد ذرات آلفا با گازها کرد. در مورد هیدروژن، همانطور که انتظار می رفت، آشکارساز تشکیل پروتون های منفرد را تشخیص داد. اما پروتون ها در هنگام بمباران اتم های نیتروژن نیز ظاهر شدند. در سال 1919، ارنست رادرفورد یک کشف دیگر را به اکتشافات خود اضافه کرد: او توانست به طور مصنوعی یک واکنش هسته ای را در یک عنصر پایدار برانگیزد.

بازگشت به کمبریج

واکنش‌های هسته‌ای این دانشمند را در طول زندگی حرفه‌ای خود به خود مشغول کرد، که دوباره در کمبریج اتفاق افتاد، جایی که رادرفورد در سال 1919 جانشین تامسون به عنوان مدیر آزمایشگاه کاوندیش دانشگاه شد. ارنست همکار خود از دانشگاه منچستر، فیزیکدان جیمز چادویک را به اینجا آورد. آنها با هم تعدادی از عناصر سبک را با ذرات آلفا بمباران کردند و باعث دگرگونی های هسته ای شدند. اما آنها قادر به نفوذ به هسته‌های سنگین‌تر نبودند، زیرا ذرات آلفا به دلیل همان بار از آنها دفع می‌شدند و دانشمندان نمی‌توانستند تشخیص دهند که آیا این اتفاق جداگانه یا همراه با هدف رخ داده است. در هر دو مورد، تکنولوژی پیشرفته تری مورد نیاز بود.

انرژی های بالاتر در شتاب دهنده های ذرات مورد نیاز برای حل اولین مشکل در اواخر دهه 1920 در دسترس قرار گرفت. در سال 1932، دو دانشجوی رادرفورد - جان کاکرافت انگلیسی و ارنست والتون ایرلندی - اولین کسانی بودند که واقعاً باعث دگرگونی هسته‌ای شدند. آنها با استفاده از یک شتاب دهنده خطی ولتاژ بالا، لیتیوم را با پروتون بمباران کردند و آن را به دو ذره آلفا تقسیم کردند. برای این کار آنها جایزه نوبل فیزیک 1951 را دریافت کردند. چارلز ویلسون اسکاتلندی در کاوندیش یک محفظه مه ایجاد کرد که تأیید بصری مسیر ذرات باردار را ارائه می کرد، که به همین دلیل همان جایزه معتبر بین المللی را در سال 1927 به او اعطا کرد. در سال 1924، فیزیکدان انگلیسی پاتریک بلکت، اتاق ویلسون را برای عکاسی از حدود 400000 برخورد آلفا تغییر داد. و دریافتند که بیشتر آنها حالت ارتجاعی معمولی داشتند و 8 مورد با پوسیدگی همراه بودند که در آن یک ذره α قبل از تقسیم شدن به دو قطعه توسط هسته هدف جذب شد. این گام مهمی در درک واکنش های هسته ای بود که به خاطر آن جایزه نوبل فیزیک 1948 به بلکت اعطا شد.

کشف نوترون و همجوشی گرما هسته ای

کاوندیش محل آثار جالب دیگری شد. وجود نوترون توسط رادرفورد در سال 1920 پیش بینی شد. چادویک پس از جست و جوی بسیار در سال 1932 این ذره خنثی را کشف کرد و ثابت کرد که هسته از نوترون ها و پروتون ها تشکیل شده است و همکارش، فیزیکدان انگلیسی، نورمن فدر، به زودی نشان داد که نوترون ها می توانند واکنش های هسته ای را راحت تر از ذرات باردار ایجاد کنند. رادرفورد، مارک اولیفانت از استرالیا و پل هارتک از اتریش با کمک اهدایی آب سنگین تازه کشف شده در ایالات متحده، در سال 1934 دوتریوم را با دوترون بمباران کردند و به اولین همجوشی هسته ای دست یافتند.

زندگی خارج از فیزیک

این دانشمند سرگرمی های متعددی خارج از علم داشت، از جمله گلف و ورزش موتوری. به طور خلاصه، ارنست رادرفورد دارای عقاید لیبرال بود، اما از نظر سیاسی فعال نبود، اگرچه او به عنوان رئیس شورای تخصصی وزارت تحقیقات علمی و صنعتی دولتی خدمت کرد و رئیس مادام العمر (از سال 1933) شورای کمک علمی، ایجاد شده برای کمک به دانشمندانی که از آلمان نازی گریخته بودند. در سال 1931 او را به یک همسال تبدیل کردند، اما این رویداد تحت الشعاع مرگ دخترش قرار گرفت که هشت روز قبل از آن مرده بود. این دانشمند برجسته پس از یک بیماری کوتاه در کمبریج درگذشت و در کلیسای وست مینستر به خاک سپرده شد.

ارنست رادرفورد: حقایق جالب

• او با بورسیه تحصیلی در کالج کانتربری دانشگاه نیوزلند تحصیل کرد و مدرک لیسانس و فوق لیسانس گرفت و دو سال را صرف تحقیقات کرد که منجر به اختراع نوع جدیدی از رادیو شد.
• ارنست رادرفورد اولین فارغ التحصیل غیر کمبریج بود که اجازه یافت در آزمایشگاه کاوندیش به سرپرستی سر جی جی تامسون تحقیق کند.
• در طول جنگ جهانی اول او برای حل مشکلات عملی کشف زیردریایی ها کار کرد.
• در دانشگاه مک گیل در کانادا، ارنست رادرفورد به همراه شیمیدان فردریک سودی، نظریه فروپاشی اتمی را ایجاد کردند.
• در دانشگاه ویکتوریا در منچستر، او و توماس رویدز ثابت کردند که تشعشعات آلفا از یون های هلیم تشکیل شده است.
• تحقیقات رادرفورد در مورد تجزیه عناصر و مواد رادیواکتیو جایزه نوبل را در سال 1908 به ارمغان آورد.
• این فیزیکدان پس از دریافت جایزه از آکادمی سوئد، معروف ترین آزمایش گایگر-مارسدن خود را که ماهیت هسته ای اتم را نشان می داد، انجام داد.
• 104 عنصر شیمیایی به افتخار او نامگذاری شده است - روترفوردیوم که در اتحاد جماهیر شوروی و فدراسیون روسیه تا سال 1997 کورچاتویوم نامیده می شد.

رادرفورد ارنست
تولد: 30 اوت 1871.
درگذشت: 19 اکتبر 1937.

زندگینامه

سر ارنست رادرفورد (انگلیسی Ernest Rutherford؛ 30 اوت 1871، Spring Grove، نیوزیلند - 19 اکتبر 1937، کمبریج) - فیزیکدان بریتانیایی نیوزیلندی الاصل.

معروف به "پدر" فیزیک هسته ای. برنده جایزه نوبل شیمی در سال 1908.

او در سال 1911 با آزمایش معروف پراکندگی ذره α، وجود یک هسته با بار مثبت در اتم ها و الکترون های دارای بار منفی در اطراف آن را ثابت کرد. بر اساس نتایج آزمایش، او یک مدل سیاره ای از اتم ایجاد کرد.

رادرفورد در نیوزیلند در دهکده کوچک اسپرینگ گروو واقع در شمال جزیره جنوبی نزدیک شهر نلسون در خانواده یک کشاورز کتان متولد شد. پدر - جیمز رادرفورد، از پرث (اسکاتلند) مهاجرت کرد. مادر - مارتا تامپسون، اصالتاً اهل هورنچرچ، اسکس، انگلستان. در این زمان، سایر اسکاتلندی ها به کبک (کانادا) مهاجرت کردند، اما خانواده رادرفورد خوش شانس نبودند و دولت بلیت کشتی رایگان به نیوزیلند داد، نه به کانادا.

ارنست چهارمین فرزند یک خانواده دوازده فرزندی بود. او حافظه شگفت انگیز، سلامتی و قدرت زیادی داشت. او با دریافت 580 امتیاز از 600 امتیاز ممکن و 50 پوند پاداش برای ادامه تحصیل در کالج نلسون، با درجه ممتاز از مدرسه ابتدایی فارغ التحصیل شد. بورسیه دیگری به او اجازه داد تا تحصیلات خود را در کالج کانتربری در کرایست چرچ (دانشگاه نیوزلند کنونی) ادامه دهد. در آن زمان دانشگاه کوچکی بود با 150 دانشجو و فقط 7 استاد. رادرفورد علاقه زیادی به علم دارد و از همان روز اول کار تحقیقاتی را آغاز می کند.

پایان نامه کارشناسی ارشد او که در سال 1892 نوشته شد، با عنوان "مغناطیس کردن آهن تحت تخلیه های فرکانس بالا" بود. این کار مربوط به تشخیص امواج رادیویی با فرکانس بالا بود که وجود آنها در سال 1888 توسط فیزیکدان آلمانی هاینریش هرتز به اثبات رسید. رادرفورد دستگاهی را اختراع و ساخت - یک آشکارساز مغناطیسی، یکی از اولین گیرنده های امواج الکترومغناطیسی.

پس از فارغ التحصیلی از دانشگاه در سال 1894، رادرفورد به مدت یک سال در دبیرستان تدریس کرد. با استعدادترین افراد جوان تاج و تخت بریتانیا که در مستعمرات زندگی می کردند، بورسیه تحصیلی ویژه ای به نام نمایشگاه جهانی 1851 - 150 پوند در سال - هر دو سال یک بار دریافت می کردند که به آنها فرصت می داد برای پیشرفت بیشتر در علم به انگلستان بروند. در سال 1895، رادرفورد این بورسیه را دریافت کرد، زیرا کسی که برای اولین بار آن را دریافت کرد، مک کلارن، آن را رد کرد. در پاییز همان سال، رادرفورد با قرض گرفتن پول برای بلیط قایق به بریتانیا، در آزمایشگاه کاوندیش در دانشگاه کمبریج وارد انگلستان شد و اولین دانشجوی دکترا مدیر آن جوزف جان تامسون شد. 1895 اولین سالی بود که در آن (به ابتکار جی جی تامسون) دانشجویان فارغ التحصیل از دانشگاه های دیگر می توانستند به کار علمی در آزمایشگاه های کمبریج ادامه دهند. به همراه رادرفورد، جان مک لنان، جان تاونسند و پل لانگوین از این فرصت استفاده کردند و در آزمایشگاه کاوندیش ثبت نام کردند. با لانگوین رادرفورددر یک اتاق کار کردند و با او دوست شدند، این دوستی تا پایان عمر آنها ادامه داشت.

در همان سال 1895، نامزدی با مری جورجینا نیوتن (1876-1945)، دختر صاحب پانسیون محل زندگی رادرفورد منعقد شد. (ازدواج در سال 1900 برگزار شد؛ در 30 مارس 1901، آنها صاحب یک دختر به نام آیلین مری (1901-1930) شدند که بعدها همسر رالف فاولر، اخترفیزیکدان مشهور بود.)

رادرفورد قصد داشت در رادیو یا آشکارساز امواج هرتزی مطالعه کند، در امتحانات فیزیک شرکت کند و مدرک کارشناسی ارشد بگیرد. اما سال بعد معلوم شد که اداره پست دولت بریتانیا برای همین کار به مارکونی پول اختصاص داد و از تامین مالی آن در آزمایشگاه کاوندیش خودداری کرد. از آنجایی که بورس تحصیلی حتی برای غذا هم کافی نبود، رادرفورد مجبور شد به عنوان معلم و دستیار جی جی تامسون با موضوع مطالعه فرآیند یونیزاسیون گازها تحت تأثیر اشعه ایکس شروع به کار کند. رادرفورد به همراه جی جی تامسون پدیده اشباع جریان در طول یونیزاسیون گاز را کشف کرد.

رادرفورد در سال 1898 پرتوهای آلفا و بتا را کشف کرد. یک سال بعد، پل ویلار تابش گاما را کشف کرد (نام این نوع پرتوهای یونیزان، مانند دو مورد اول، توسط رادرفورد پیشنهاد شد).

از تابستان 1898، این دانشمند اولین گام های خود را در مطالعه پدیده تازه کشف شده رادیواکتیویته در اورانیوم و توریم برداشته است. در پاییز، رادرفورد به پیشنهاد تامسون، با غلبه بر رقابت 5 نفره، سمت استادی دانشگاه مک گیل در مونترال (کانادا) را با حقوق 500 پوند استرلینگ یا 2500 دلار کانادا در سال می گیرد. در این دانشگاه، رادرفورد به طور مثمر ثمری با فردریک سودی، در آن زمان دستیار آزمایشگاهی در بخش شیمی، بعدها (مانند رادرفورد) برنده جایزه نوبل شیمی (1921). در سال 1903، رادرفورد و سودی ایده انقلابی تبدیل عناصر از طریق فرآیند واپاشی رادیواکتیو را پیشنهاد و اثبات کردند. در سپتامبر 1905، او برای یک سال به مونترال آمد تا در آزمایشگاه رادرفورد تحصیل کند. اتو هان، برنده آینده نوبل شیمی از آلمان.

رادرفورد که به دلیل کارش در زمینه رادیواکتیویته شهرت زیادی به دست آورد، به دانشمندی مورد تقاضا تبدیل شد و پیشنهادهای شغلی متعددی در مراکز تحقیقاتی در سراسر جهان دریافت کرد. در بهار 1907 کانادا را ترک کرد و استادی خود را در دانشگاه ویکتوریا (دانشگاه منچستر کنونی) در منچستر (انگلیس) آغاز کرد، جایی که حقوق او حدود 2.5 برابر افزایش یافت.

در سال 1908، رادرفورد جایزه نوبل شیمی را برای تحقیقاتش در مورد تجزیه عناصر در شیمی مواد رادیواکتیو دریافت کرد.

یک رویداد مهم و شادی آور در زندگی او انتخاب دانشمند به عنوان عضوی از انجمن سلطنتی لندن در سال 1903 بود و از سال 1925 تا 1930 به عنوان رئیس آن فعالیت کرد. رادرفورد از سال 1931 تا 1933 رئیس موسسه فیزیک بود.

در سال 1914، رادرفورد نجیب شد و به "سر ارنست" تبدیل شد. در 12 فوریه، در کاخ باکینگهام، پادشاه به او لقب شوالیه داد: او لباس دربار پوشیده بود و شمشیر بسته بود.

همتای انگلستان، بارون رادرفورد نلسون (همانطور که فیزیکدان بزرگ پس از ارتقای درجه اشراف شناخته شد)، نشان هرالدیک خود را که در سال 1931 تأیید شد، با یک پرنده کیوی، نماد نیوزیلند، تاج گذاری کرد. طرح نشان تصویری از یک توان است - منحنی که فرآیند یکنواخت کاهش تعداد اتم های رادیواکتیو در طول زمان را مشخص می کند.

ارنست رادرفورد در 19 اکتبر 1937، چهار روز پس از جراحی اضطراری به دلیل یک بیماری غیرمنتظره - فتق خفه شده - در سن 66 سالگی درگذشت (اگرچه والدین او 90 سال عمر کردند). او در کلیسای وست مینستر در کنار قبرهای نیوتن، داروین و فارادی به خاک سپرده شد.

فعالیت علمی

با توجه به خاطرات P. L. Kapitsa، رادرفورد نماینده برجسته مکتب تجربی انگلیسی در فیزیک بود، که با تمایل به درک ماهیت یک پدیده فیزیکی و بررسی اینکه آیا می توان آن را با تئوری های موجود توضیح داد (بر خلاف مکتب آزمایش‌گران «آلمانی» که از نظریه‌های موجود نشأت می‌گیرد و به دنبال آزمایش آنها با تجربه است). او از فرمول‌های کمی استفاده می‌کرد و کمی به ریاضیات متوسل می‌شد، اما آزمایش‌گر درخشانی بود که در این زمینه یادآور فارادی بود. یکی از ویژگی های مهم رادرفورد به عنوان یک آزمایشگر که توسط کاپیتسا به آن اشاره شد، قدرت مشاهده او بود. به ویژه، به لطف آن، او تراوش توریم را کشف کرد و متوجه تفاوت‌هایی در قرائت‌های الکتروسکوپ شد که یونیزاسیون را اندازه‌گیری می‌کرد، وقتی درب دستگاه باز و بسته بود و جریان هوا را مسدود می‌کرد. مثال دیگر، کشف تبدیل مصنوعی عناصر توسط رادرفورد است، زمانی که تابش هسته های نیتروژن در هوا با ذرات آلفا با ظهور ذرات پرانرژی (پروتون) همراه بود که برد طولانی تری داشتند، اما بسیار نادر بودند.

1904 - "رادیواکتیویته".

1905 - "تحولات رادیواکتیو".

1930 - "تابش مواد رادیواکتیو" (تألیف مشترک با J. Chadwick و C. Ellis).

12 نفر از شاگردان رادرفورد برنده جایزه نوبل در فیزیک و شیمی شدند. یکی از با استعدادترین شاگردان هنری موزلی که به طور تجربی معنای فیزیکی قانون تناوبی را نشان داد، در سال 1915 در گالیپولی در جریان عملیات داردانل درگذشت. در مونترال، رادرفورد با F. Soddy، O. Khan کار کرد. در منچستر - با G. Geiger (به ویژه، او به او کمک کرد تا یک شمارنده برای شمارش خودکار تعداد ذرات یونیزان ایجاد کند)، در کمبریج - با N. Bohr، P. Kapitsa و بسیاری دیگر از دانشمندان مشهور آینده.

بررسی پدیده رادیواکتیویته

پس از کشف عناصر رادیواکتیو، مطالعه فعال ماهیت فیزیکی تشعشعات آنها آغاز شد. رادرفورد توانست ترکیب پیچیده تشعشعات رادیواکتیو را کشف کند.

تجربه به شرح زیر بود. داروی رادیواکتیو در پایین یک کانال باریک از یک استوانه سرب قرار داده شد و یک صفحه عکاسی در مقابل قرار داده شد. تابش خارج شده از کانال تحت تأثیر یک میدان مغناطیسی قرار گرفت. در این مورد، کل نصب در خلاء بود.

در میدان مغناطیسی پرتو به سه قسمت تقسیم می شود. دو جزء تشعشع اولیه در جهات مخالف منحرف شدند، که نشان می دهد آنها دارای بارهایی با علائم مخالف هستند. جزء سوم خطی بودن انتشار را حفظ کرد. تابش با بار مثبت پرتوهای آلفا، پرتوهای منفی - بتا، خنثی - پرتوهای گاما نامیده می شود.

رادرفورد در حین مطالعه ماهیت تابش آلفا آزمایش زیر را انجام داد. او یک شمارنده در مسیر ذرات آلفا قرار داد گایگر، که تعداد ذرات ساطع شده را در یک زمان معین اندازه گیری می کرد. پس از این، با استفاده از یک الکترومتر، بار ذرات منتشر شده را در همان زمان اندازه گرفت. رادرفورد با دانستن بار کل ذرات آلفا و تعداد آنها، بار یکی از این ذرات را محاسبه کرد. معلوم شد که برابر با دو ابتدایی است.

او با انحراف ذرات در یک میدان مغناطیسی، نسبت بار آن را به جرم تعیین کرد. معلوم شد که در هر بار اولیه دو واحد جرم اتمی وجود دارد.

بنابراین، مشخص شد که با باری برابر با دو بار اولیه، یک ذره آلفا دارای چهار واحد جرم اتمی است. از این نتیجه می شود که تابش آلفا جریانی از هسته هلیوم است.

در سال 1920، رادرفورد پیشنهاد کرد که باید یک ذره با جرم برابر با جرم یک پروتون، اما بدون بار الکتریکی - یک نوترون وجود داشته باشد. با این حال، او قادر به تشخیص چنین ذره ای نبود. وجود آن به طور تجربی توسط جیمز چادویک در سال 1932 اثبات شد.

علاوه بر این، رادرفورد نسبت بار الکترون به جرم آن را 30 درصد اصلاح کرد.

تحولات رادیواکتیو

رادرفورد بر اساس خواص توریم رادیواکتیو، تبدیل رادیواکتیو عناصر شیمیایی را کشف و توضیح داد. این دانشمند کشف کرد که فعالیت توریم در یک آمپول بسته بدون تغییر باقی می ماند، اما اگر دارو حتی با جریان هوای بسیار ضعیف دمیده شود، فعالیت آن به طور قابل توجهی کاهش می یابد. پیشنهاد شده است که توریم همزمان با ذرات آلفا گاز رادیواکتیو ساطع می کند.

نتایج کار مشترک رادرفورد و همکارش فردریک سودی در سالهای 1902-1903 در تعدادی از مقالات در مجله فیلسوفیک منتشر شد. در این مقالات، پس از تجزیه و تحلیل نتایج به دست آمده، نویسندگان به این نتیجه رسیدند که امکان تبدیل برخی از عناصر شیمیایی به برخی دیگر وجود دارد.

در نتیجه یک دگرگونی اتمی، نوع کاملاً جدیدی از ماده تشکیل می شود که از نظر خواص فیزیکی و شیمیایی کاملاً متفاوت از ماده اصلی است - E. Rutherford, F. Soddy.

در آن زمان، ایده تغییرناپذیری و تقسیم ناپذیری اتم غالب بود؛ دانشمندان برجسته دیگر، با مشاهده پدیده های مشابه، آنها را از همان ابتدا با وجود عناصر "جدید" در ماده اصلی توضیح دادند. با این حال، زمان نادرست بودن چنین ایده هایی را نشان داده است. کار بعدی فیزیکدانان و شیمیدانان نشان داد که در چه مواردی برخی از عناصر می توانند به عناصر دیگر تبدیل شوند و چه قوانین طبیعت بر این دگرگونی ها حاکم است.

قانون واپاشی رادیواکتیو

رادرفورد با پمپاژ هوا از ظرف حاوی توریم، تراوش توریم (گازی که امروزه به عنوان تورون یا رادون-220 شناخته می‌شود، یکی از ایزوتوپ‌های رادون است) را جدا کرد و توانایی یونیزاسیون آن را بررسی کرد. مشخص شد که فعالیت این گاز در هر دقیقه به نصف کاهش می یابد.

این دانشمند در حین مطالعه وابستگی فعالیت مواد رادیواکتیو به زمان، قانون واپاشی رادیواکتیو را کشف کرد.

از آنجایی که هسته‌های اتم‌های عناصر شیمیایی کاملاً پایدار هستند، رادرفورد پیشنهاد کرد که مقادیر بسیار زیادی انرژی برای تبدیل یا از بین بردن آنها مورد نیاز است. اولین هسته ای که در معرض تبدیل مصنوعی قرار گرفت، هسته اتم نیتروژن است. رادرفورد با بمباران نیتروژن با ذرات آلفای پرانرژی، ظاهر پروتون ها - هسته های اتم هیدروژن - را کشف کرد.

آزمایش ورق طلا گایگر-مارسدن

رادرفورد یکی از معدود برندگان جایزه نوبل است که مشهورترین کار خود را پس از دریافت آن انجام داد. او به همراه هانس گایگر و ارنست مارسدن در سال 1909 آزمایشی را انجام داد که وجود هسته را در اتم نشان داد. رادرفورد از گایگر و مارسدن خواست تا در این آزمایش به دنبال ذرات آلفا با زوایای انحراف بسیار بزرگ بگردند که در آن زمان از مدل اتم تامسون انتظار نمی رفت. چنین انحرافاتی، اگرچه نادر، یافت شد، و احتمال انحراف یک تابع صاف، اگرچه به سرعت در حال کاهش، از زاویه انحراف بود.

رادرفورد بعداً اعتراف کرد که وقتی به شاگردانش پیشنهاد انجام آزمایشی بر روی پراکندگی ذرات آلفا در زوایای بزرگ را داد، خودش به نتیجه مثبت اعتقاد نداشت.

تقریباً به اندازه شلیک گلوله 15 اینچی به یک تکه دستمال کاغذی و اینکه پوسته برگردد و به شما برخورد کند، باورنکردنی بود.
- ارنست رادرفورد

رادرفورد توانست داده‌های به‌دست‌آمده از این آزمایش را تفسیر کند که باعث شد در سال 1911 یک مدل سیاره‌ای از اتم ایجاد کند. بر اساس این مدل، یک اتم از یک هسته بسیار کوچک با بار مثبت تشکیل شده است که حاوی بیشتر جرم اتم و الکترون های نوری است که به دور آن می چرخند.

کاپیتسا به خاطر خلق و خوی خوب خود به رادرفورد "تمساح" لقب داد. در سال 1931، کروکودیل 15 هزار پوند استرلینگ را برای ساخت و ساز و تجهیزات یک ساختمان آزمایشگاهی ویژه برای کاپیتسا تضمین کرد. در فوریه 1933، افتتاحیه بزرگ آزمایشگاه در کمبریج برگزار شد. روی دیوار انتهایی یک ساختمان 2 طبقه، یک تمساح بزرگ حک شده در سنگ وجود داشت که تمام دیوار را پوشانده بود. به سفارش کاپیتسا و توسط مجسمه ساز معروف اریک گیل ساخته شده است. خود رادرفورد توضیح داد که او بود. در ورودی با یک کلید طلاکاری شده به شکل کروکودیل باز شد.

به گفته ایو، کاپیتسااو لقبی را که اختراع کرد اینگونه توضیح داد: "این حیوان هرگز به عقب برنمی گردد و بنابراین می تواند نماد بینش رادرفورد و پیشرفت سریع او باشد." کاپیتسا افزود: «در روسیه با آمیزه‌ای از وحشت و تحسین به کروکودیل نگاه می‌کنند.»

ای. رادرفورد، که هسته اتم را کشف کرد، در مورد چشم انداز انرژی هسته ای منفی صحبت کرد: "هرکسی که امیدوار است تبدیل هسته های اتمی به منبع انرژی تبدیل شود، ادعای بیهوده ای می کند." وقتی پیوتر کاپیتسا برای رادرفورد در کمبریج کار کرد. ، او به او گفت که کارکنان آزمایشگاه قبلاً تکمیل شده اند. سپس کاپیتسا پرسید: چه خطای مجاز در آزمایشات مجاز است؟ - معمولاً حدود 3 درصد - چند نفر در آزمایشگاه کار می کنند؟ - 30 - سپس 1 نفر تقریباً 3٪ از 30 نفر است که رادرفورد خندید و کاپیتسا را ​​به عنوان "خطای مجاز" پذیرفت. در واقع، کاپیتسا به لطف توصیه فیزیکدان آیوف [منبع 1272 روز مشخص نشده] به آزمایشگاه منتقل شد. رادرفورد پس از دریافت خبر جایزه نوبل شیمی در سال 1908 اظهار داشت: "تمام علم یا فیزیک است یا جمع آوری تمبر."

حافظه

رادرفورد یکی از معتبرترین دانشمندان جهان است. در سال 1914، جورج پنجم به رادرفورد به عنوان شوالیه لیسانس لقب شوالیه داد. در سال 1925 در نشان شایستگی پذیرفته شد و در سال 1931 به عنوان بارون منصوب شد.

به نام ارنست رادرفورد:
عنصر شیمیایی شماره 104 در جدول تناوبی رادرفوردیوم است که اولین بار در سال 1964 سنتز شد و در سال 1997 به این نام داده شد (قبل از آن "Kurchatovium" نامیده می شد).
آزمایشگاه رادرفورد اپلتون، یکی از آزمایشگاه های ملی بریتانیا، در سال 1957 افتتاح شد.
سیارک (1249) رادرفوردیا.
دهانه در سمت دور ماه.
مدال و جایزه رادرفورد از موسسه فیزیک (بریتانیا).
مدال رادرفورد

کار چندین نسل از دانش آموزان او که اغلب به درستی یکی از غول های فیزیک قرن ما خوانده می شود تأثیر زیادی نه تنها بر علم و فناوری قرن ما، بلکه بر زندگی میلیون ها نفر نیز گذاشت. او فردی خوش بین بود، به مردم و علم اعتقاد داشت و تمام زندگی خود را وقف آن کرد.»

ارنست رادرفورد در 30 آگوست 1871 در نزدیکی شهر نلسون (نیوزیلند) در خانواده جیمز رادرفورد چرخ‌نویس، مهاجری از اسکاتلند به دنیا آمد. ارنست چهارمین فرزند خانواده بود، علاوه بر او 6 پسر و 5 دختر دیگر وجود داشت. مادرش، مارتا تامپسون، به عنوان معلم روستایی کار می کرد. وقتی پدرش یک شرکت نجاری را سازماندهی کرد، پسر اغلب تحت رهبری او کار می کرد. مهارت های کسب شده متعاقباً به ارنست در طراحی و ساخت تجهیزات علمی کمک کرد.

پس از فارغ التحصیلی از مدرسه در هاولاک، جایی که خانواده در آن زمان زندگی می کردند، بورسیه ای برای ادامه تحصیل در کالج استانی نلسون دریافت کرد و در سال 1887 وارد آنجا شد. دو سال بعد، ارنست امتحان را در کالج کانتربری، شعبه ای از دانشگاه نیوزلند در کرایست چرچ با موفقیت پشت سر گذاشت. رادرفورد در کالج بسیار تحت تأثیر معلمانش قرار گرفت: معلم فیزیک و شیمی E.W. بیکرتون و ریاضیدان J.H.H. پختن.

ارنست توانایی های درخشانی از خود نشان داد. پس از پایان سال چهارم، جایزه بهترین اثر در ریاضی را دریافت کرد و در آزمون های کارشناسی ارشد نه تنها در ریاضی، بلکه در فیزیک رتبه اول را کسب کرد. او که در سال 1892 استاد هنر شد، کالج را ترک نکرد. رادرفورد وارد اولین کار علمی مستقل خود شد. آن را "مغناطیس کردن آهن در هنگام تخلیه با فرکانس بالا" می نامیدند و به تشخیص امواج رادیویی با فرکانس بالا مربوط می شد. به منظور مطالعه این پدیده، او یک گیرنده رادیویی (چند سال قبل از مارکونی) ساخت و با کمک آن سیگنال هایی را دریافت کرد که توسط همکاران از فاصله نیم مایلی ارسال می شد. کار این دانشمند جوان در سال 1894 در News of the Philosophical Institute of Zealand منتشر شد.

بااستعدادترین افراد جوان خارج از کشور تاج بریتانیا هر دو سال یکبار بورسیه تحصیلی ویژه ای دریافت می کردند که به آنها فرصت می داد تا برای ارتقاء علم خود به انگلستان بروند. در سال 1895، یک بورس تحصیلی برای آموزش علمی خالی شد. اولین نامزد این بورسیه، شیمیدان مکلارین، به دلایل خانوادگی امتناع کرد، دومین نامزد رادرفورد بود. رادرفورد با ورود به انگلستان دعوت نامه ای از جی. تامسون برای کار در کمبریج در آزمایشگاه کاوندیش. بدین ترتیب سفر علمی رادرفورد آغاز شد.

تامسون عمیقاً تحت تأثیر تحقیقات رادرفورد در مورد امواج رادیویی قرار گرفت و در سال 1896 پیشنهاد کرد که به طور مشترک تأثیر پرتوهای ایکس بر تخلیه الکتریکی در گازها را مطالعه کنند. در همان سال، کار مشترک تامسون و رادرفورد "در مورد عبور برق از گازهای در معرض اشعه ایکس" ظاهر شد. سال بعد، مقاله نهایی رادرفورد در مورد این موضوع، "آشکارگر مغناطیسی امواج الکتریکی و برخی از کاربردهای آن" منتشر شد. پس از این، او کاملاً تلاش خود را بر روی مطالعه تخلیه گاز متمرکز می کند. در سال 1897، کار جدید او "در مورد الکتریسیته شدن گازهای در معرض اشعه ایکس و جذب اشعه ایکس توسط گازها و بخارات" ظاهر شد.

همکاری با تامسون به نتایج قابل توجهی منجر شد، از جمله کشف الکترون توسط تامسون، ذره ای حامل بار الکتریکی منفی. تامسون و رادرفورد بر اساس تحقیقات خود این فرضیه را مطرح کردند که وقتی پرتوهای ایکس از یک گاز عبور می کنند، اتم های آن گاز را از بین می برند و تعداد مساوی ذرات باردار مثبت و منفی آزاد می کنند. آنها این ذرات را یون نامیدند. پس از این کار، رادرفورد شروع به مطالعه ساختار اتمی ماده کرد.

در پاییز 1898، رادرفورد کرسی استادی را در دانشگاه مک گیل در مونترال پذیرفت. در ابتدا، تدریس رادرفورد چندان موفقیت آمیز نبود: دانش آموزان سخنرانی ها را دوست نداشتند، که استاد جوان، که هنوز به طور کامل یاد نگرفته بود که مخاطب را احساس کند، از جزئیات اشباع شد. برخی از مشکلات در ابتدا در کار علمی به دلیل تأخیر در رسیدن داروهای رادیواکتیو سفارش داده شده بود. از این گذشته، او با وجود تمام تلاش هایش، بودجه کافی برای ساخت ابزار لازم را دریافت نکرد. رادرفورد بسیاری از تجهیزات لازم برای آزمایشات را با دستان خود ساخت.

با این وجود، او مدت زیادی در مونترال کار کرد - هفت سال. استثنا در سال 1900 بود، زمانی که رادرفورد در طی اقامت کوتاهی در نیوزیلند ازدواج کرد. منتخب او مری جورجین نیوتن، دختر صاحب پانسیون در کرایست چرچ بود که زمانی در آن زندگی می کرد. در 30 مارس 1901، تنها دختر زوج رادرفورد به دنیا آمد. با گذشت زمان، این تقریباً مصادف شد با تولد فصل جدیدی در علم فیزیکی - فیزیک هسته ای.

V.I می نویسد: "در سال 1899، رادرفورد تراوش توریم را کشف کرد، و در 1902-1903، او به همراه F. Soddy قبلاً به قانون کلی تبدیلات رادیواکتیو رسیدند." گریگوریف.- باید در مورد این رویداد علمی بیشتر بگوییم. همه شیمیدانان جهان کاملاً آموخته اند که تبدیل یک عنصر شیمیایی به عنصر دیگر غیرممکن است، که رویاهای کیمیاگران برای ساختن طلا از سرب باید برای همیشه دفن شود. و اکنون اثری ظاهر می شود که نویسندگان آن ادعا می کنند که دگرگونی عناصر در حین واپاشی رادیواکتیو نه تنها رخ می دهد، بلکه حتی متوقف کردن یا کاهش سرعت آنها غیرممکن است. علاوه بر این، قوانین چنین تحولاتی تدوین شده است. اکنون می دانیم که موقعیت یک عنصر در جدول تناوبی مندلیف، و بنابراین خواص شیمیایی آن، توسط بار هسته تعیین می شود. در طول واپاشی آلفا، زمانی که بار هسته دو واحد کاهش می یابد (بار "ابتدی" به عنوان یک در نظر گرفته می شود - مدول بار الکترون)، عنصر دو سلول را در جدول تناوبی به سمت بالا حرکت می دهد، با الکترونیک فروپاشی بتا - یک سلول به پایین، با پوزیترونیک - یک سلول بالا. با وجود سادگی ظاهری و حتی بدیهی بودن این قانون، کشف آن به یکی از مهمترین رویدادهای علمی آغاز قرن ما تبدیل شد.

رادرفورد و سودی در کار کلاسیک خود رادیواکتیویته به مسئله اساسی انرژی تبدیلات رادیواکتیو پرداختند. آنها با محاسبه انرژی ذرات آلفای ساطع شده توسط رادیوم به این نتیجه رسیدند که "انرژی تبدیلات رادیواکتیو حداقل 20000 برابر و شاید یک میلیون برابر بیشتر از انرژی هر تبدیل مولکولی است." رادرفورد و سودی به این نتیجه رسیدند که "انرژی پنهان در اتم چندین برابر بیشتر از انرژی آزاد شده توسط واکنش های شیمیایی معمولی است." این انرژی عظیم، به نظر آنها، باید "هنگام توضیح پدیده های فیزیک کیهانی" در نظر گرفته شود. به طور خاص، ثبات انرژی خورشیدی را می توان با این واقعیت توضیح داد که "فرایندهای تبدیل زیر اتمی در خورشید در حال انجام است."

نمی توان از آینده نگری نویسندگانی که نقش کیهانی انرژی هسته ای را در سال 1903 دیدند شگفت زده نشد. امسال سال کشف شکل جدیدی از انرژی بود که رادرفورد و سودی با قطعیت درباره آن صحبت کردند و آن را انرژی درون اتمی نامیدند.

یک دانشمند مشهور جهان، عضو انجمن سلطنتی لندن (1903)، دعوت نامه ای برای گرفتن صندلی در منچستر دریافت می کند. در 24 می 1907، رادرفورد به اروپا بازگشت. رادرفورد در اینجا فعالیت شدیدی را آغاز کرد و دانشمندان جوان را از سراسر جهان به خود جذب کرد. یکی از همکاران فعال او، فیزیکدان آلمانی هانس گایگر، خالق اولین شمارنده ذرات بنیادی بود. در منچستر، E. Marsden، K. Fajans، G. Moseley، G. Hevesy و سایر فیزیکدانان و شیمیدانان با رادرفورد کار کردند.

در سال 1908، رادرفورد جایزه نوبل شیمی را برای تحقیقاتش در مورد تجزیه عناصر در شیمی مواد رادیواکتیو دریافت کرد. در سخنرانی افتتاحیه خود از طرف آکادمی سلطنتی علوم سوئد، K.B. هاسلبرگ به ارتباط بین کارهای انجام شده توسط رادرفورد و کارهای تامسون، هانری بکرل، پیر و ماری کوری اشاره کرد. هاسلبرگ گفت: «این اکتشافات منجر به یک نتیجه خیره کننده شد: یک عنصر شیمیایی ... می تواند به عناصر دیگر تبدیل شود. رادرفورد در سخنرانی نوبل خود خاطرنشان کرد: «دلایل زیادی برای این باور وجود دارد که ذرات آلفا که آزادانه از بیشتر مواد رادیواکتیو خارج می شوند، از نظر جرم و ترکیب یکسان هستند و باید از هسته اتم های هلیوم تشکیل شده باشند. بنابراین، نمی‌توانیم به این نتیجه برسیم که اتم‌های عناصر رادیواکتیو اساسی، مانند اورانیوم و توریم، باید حداقل تا حدی از اتم‌های هلیوم ساخته شوند.»

رادرفورد پس از دریافت جایزه نوبل، آزمایشاتی را در مورد بمباران صفحه ای از ورق طلای نازک با ذرات آلفا انجام داد. داده های به دست آمده او را در سال 1911 به مدل جدیدی از اتم هدایت کرد. طبق نظریه او که به طور کلی پذیرفته شده است، ذرات با بار مثبت در مرکز سنگین اتم متمرکز شده اند و آنهایی که بار منفی دارند (الکترون ها) در مدار هسته و در فاصله نسبتاً زیادی از آن قرار دارند. این مدل مانند یک مدل کوچک از منظومه شمسی است. این نشان می دهد که اتم ها عمدتاً از فضای خالی تشکیل شده اند.

پذیرش گسترده نظریه رادرفورد زمانی آغاز شد که فیزیکدان دانمارکی نیلز بور به کار این دانشمند در دانشگاه منچستر پیوست. بور نشان داد که بر اساس شرایط پیشنهادی رادرفورد، ساختارها را می توان با خواص فیزیکی شناخته شده اتم هیدروژن و همچنین اتم های چندین عنصر سنگین تر توضیح داد.

کار پربار گروه رادرفورد در منچستر با جنگ جهانی اول قطع شد. دولت بریتانیا رادرفورد را به عضویت « ستاد اختراع و تحقیقات دریاسالار» منصوب کرد، سازمانی که برای یافتن ابزاری برای مبارزه با زیردریایی‌های دشمن ایجاد شد. در ارتباط با این موضوع، آزمایشگاه رادرفورد تحقیقاتی را در مورد انتشار صدا در زیر آب آغاز کرد. تنها پس از پایان جنگ، دانشمند توانست تحقیقات اتمی خود را از سر بگیرد.

پس از جنگ او به آزمایشگاه منچستر بازگشت و در سال 1919 یک کشف اساسی دیگر انجام داد. رادرفورد موفق شد اولین واکنش تبدیل اتم ها را به صورت مصنوعی انجام دهد. رادرفورد با بمباران اتم های نیتروژن با ذرات آلفا اتم های اکسیژن را به دست آورد. در نتیجه تحقیقات رادرفورد، علاقه فیزیکدانان اتمی به ماهیت هسته اتم به شدت افزایش یافت.

همچنین در سال 1919، رادرفورد به دانشگاه کمبریج رفت و جانشین تامسون به عنوان استاد فیزیک تجربی و مدیر آزمایشگاه کاوندیش شد و در سال 1921 سمت استادی علوم طبیعی در موسسه سلطنتی لندن را بر عهده گرفت. در سال 1925 به این دانشمند نشان شایستگی بریتانیا اعطا شد. در سال 1930، رادرفورد به عنوان رئیس شورای مشورتی دولتی دفتر تحقیقات علمی و صنعتی منصوب شد. در سال 1931 عنوان لرد را دریافت کرد و به عضویت مجلس اعیان پارلمان انگلیس درآمد.

دانش آموزان و همکاران از دانشمند به عنوان فردی شیرین و مهربان یاد می کردند. آنها طرز تفکر خلاق خارق‌العاده او را تحسین کردند و به یاد می‌آورند که چگونه قبل از شروع هر مطالعه جدید با خوشحالی می‌گفت: "امیدوارم این موضوع مهمی باشد، زیرا هنوز چیزهای زیادی وجود دارد که ما نمی‌دانیم."

رادرفورد که نگران سیاست‌های دولت نازی آدولف هیتلر بود، در سال 1933 رئیس شورای امداد دانشگاهی شد که برای کمک به افرادی که از آلمان فرار می‌کردند ایجاد شد.

او تقریباً تا پایان عمر از سلامتی برخوردار بود و پس از یک بیماری کوتاه در 20 اکتبر 1937 در کمبریج درگذشت. برای قدردانی از خدمات برجسته او در توسعه علم، این دانشمند در کلیسای وست مینستر به خاک سپرده شد.

آزمایشات رادرفورد

در سال 1913، رادرفورد، فیزیکدان انگلیسی، آزمایش‌های کلاسیکی را روی پراکندگی انجام داد آ- ذرات در لایه های نازک از مواد مختلف. آ- ذرات ساطع شده از مواد رادیواکتیو، بارهای آزمایشی مناسبی برای مطالعه میدان های الکتریکی درون اتمی هستند. آنها اتم های هلیوم کاملا یونیزه هستند، دارای بار مثبت برابر دو برابر بار اولیه (q = 3.2 10-19 C)، جرم m = 6.67 10-27 کیلوگرم، دارای انرژی بالا (و بنابراین سرعت)، برای نفوذ به اتم ها کافی هستند. از ماده

نمودار آزمایش های رادرفورد و شاگردانش گایگر و مارسدن در شکل 1 نشان داده شده است. در داخل یک محفظه مهر و موم شده که در آن خلاء بالایی ایجاد شده بود، یک ظرف سربی با یک عنصر رادیواکتیو وجود داشت که از خود ساطع می کرد. آ-ذرات. یک پرتو باریک از ذرات به صورت عمود بر روی سطح یک ورق فلزی (طلا) به ضخامت حدود 1 میکرون (10-6 متر) افتاد. ذرات توسط فلاش های نور (سوزن) ناشی از آنها روی صفحه ای پوشیده از فسفر ثبت شدند. صفحه نمایش در مقابل عدسی روی بدنه میکروسکوپ نصب شده بود که به کمک آن سوسوزن ها به صورت بصری مشاهده می شد و تعداد آنها شمارش می شد. به این ترتیب تعداد ذرات در حال حرکت در یک جهت معین پس از برهمکنش آنها با اتم های ماده تعیین شد. میکروسکوپ، همراه با صفحه نمایش، می تواند حول یک محور عمودی که از مرکز محفظه عبور می کند بچرخد تا ذرات پراکنده شده توسط اتم های فویل را ثبت کند.

در شکل: 1- اتم طلا، 2- آ-ذرات

نمودار تصویری تر از آزمایش رادرفورد

با پراکندگی ذرات α.

K - ظرف سرب با ماده رادیواکتیو،
E - صفحه نمایش پوشش داده شده با سولفید روی،
F - ورق طلا،
M - میکروسکوپ.

نتایج آزمایش های رادرفورد:

1. بیشتر ذرات از اتم های یک ماده عبور می کنند. بدون پراکندگی (مثل "خلاء")؛
2. با افزایش زاویه پراکندگی، تعداد ذرات انحراف از جهت اصلی به شدت کاهش می یابد.
3. ذرات انفرادی وجود دارند که توسط اتم ها به عقب پرتاب می شوند، برخلاف حرکت اولیه خود (مانند توپی از دیوار).

رادرفورد فرمولی ایجاد کرد که می توان از آن برای محاسبه مقدار استفاده کرد آ-ذرات در زوایای خاصی پراکنده شده اند. این فرمول شامل پارامتر مشخصه "d" است که اندازه عرضی سازندهای است که ذرات را منحرف می کند.
برای اینکه محاسبات با نتایج تجربی منطبق شود، این پارامتر باید از مرتبه 10-13 سانتی متر باشد. قطر اتم ها 10-8 سانتی متر است، یعنی. پنج مرتبه بزرگتر. در نتیجه، در یک اتم ناحیه ای وجود دارد که بخش کوچکی از اتم را اشغال می کند، که ذرات را در زوایای بزرگ تا 180 0 منحرف می کند.