Marea Britanie

Fizician englez, primul care a efectuat transformarea artificială a elementelor. Declarația sa din 1933 este tipică: „Oricine speră că transformările nucleelor ​​atomice vor deveni o sursă de energie, mărturisește o prostie”. Istoricii științei cred că aceasta este singura greșeală majoră a omului de știință...

Ernst Rutherford- câștigător al Premiului Nobel pentru Chimie pentru 1908 „pentru cercetările sale în domeniul dezintegrarii elementelor în chimia substanțelor radioactive”. A fost membru al tuturor Academiilor de Științe din lume.

Ernest Rutherford s-a născut în Noua Zeelandă, dar a devenit om de știință în Marea Britanie.

„Printre zicalele preferate ale lui Ernst Rutherford a fost aceasta: „Un experimentator bun este acela ale cărui rezultate îi înfurie pe teoreticieni!” Rutherford însuși era foarte bun în acest sens. Mai întâi, a reușit să transforme un atom în altul. Apoi a descoperit atomi cu mase diferite, dar cu aceleași proprietăți chimice - Izotopi. În cele din urmă, Rutherford a descoperit că cea mai mare parte a volumului unui atom este gol; doar în centru există un nucleu încărcat de o densitate enormă.”

Smirnov S.G., Prelegeri de istoria științei, M., Editura MTsNMO, 2012, p.118.

„Una dintre primele descoperiri Rutherford a fost că radiația radioactivă a uraniului constă din două componente diferite, pe care oamenii de știință le-a numit raze alfa și beta. Mai târziu, el a demonstrat natura fiecărei componente (ele constau din particule care se mișcă rapid) și a arătat că există și o a treia componentă, pe care a numit-o raze gamma. O caracteristică importantă a radioactivității este energia asociată cu aceasta. Becquerel, Curiesși mulți alți oameni de știință au considerat energia ca fiind o sursă externă. Dar Rutherford a demonstrat că această energie - care este mult mai puternică decât cea eliberată de reacțiile chimice - provine din interiorul atomilor individuali de uraniu! Cu aceasta el a pus bazele conceptului important de energie atomică. Oamenii de știință au presupus întotdeauna că atomii individuali sunt indivizibili și neschimbabili. Dar Rutherford (cu ajutorul unui tânăr asistent foarte talentat Frederica Soddy) a putut să arate că atunci când un atom emite raze alfa sau beta, este transformat într-un alt tip de atom. La început, chimiștilor nu le venea să creadă. Cu toate acestea, Rutherford și Soddy a efectuat o serie întreagă de experimente cu descompunerea radioactivă și a transformat uraniul în plumb.

Rutherford a măsurat, de asemenea, rata de degradare și a formulat conceptul important de „înjumătățire”. Acest lucru a condus curând la tehnica calculului radioactiv, care a devenit unul dintre cele mai importante instrumente științifice și a găsit o largă aplicație în geologie, arheologie, astronomie și multe alte domenii. Această serie uimitoare de descoperiri ia adus lui Rutherford Premiul Nobel în 1908 (mai târziu, Premiul Nobel a fost acordat lui Soddy), dar cea mai mare realizare a lui urma să vină. El a observat că particulele alfa cu mișcare rapidă au putut trece prin folie subțire de aur (fără a lăsa urme vizibile!), dar au fost ușor deviate. S-a sugerat că atomii de aur, duri, impenetrabili, ca niște „mingi de biliard” - așa cum credeau oamenii de știință anterior - erau moi în interior! Părea că particulele alfa mai mici și mai dure ar putea trece prin atomii de aur ca un glonț de mare viteză prin jeleu.

Dar Rutherford (lucrand cu GeigerȘi Marsden, cei doi tineri asistenți ai săi) au descoperit că unele particule alfa care trec prin folia de aur au fost deviate foarte puternic. De fapt, unii chiar zboară înapoi! Simțind că există ceva important în spatele acestui lucru, omul de știință a numărat cu atenție numărul de particule care zboară în fiecare direcție. Apoi, printr-o analiză matematică complexă, dar destul de convingătoare, el a arătat singurul mod în care rezultatele experimentelor puteau fi explicate: atomul de aur consta aproape în întregime din spațiu gol, iar aproape toată masa atomică era concentrată în centru, în micul „nucleu” al atomului!

Cu o singură lovitură, munca lui Rutherford a zdruncinat pentru totdeauna viziunea noastră convențională asupra lumii. Dacă chiar și o bucată de metal - aparent cel mai dur dintre toate obiectele - era practic un spațiu gol, atunci tot ceea ce credeam că este substanțial s-a prăbușit brusc în minuscule grăunte de nisip care alergau în marele gol! Descoperirea lui Rutherford a nucleelor ​​atomice este baza tuturor teoriilor moderne ale structurii atomice. Când Niels Bohr doi ani mai târziu a publicat o lucrare celebră care descrie atomul ca un sistem solar în miniatură guvernat de mecanica cuantică, folosind teoria nucleară a lui Rutherford ca punct de plecare pentru modelul său. Au făcut la fel HeisenbergȘi Schrödinger, când au construit modele atomice mai complexe folosind mecanica clasică și mecanică ondulatorie.

Descoperirea lui Rutherford a dus și la apariția unei noi ramuri a științei: studiul nucleului atomic. În acest domeniu, Rutherford a fost, de asemenea, destinat să devină un pionier. În 1919, el a reușit să transforme nucleele de azot în nuclee de oxigen, bombardându-i pe cei dintâi cu particule alfa care se mișcă rapid. Aceasta a fost o realizare la care au visat vechii alchimiști. Curând a devenit clar că transformările nucleare ar putea fi o sursă de energie de la Soare. Mai mult, transformarea nucleelor ​​atomice este un proces cheie în armele atomice și centralele nucleare. În consecință, descoperirea lui Rutherford are mult mai mult decât un interes academic.

Personalitatea lui Rutherford i-a uimit continuu pe toți cei care l-au cunoscut. Era un om mare, cu o voce tare, o energie nemărginită și o lipsă vizibilă de modestie. Când colegii au remarcat capacitatea ciudată a lui Rutherford de a fi mereu „pe vârful valului” cercetării științifice, el a răspuns imediat: „De ce nu? La urma urmei, eu am fost cel care a provocat valul, nu-i așa? Puțini oameni de știință s-ar opune acestei afirmații”.

Michael Hart, 100 de oameni grozavi, M., „Veche”, 1998, p. 293-295.

„La 11 septembrie 1933, la congresul Asociației Britanice pentru Avansarea Științei (un analog al Societății noastre de Cunoaștere), Rutherford, după cum se știe, el a descoperit nucleele atomice și fisiunea lor. Totuși, Rutherford a declarat în discursul său (acest lucru a fost raportat pe scară largă în ziare), că „oricine se așteaptă ca energie să fie obținută din transformarea atomilor vorbește prostii”. Cu alte cuvinte, Rutherford a negat realitatea utilizării energiei atomice (nucleare).În asta nu era singur și avea perfectă dreptate în sensul că în 1933 nu exista într-adevăr nicio modalitate vizibilă de a folosi energia nucleară. Cu toate acestea, doar cinci ani mai târziu, situația s-a schimbat complet - a fost descoperită fisiunea uraniului, iar nouă ani mai târziu (în 1942) a început să funcționeze primul cazan atomic.”

Știri

• Dragi colegi!

  Această conferință față în față face parte din proiectul site-ului - cel mai mare portal din Europa dedicat cercetării științifice T indivizi/echipe creative.

  Materialele pentru acest proiect au fost colectate de Igor Leonardovich Vikentyev din 1979. Ține conferințe din 1984.

  SUBIECTELE CONFERINȚEI:

  1) Strategii remarcabile T personalități creative;
  2) Profesionist (nu amator!) M metode creative în diverse domenii de activitate;
  3) Crearea și funcționarea eficientă (!) T echipe artistice.

  Este posibil să achiziționați bilete atât pentru difuzarea online, cât și pentru participarea personală (ceea ce este recomandat pentru stabilirea de contacte personale dacă intenționați să faceți profesional și în mod eficient studiu T indivizi/echipe creative și să creeze noi metode de rezolvare a problemelor creative).

  Lista rapoartelor- 45 și înregistrarea Participanților - .

  În formularul de înregistrare, puteți adresa întrebările dumneavoastră vorbitorilor noștri.

Începe pe 25 august 2019 VIII sezonul prelegerilor online de duminică susținute de I.L. Vikentieva
la 19:59 (ora Moscovei) despre creativitate, creativitate și noile evoluții în TRIZ. Datorită numeroaselor solicitări din partea Cititorilor nerezidenți ai site-ului portalului, din toamna anului 2014 a avut loc o difuzare săptămânală pe Internet gratuit prelegeri I.L. Vikentieva O T indivizi/echipe creative și tehnici creative moderne. Parametrii cursurilor online:

1) Prelegerile se bazează pe cea mai mare bază de date din Europa privind tehnologiile creative, conținând mai mult de 58 000 materiale;

2) Această bază de date a fost colectată pe parcursul 40 de aniși a stat la baza portalului site-ul web;

3) Pentru completarea site-ului bazei de date a portalului, I.L. Vikentiev lucrează zilnic 5-7 kg(kilograme) cărți științifice;

4) Aproximativ 30-40% în timpul prelegerilor online, vor fi compilate răspunsuri la întrebările puse de Studenți în timpul înscrierii;

5) Materialul prelegerii NU conține abordări mistice și/sau religioase, încercări de a vinde ceva Ascultătorilor etc. Prostii.

6) O parte din înregistrările video ale prelegerilor online pot fi găsite la

Pe 19 octombrie 1937, remarcabilul fizician Ernest Rutherford a murit. Toate experimentele efectuate de om de știință au fost de natură fundamentală și s-au remarcat prin simplitate și claritate excepționale. Am făcut o selecție a celor mai semnificative descoperiri ale lui Rutherford.

Una dintre primele descoperiri ale lui Rutherford a fost componentele radiațiilor radioactive în 1898. Omul de știință le-a numit raze alfa și beta. Mai târziu, el a demonstrat natura fiecărei componente (ele constau din particule care se mișcă rapid) și, de asemenea, a arătat că există o a treia componentă, pe care a numit-o raze gamma. Înaintea lui, familia Curie și mulți alți oameni de știință considerau energia ca o sursă externă. Cu toate acestea, Rutherford a descoperit că energia puternică provine din interiorul atomilor individuali de uraniu! Cu această descoperire el a pus bazele conceptului important de energie atomică.

Devenit profesor la Universitatea McGill din Montreal (Canada), Rutherford colaborează fructuos cu Frederick Soddy, pe atunci asistent junior de laborator în cadrul Departamentului de Chimie. Munca lor a dat rezultate revoluționare. În 1903, Rutherford și Soddy au prezentat și au demonstrat ideea transformarea elementelor în timpul dezintegrarii radioactive. Până atunci, oamenii de știință credeau că atomii individuali sunt indivizibili și neschimbabili. Cu toate acestea, Rutherford și asistentul său au reușit să arate că atunci când un atom emite raze alfa sau beta, acesta este transformat într-un alt tip de atom. Deci, în cursul multor experimente, el a transformat uraniul în plumb. În plus, Rutherford a măsurat rata dezintegrarii și a formulat conceptul important de „înjumătățire”. Acest lucru a condus curând la tehnica calculului radioactiv, care a devenit unul dintre cele mai importante instrumente științifice și a găsit o largă aplicație în geologie, arheologie, astronomie și multe alte domenii. Această serie uimitoare de descoperiri i-a adus omului de știință Premiul Nobel în 1908.

Următoarea descoperire a zguduit pentru totdeauna viziunea obișnuită asupra lumii. Totul a început când, în timpul experimentelor, Rutherford a observat că unele particule alfa, care treceau prin folie de aur, erau deviate foarte puternic. De fapt, unii zboară cu totul înapoi. Omul de știință și-a dat seama imediat că în spatele acestui lucru se ascunde ceva important și a continuat să studieze atomii. El a găsit singura modalitate de a explica rezultatele experimentelor: atomul de aur era format aproape în întregime din spațiu gol, iar aproape toată masa atomică era concentrată în centru, într-un mic „nucleul” atomului. Rețineți că atomii de aur erau considerați anterior solizi, impenetrabili, precum „minuscule bile de biliard”. Descoperirea a șocat oamenii de știință. Este baza tuturor teoriilor moderne ale structurii atomice. Apropo, Niels Bohr s-a bazat pe cercetările lui Rutherford, descriind atomul ca un sistem solar în miniatură guvernat de mecanica cuantică. El a folosit teoria nucleară a lui Rutherford ca punct de plecare pentru modelul său.

După descoperire, a apărut o nouă ramură a științei: studiul nucleului atomic. Apropo, omul de știință era, de asemenea, destinat să devină un pionier în ea. În 1919, el a reușit să transforme nucleele de azot în nuclee de oxigen, bombardându-i pe cei dintâi cu particule alfa care se mișcă rapid. La această realizare au visat oamenii de știință înainte de Rutherford. A devenit clar că transformări nucleare poate fi o sursă de energie solară. Iar transformarea nucleelor ​​atomice este un proces cheie în armele atomice și în centralele nucleare.

Ernest Rutherford (fotografie plasată mai târziu în articol), Baron Rutherford din Nelson și Cambridge (născut la 30.08.1871 în Spring Grove, Noua Zeelandă - murit la 19.10.1937 la Cambridge, Anglia) - fizician britanic originar din Noua Zeelandă, care este considerat cel mai mare experimentalist de pe vremea lui Michael Faraday (1791-1867). El a fost o figură centrală în studiul radioactivității, iar conceptul său de structură atomică a dominat fizica nucleară. A câștigat Premiul Nobel în 1908 și a fost președinte al Societății Regale (1925-1930) și al Asociației Britanice pentru Avansarea Științei (1923). În 1925 a fost admis în Ordinul de Merit și în 1931 a fost ridicat la noria și a primit titlul de Lord Nelson.

Ernest Rutherford: o scurtă biografie a primilor săi ani

Tatăl lui Ernest, James, în copilărie, s-a mutat din Scoția în Noua Zeelandă, abia recent stabilit de europeni, în copilărie la mijlocul secolului al XIX-lea, unde era angajat în agricultură. Mama lui Rutherford, Martha Thompson, a venit din Anglia în adolescență și a lucrat ca profesoară până s-a căsătorit și a avut zece copii, dintre care Ernest era al patrulea (și al doilea fiu).

Ernest a urmat școli publice gratuite până în 1886, când a câștigat o bursă pentru liceul Nelson. Elevul talentat a excelat la aproape toate disciplinele, dar mai ales la matematică. O altă bursă l-a ajutat pe Rutherford să intre în Canterbury College, unul dintre cele patru campusuri ale universității din Noua Zeelandă, în 1890. Era o instituție de învățământ mică, cu doar opt profesori și mai puțin de 300 de studenți.

După terminarea cursului de trei ani, Ernest Rutherford a devenit licență și a câștigat o bursă pentru un an de studii postuniversitare la Canterbury. Finalizându-l la sfârșitul anului 1893, a primit o diplomă de master în arte, prima diplomă academică în fizică, matematică și fizică matematică. I s-a cerut să rămână încă un an la Christchurch pentru a efectua experimente independente. Cercetările lui Rutherford asupra capacității descărcărilor electrice de înaltă frecvență, cum ar fi de la un condensator, de a magnetiza fierul i-au adus o diplomă de licență la sfârșitul anului 1894. În această perioadă, s-a îndrăgostit de Mary Newton, fiica femeii în casa căreia s-a stabilit. S-au căsătorit în 1900. În 1895, Rutherford a primit o bursă numită după Târgul Mondial din 1851 de la Londra. El a decis să-și continue cercetările la Laboratorul Cavendish, pe care J. J. Thomson, un expert european de top în domeniul radiațiilor electromagnetice, l-a condus în 1884.

Cambridge

Ca recunoaștere a importanței tot mai mari a științei, Universitatea din Cambridge și-a schimbat regulile pentru a permite absolvenților din alte universități să absolve după doi ani de studiu și muncă științifică satisfăcătoare. Primul cercetător student a fost Rutherford. Ernest, pe lângă faptul că a demonstrat magnetizarea printr-o descărcare oscilativă a fierului, a stabilit că acul își pierde o parte din magnetizare în câmpul magnetic creat de curentul alternativ. Acest lucru a făcut posibilă crearea unui detector pentru unde electromagnetice nou descoperite. În 1864, fizicianul teoretician scoțian James Clerk Maxwell a prezis existența lor, iar în 1885-1889. Fizicianul german Heinrich Hertz le-a descoperit în laboratorul său. Dispozitivul lui Rutherford pentru detectarea undelor radio era mai simplu și avea potențial comercial. Tânărul om de știință și-a petrecut anul următor la Laboratorul Cavendish, mărind raza de acțiune și sensibilitatea instrumentului, care putea primi semnale la o distanță de jumătate de milă. Cu toate acestea, lui Rutherford îi lipsea viziunea intercontinentală și abilitățile antreprenoriale ale italianului Guglielmo Marconi, care a inventat telegraful fără fir în 1896.

Studii de ionizare

Continuând fascinația sa de lungă durată pentru particulele alfa, Rutherford a studiat mica lor împrăștiere după interacțiunea cu folie. Geiger i s-a alăturat și au obținut date mai semnificative. În 1909, când studentul Ernest Marsden căuta un subiect pentru proiectul său de cercetare, Ernest i-a sugerat să studieze unghiurile mari de împrăștiere. Marsden a descoperit că un număr mic de particule α a deviat cu mai mult de 90° de la direcția lor inițială, ceea ce l-a determinat pe Rutherford să exclame că era aproape la fel de incredibil ca și cum un obuz de 15 inci tras într-o foaie de hârtie de țesut s-ar întoarce și ar lovi trăgător.

Modelul atomului

Gândindu-se la modul în care o astfel de particulă încărcată grea ar putea fi deviată prin atracție sau repulsie electrostatică printr-un unghi atât de mare, Rutherford a concluzionat în 1944 că atomul nu poate fi un solid omogen. În opinia sa, acesta consta în principal dintr-un spațiu gol și un miez minuscul în care era concentrată toată masa sa. Rutherford Ernest a confirmat modelul atomic cu numeroase dovezi experimentale. A fost cea mai mare contribuție științifică a lui, dar a primit puțină atenție în afara lui Manchester. În 1913 însă, fizicianul danez Niels Bohr a arătat importanța acestei descoperiri. El vizitase laboratorul lui Rutherford cu un an înainte și s-a întors ca membru al facultății între 1914-1916. Radioactivitatea, a explicat el, rezidă în nucleu, în timp ce proprietățile chimice sunt determinate de electronii orbitali. Modelul atomului lui Bohr a dat naștere unui nou concept de cuante (sau valori discrete ale energiei) în electrodinamica orbitală și a explicat liniile spectrale ca eliberarea sau absorbția energiei de către electroni pe măsură ce se deplasează de pe o orbită pe alta. Henry Moseley, un alt studenți ai lui Rutherford, a explicat în mod similar secvența spectrelor de raze X ale elementelor prin încărcătura nucleului. Astfel, a fost dezvoltată o nouă imagine consistentă a fizicii atomului.

Submarinele și reacția nucleară

Primul Război Mondial a devastat laboratorul condus de Ernest Rutherford. Fapte interesante din viața fizicianului în această perioadă se referă la participarea sa la dezvoltarea armelor antisubmarine, precum și calitatea de membru al Consiliului Amiralității pentru Invenții și Cercetare Științifică. Când a găsit timp să se întoarcă la munca sa științifică anterioară, a început să studieze ciocnirea particulelor alfa cu gazele. În cazul hidrogenului, așa cum era de așteptat, detectorul a detectat formarea de protoni individuali. Dar protonii au apărut și în timpul bombardamentului atomilor de azot. În 1919, Ernest Rutherford a adăugat încă o descoperire descoperirilor sale: a reușit să provoace artificial o reacție nucleară într-un element stabil.

Întoarce-te la Cambridge

Reacțiile nucleare l-au ocupat pe om de știință de-a lungul carierei sale, care a avut loc din nou la Cambridge, unde în 1919 Rutherford i-a succedat lui Thomson în funcția de director al Laboratorului Cavendish al universității. Ernest și-a adus aici colegul de la Universitatea din Manchester, fizicianul James Chadwick. Împreună au bombardat o serie de elemente ușoare cu particule alfa și au provocat transformări nucleare. Dar nu au putut să pătrundă în nuclee mai grele, deoarece particulele alfa au fost respinse din ele din cauza aceleiași încărcături, iar oamenii de știință nu au putut determina dacă acest lucru s-a întâmplat separat sau împreună cu ținta. În ambele cazuri, a fost necesară o tehnologie mai avansată.

Energiile mai mari din acceleratoarele de particule necesare pentru a rezolva prima problemă au devenit disponibile la sfârșitul anilor 1920. În 1932, doi studenți de la Rutherford - englezul John Cockroft și irlandezul Ernest Walton - au devenit primii care au provocat efectiv transformarea nucleară. Folosind un accelerator liniar de înaltă tensiune, au bombardat litiu cu protoni și l-au împărțit în două particule alfa. Pentru această lucrare au primit în 1951 Premiul Nobel pentru Fizică. Scoțianul Charles Wilson de la Cavendish a creat o cameră de ceață care a furnizat confirmarea vizuală a traiectoriei particulelor încărcate, pentru care a fost distins cu același prestigios premiu internațional în 1927. În 1924, fizicianul englez Patrick Blackett a modificat camera Wilson pentru a fotografia aproximativ 400.000 de coliziuni alfa. și a descoperit că cele mai multe dintre ele erau elastice obișnuite, iar 8 erau însoțite de dezintegrare, în care o particulă α a fost absorbită de nucleul țintă înainte de a fi împărțită în două fragmente. Acesta a fost un pas important în înțelegerea reacțiilor nucleare, pentru care Blackett a fost distins cu Premiul Nobel pentru Fizică în 1948.

Descoperirea fuziunii neutrone și termonucleare

Cavendish a devenit locul altor lucrări interesante. Existența neutronului a fost prezisă de Rutherford în 1920. După multe căutări, Chadwick a descoperit această particulă neutră în 1932, dovedind că nucleul este format din neutroni și protoni, iar colegul său, fizicianul englez Norman Feder, a arătat curând că neutronii pot provoca reacții nucleare mai ușor decât particulele încărcate. Lucrând cu o donație de apă grea recent descoperită în Statele Unite, în 1934 Rutherford, Mark Oliphant din Australia și Paul Harteck din Austria au bombardat deuteriu cu deuteroni și au realizat prima fuziune nucleară.

Viața în afara fizicii

Omul de știință avea mai multe hobby-uri în afara științei, inclusiv golful și sporturile cu motor. Ernest Rutherford, pe scurt, avea convingeri liberale, dar nu era activ politic, deși a servit ca președinte al consiliului de experți al Departamentului de Cercetare Științifică și Industrială guvernamentală și a fost președinte pe viață (din 1933) al Consiliului de Asistență Academică, creat pentru ajuta oamenii de știință care fugiseră din Germania nazistă. În 1931 a fost făcut egal, dar acest eveniment a fost umbrit de moartea fiicei sale, care murise cu opt zile mai devreme. Remarcabilul om de știință a murit la Cambridge după o scurtă boală și a fost înmormântat în Westminster Abbey.

Ernest Rutherford: fapte interesante

• A urmat o bursă la Canterbury College, Universitatea din Noua Zeelandă, obținând o diplomă de licență și un master și a petrecut doi ani făcând cercetări care au dus la inventarea unui nou tip de radio.
• Ernest Rutherford a fost primul absolvent non-Cambridge căruia i sa permis să efectueze cercetări la Laboratorul Cavendish sub conducerea lui Sir J. J. Thomson.
• În timpul Primului Război Mondial a lucrat pentru a rezolva problemele practice de detectare a submarinelor.
• La Universitatea McGill din Canada, Ernest Rutherford, împreună cu chimistul Frederick Soddy, au creat teoria dezintegrarii atomice.
• La Universitatea Victoria din Manchester, el și Thomas Royds au demonstrat că radiația alfa este formată din ioni de heliu.
• Cercetările lui Rutherford privind dezintegrarea elementelor și a substanțelor radioactive i-au adus Premiul Nobel în 1908.
• Fizicianul și-a condus cel mai faimos experiment Geiger-Marsden, care a demonstrat natura nucleară a atomului, după ce a primit un premiu de la Academia Suedeză.
• Cel de-al 104-lea element chimic este numit în onoarea sa - rutherfordium, care în URSS și Federația Rusă a fost numit kurchatovium până în 1997.

Rutherford Ernest
Născut: 30 august 1871.
A murit: 19 octombrie 1937.

Biografie

Sir Ernest Rutherford (englez Ernest Rutherford; 30 august 1871, Spring Grove, Noua Zeelandă - 19 octombrie 1937, Cambridge) - fizician britanic de origine Noua Zeelandă.

Cunoscut ca „părintele” fizicii nucleare. Câștigător al Premiului Nobel pentru Chimie în 1908.

În 1911, cu faimosul său experiment de împrăștiere a particulelor α, a dovedit existența unui nucleu încărcat pozitiv în atomi și electroni încărcați negativ în jurul acestuia. Pe baza rezultatelor experimentului, el a creat un model planetar al atomului.

Rutherford s-a născut în Noua Zeelandă în micul sat Spring Grove, situat în nordul Insulei de Sud, lângă orașul Nelson, în familia unui fermier de in. Tatăl - James Rutherford, emigrat din Perth (Scoția). Mama - Martha Thompson, originară din Hornchurch, Essex, Anglia. În acest moment, alți scoțieni au emigrat în Quebec (Canada), dar familia Rutherford nu a avut noroc și guvernul a oferit un bilet gratuit de nave către Noua Zeelandă, nu către Canada.

Ernest a fost al patrulea copil dintr-o familie de doisprezece copii. Avea o memorie uimitoare, sănătate și putere grozave. A absolvit cu onoare școala primară, primind 580 de puncte dintr-un posibil 600 și un bonus de 50 de lire sterline pentru a-și continua studiile la Nelson College. O altă bursă ia permis să-și continue studiile la Canterbury College din Christchurch (acum Universitatea din Noua Zeelandă). Pe atunci era o universitate mică, cu 150 de studenți și doar 7 profesori. Rutherford este pasionat de știință și începe activitatea de cercetare din prima zi.

Teza sa de master, scrisă în 1892, era intitulată „Magnetizarea fierului sub descărcări de înaltă frecvență”. Lucrarea a vizat detectarea undelor radio de înaltă frecvență, a căror existență a fost dovedită în 1888 de fizicianul german Heinrich Hertz. Rutherford a inventat și fabricat un dispozitiv - un detector magnetic, unul dintre primii receptori de unde electromagnetice.

După ce a absolvit universitatea în 1894, Rutherford a predat liceul timp de un an. Cei mai talentați tineri supuși ai coroanei britanice care trăiesc în colonii au primit o bursă specială numită după Expoziția Mondială din 1851 - 150 de lire sterline pe an - o dată la doi ani, ceea ce le-a oferit posibilitatea de a merge în Anglia pentru progrese suplimentare în știință. . În 1895, Rutherford a primit această bursă, deoarece cel care a primit-o primul, McClaren, a refuzat-o. În toamna aceluiași an, după ce a împrumutat bani pentru un bilet de barca către Marea Britanie, Rutherford a ajuns în Anglia la Laboratorul Cavendish de la Universitatea din Cambridge și a devenit primul doctorand al directorului său Joseph John Thomson. 1895 a fost primul an în care (la inițiativa lui J. J. Thomson) studenții absolvenți ai altor universități au putut continua activitatea științifică în laboratoarele Cambridge. Împreună cu Rutherford, John McLennan, John Townsend și Paul Langevin au profitat de această oportunitate înscriindu-se la Laboratorul Cavendish. Cu Langevin Rutherford au lucrat în aceeași cameră și s-au împrietenit cu el, această prietenie a durat până la sfârșitul vieții lor.

În același an, 1895, a fost încheiată o logodnă cu Mary Georgina Newton (1876-1945), fiica proprietarului pensiunii în care locuia Rutherford. (Nunta a avut loc in 1900; la 30 martie 1901, au avut o fiica, Eileen Mary (1901-1930), mai tarziu sotia lui Ralph Fowler, un celebru astrofizician.)

Rutherford plănuia să studieze radio sau detectorul de unde hertziene, să susțină examene de fizică și să obțină o diplomă de master. Dar în anul următor s-a dovedit că oficiul poștal al guvernului britanic a alocat bani lui Marconi pentru aceeași lucrare și a refuzat să o finanțeze la Laboratorul Cavendish. Deoarece bursa nu era suficientă nici măcar pentru mâncare, Rutherford a fost forțat să înceapă să lucreze ca tutore și asistent al lui J. J. Thomson pe tema studiului procesului de ionizare a gazelor sub influența razelor X. Împreună cu J. J. Thomson, Rutherford a descoperit fenomenul de saturație a curentului în timpul ionizării gazului.

În 1898, Rutherford a descoperit razele alfa și beta. Un an mai târziu, Paul Villar a descoperit radiația gamma (denumirea acestui tip de radiații ionizante, ca și primele două, a fost propusă de Rutherford).

Din vara lui 1898, omul de știință a făcut primii pași în studiul noului fenomen descoperit de radioactivitate în uraniu și toriu. În toamnă, Rutherford, la propunerea lui Thomson, după ce a depășit un concurs de 5 persoane, ocupă funcția de profesor la Universitatea McGill din Montreal (Canada) cu un salariu de 500 de lire sterline sau 2500 de dolari canadieni pe an. La această universitate, Rutherford colaborează fructuos Frederick Soddy, la acea vreme un asistent junior de laborator în departamentul de chimie, mai târziu (ca Rutherford) laureat al Nobel pentru chimie (1921). În 1903, Rutherford și Soddy au propus și dovedit ideea revoluționară a transformării elementelor prin procesul de dezintegrare radioactivă. În septembrie 1905, a venit la Montreal pentru un an pentru a studia la laboratorul lui Rutherford. Otto Hahn, viitor laureat al Nobel pentru chimie din Germania.

După ce a câștigat o largă recunoaștere pentru munca sa în domeniul radioactivității, Rutherford a devenit un om de știință căutat și a primit numeroase oferte de muncă la centrele de cercetare din întreaga lume. În primăvara anului 1907, a părăsit Canada și și-a început funcția de profesor la Universitatea Victoria (acum Universitatea din Manchester) din Manchester (Anglia), unde salariul i-a crescut de aproximativ 2,5 ori.

În 1908, Rutherford a primit Premiul Nobel pentru Chimie „pentru cercetările sale asupra dezintegrarii elementelor din chimia substanțelor radioactive”.

Un eveniment important și vesel din viața sa a fost alegerea savantului ca membru al Societății Regale din Londra în 1903, iar din 1925 până în 1930 a fost președintele acesteia. Din 1931 până în 1933, Rutherford a fost președintele Institutului de Fizică.

În 1914, Rutherford a fost înnobilat și a devenit „Sir Ernst”. Pe 12 februarie, la Palatul Buckingham, regele l-a numit cavaler: era îmbrăcat într-o uniformă de curte și încins cu o sabie.

Semnul Angliei, baronul Rutherford Nelson (cum a devenit cunoscut marele fizician după ridicarea sa la rang de nobilime), și-a încununat stema heraldică, aprobată în 1931, cu o pasăre kiwi, simbolul Noii Zeelande. Designul stemei este o imagine a unui exponent - o curbă care caracterizează procesul monoton de scădere a numărului de atomi radioactivi în timp.

Ernest Rutherford a murit la 19 octombrie 1937, la patru zile după o intervenție chirurgicală de urgență pentru o afecțiune neașteptată - o hernie sugrumată - la vârsta de 66 de ani (deși părinții lui au trăit până la 90 de ani). A fost înmormântat în Westminster Abbey, lângă mormintele lui Newton, Darwin și Faraday.

Activitatea stiintifica

Potrivit memoriilor lui P. L. Kapitsa, Rutherford a fost un reprezentant proeminent al școlii experimentale engleze de fizică, care se caracterizează prin dorința de a înțelege esența unui fenomen fizic și de a verifica dacă acesta poate fi explicat prin teoriile existente (în contrast cu Școala „germană” de experimentatori, care pornește de la teoriile existente și încearcă să le testeze cu experiență). A folosit puține formule și puțin recurs la matematică, dar a fost un experimentator genial, care amintea de Faraday în acest sens. O calitate importantă a lui Rutherford ca experimentator remarcată de Kapitsa a fost puterile sale de observație. În special, datorită ei, a descoperit emanația de toriu, observând diferențe în citirile electroscopului, care măsura ionizarea, cu ușa din dispozitiv deschisă și închisă, blocând fluxul de aer. Un alt exemplu este descoperirea lui Rutherford a transmutării artificiale a elementelor, când iradierea nucleelor ​​de azot din aer cu particule alfa a fost însoțită de apariția particulelor de înaltă energie (protoni), care aveau o rază mai lungă de acțiune, dar erau foarte rare.

1904 - „Radioactivitate”.

1905 - „Transformări radioactive”.

1930 - „Radiations of Radioactive Substances” (coautor cu J. Chadwick și C. Ellis).

12 dintre studenții lui Rutherford au devenit câștigători ai Premiului Nobel pentru fizică și chimie. Unul dintre cei mai talentați studenți ai lui Henry Moseley, care a demonstrat experimental semnificația fizică a Legii periodice, a murit în 1915 la Gallipoli, în timpul operațiunii Dardanele. La Montreal, Rutherford a lucrat cu F. Soddy, O. Khan; la Manchester - cu G. Geiger (în special, l-a ajutat să dezvolte un contor pentru numărarea automată a numărului de particule ionizante), la Cambridge - cu N. Bohr, P. Kapitsa și mulți alți viitori oameni de știință celebri.

Studiul fenomenului de radioactivitate

După descoperirea elementelor radioactive, a început studiul activ al naturii fizice a radiațiilor lor. Rutherford a reușit să descopere compoziția complexă a radiațiilor radioactive.

Experiența a fost următoarea. Medicamentul radioactiv a fost plasat în partea de jos a unui canal îngust al unui cilindru de plumb, iar o placă fotografică a fost plasată vizavi. Radiația care iese din canal a fost afectată de un câmp magnetic. În acest caz, întreaga instalație a fost în vid.

Într-un câmp magnetic, fasciculul s-a împărțit în trei părți. Cele două componente ale radiației primare au fost deviate în direcții opuse, ceea ce a indicat că aveau sarcini de semne opuse. A treia componentă a păstrat liniaritatea propagării. Radiațiile cu sarcină pozitivă se numesc raze alfa, negative - raze beta, neutre - raze gamma.

În timp ce studia natura radiațiilor alfa, Rutherford a efectuat următorul experiment. El a plasat un contor în calea particulelor alfa Geiger, care a măsurat numărul de particule emise într-un anumit timp. După aceasta, folosind un electrometru, a măsurat sarcina particulelor emise în același timp. Cunoscând încărcătura totală a particulelor alfa și numărul acestora, Rutherford a calculat sarcina unei astfel de particule. S-a dovedit a fi egal cu două elementare.

Prin deviația particulelor într-un câmp magnetic, el a determinat raportul dintre sarcina acestuia și masa. S-a dovedit că există două unități de masă atomică pe sarcină elementară.

Astfel, s-a constatat că cu o sarcină egală cu două elementare, o particulă alfa are patru unități de masă atomică. De aici rezultă că radiația alfa este un flux de nuclee de heliu.

În 1920, Rutherford a sugerat că ar trebui să existe o particulă cu o masă egală cu masa unui proton, dar fără sarcină electrică - un neutron. Cu toate acestea, el nu a putut detecta o astfel de particule. Existența sa a fost dovedită experimental de James Chadwick în 1932.

În plus, Rutherford a rafinat raportul dintre sarcina electronului și masa sa cu 30%.

Transformări radioactive

Pe baza proprietăților toriului radioactiv, Rutherford a descoperit și explicat transformarea radioactivă a elementelor chimice. Omul de știință a descoperit că activitatea toriului într-o fiolă închisă rămâne neschimbată, dar dacă medicamentul este suflat chiar și cu un curent de aer foarte slab, activitatea sa scade semnificativ. S-a sugerat că, în același timp cu particulele alfa, toriul emite gaz radioactiv.

Rezultatele muncii în comun a lui Rutherford și a colegului său Frederick Soddy au fost publicate în 1902-1903 într-o serie de articole din Philosophical Magazine. În aceste articole, după analizarea rezultatelor obținute, autorii au ajuns la concluzia că este posibilă transformarea unor elemente chimice în altele.

Ca urmare a unei transformări atomice, se formează un tip complet nou de substanță, complet diferită în proprietățile sale fizice și chimice de substanța originală - E. Rutherford, F. Soddy

În acel moment, ideea imuabilității și indivizibilității atomului era dominantă alți oameni de știință remarcabili, observând fenomene similare, le-au explicat de la bun început prin prezența unor elemente „noi” în substanța originală. Cu toate acestea, timpul a arătat eroarea unor astfel de idei. Lucrările ulterioare ale fizicienilor și chimiștilor au arătat în ce cazuri unele elemente se pot transforma în altele și ce legi ale naturii guvernează aceste transformări.

Legea dezintegrarii radioactive

Pompând aer dintr-un vas care conținea toriu, Rutherford a izolat emanația de toriu (un gaz cunoscut acum sub numele de toron sau radon-220, unul dintre izotopii radonului) și a examinat capacitatea sa de ionizare. S-a constatat că activitatea acestui gaz scade la jumătate în fiecare minut.

În timp ce studia dependența activității substanțelor radioactive de timp, omul de știință a descoperit legea dezintegrarii radioactive.

Deoarece nucleele atomilor elementelor chimice sunt destul de stabile, Rutherford a sugerat că sunt necesare cantități foarte mari de energie pentru a le transforma sau distruge. Primul nucleu supus transformării artificiale este nucleul atomului de azot. Prin bombardarea azotului cu particule alfa de înaltă energie, Rutherford a descoperit apariția protonilor - nucleele atomului de hidrogen.

Experimentul cu folie de aur Geiger-Marsden

Rutherford este unul dintre puținii laureați ai Premiului Nobel care și-a făcut cea mai faimoasă lucrare după ce a primit-o. Împreună cu Hans Geiger și Ernst Marsden în 1909, a condus un experiment care a demonstrat existența unui nucleu în atom. Rutherford i-a cerut lui Geiger și Marsden să caute particule alfa cu unghiuri de deviere foarte mari în acest experiment, ceea ce nu era așteptat de la modelul atomic al lui Thomson la acea vreme. Astfel de abateri, deși rare, au fost găsite, iar probabilitatea de abatere s-a dovedit a fi o funcție lină, deși în scădere rapidă, a unghiului de abatere.

Rutherford a recunoscut mai târziu că, atunci când le-a propus studenților săi să efectueze un experiment privind împrăștierea particulelor alfa la unghiuri mari, el însuși nu a crezut într-un rezultat pozitiv.

A fost aproape la fel de incredibil ca să împușci un obuz de 15 inci într-o bucată de hârtie absorbantă și să te întorci și să te lovească.
- Ernest Rutherford

Rutherford a reușit să interpreteze datele obținute în urma experimentului, ceea ce l-a determinat să dezvolte un model planetar al atomului în 1911. Conform acestui model, un atom este format dintr-un nucleu foarte mic, încărcat pozitiv, care conține cea mai mare parte a masei atomului și electroni ușori care orbitează în jurul lui.

Kapitsa l-a poreclit pe Rutherford „Crocodil” pentru buna sa dispoziție. În 1931, Krokodil a asigurat 15 mii de lire sterline pentru construcția și echiparea unei clădiri speciale de laborator pentru Kapitsa. În februarie 1933, marea deschidere a laboratorului a avut loc la Cambridge. Pe peretele de capăt al unei clădiri cu 2 etaje era un crocodil imens sculptat în piatră, acoperind întregul zid. A fost comandat de Kapitsa și realizat de celebrul sculptor Eric Gill. Rutherford însuși a explicat că era el. Ușa din față a fost deschisă cu o cheie aurita în formă de crocodil.

Potrivit lui Yves, Kapitsa Așa a explicat porecla pe care a inventat-o: „Acest animal nu se întoarce niciodată înapoi și, prin urmare, poate simboliza înțelegerea lui Rutherford și progresul lui rapid.” Kapitsa a adăugat că „în Rusia se uită la Crocodil cu un amestec de groază și admirație”.

E. Rutherford, cel care a descoperit nucleul atomului, a vorbit negativ despre perspectivele energiei nucleare: „Oricine speră că transformările nucleelor ​​atomice vor deveni o sursă de energie mărturisește prostii când Pyotr Kapitsa a venit să lucreze la Cambridge pentru Rutherford , i-a spus că personalul de laborator deja finalizat. Apoi Kapitsa a întrebat: „Ce eroare permisă permiteți în experimente?” - De obicei aproximativ 3% - Câți oameni lucrează în laborator? - 30 - Apoi, 1 persoană reprezintă aproximativ 3% din 30. Rutherford a râs și a acceptat Kapitsa drept „eroare permisă”. De altfel, Kapitsa a fost dusă în laborator datorită recomandării fizicianului Ioffe [sursa nespecificată 1272 zile]. După ce a primit vești despre Premiul Nobel pentru Chimie în 1908, Rutherford a declarat: „Toată știința este fie fizică, fie colecționare de timbre”.

Memorie

Rutherford este unul dintre cei mai respectați oameni de știință din lume. În 1914, George V l-a numit cavaler pe Rutherford drept Knight Bachelor. În 1925 a fost admis în Ordinul Meritul, iar în 1931 a fost numit baron.

Numit după Ernest Rutherford:
elementul chimic cu numărul 104 din tabelul periodic este Rutherfordium, sintetizat pentru prima dată în 1964 și primit această denumire în 1997 (înainte era numit „Kurchatovium”).
Rutherford Appleton Laboratory, unul dintre laboratoarele naționale din Marea Britanie, a fost deschis în 1957.
asteroidul (1249) Rutherfordia.
craterul din partea îndepărtată a Lunii.
Medalia Rutherford și Premiul Institutului de Fizică (Marea Britanie).
Medalia Rutherford.

Adesea numit pe bună dreptate unul dintre titanii fizicii ai secolului nostru, munca mai multor generații de studenți ai săi a avut un impact imens nu numai asupra științei și tehnologiei secolului nostru, ci și asupra vieții a milioane de oameni. Era un optimist, credea în oameni și în știință, căruia și-a dedicat toată viața.”

Ernest Rutherford s-a născut la 30 august 1871 în apropiere de orașul Nelson (Noua Zeelandă), în familia roșului James Rutherford, imigrant din Scoția. Ernest a fost al patrulea copil din familie, pe lângă el mai erau 6 fii și 5 fiice. Mama lui, Martha Thompson, a lucrat ca profesoară rurală. Când tatăl său a organizat o întreprindere de prelucrare a lemnului, băiatul lucra adesea sub conducerea lui. Abilitățile dobândite l-au ajutat ulterior pe Ernest în proiectarea și construcția echipamentelor științifice.

După ce a absolvit școala din Havelock, unde familia locuia la acea vreme, a primit o bursă pentru a-și continua studiile la Nelson Provincial College, unde a intrat în 1887. Doi ani mai târziu, Ernest a promovat examenul la Canterbury College, o filială a Universității din Noua Zeelandă din Christchurch. În facultate, Rutherford a fost foarte influențat de profesorii săi: profesorul de fizică și chimie E.W. Bickerton și matematicianul J.H.H. Bucătar.

Ernest a dat dovadă de abilități strălucitoare. După ce a terminat al patrulea an, a primit un premiu pentru cea mai bună lucrare la matematică și a ocupat primul loc la examenele de master, nu numai la matematică, ci și la fizică. Devenit master în arte în 1892, nu a părăsit facultatea. Rutherford sa cufundat în prima sa lucrare științifică independentă. S-a numit „Magnetizarea fierului în timpul descărcărilor de înaltă frecvență” și se referea la detectarea undelor radio de înaltă frecvență. Pentru a studia acest fenomen, el a construit un receptor radio (cu câțiva ani înainte ca Marconi să facă) și cu ajutorul acestuia a primit semnale transmise de colegi de la o distanță de o jumătate de milă. Lucrarea tânărului om de știință a fost publicată în 1894 în News of the Philosophical Institute of New Zealand.

Cei mai talentați tineri supuși de peste mări ai coroanei britanice au primit o bursă specială o dată la doi ani, ceea ce le-a dat posibilitatea de a merge în Anglia pentru a-și perfecționa știința. În 1895, o bursă pentru învățământul științific a devenit liberă. Primul candidat la această bursă, chimistul Maclaurin, a refuzat din motive familiale, al doilea candidat a fost Rutherford. Ajuns în Anglia, Rutherford a primit o invitație de la J.J. Thomson să lucreze la Cambridge în laboratorul Cavendish. Astfel a început călătoria științifică a lui Rutherford.

Thomson a fost profund impresionat de cercetările lui Rutherford asupra undelor radio, iar în 1896 a propus să studieze în comun efectul razelor X asupra descărcărilor electrice din gaze. În același an, a apărut lucrarea comună a lui Thomson și Rutherford „Despre trecerea electricității prin gazele expuse la raze X”. În anul următor, a fost publicat ultimul articol al lui Rutherford pe acest subiect, „Detectorul magnetic al undelor electrice și unele dintre aplicațiile sale”. După aceasta, el își concentrează complet eforturile pe studiul descărcării gazelor. În 1897, a apărut noua sa lucrare „Despre electrificarea gazelor expuse la raze X și despre absorbția razelor X de către gaze și vapori”.

Colaborarea cu Thomson a dus la rezultate semnificative, inclusiv descoperirea de către acesta din urmă a electronului, o particulă care poartă o sarcină electrică negativă. Pe baza cercetărilor lor, Thomson și Rutherford au emis ipoteza că atunci când razele X trec printr-un gaz, ele distrug atomii acelui gaz, eliberând un număr egal de particule încărcate pozitiv și negativ. Ei au numit aceste particule ioni. După această lucrare, Rutherford a început să studieze structura atomică a materiei.

În toamna anului 1898, Rutherford a acceptat un post de profesor la Universitatea McGill din Montreal. La început, predarea lui Rutherford nu a avut prea mult succes: studenților nu le-au plăcut cursurile, pe care tânărul profesor, care încă nu învățase pe deplin să simtă publicul, le-a suprasaturat cu detalii. Unele dificultăți au apărut inițial în activitatea științifică din cauza faptului că sosirea medicamentelor radioactive comandate a fost întârziată. La urma urmei, în ciuda tuturor eforturilor sale, el nu a primit suficiente fonduri pentru a construi instrumentele necesare. Rutherford a construit o mare parte din echipamentele necesare experimentelor cu propriile sale mâini.

Cu toate acestea, a lucrat la Montreal destul de mult timp - șapte ani. Excepția a fost în 1900, când Rutherford s-a căsătorit în timpul unei scurte șederi în Noua Zeelandă. Aleasa lui a fost Mary Georgine Newton, fiica proprietarului pensiunii din Christchurch în care a locuit cândva. La 30 martie 1901 s-a născut singura fiică a cuplului Rutherford. În timp, acest lucru aproape a coincis cu nașterea unui nou capitol în știința fizică - fizica nucleară.

„În 1899, Rutherford a descoperit emanația de toriu, iar în 1902-03, împreună cu F. Soddy, a ajuns deja la legea generală a transformărilor radioactive”, scrie V.I. Grigoriev.- Trebuie să spunem mai multe despre acest eveniment științific. Toți chimiștii din lume au învățat cu fermitate că transformarea unui element chimic în altul este imposibilă, că visele alchimiștilor de a face aur din plumb ar trebui să fie îngropate pentru totdeauna. Și acum apare o lucrare, ai cărei autori susțin că transformările elementelor în timpul dezintegrarii radioactive nu numai că au loc, dar că este chiar imposibil să le oprești sau să le încetinești. Mai mult, sunt formulate legile unor astfel de transformări. Înțelegem acum că poziția unui element în tabelul periodic al lui Mendeleev și, prin urmare, proprietățile sale chimice, sunt determinate de sarcina nucleului. În timpul dezintegrarii alfa, când sarcina nucleului scade cu două unități (sarcina „elementară” este luată ca una - modulul sarcinii electronului), elementul „mișcă” două celule în sus în tabelul periodic, cu electronice dezintegrarea beta - o celulă în jos, cu pozitronica - o celulă în sus. În ciuda simplității aparente și chiar a evidenței acestei legi, descoperirea ei a devenit unul dintre cele mai importante evenimente științifice de la începutul secolului nostru.”

În lucrarea lor clasică Radioactivitate, Rutherford și Soddy au abordat problema fundamentală a energiei transformărilor radioactive. Calculând energia particulelor alfa emise de radiu, ei ajung la concluzia că „energia transformărilor radioactive este de cel puțin 20.000 de ori și poate de un milion de ori mai mare decât energia oricărei transformări moleculare”. Rutherford și Soddy au concluzionat că „energia ascunsă în atom este de multe ori mai mare decât energia eliberată de reacțiile chimice obișnuite”. Această energie enormă, în opinia lor, ar trebui luată în considerare „când explică fenomenele fizicii cosmice”. În special, constanța energiei solare poate fi explicată prin faptul că pe Soare au loc procese de transformare subatomică.

Nu putem să nu fii uimit de previziunea autorilor, care au văzut rolul cosmic al energiei nucleare încă din 1903. Anul acesta a fost anul descoperirii unei noi forme de energie, despre care Rutherford și Soddy au vorbit cu siguranță, numind-o energie intra-atomică.

Un om de știință de renume mondial, membru al Societății Regale din Londra (1903), primește o invitație de a ocupa un scaun la Manchester. Pe 24 mai 1907, Rutherford s-a întors în Europa. Aici Rutherford a lansat o activitate viguroasă, atrăgând tineri oameni de știință din întreaga lume. Unul dintre colaboratorii săi activi a fost fizicianul german Hans Geiger, creatorul primului contor de particule elementare. În Manchester, E. Marsden, K. Fajans, G. Moseley, G. Hevesy și alți fizicieni și chimiști au lucrat cu Rutherford.

În 1908, Rutherford a primit Premiul Nobel pentru Chimie „pentru cercetările sale asupra dezintegrarii elementelor din chimia substanțelor radioactive”. În discursul său de deschidere în numele Academiei Regale de Științe Suedeze, K.B. Hasselberg a subliniat legătura dintre munca realizată de Rutherford și opera lui Thomson, Henri Becquerel, Pierre și Marie Curie. „Descoperirile au condus la o concluzie uluitoare: un element chimic... este capabil să se transforme în alte elemente”, a spus Hasselberg. În prelegerea sa Nobel, Rutherford a remarcat: „Există toate motivele să credem că particulele alfa care sunt ejectate atât de liber din majoritatea substanțelor radioactive sunt identice ca masă și compoziție și trebuie să fie formate din nucleele atomilor de heliu. Prin urmare, nu putem să nu ajungem la concluzia că atomii elementelor radioactive de bază, cum ar fi uraniul și toriul, trebuie să fie construiți, cel puțin parțial, din atomi de heliu.”

După ce a primit Premiul Nobel, Rutherford a efectuat experimente privind bombardarea unei plăci de folie subțire de aur cu particule alfa. Datele obținute l-au condus în 1911 la un nou model al atomului. Conform teoriei sale, care a devenit general acceptată, particulele încărcate pozitiv sunt concentrate în centrul greu al atomului, iar cele încărcate negativ (electroni) sunt situate pe orbita nucleului, la o distanță destul de mare de acesta. Acest model este ca un model minuscul al sistemului solar. Aceasta implică faptul că atomii sunt alcătuiți în primul rând din spațiu gol.

O largă acceptare a teoriei lui Rutherford a început când fizicianul danez Niels Bohr s-a alăturat lucrării omului de știință de la Universitatea din Manchester. Bohr a arătat că, în termenii propuși de Rutherford, structurile ar putea fi explicate prin proprietățile fizice binecunoscute ale atomului de hidrogen, precum și atomii mai multor elemente mai grele.

Munca fructuoasă a grupului Rutherford din Manchester a fost întreruptă de primul război mondial. Guvernul britanic l-a numit pe Rutherford membru al „Staffului de cercetare și invenție al amiralului”, o organizație creată pentru a găsi mijloace de combatere a submarinelor inamice. În legătură cu aceasta, laboratorul lui Rutherford a început cercetările privind propagarea sunetului sub apă. Abia după încheierea războiului, omul de știință și-a putut relua cercetările atomice.

După război s-a întors la laboratorul din Manchester și în 1919 a făcut o altă descoperire fundamentală. Rutherford a reușit să efectueze prima reacție de transformare a atomilor în mod artificial. Prin bombardarea atomilor de azot cu particule alfa, Rutherford a obținut atomi de oxigen. Ca rezultat al cercetărilor lui Rutherford, interesul fizicienilor atomici pentru natura nucleului atomic a crescut brusc.

Tot în 1919, Rutherford s-a mutat la Universitatea din Cambridge, succedându-l lui Thomson ca profesor de fizică experimentală și director al Laboratorului Cavendish, iar în 1921 a preluat funcția de profesor de științe naturale la Royal Institution din Londra. În 1925, omul de știință a primit Ordinul Britanic de Merit. În 1930, Rutherford a fost numit președinte al consiliului consultativ guvernamental al Oficiului de Cercetare Științifică și Industrială. În 1931, a primit titlul de Lord și a devenit membru al Camerei Lorzilor a Parlamentului englez.

Elevii și colegii și-au amintit de om de știință ca pe o persoană dulce și bună. Ei au admirat modul său extraordinar de creativ de a gândi, amintindu-și cum a spus fericit înainte de a începe fiecare nou studiu: „Sper că acesta este un subiect important, pentru că sunt încă atât de multe lucruri pe care nu le știm.”

Preocupat de politicile guvernului nazist al lui Adolf Hitler, Rutherford a devenit președinte al Consiliului Academic de Ajutor în 1933, care a fost creat pentru a-i ajuta pe cei care fugeau din Germania.

S-a bucurat de o sănătate bună aproape până la sfârșitul vieții și a murit la Cambridge pe 20 octombrie 1937, după o scurtă boală. În semn de recunoaștere a serviciilor sale remarcabile pentru dezvoltarea științei, omul de știință a fost înmormântat în Westminster Abbey.

experimentele lui Rutherford

În 1913, fizicianul englez Rutherford a efectuat experimente clasice de împrăștiere A-particule in straturi subtiri de diverse substante. A-particulele emise de substanţele radioactive sunt încărcături de testare adecvate pentru studierea câmpurilor electrice intra-atomice. Sunt atomi de heliu complet ionizați, au o sarcină pozitivă egală cu dublul sarcinii elementare (q = 3,2 10 -19 C), masa m = 6,67 10 -27 kg, au energie mare (și deci viteză), suficientă pentru pătrunderea în atomi. de materie.

Diagrama experimentelor lui Rutherford și studenții săi Geiger și Marsden este prezentată în Fig. 1. În interiorul unei camere etanșe în care a fost creat un vid înalt, se afla un recipient de plumb cu un element radioactiv care a emis A- particule. Un fascicul îngust de particule a căzut perpendicular pe suprafața unei folii de metal (aur), de aproximativ 1 micron grosime (10 -6 m). Particulele au fost înregistrate prin fulgerări de lumină (scintilații) cauzate de acestea pe un ecran acoperit cu un fosfor. Ecranul a fost montat în fața lentilei pe corpul microscopului, cu ajutorul căruia s-au observat vizual scintilații și s-a numărat numărul acestora. Așa s-a determinat numărul de particule care se mișcă într-o direcție dată după interacțiunea lor cu atomii substanței. Microscopul, împreună cu ecranul, s-ar putea roti în jurul unei axe verticale care trece prin centrul camerei pentru a înregistra particulele împrăștiate de atomii foliei.

În figură: 1- atom de aur, 2- A-particule

O diagramă mai vizuală a experimentului lui Rutherford

Prin împrăștierea particulelor α.

K - recipient de plumb cu substanță radioactivă,
E - ecran acoperit cu sulfură de zinc,
F - folie de aur,
M - microscop.

Rezultatele experimentelor lui Rutherford:

1.majoritatea particulelor trec prin atomii unei substanțe. fără a se disipa (ca prin „gol”);
2.cu o creștere a unghiului de împrăștiere, numărul de particule care se abate de la direcția inițială scade brusc;
3. sunt particule individuale aruncate înapoi de atomi, împotriva mișcării lor inițiale (ca o minge dintr-un perete).

Rutherford a dezvoltat o formulă care poate fi folosită pentru a calcula suma A- particule împrăștiate la anumite unghiuri. Această formulă include parametrul caracteristic „d”, care este dimensiunea transversală a formațiunilor care deviază particulele.
Pentru ca calculele să coincidă cu rezultatele experimentale, acest parametru ar trebui să fie de ordinul 10 -13 cm Atomii au un diametru de 10 -8 cm, adică. cu cinci ordine de mărime mai mare. În consecință, într-un atom există o regiune care ocupă o parte nesemnificativă a atomului, care deviază particulele la unghiuri mari de până la 180 0.