Rutherford Ernest (levnadsår: 1871-08-30 - 1937-10-19) - engelsk fysiker, skapare av atomens planetmodell, grundare av kärnfysik. Han var medlem av Royal Society of London, och från 1925 till 1930 - och dess president. Den här mannen är vinnare av Nobelpriset i kemi, som han fick 1908.
Den framtida vetenskapsmannen föddes i familjen till James Rutherford, en hjulmakare, och Martha Thompson, en lärare. Förutom honom hade familjen 5 döttrar och 6 söner.
Träning och första utmärkelser
Innan familjen flyttade från Nya Zeelands sydön till Nordön 1889 studerade Rutherford Ernest i Christchurch vid Canterbury College. Redan vid denna tidpunkt avslöjades den framtida vetenskapsmannens lysande förmågor. Efter examen från 4:e året belönades Ernest för det bästa arbetet inom matematikområdet och tog även 1:a plats på magisterexamen i fysik och matematik.
Uppfinnandet av den magnetiska detektorn
Rutherford blev en mästare i konsterlämnade college. Han kastade sig in i oberoende vetenskapligt arbete om magnetisering av järn. Han utvecklade och tillverkade en speciell anordning - en magnetisk detektor, som blev en av världens första mottagare av elektromagnetiska vågor, såväl som Rutherfords "entrébiljett" till stor vetenskap. En viktig förändring ägde snart rum i hans liv.
Rutherford åker till England
De mest begåvade unga undersåtar av den engelska kronan från Nya Zeeland fick ett stipendium till dem vartannat år. Världsutställningen 1851, som gjorde det möjligt att åka till England för att studera vetenskaperna. 1895 beslutades att två nyazeeländare var värda en sådan ära - fysikern Rutherford och kemisten Maclaurin. Det fanns dock bara en plats, och Ernests förhoppningar grusades. Lyckligtvis tvingades Maclaurin överge denna resa av familjeskäl, och Rutherford Ernest anlände till England hösten 1895. Här började han arbeta vid University of Cambridge (i Cavendish Laboratory) och blev den första doktoranden till J. Thomson, dess direktör (bilden nedan).
Studier av Becquerels strålar
Thomson var vid den tiden redan en välkänd vetenskapsman, en av medlemmarna i Royal Society of London, respekterad av alla. Han uppskattade snabbt Rutherfords förmågor och involverade honom i arbetet med studiet av jonisering av gaser under påverkan av röntgenstrålar, som han utförde. Men redan 1898, på sommaren, tar Ernest sina första steg inom ett annat forskningsområde. Han var intresserad av "becquerel strålar". Utsläpp av urans alt, öppetBecquerel, en fransk fysiker, blev senare känd som radioaktiv. Den franska vetenskapsmannen, liksom Curies, var aktivt engagerade i hans forskning. 1898 gick Rutherford Ernest med i arbetet. Den här forskaren upptäckte att dessa strålar inkluderar strömmar av heliumkärnor, positivt laddade (alfapartiklar), såväl som strömmar av elektroner (betapartiklar).
Fortsättningsstudie av uranstrålar
The Curies arbete presenterades för Paris Academy of Sciences den 18 juli 1898, vilket väckte stort intresse hos Rutherford. I den påpekade författarna att det förutom uran finns andra radioaktiva (denna term användes för första gången just då) grundämnen. Rutherford introducerade senare begreppet halveringstid - ett av de huvudsakliga utmärkande särdragen för dessa element.
Ernest förlängde i december 1897 utställningsstipendiet. Forskaren fick möjligheten att ytterligare studera urans strålar. I april 1898 lämnade emellertid en professur vid det lokala McGill-universitetet i Montreal, och Ernest bestämde sig för att åka till Kanada. Lärlingstiden har passerat. Det stod klart för alla att Rutherford var redo att arbeta på egen hand.
Flytta till Kanada och nytt jobb
Hösten 1898 flyttade han till Kanada. Till en början var Rutherfords undervisning inte särskilt framgångsrik: studenterna gillade inte föreläsningarna, som den unge professorn, som ännu inte hade lärt sig att känna publiken fullt ut, övermättad av detaljer. Det fanns också vissa svårigheter i det vetenskapliga arbetet på grund av att ankomsten av de radioaktiva preparaten som Rutherford beställde försenades. Dock allagrovheten jämnades snart ut och Ernest började en rad av lycka och framgång. Det är dock knappast lämpligt att tala om framgång: allt uppnåddes genom hårt arbete, som involverade hans nya vänner och likasinnade.
Upptäckt av lagen om radioaktiva omvandlingar
Around Rutherford bildade redan då en atmosfär av kreativ entusiasm och passion. Arbetet var glädjefullt och intensivt, det ledde till stora framgångar. Rutherford upptäckte emanationen av torium 1899. Tillsammans med Soddy 1902-1903 kom han redan fram till en allmän lag som var tillämplig på alla radioaktiva omvandlingar. Det bör sägas lite mer om denna viktiga vetenskapliga händelse.
Forskare runt om i världen lärde sig vid den tiden att det var omöjligt att förvandla ett kemiskt element till ett annat, så alkemisternas drömmar om att utvinna guld ur bly borde begravas för alltid. Och så dök ett verk upp där det hävdades att under radioaktiva sönderfall sker inte bara omvandlingar av grundämnen, utan de kan varken bromsas eller stoppas. Dessutom formulerades lagarna för dessa transformationer. Idag förstår vi att det är kärnans laddning som bestämmer elementets kemiska egenskaper och dess position i Mendeleevs periodiska system. När kärnans laddning minskar med två enheter, vilket sker under alfasönderfall, "flyttar" den upp 2 celler i det periodiska systemet. Det flyttar en cell ner i elektronisk beta-sönderfall, och en cell upp i positron-sönderfall. Trots uppenbarheten av denna lag och dess uppenbara enkelhet var denna upptäckt en av de viktigaste händelserna inom vetenskapen i början av det 20:eårhundrade.
Äktenskap med Mary Georgina Newton, en dotters födelse
Samtidigt inträffade en viktig händelse i Ernests personliga liv. 5 år efter förlovningen med Mary Georgina Newton gifte sig vetenskapsmannen Ernest Rutherford med henne, vars biografi vid denna tidpunkt redan hade präglats av betydande prestationer. Den här flickan var dotter till hyresvärdinnan på pensionatet i Christchurch där han en gång bodde. År 1901, den 30 mars, föddes den enda dottern i familjen Rutherford. Denna händelse sammanföll nästan i tiden med födelsen av ett nytt kapitel i fysik - kärnfysik. Och efter två år blev Rutherford medlem av Royal Society of London.
Rutherfords böcker, experiment på genomskinlig folie med alfapartiklar
Ernest skapade 2 böcker där han sammanfattade resultaten av sina vetenskapliga sökningar och prestationer. Den första publicerades under titeln "Radioaktivitet" 1904. "Radioaktiva transformationer" dök upp ett år senare. Författaren till dessa böcker började ny forskning vid denna tid. Han insåg att det var från atomerna som radioaktiv strålning emanerade, men platsen för dess förekomst förblev absolut oklart. Det var nödvändigt att studera kärnans enhet. Och sedan vände Ernest sig till tekniken för genomlysning med alfapartiklar, med vilken han började sitt arbete med Thomson. Experimenten studerade hur flödet av dessa partiklar passerar genom tunna ark av folie.
Thomsons första modell av atomen
Den första modellen av atomen föreslogs när det blev känt att elektroner har en negativ laddning. Men de går in i atomer,är i allmänhet elektriskt neutrala. Så det måste finnas något i dess sammansättning som har en positiv laddning. För att lösa detta problem föreslog Thomson följande modell: en atom är något som liknar en droppe, positivt laddad, med en radie på hundra miljondels centimeter. Inuti den finns små elektroner med negativ laddning. Under inflytande av Coulomb-krafter tenderar de att inta en position i själva mitten av atomen, men om något obalanserar dem, svänger de, åtföljda av strålning. Denna modell förklarade förekomsten av utsläppsspektra, ett faktum som var känt vid den tiden. Det har redan blivit tydligt från experiment att i fasta ämnen är avstånden mellan atomerna ungefär lika stora som deras storlekar. Det verkade därför uppenbart att alfapartiklar inte kunde flyga genom en folie, precis som en sten inte kunde flyga genom en skog där träden växte nästan nära varandra. De allra första experimenten som Rutherford gjorde övertygade dock om att så inte var fallet. De flesta av alfapartiklarna genomborrade folien nästan utan avböjning, och endast ett fåtal uppvisade avböjning, ibland betydande. Ernest Rutherford var mycket intresserad av detta. Intressanta fakta krävde ytterligare studier.
Rutherford planetmodell
Och så dök Rutherfords intuition och denna vetenskapsmans förmåga att förstå naturens språk upp igen. Ernest förkastade resolut Thomsons modell av atomen. Rutherfords experiment ledde till att han lade fram sitt eget, kallat planetarisk. Enligt henne i centrumav en atom är kärnan, i vilken hela massan av en given atom är koncentrerad, trots dess ganska ringa storlek. Och runt kärnan, som planeter som kretsar runt solen, rör sig elektroner. Deras massor är avsevärt mindre än alfapartiklarnas, och det är därför de senare praktiskt taget inte avviker när de penetrerar elektronmoln. Och bara när en alfapartikel flyger nära en positivt laddad kärna, kan Coulombs avstötande kraft kraftigt böja banan för dess rörelse. Detta är Rutherfords teori. Det var verkligen en fantastisk upptäckt.
Elektrodynamikens lagar och planetmodellen
Rutherfords erfarenhet räckte för att övertyga många forskare om existensen av en planetmodell. Det visade sig dock att det inte är så entydigt. Rutherfords formel, som han härledde baserat på denna modell, överensstämde med de data som erhölls under experimentet. Men hon motbevisade elektrodynamikens lagar!
Dessa lagar, som huvudsakligen fastställdes av Maxwell och Faradays verk, säger att en laddning som rör sig i en accelererad hastighet utstrålar elektromagnetiska vågor och förlorar energi på grund av detta. I Rutherfords atom rör sig elektronen i kärnans Coulomb-fält i en accelererad hastighet och enligt Maxwells teori måste den förlora all sin energi på en tiomiljondels sekund och sedan falla ner på kärnan. Detta skedde dock inte. Följaktligen vederlagde Rutherfords formel Maxwells teori. Ernest visste detta när det var dags att återvända till England 1907.
Flytta till Manchester och få Nobelpriset
Ernests arbete i McGillUniversitetet bidrog till att han blev mycket känd. Rutherford började tävla med inbjudningar till vetenskapliga centra i olika länder. Forskaren våren 1907 bestämde sig för att lämna Kanada och anlände till Manchester, vid University of Victoria, där han fortsatte sin forskning. Tillsammans med H. Geiger skapade han 1908 en alfapartikelräknare – en ny anordning som spelade en viktig roll för att ta reda på att alfapartiklar är heliumatomer, dubbeljoniserade. Rutherford Ernest, vars upptäckter var av stor betydelse, fick Nobelpriset 1908 (i kemi, inte i fysik!).
Samarbete med Niels Bohr
Under tiden sysselsatte planetmönstret hans sinne mer och mer. Och i mars 1912 började Rutherford samarbeta och bli vän med Niels Bohr. Bohrs största förtjänst (hans foto presenteras nedan) var att han introducerade fundament alt nya funktioner i planetmodellen - idén om quanta.
Han lade fram "postulat" som verkade internt motsägelsefulla vid första anblicken. Enligt honom har atomen banor. En elektron som rör sig längs med dem strålar inte ut, i motsats till elektrodynamikens lagar, även om den har acceleration. Denna forskare påpekade en regel genom vilken dessa banor kan hittas. Han fick reda på att strålningskvanter endast uppträder när en elektron rör sig från bana till bana. Rutherford-Bohr-modellen av atomen löste många problem och blev också ett genombrott i världen av nya idéer. Dess upptäckt ledde till en radikal revidering av idéer om materia, om dess rörelse.
Ytterligare omfattande aktiviteter
År 1919Rutherford blev professor vid University of Cambridge och chef för Cavendish Laboratory. Dussintals forskare betraktade honom med rätta som sin lärare, inklusive de som senare vann Nobelpriser. Dessa är J. Chadwick, G. Moseley, M. Oliphant, J. Cockcroft, O. Gan, V. Geytler, Yu. B. Khariton, P. L. Kapitsa, G. Gamov och andra. Flödet av utmärkelser och utmärkelser blev mer och mer rikligt. 1914 tog Rutherford emot adeln. Han blev ordförande för British Association 1923, och från 1925 till 1930 var han ordförande för Royal Society. Ernest får titeln baron 1931 och blir herre. Men trots allt högre arbetsbelastningar, och inte bara vetenskapliga sådana, fortsätter han att attackera kärnans och atomens mysterier.
Vi erbjuder dig en intressant fakta relaterad till Rutherfords vetenskapliga verksamhet. Det är känt att Ernest Rutherford använde följande kriterium när han valde sina anställda: han gav personen som kom till honom för första gången en uppgift, och om en ny anställd sedan frågade vad han skulle göra härnäst fick han omedelbart sparken.
Forskaren har redan påbörjat experiment, som slutade med upptäckten av den artificiella klyvningen av atomkärnor och den artificiella omvandlingen av kemiska grundämnen. 1920 förutspådde Rutherford existensen av deuteron och neutron och blev 1933 initiativtagare till och deltagare i ett experiment för att testa förhållandet mellan energi och massa i kärnprocesser. 1932, i april, stödde han idén om att använda protonacceleratorer för att studera kärnreaktioner.
Death of Rutherford
Ernest Rutherfords verk och hans elevers arbete, som tillhör flera generationer, hade en enorm inverkan på vetenskap och teknik, på miljontals människors liv. Den store vetenskapsmannen kunde naturligtvis inte låta bli att fundera på om detta inflytande skulle vara positivt. Men han var en optimist, heligt trodde på vetenskap och på människor. Ernest Rutherford, vars korta biografi vi har beskrivit, dog 1937, den 19 oktober. Han begravdes i Westminster Abbey.
