Īsa Ernesta Rezerforda biogrāfija. Kodolfizikas "tēvs" Rezerforda biogrāfija īsi

ERNESTS RETERFORDS

Ernests Raterfords dzimis 1871. gada 30. augustā netālu no Nelsonas pilsētas (Jaunzēlande) imigranta no Skotijas ģimenē. Ernests bija ceturtais no divpadsmit bērniem. Viņa māte strādāja par lauku skolotāju. Topošā zinātnieka tēvs organizēja kokapstrādes uzņēmumu. Tēva vadībā zēns saņēma labu apmācību darbam darbnīcā, kas vēlāk viņam palīdzēja zinātniskā aprīkojuma projektēšanā un būvniecībā.

Pēc skolas beigšanas Havelokā, kur ģimene tolaik dzīvoja, viņš saņēma stipendiju, lai turpinātu izglītību Nelsona provinces koledžā, kur iestājās 1887. gadā. Divus gadus vēlāk Ernests nokārtoja eksāmenu Kenterberijas koledžā, Jaunzēlandes Universitātes filiālē Kraistčesterā. Koledžā Raterfordu ļoti ietekmēja viņa skolotāji: fizikas un ķīmijas skolotājs E. V. Bikertons un matemātiķis Dž. H. Kuks. Pēc tam, kad Rezerfordam 1892. gadā tika piešķirts mākslas bakalaura grāds, viņš palika Kenterberijas koledžā un turpināja studijas, pateicoties stipendijai matemātikā. Nākamajā gadā viņš kļuva par mākslas maģistrantu, vislabāk nokārtojot eksāmenus matemātikā un fizikā. Viņa maģistra darbs attiecās uz augstfrekvences radioviļņu noteikšanu, kuru esamība tika pierādīta pirms aptuveni desmit gadiem. Lai izpētītu šo fenomenu, viņš uzbūvēja bezvadu radio uztvērēju (vairākus gadus pirms Markoni) un ar tā palīdzību saņēma kolēģu raidītos signālus no pusjūdzes attāluma.

1894. gadā viņa pirmais iespiestais darbs “Dzelzs magnetizācija ar augstfrekvences izlādi” parādījās Jaunzēlandes Filozofijas institūta ziņās. 1895. gadā atbrīvojās stipendija zinātniskajai izglītībai; pirmais kandidāts uz šo stipendiju atteicās ģimenes iemeslu dēļ; otrs kandidāts bija Raterfords. Ierodoties Anglijā, Raterfords saņēma J. J. Tomsona uzaicinājumu strādāt Kembridžā Cavendish laboratorijā. Tā sākās Rezerforda zinātniskais ceļojums.

Tomsonu dziļi iespaidoja Rezerforda pētījumi par radioviļņiem, un 1896. gadā viņš ierosināja kopīgi pētīt rentgenstaru ietekmi uz elektriskajām izlādēm gāzēs. Tajā pašā gadā parādījās Tomsona un Rutherforda kopīgais darbs “Par elektroenerģijas pāreju caur gāzēm, kas pakļautas rentgena stariem”. Nākamajā gadā tika publicēts Rezerforda pēdējais raksts "Elektrisko viļņu magnētiskais detektors un daži tā pielietojumi". Pēc tam viņš pilnībā koncentrējas uz gāzu izlādes izpēti. 1897. gadā parādījās viņa jaunais darbs “Par rentgenstaru iedarbībai pakļauto gāzu elektrifikāciju un rentgenstaru absorbciju gāzēs un tvaikos”.

Viņu sadarbība deva nozīmīgus rezultātus, tostarp Tomsona atklājumu par elektronu, atomu daļiņu, kas nes negatīvu elektrisko lādiņu. Pamatojoties uz saviem pētījumiem, Tomsons un Raterfords izvirzīja hipotēzi, ka, kad rentgena stari iziet cauri gāzei, tie iznīcina šīs gāzes atomus, atbrīvojot vienādu skaitu pozitīvi un negatīvi lādētu daļiņu. Viņi sauca šīs daļiņas par joniem. Pēc šī darba Rezerfords sāka pētīt atomu struktūru.

1898. gadā Raterfords pieņēma profesora amatu Makgila universitātē Monreālā, kur viņš sāka virkni svarīgu eksperimentu par elementa urāna radioaktīvo emisiju. Rezerfordu, veicot savus ļoti darbietilpīgos eksperimentus, bieži pārņēma nomākts noskaņojums. Galu galā, neskatoties uz visiem viņa centieniem, viņš nesaņēma pietiekami daudz līdzekļu, lai izveidotu nepieciešamos instrumentus. Rezerfords ar savām rokām uzbūvēja lielu daļu eksperimentiem nepieciešamā aprīkojuma. Viņš Monreālā strādāja diezgan ilgu laiku - septiņus gadus. Izņēmums bija 1900. gadā, kad īsā ceļojumā uz Jaunzēlandi Raterfords apprecējās ar Mēriju Ņūtoni. Vēlāk viņiem piedzima meita.

Kanādā viņš veica fundamentālus atklājumus: atklāja torija emanāciju un atšķetināja tā sauktās inducētās radioaktivitātes būtību; Kopā ar Sodiju viņš atklāja radioaktīvo sabrukšanu un tās likumu. Šeit viņš uzrakstīja grāmatu "Radioaktivitāte".

Savā klasiskajā darbā Rezerfords un Sodijs pievērsās fundamentālajam jautājumam par radioaktīvo pārveidojumu enerģiju. Aprēķinot rādija emitēto alfa daļiņu enerģiju, viņi secina, ka "radioaktīvo transformāciju enerģija ir vismaz 20 000 reižu un, iespējams, miljons reižu lielāka nekā jebkuras molekulārās transformācijas enerģija." Rezerfords un Sodijs secināja, ka "enerģija" , kas paslēpts atomā, ir daudzkārt vairāk enerģijas, kas izdalās parastās ķīmiskās transformācijas laikā. Šī milzīgā enerģija, pēc viņu domām, būtu jāņem vērā, "skaidrojot kosmiskās fizikas parādības". Jo īpaši saules enerģijas noturību var izskaidrot ar to, ka “uz Saules notiek subatomiskās transformācijas procesi”.

Nevar vien brīnīties par autoru tālredzību, kuri kodolenerģijas kosmisko lomu saskatīja jau 1903. gadā. Šis gads bija šīs jaunās enerģijas formas atklāšanas gads, par kuru Raterfords un Sodijs runāja ar tādu pārliecību, nosaucot to par iekšējo atomu enerģiju.

Rezerforda zinātniskā darba apjoms Monreālā bija milzīgs; viņš publicēja 66 rakstus gan personīgi, gan kopā ar citiem zinātniekiem, neskaitot grāmatu “Radioaktivitāte”, kas Raterfordam atnesa pirmās klases pētnieka slavu. Viņš saņem uzaicinājumu ieņemt krēslu Mančestrā. 1907. gada 24. maijā Raterfords atgriezās Eiropā. Viņa dzīvē sākās jauns periods.

Mančestrā Rezerfords uzsāka enerģisku darbību, piesaistot jaunus zinātniekus no visas pasaules. Viens no viņa aktīvajiem līdzstrādniekiem bija vācu fiziķis Hanss Geigers, pirmā elementārdaļiņu skaitītāja (Ģēģera skaitītāja) radītājs. Mančestrā kopā ar Rezerfordu strādāja E. Marsdens, K. Fajanss, G. Moselejs, G. Hevesijs un citi fiziķi un ķīmiķi.

Nīls Bors, kurš ieradās Mančestrā 1912. gadā, vēlāk atcerējās šo periodu: “Šajā laikā Raterforda apkārtnē pulcējās liels skaits jauno fiziķu no visas pasaules, kurus piesaistīja viņa neparastais fiziķa talants un retās organizatora spējas. zinātniskās komandas sastāvā.

1908. gadā Raterfordam tika piešķirta Nobela prēmija ķīmijā "par viņa pētījumiem par elementu sabrukšanu radioaktīvo vielu ķīmijā". Savā atklāšanas runā Zviedrijas Karaliskās Zinātņu akadēmijas vārdā K. B. Haselbergs norādīja uz saikni starp Raterforda paveikto un Tomsona, Anrī Bekerela, Pjēra un Marijas Kirī darbiem. "Atklājumi noveda pie satriecoša secinājuma: ķīmiskais elements ... spēj pārveidoties par citiem elementiem," sacīja Haselbergs. Savā Nobela lekcijā Razerfords atzīmēja: “Ir pamats uzskatīt, ka alfa daļiņas, kuras tik brīvi izplūst no vairuma radioaktīvo vielu, ir identiskas pēc masas un sastāva, un tām jāsastāv no hēlija atomu kodoliem. Tāpēc mēs nevaram palīdzēt nonākt pie secinājuma, ka pamata radioaktīvo elementu, piemēram, urāna un torija, atomi vismaz daļēji ir jāveido no hēlija atomiem.

Pēc Nobela prēmijas saņemšanas Raterfords sāka pētīt fenomenu, kas novērots, kad plānas zelta folijas plāksne tika bombardēta ar alfa daļiņām, ko izstaro radioaktīvs elements, piemēram, urāns. Izrādījās, ka, izmantojot alfa daļiņu atstarošanas leņķi, ir iespējams izpētīt stabilo elementu struktūru, kas veido plāksni. Saskaņā ar tolaik pieņemtajām idejām atoma modelis bija kā rozīņu pudiņš: pozitīvie un negatīvie lādiņi atoma iekšienē bija vienmērīgi sadalīti un tāpēc nevarēja būtiski mainīt alfa daļiņu kustības virzienu. Rezerfords tomēr pamanīja, ka noteiktas alfa daļiņas novirzās no paredzētā virziena daudz lielākā mērā, nekā pieļauj teorija. Sadarbojoties ar Mančestras universitātes studentu Ernestu Marsdenu, zinātnieks apstiprināja, ka diezgan liels skaits alfa daļiņu ir novirzītas tālāk, nekā gaidīts, un dažas ir novirzītas vairāk nekā 90 grādu leņķī.

Pārdomājot šo fenomenu. Rezerfords ierosināja jaunu atoma modeli 1911. gadā. Saskaņā ar viņa teoriju, kas mūsdienās ir kļuvusi vispārpieņemta, pozitīvi lādētās daļiņas koncentrējas atoma smagajā centrā, bet negatīvi lādētās (elektroni) atrodas kodola orbītā, diezgan lielā attālumā no tā. Šis modelis, tāpat kā niecīgs Saules sistēmas modelis, pieņem, ka atomi galvenokārt sastāv no tukšas vietas.

Plaša Rezerforda teorijas atzīšana sākās, kad zinātnieka darbam Mančestras Universitātē pievienojās dāņu fiziķis Nīls Bors. Bors parādīja, ka ar Rezerforda piedāvāto struktūru var izskaidrot labi zināmās ūdeņraža atoma fizikālās īpašības, kā arī vairāku smagāku elementu atomus.

Rutherford grupas auglīgo darbu Mančestrā pārtrauca Pirmais pasaules karš. Karš izklīdināja draudzīgo komandu dažādās valstīs, kuras karoja savā starpā. Mozelijs, kurš tikko bija padarījis savu vārdu slavenu ar lielu atklājumu rentgenstaru spektroskopijā, tika nogalināts, un Čadviks nīkuļoja vācu gūstā. Lielbritānijas valdība iecēla Rezerfordu par "Admirāļa izgudrošanas un izpētes štāba" locekli, kas ir organizācija, kas izveidota, lai atrastu līdzekļus cīņai ar ienaidnieka zemūdenēm. Tāpēc Rezerforda laboratorija sāka pētīt skaņas izplatīšanos zem ūdens, lai nodrošinātu teorētisku bāzi zemūdeņu atrašanās vietas noteikšanai. Tikai pēc kara beigām zinātnieks varēja atsākt pētījumus, taču citā vietā.

Pēc kara viņš atgriezās Mančestras laboratorijā un 1919. gadā veica vēl vienu fundamentālu atklājumu. Rezerfordam izdevās mākslīgi veikt pirmo atomu pārveidošanas reakciju. Slāpekļa atomu bombardēšana ar alfa daļiņām. Rezerfords atklāja, ka tas rada skābekļa atomus. Šis jaunais novērojums sniedza papildu pierādījumus par atomu spēju pārveidoties. Šajā gadījumā, šajā gadījumā, no slāpekļa atoma kodola izdalās protons - daļiņa, kas nes vienu pozitīvu lādiņu. Rezerforda pētījumu rezultātā strauji pieauga atomfiziķu interese par atoma kodola dabu.

1919. gadā Rezerfords pārcēlās uz Kembridžas universitāti, aizstājot Tomsonu eksperimentālās fizikas profesora un Kavendišas laboratorijas direktora amatā, un 1921. gadā viņš ieņēma dabaszinātņu profesora amatu Londonas Karaliskajā institūtā. 1925. gadā zinātnieks tika apbalvots ar Lielbritānijas ordeni par nopelniem. 1930. gadā Raterfords tika iecelts par Zinātnisko un rūpniecisko pētījumu biroja valdības konsultatīvās padomes priekšsēdētāju. 1931. gadā viņš saņēma lorda titulu un kļuva par Anglijas parlamenta Lordu palātas locekli.

Rezerfords centās nodrošināt, ka, izmantojot zinātnisku pieeju visu viņam uzticēto uzdevumu izpildei, viņš veicinās savas dzimtenes slavas palielināšanu. Viņš pastāvīgi un ar lieliem panākumiem apgalvoja autoritatīvās institūcijās par nepieciešamību pēc pilnīga valdības atbalsta zinātnes un pētniecības darbam.

Savas karjeras kulminācijā zinātnieks savā laboratorijā Kembridžā piesaistīja daudzus talantīgus jaunos fiziķus, tostarp P. M. Bleketu, Džonu Kokkroftu, Džeimsu Čedviku un Ernestu Voltonu. Šajā laboratorijā viesojās arī padomju zinātnieks Kapitsa.

Vienā no savām vēstulēm Kapitsa sauc Rutherfordu par krokodilu. Fakts ir tāds, ka Rezerfordam bija skaļa balss, un viņš nezināja, kā to kontrolēt. Meistara spēcīgā balss, satiekot kādu gaitenī, brīdināja laboratorijās esošos par viņa pieeju, un darbiniekiem bija laiks “apkopot domas”. Kapitsa grāmatā “Profesora Rutherforda memuāri” rakstīja: “Viņš bija diezgan stingrs pēc izskata, augums pārsniedza vidējo, acis bija zilas, vienmēr ļoti dzīvespriecīgas, viņa seja bija ļoti izteiksmīga. Viņš bija aktīvs, viņa balss bija skaļa, viņš nezināja, kā to labi modulēt, visi par to zināja, un pēc viņa intonācijas varēja spriest, vai profesors ir garā vai nē. Visā viņa saskarsmē ar cilvēkiem viņa sirsnība un spontanitāte bija manāma jau no pirmā vārda. Viņa atbildes vienmēr bija īsas, skaidras un precīzas. Kad kāds viņam kaut ko pateica, viņš nekavējoties reaģēja, neatkarīgi no tā, kas tas bija. Ar viņu varēja pārrunāt jebkuru problēmu – viņš nekavējoties sāka par to runāt labprāt.

Lai gan pašam Raterfordam bija mazāk laika aktīviem pētījumiem, viņa dziļā interese par pētniecību un skaidra vadība palīdzēja saglabāt viņa laboratorijā veiktā darba augsto līmeni.

Rezerfords spēja identificēt savas zinātnes svarīgākās problēmas, padarot pētījuma priekšmetu joprojām nezināmus savienojumus dabā. Līdzās tālredzības dāvanai, kas viņam kā teorētiķim piemīt, Raterfordam bija praktiska sfēra. Pateicoties viņai, viņš vienmēr precīzi izskaidroja novērotās parādības, lai arī cik neparastas tās varētu šķist no pirmā acu uzmetiena.

Studenti un kolēģi zinātnieku atcerējās kā mīļu, laipnu cilvēku. Viņi apbrīnoja viņa neparasto radošo domāšanas veidu, atceroties, kā viņš priecīgi teica pirms katra jauna pētījuma uzsākšanas: "Es ceru, ka šī ir svarīga tēma, jo joprojām ir tik daudz lietu, ko mēs nezinām."

Raizējies par Ādolfa Hitlera nacistu valdības politiku, Raterfords 1933. gadā kļuva par Akadēmiskās palīdzības padomes prezidentu, kas tika izveidota, lai palīdzētu tiem, kas bēg no Vācijas.

Viņš baudīja labu veselību gandrīz līdz mūža beigām un nomira Kembridžā 1937. gada 19. oktobrī pēc īslaicīgas slimības. Atzīstot viņa izcilos nopelnus zinātnes attīstībā, zinātnieks tika apglabāts Vestminsteras abatijā.

No grāmatas 100 lielie Nobela prēmijas laureāti autors Musskis Sergejs Anatoļjevičs

ERNESTS RETERFORDS (1871-1937)Kā raksta V.I. Grigorjevs: “Ernests Raterfords, kurš bieži pamatoti tiek dēvēts par vienu no mūsu gadsimta fizikas titāniem, vairāku viņa studentu paaudžu darbiem bija milzīga ietekme ne tikai uz mūsu gadsimta zinātni un tehnoloģijām, bet arī

No grāmatas Slavenu vīriešu domas, aforismi un joki autors

Ernests RETERFORDS (1871–1937) angļu fiziķis Zinātnes iedala fizikā un pastmarku kolekcionēšanā. * * * Dialogs starp jauno fiziķi un Raterfordu: - Es strādāju no rīta līdz vakaram. - Kad tu domā? * * * Trīs zinātniskās patiesības atpazīšanas posmi: pirmais - "tas ir absurds", otrais - "šajā

No autores grāmatas Lielā padomju enciklopēdija (BL). TSB

Blohs Ernests Blohs Ernests (1880. gada 24. jūlijs, Ženēva – 1959. gada 16. jūlijs, Portlenda, Oregona), šveiciešu un amerikāņu komponists, vijolnieks, diriģents un pedagogs. Starp viņa skolotājiem ir E. Žaks-Dalkrozs un E. Ysaye. Ženēvas konservatorijas profesors (1911-15). gadā viņš darbojās kā simfoniskais diriģents

No autores grāmatas Lielā padomju enciklopēdija (KR). TSB

No autores grāmatas Lielā padomju enciklopēdija (LA). TSB

No grāmatas Lielā citātu un frāžu vārdnīca autors Dušenko Konstantīns Vasiļjevičs

Ernests RETERFORDS (Rutherford, Ernest, 1871-1937), britu fiziķis 23 ** Un kad jūs domājat? Atbildiet jaunam fiziķim, kurš teica, ka strādā no rīta līdz

No grāmatas Pasaules vēsture teicienos un citātos autors Dušenko Konstantīns Vasiļjevičs

56. ERNESTS RETERFORDS (1871–1937) Ernests Raterfords tiek uzskatīts par divdesmitā gadsimta izcilāko eksperimentālo fiziķi. Viņš ir galvenā figūra mūsu zināšanās par radioaktivitāti un cilvēks, kurš bija kodolfizikas pionieris. Papildus viņa

No autora grāmatas

Kā Ernests Rezerfords klasificēja zinātni? Lielāko daļu 20. gadsimta (no 1910. gadiem līdz 60. gadiem) daudzi fiziķi nicīgi skatījās uz saviem zinātniskajiem kolēģiem citās zinātnes jomās. Viņi saka, ka tad, kad sieva amerikāni

No autora grāmatas

RETERFORDS (Rutherford, Ernest, 1871–1937), angļu fiziķis 52 Zinātnes iedala fizikā un pastmarku vākšanā. Kā grāmatā ir sniegts Rezerforda “slavenais asprātīgums”. Dž.Bērksa Ernests Raterfords Mančestrā (1962). ? Birks J. B. Raterfords Mančestrā. – Londona, 1962., 1. lpp.

No autora grāmatas

BEVIN, Ernest (Bevin, Ernest, 1881–1951), britu leiboristu politiķis, 1945–1951. ārlietu ministrs29Atverot šo Pandoras lādi, nevar pateikt, kādi Trojas zirgi izlēks.Par Eiropas Padomi; dots grāmatā. R. Bārklijs "Ernests Bevins un Ārlietu ministrija" (1975).

No autora grāmatas

RENĀNS, Ernests (Renan, Ernest, 1823–1892), franču vēsturnieks23bGrieķu brīnums. // Brīnumgrieķija “Lūgšana Akropolei” (1888) “Ilgu laiku es vairs neticēju brīnumam tiešā nozīmē; un ebreju tautas unikālais liktenis, kas noveda pie Jēzus un kristietības, man kaut kas likās

E. Rezerforda raksta pirmā lapa Philosophical Magazine, 6, 21 (1911), kurā pirmo reizi tika ieviests jēdziens “atoma kodols”.

Atomu kodols, ko pirms 100 gadiem atklāja E. Rezerfords, ir saistīta mijiedarbības protonu un neitronu sistēma. Katrs atomu kodols ir unikāls savā veidā. Lai aprakstītu atomu kodolus, ir izstrādāti dažādi modeļi, kas apraksta atsevišķas specifiskas atomu kodolu pazīmes. Atomu kodolu īpašību izpēte pavēra jaunu pasauli - subatomisko kvantu pasauli un noveda pie jaunu saglabāšanas un simetrijas likumu noteikšanas. Kodolfizikā iegūtās zināšanas tiek plaši izmantotas dabaszinātnēs no dzīvo sistēmu izpētes līdz astrofizikai.

1. 1911. gads Raterfords atklāj atoma kodolu.

Žurnāla "Philosophical Magazine" 1911. gada jūnija numurā tika publicēts E. Raterforda darbs "α- un β-daļiņu izkliede pa matēriju un atoma uzbūve", kurā jēdziens "atoma kodols".
E. Rezerfords analizēja G. Geigera un E. Marsdena darba rezultātus par α-daļiņu izkliedi uz plānas zelta folijas, kurā negaidīti atklājās, ka neliels skaits α-daļiņu novirzās ar leņķi, kas ir lielāks par 90°. Šis rezultāts bija pretrunā ar tolaik dominējošo J. J. Tomsona atoma modeli, saskaņā ar kuru atoms sastāvēja no negatīvi lādētiem elektroniem un vienāda daudzuma pozitīvās elektrības, kas vienmērīgi sadalīta sfērā ar rādiusu R ≈ 10 - 8 cm Lai izskaidrotu iegūtos rezultātus Geigers un Marsdens, Raterfords izstrādāja modeli punktveida elektriskā lādiņa izkliedei ar citu punktveida lādiņu, pamatojoties uz Kulona likumu un Ņūtona kustības likumiem, un ieguva α-daļiņu izkliedes varbūtības atkarību leņķī θ no enerģijas E. no incidenta α-daļiņas

Geigera un Marsdena izmērīto α daļiņu leņķisko sadalījumu varētu izskaidrot tikai tad, ja pieņemtu, ka atomam ir centrālais lādiņš, kas sadalīts apgabalā, kura lielums<10 -12 см. Результирующий заряд ядра приблизительно равен Ae/2, где A - вес атома в атомных единицах массы, e - фундаментальная единица заряда. Точность определения величины заряда ядра золота составила ≈ 20%. Так возникла планетарная модель атома, согласно которой атом состоит из массивного положительно заряженного атомного ядра и вращающихся вокруг него электронов. Так как в целом атом электрически нейтрален - положительный заряд ядра компенсировался отрицательным зарядом электронов. Число электронов в атоме определялось величиной заряда ядра Z.

1910. gadā Raterforda laboratorijā ieradās jauns zinātnieks vārdā Marsdens. Viņš lūdza Rezerfordu uzdot viņam kādu ļoti vienkāršu problēmu. Rezerfords lika viņam saskaitīt alfa daļiņas, kas iet cauri matērijai, un atrast to izkliedi. Tajā pašā laikā Rezerfords atzīmēja, ka, viņaprāt, Marsdens neatradīs neko pamanāmu. Rezerfords savus apsvērumus balstīja uz tajā laikā pieņemto Tomsona atoma modeli. Saskaņā ar šo modeli atoms tika attēlots ar sfēru, kuras izmērs ir 10 -8 cm ar vienādi sadalītu pozitīvo lādiņu, kurā bija mijas elektroni. Pēdējo harmoniskās vibrācijas noteica emisijas spektrus. Ir viegli parādīt, ka alfa daļiņām vajadzētu viegli iziet cauri šādai sfērai, un nevarēja sagaidīt īpašu izkliedi. Alfa daļiņas iztērēja visu enerģiju savā ceļā, lai izmestu elektronus, kas jonizēja apkārtējos atomus.
Marsdens Geigera vadībā sāka veikt savus novērojumus un drīz vien pamanīja, ka lielākā daļa alfa daļiņu iziet cauri matērijai, taču joprojām ir manāma izkliede, un šķiet, ka dažas daļiņas atlec atpakaļ. Kad Rezerfords par to uzzināja, viņš teica:
Tas ir neiespējami. Tas ir tikpat neiespējami kā neiespējami, ka lode atlec no papīra.
Šī frāze parāda, cik konkrēti un tēlaini viņš redzēja šo fenomenu.
Marsdens un Geigers publicēja savu darbu, un Rezerfords nekavējoties nolēma, ka esošā ideja par atomu ir nepareiza un ir radikāli jāpārskata.
Pētot atspoguļoto α-daļiņu sadalījuma likumu, Raterfords mēģināja noteikt, kāds lauka sadalījums atoma iekšienē ir nepieciešams, lai noteiktu dispersijas likumu, saskaņā ar kuru α-daļiņas varētu pat atgriezties atpakaļ. Viņš nonāca pie secinājuma, ka tas ir iespējams, ja viss lādiņš ir koncentrēts nevis visā atoma tilpumā, bet gan centrā. Šī centra izmērs, ko viņš sauca par kodolu, ir ļoti mazs: 10
-12 —10 -13 cm diametrā. Bet kur tad mums vajadzētu novietot elektronus? Rezerfords nolēma, ka negatīvi lādētie elektroni jāsadala pa apli – tos varētu noturēt ar rotāciju, kuras centrbēdzes spēks līdzsvaro kodola pozitīvā lādiņa pievilcības spēku. Līdz ar to atoma modelis ir nekas vairāk kā noteikta Saules sistēma, kas sastāv no kodola – saules un elektroniem – planētām. Tāpēc viņš izveidoja savu atoma modeli.
Šis modelis sastapās ar pilnīgu neizpratni, jo tas bija pretrunā ar dažiem toreizējiem, šķietami nesatricināmiem, fizikas pamatiem..

P.L. Kapitsa. "Atmiņas par profesoru E. Rezerfordu"

1909-1911 G. Geigera un E. Marsdena eksperimenti

G. Geigers un E. Marsdens redzēja, ka, izejot cauri plānai zelta folijai, lielākā daļa α daļiņu, kā gaidīts, izlidoja cauri bez novirzes, taču negaidīti tika atklāts, ka dažas α daļiņas ir novirzītas ļoti lielos leņķos. Dažas alfa daļiņas pat tika izkliedētas pretējā virzienā. Tomsona un Raterforda modeļu atomu elektriskā lauka intensitātes aprēķini liecina par būtisku atšķirību starp šiem modeļiem. Pozitīvā lādiņa lauka intensitāte, kas sadalīta pa atoma virsmu Tomsona modeļa gadījumā ir ~10 13 V/m. Rezerforda modelī pozitīvais lādiņš atrodas atoma centrā reģionā R< 10 -12 см создаёт напряженности поля на 8 порядков больше. Только такое сильное электрического поле массивного заряженного тела может отклонить α-частицы на большие углы, в то время как в слабом электрическом поле модели Томсона это было невозможно.

E. Rezerfords, 1911. gads "Tas ir labi zināmsα - Unβ -daļiņas, saduroties ar vielas atomiem, piedzīvo novirzi no taisna ceļa. Šī izkliede ir daudz pamanāmāka iekšāβ -daļiņas nekāα -daļiņas, jo tiem ir ievērojami zemāki impulsi un enerģijas. Tāpēc nav šaubu, ka šādas ātri kustīgas daļiņas iekļūst atomos, ar kuriem tās saskaras, un ka novērotās novirzes ir saistītas ar spēcīgu elektrisko lauku, kas darbojas atomu sistēmā. Parasti tika pieņemts, ka staru izkliedeα - vaiβ -stari, kas iet caur plānu vielas plāksni, ir daudzu mazu izkliedes rezultāts vielas atomu pārejas laikā. Tomēr Geigera un Marsdena novērojumi parādīja, ka zināmā mērāα -daļiņas vienā sadursmē piedzīvo novirzi vairāk nekā 90°. Vienkāršs aprēķins parāda, ka atomā ir jābūt spēcīgam elektriskajam laukam, lai vienas sadursmes laikā radītu tik lielu novirzi.

1911 E. Rezerfords. Atomu kodols

α + 197 Au → α + 197 Au


Ernests Rezerfords
(1891-1937)

Pamatojoties uz atoma planētu modeli, Rezerfords atvasināja formulu, kas apraksta α daļiņu izkliedi uz plānas zelta folijas, kas atbilst Geigera un Marsdena rezultātiem. Rezerfords pieņēma, ka α daļiņas un atomu kodolus, ar kuriem tās mijiedarbojas, var uzskatīt par punktveida masām un lādiņiem un ka starp pozitīvi lādētiem kodoliem un α daļiņām darbojas tikai elektrostatiski atgrūdoši spēki un ka kodols ir tik smags salīdzinājumā ar α daļiņu, ka tas darbojas. mijiedarbības laikā nepārvietojas. Elektroni rotē ap atoma kodolu raksturīgā atomu mērogā ~10-8 cm un savas mazās masas dēļ neietekmē α-daļiņu izkliedi.

Pirmkārt, Rezerfords ieguva α-daļiņas ar enerģiju E izkliedes leņķa θ atkarību no trieciena parametra b sadursmē ar punktveida masīvu kodolu. b - trieciena parametrs - minimālais attālums, kādā α-daļiņa tuvotos kodolam, ja starp tām nebūtu atgrūšanas spēku, θ - α-daļiņas izkliedes leņķis, Z 1 e - α-daļiņas elektriskais lādiņš, Z 2 e - elektriskā lādiņa kodoli.
Pēc tam Raterfords aprēķināja, kāda α daļiņu kūļa daļa ar enerģiju E ir izkliedēta ar leņķi θ atkarībā no kodola lādiņa Z 2 e un α daļiņas lādiņa Z 1 e. Tādējādi, pamatojoties uz klasiskajiem Ņūtona un Kulona likumiem, tika iegūta slavenā Raterforda izkliedes formula. Galvenais formulas atvasināšanā bija pieņēmums, ka atoms satur masīvu pozitīvi lādētu centru, kura izmēri ir R< 10 -12 см.

E. Rezerfords, 1911: "Vienkāršākais pieņēmums ir tāds, ka atomam ir centrālais lādiņš, kas sadalīts ļoti mazā tilpumā, un ka lielas atsevišķas novirzes ir saistītas ar centrālo lādiņu kopumā, nevis no tā sastāvdaļām. Tajā pašā laikā eksperimentālie dati nav pietiekami precīzi, lai noliegtu nelielas pozitīvā lādiņa daļas eksistences iespējamību satelītu veidā, kas atrodas kaut kādā attālumā no centra... Jāpiebilst, ka atrastā aptuvenā zelta atoma centrālā lādiņa vērtība (100e) aptuveni sakrīt ar atrasto vērtību, kurā zelta atoms sastāvētu no 49 hēlija atomiem, katrs nesot lādiņu 2e. Varbūt tā ir tikai sakritība, taču tā ir ļoti vilinoši no hēlija atomu emisijas viedokļa, kas satur divas radioaktīvas vielas lādiņa vienības.


J. J. Tomsons un E. Raterfords

E. Rezerfords, 1921:"Atoma kodolstruktūras jēdziens sākotnēji radās no mēģinājumiem izskaidrot α daļiņu izkliedi lielos leņķos, kad tās iet cauri plāniem vielas slāņiem. Tā kā α daļiņām ir liela masa un liels ātrums, šīs ievērojamās novirzes bija ārkārtīgi ievērojamas; tie norādīja uz ļoti elektriski intensīvu esamību! vai magnētiskie lauki atomu iekšienē. Lai izskaidrotu šos rezultātus, bija jāpieņem, ka atoms sastāv no uzlādēta masīva kodola, kura izmērs ir ļoti mazs, salīdzinot ar parasti pieņemto atoma diametra vērtību. Šis pozitīvi lādētais kodols satur lielāko daļu atoma masas, un to noteiktā attālumā ieskauj negatīvi elektroni, kas ir sadalīti noteiktā veidā; kuru skaits ir vienāds ar kopējo pozitīvo kodola lādiņu. Šādos apstākļos kodola tuvumā vajadzētu pastāvēt ļoti intensīvam elektriskajam laukam, un α-daļiņas, satiekoties ar atsevišķu atomu, kas iet tuvu kodolam, tiek novirzītas ievērojamos leņķos. Pieņemot, ka elektriskie spēki mainās apgriezti ar attāluma kvadrātu apgabalā, kas atrodas blakus kodolam, autors ieguva sakarību, kas saista noteiktā leņķī izkliedēto α-daļiņu skaitu ar kodola lādiņu un α enerģiju. - daļiņa.
Jautājums, vai elementa atomskaitlis ir derīgs tā kodollādiņa mērs, ir tik svarīgs, ka tā atrisināšanai ir jāizmanto visas iespējamās metodes. Pašlaik Cavendish laboratorijā tiek veikti vairāki pētījumi, lai pārbaudītu šo attiecību precizitāti. Divas vistiešākās metodes ir balstītas uz ātru α- un β-staru izkliedes izpēti. Pirmo metodi izmanto Čadviks, kurš izmanto jaunas metodes; pēdējo metodi izmanto Crowthar. Čedvika līdz šim iegūtie rezultāti pilnībā apstiprina atomskaitļa identitāti ar kodollādiņu eksperimenta iespējamās precizitātes robežās, kas Čedvikam ir aptuveni 1%.

Neskatoties uz to, ka divu protonu un divu neitronu kombinācija ir ārkārtīgi stabils veidojums, šobrīd tiek uzskatīts, ka α daļiņas nav iekļautas kodolā kā neatkarīgs strukturāls veidojums. α-radioaktīvo elementu gadījumā α daļiņas saistīšanās enerģija ir lielāka par enerģiju, kas nepieciešama, lai atsevišķi noņemtu divus protonus un divus neitronus no kodola, tāpēc α daļiņu var izstarot no kodola, lai gan tās nav. kodols kā patstāvīga izglītība.
Rezerforda pieņēmums, ka atoma kodols var sastāvēt no noteikta skaita hēlija atomu vai aptuveni pozitīvi lādētiem kodola pavadoņiem, bija pilnīgi dabisks viņa atklājuma skaidrojums. α radioaktivitāte. Ideja, ka daļiņas varētu rasties dažādu mijiedarbību rezultātā, tolaik vēl nepastāvēja.
E. Rezerforda 1911. gadā atklātais atoma kodols un tam sekojošā kodolparādību izpēte radikāli mainīja mūsu izpratni par apkārtējo pasauli. Tas bagātināja zinātni ar jauniem jēdzieniem un bija matērijas subatomiskās struktūras izpētes sākums.

Angļu fiziķis Ernests Raterfords dzimis Jaunzēlandē, netālu no Nelsona. Viņš bija viens no 12 ratu meistara un celtnieka Džeimsa Raterforda, skota, un Martas (Tompsones) Raterfordas, angļu valodas skolotājas, bērniem. Rezerfords vispirms mācījās vietējās pamatskolās un vidusskolās, bet pēc tam kļuva par stipendiātu Nelsona koledžā, privātajā augstskolā, kur sevi pierādīja kā talantīgu studentu, īpaši matemātikā. Pateicoties saviem akadēmiskajiem panākumiem, Razerfords saņēma vēl vienu stipendiju, kas ļāva viņam apmeklēt Kenterberijas koledžu Kraistčērčā, vienā no lielākajām Jaunzēlandes pilsētām.

Koledžā Raterfordu ļoti ietekmēja viņa skolotāji: fizikas un ķīmijas skolotājs E. V. Bikertons un matemātiķis Dž. H. Kuks. Pēc tam, kad Rezerfordam 1892. gadā tika piešķirts mākslas bakalaura grāds, viņš palika Kenterberijas koledžā un turpināja studijas, pateicoties stipendijai matemātikā. Nākamajā gadā viņš kļuva par mākslas maģistrantu, vislabāk nokārtojot eksāmenus matemātikā un fizikā. Viņa maģistra darbs attiecās uz augstfrekvences radioviļņu noteikšanu, kuru esamība tika pierādīta pirms aptuveni desmit gadiem. Lai izpētītu šo fenomenu, viņš uzbūvēja radio uztvērēju (vairākus gadus pirms Guglielmo Markoni) un ar tā palīdzību saņēma kolēģu raidītos signālus no pusjūdzes attāluma.

1894. gadā Raterfordam tika piešķirts zinātņu bakalaura grāds. Kenterberijas koledžā bija tradīcija, ka ikvienam studentam, kurš pabeidza mākslas maģistra grādu un palika koledžā, bija jāturpina studijas un jāiegūst zinātņu bakalaura grāds. Pēc tam Raterfords īsu laiku mācīja vienā no zēnu skolām Kraistčērčā. Pateicoties savām neparastajām spējām zinātnē, Rezerfordam tika piešķirta stipendija Kembridžas universitātei Anglijā, kur viņš studēja Cavendish Laboratory, vienā no pasaules vadošajiem zinātniskās pētniecības centriem.

Kembridžā Raterfords strādāja angļu fiziķa J. J. Tomsona uzraudzībā. Tomsonu dziļi iespaidoja Rezerforda pētījumi par radioviļņiem, un 1896. gadā viņš ierosināja kopīgi pētīt rentgenstaru (to gadu iepriekš atklāja Vilhelms Rentgens) ietekmi uz elektriskajām izlādēm gāzēs. Viņu sadarbība deva nozīmīgus rezultātus, tostarp Tomsona atklājumu par elektronu, atomu daļiņu, kas nes negatīvu elektrisko lādiņu. Pamatojoties uz saviem pētījumiem, Tomsons un Raterfords izvirzīja hipotēzi, ka, kad rentgena stari iziet cauri gāzei, tie iznīcina šīs gāzes atomus, atbrīvojot vienādu skaitu pozitīvi un negatīvi lādētu daļiņu. Viņi sauca šīs daļiņas par joniem. Pēc šī darba Rezerfords sāka pētīt atomu struktūru.

1898. gadā Rezerfords pieņēma profesora amatu Makgila universitātē Monreālā, Kanādā, kur viņš uzsāka virkni svarīgu eksperimentu par elementa urāna radioaktīvo emisiju. Drīz viņš atklāja divus šī starojuma veidus: alfa staru emisiju, kas iekļūst tikai nelielā attālumā, un beta starus, kas iekļūst daudz lielākā attālumā. Pēc tam Rezerfords atklāja, ka radioaktīvais torijs izdala gāzveida radioaktīvu produktu, ko viņš sauca par "emanāciju" (emisiju).

Turpmākie pētījumi parādīja, ka divi citi radioaktīvie elementi - rādijs un aktīnijs - arī rada emanāciju. Pamatojoties uz šiem un citiem atklājumiem, Raterfords nonāca pie diviem svarīgiem secinājumiem, lai izprastu radiācijas būtību: visi zināmie radioaktīvie elementi izstaro alfa un beta starus, un, kas ir vēl svarīgāk, jebkura radioaktīvā elementa radioaktivitāte samazinās pēc noteikta noteikta laika perioda. Šie atklājumi ļāva pieņemt, ka visi radioaktīvie elementi pieder vienai atomu grupai un ka to klasifikācija var būt balstīta uz to radioaktivitātes samazināšanās periodu.

Pamatojoties uz turpmākiem pētījumiem, kas veikti Makgila universitātē 1901.–1902. gadā, Raterfords un viņa kolēģis Frederiks Sodijs izklāstīja viņu radītās radioaktivitātes teorijas galvenos principus. Saskaņā ar šo teoriju radioaktivitāte rodas, kad atoms zaudē daļiņu, kas tiek izmesta lielā ātrumā, un šis zudums pārvērš viena ķīmiskā elementa atomu par cita ķīmiskā elementa atomu. Rezerforda un Sodija izvirzītā teorija bija pretrunā vairākām iepriekš pastāvošām idejām, tostarp sen pieņemtajai koncepcijai, ka atomi ir nedalāmas un nemainīgas daļiņas. Rezerfords veica turpmākus eksperimentus, lai iegūtu rezultātus, kas apstiprināja viņa teoriju. 1903. gadā viņš pierādīja, ka alfa daļiņām ir pozitīvs lādiņš. Tā kā šīm daļiņām ir izmērāma masa, to "izgrūšana" no atoma ir ļoti svarīga, lai vienu radioaktīvo elementu pārvērstu citā. Rezultātā iegūtā teorija arī ļāva Rutherfordam paredzēt ātrumu, ar kādu dažādi radioaktīvie elementi pārvērtīsies par tā dēvēto meitas materiālu. Zinātnieks bija pārliecināts, ka alfa daļiņas nav atšķiramas no hēlija atoma kodola. Tas tika apstiprināts, kad Sodijs, toreiz strādājot ar angļu ķīmiķi Viljamu Remziju, atklāja, ka rādija emanācijā ir hēlijs, iespējamā alfa daļiņa.

1907. gadā Raterfords, tiecoties būt tuvāk zinātniskās pētniecības centram, ieņēma fizikas profesora amatu Mančestras Universitātē (Anglija). Ar Hansa Geigera palīdzību, kurš vēlāk kļuva slavens kā Geigera skaitītāja izgudrotājs, Raterfords Mančestrā izveidoja radioaktivitātes izpētes skolu.

1908. gadā Raterfordam tika piešķirta Nobela prēmija ķīmijā "par viņa pētījumiem par elementu sabrukšanu radioaktīvo vielu ķīmijā". Savā atklāšanas runā Zviedrijas Karaliskās Zinātņu akadēmijas vārdā K. B. Haselbergs norādīja uz saikni starp Raterforda veikto darbu un J. J. Tomsona, Anrī Bekerela, Pjēra un Marijas Kirī darbu. "Atklājumi noveda pie satriecoša secinājuma: ķīmiskais elements... spēj pārveidoties citos elementos," sacīja Haselbergs. Savā Nobela lekcijā Razerfords atzīmēja: “Ir pamats uzskatīt, ka alfa daļiņas, kuras tik brīvi izplūst no vairuma radioaktīvo vielu, ir identiskas pēc masas un sastāva, un tām jāsastāv no hēlija atomu kodoliem. Tāpēc mēs nevaram nonākt pie secinājuma, ka pamata radioaktīvo elementu, piemēram, urāna un torija, atomi vismaz daļēji ir jākonstruē no hēlija atomiem.

Pēc Nobela prēmijas saņemšanas Raterfords sāka pētīt fenomenu, kas novērots, kad plānas zelta folijas plāksne tika bombardēta ar alfa daļiņām, ko izstaro radioaktīvs elements, piemēram, urāns. Izrādījās, ka, izmantojot alfa daļiņu atstarošanas leņķi, ir iespējams izpētīt stabilo elementu struktūru, kas veido plāksni. Saskaņā ar tolaik pieņemtajām idejām atoma modelis bija kā rozīņu pudiņš: pozitīvie un negatīvie lādiņi atoma iekšienē bija vienmērīgi sadalīti un tāpēc nevarēja būtiski mainīt alfa daļiņu kustības virzienu. Rezerfords tomēr pamanīja, ka noteiktas alfa daļiņas novirzās no paredzētā virziena daudz lielākā mērā, nekā pieļauj teorija. Sadarbojoties ar Mančestras universitātes studentu Ernestu Marsdenu, zinātnieks apstiprināja, ka diezgan liels skaits alfa daļiņu ir novirzītas tālāk, nekā gaidīts, un dažas ir novirzītas vairāk nekā 90 grādu leņķī.

Pārdomājot šo fenomenu, Rezerfords 1911. gadā ierosināja jaunu atoma modeli. Saskaņā ar viņa teoriju, kas mūsdienās ir kļuvusi vispārpieņemta, pozitīvi lādētas daļiņas koncentrējas atoma smagajā centrā, bet negatīvi lādētās (elektroni) atrodas orbītā ap kodolu, diezgan lielā attālumā no tā. Šis modelis, tāpat kā niecīgs Saules sistēmas modelis, pieņem, ka atomi galvenokārt sastāv no tukšas vietas. Plaša Rezerforda teoriju atpazīstamība sākās 1913. gadā, kad zinātnieka darbam Mančestras Universitātē pievienojās dāņu fiziķis Nīls Bors. Bors parādīja, ka ar Rezerforda piedāvāto struktūru var izskaidrot labi zināmās ūdeņraža atoma fizikālās īpašības, kā arī vairāku smagāku elementu atomus.

Kad sākās Pirmais pasaules karš, Raterfords tika iecelts Lielbritānijas Admiralitātes Izgudrojumu un pētniecības biroja civilajā komitejā un pētīja zemūdeņu atrašanās vietas noteikšanas problēmu, izmantojot akustiku. Pēc kara viņš atgriezās Mančestras laboratorijā un 1919. gadā veica vēl vienu fundamentālu atklājumu. Pētot ūdeņraža atomu struktūru, bombardējot tos ar liela ātruma alfa daļiņām, viņš savā detektorā pamanīja signālu, ko varētu izskaidrot ar ūdeņraža atoma kodola iekustināšanu, sadursmē ar alfa daļiņu. Taču tieši tāds pats signāls parādījās, kad zinātnieks ūdeņraža atomus aizstāja ar slāpekļa atomiem. Rezerfords skaidroja šīs parādības iemeslu, sakot, ka bombardēšana izraisa stabila atoma sabrukšanu. Tie. Procesā, kas līdzīgs dabā notiekošajam sabrukumam, ko izraisa starojums, alfa daļiņa izsit vienu protonu (ūdeņraža atoma kodolu) no parasti stabilā slāpekļa atoma kodola un piešķir tam milzīgu ātrumu. Papildu pierādījumi par labu šādai šīs parādības interpretācijai tika iegūti 1934. gadā, kad Frederiks Džolio un Irēna Džolio-Kirī atklāja mākslīgo radioaktivitāti.

1919. gadā Rezerfords pārcēlās uz Kembridžas universitāti, aizstājot Tomsonu eksperimentālās fizikas profesora un Kavendišas laboratorijas direktora amatā, un 1921. gadā viņš ieņēma dabaszinātņu profesora amatu Londonas Karaliskajā institūtā. 1930. gadā Raterfords tika iecelts par Zinātnisko un rūpniecisko pētījumu biroja valdības konsultatīvās padomes priekšsēdētāju. Būdams savas karjeras virsotnē, zinātnieks savā laboratorijā Kembridžā piesaistīja darbam daudz talantīgus jaunos fiziķus, t.sk. P. M. Blekets, Džons Kokkrofts, Džeimss Čedviks un Ernests Voltons. Lai gan pašam Raterfordam bija mazāk laika aktīviem pētījumiem, viņa dziļā interese par pētniecību un skaidra vadība palīdzēja saglabāt viņa laboratorijā veiktā darba augsto līmeni. Studenti un kolēģi zinātnieku atcerējās kā mīļu, laipnu cilvēku. Līdzās tālredzības dāvanai, kas viņam kā teorētiķim piemīt, Raterfordam bija praktiska sfēra. Pateicoties viņai, viņš vienmēr precīzi izskaidroja novērotās parādības, lai arī cik neparastas tās varētu šķist no pirmā acu uzmetiena.

Raizējies par Ādolfa Hitlera nacistu valdības politiku, Raterfords 1933. gadā kļuva par Akadēmiskās palīdzības padomes prezidentu, kas tika izveidota, lai palīdzētu tiem, kas bēg no Vācijas. 1900. gadā īsā ceļojumā uz Jaunzēlandi Rezerfords apprecējās ar Mēriju Ņūtoni, kura dzemdēja viņam meitu. Viņš baudīja labu veselību gandrīz līdz mūža beigām un nomira Kembridžā 1937. gadā pēc īslaicīgas slimības. Razerfords ir apbedīts Vestminsteras abatijā pie Īzaka Ņūtona un Čārlza Darvina kapiem.

Razerforda apbalvojumu vidū ir Londonas Karaliskās biedrības Romfordas medaļa (1904) un Koplija medaļa (1922), kā arī Lielbritānijas ordenis par nopelniem (1925). 1931. gadā zinātniekam tika piešķirts peerage. Rezerfordam tika piešķirti Jaunzēlandes, Kembridžas, Viskonsinas, Pensilvānijas un Makgila universitāšu goda raksti. Viņš bija Getingenes Karaliskās biedrības korespondents, kā arī Jaunzēlandes Filozofiskā institūta un Amerikas Filozofijas biedrības biedrs. Sentluisas Zinātņu akadēmija, Londonas Karaliskā biedrība un Lielbritānijas Zinātnes attīstības asociācija.

(1871-1937) Angļu fiziķis, kodolfizikas pamatlicējs

Ernests Raterfords dzimis Springgrovā (tagad Braitvoterā) Jaunzēlandē, vienkāršā skotu ģimenē. Viņa tēvs Džeimss Raterfords bija riteņu meistars, bet māte Marta Tomsone bija skolotāja. Ernests bija ceturtais bērns no divpadsmit bērniem. Kopš bērnības viņš bija ļoti uzmanīgs un strādīgs zēns. Pēc pamatskolas beigšanas kā labākais skolnieks Ernests saņēma stipendiju, lai turpinātu izglītību Nelsona Provinces koledžā, kur 1887. gadā iestājās piektajā klasē. Jau šeit izpaudās viņa izcilās spējas matemātikā; viņam labi padevās arī fizika, ķīmija, literatūra, latīņu un franču valoda. Bērnībā Ernestam ļoti patika dažādu mehānismu projektēšana: viņš būvēja ūdensdzirnavu, automašīnu modeļus un pat izgatavoja fotoaparātu.

Pēc koledžas beigšanas viņš iestājās Jaunzēlandes Universitātes Kenterberijas koledžā Kraistčērčā. Šeit Raterfords sāk nopietnāk studēt fiziku un ķīmiju, darbojas studentu aprindās un ir pat viens no iniciatoriem zinātniskās studentu biedrības izveidei universitātē.

Izlasījis vācu fiziķa Heinriha Herca rakstu par elektromagnētisko viļņu atklāšanu, Raterfords nolēma izpētīt to īpašības. Taču radās problēma, nosakot ienākošos elektromagnētiskos viļņus. Viņš varēja noteikt, ka to klātbūtni var spriest pēc dzelzs demagnetizācijas. Šis bija divdesmit trīs gadus vecā Raterforda pirmais īstais atklājums.

1894. gadā Ernests ar izcilību absolvēja koledžu un ieguva maģistra grādu fizikā un matemātikā. Viņš kļuva par vidusskolas fizikas skolotāju, taču šajā jomā nav guvis panākumus. 1895. gadā viņam tika piešķirta lielākā stipendija - "1851. gada stipendija", kas nodrošināja iespēju stažēties labākajās valsts laboratorijās. 1895. gada rudenī Rezerfords ieradās Kembridžā, Anglijas zinātniskajā centrā, un sāka strādāt Kavendišas laboratorijā izcilā angļu fiziķa Džozefa Džona Tomsona (1856-1940) vadībā.

Ernests turpina pētījumus elektromagnētisko viļņu jomā, un 1896. gadā viņam izdodas izveidot radiosakarus aptuveni 3 kilometru attālumā. Radiosakaru praktiskā puse viņu maz interesēja, un tāpēc viņš pārtrauca darbu šajā jomā un uzdāvināja raidītāju itāļu inženierim G. Markoni, kurš to izmantoja savos pētījumos. Šajā laikā Rezerfords kopā ar J. J. Tomsonu sāka darbu pie gāzu un gaisa jonizācijas pētīšanas, izmantojot dažādas metodes, tostarp rentgena starus. Bet pēc Bekerela radioaktivitātes atklāšanas 1896. gadā Rezerfords sāka salīdzināt Rentgena un Bekerela starus.

1898. gadā viņš ieguva fizikas profesora amatu Makgila universitātē Monreālā un ieradās Kanādā tā paša gada septembrī. Viņš strādāja Makgila universitātē 9 gadus - līdz 1907. gadam - un veica daudzus svarīgus atklājumus. 1898. gadā Raterfords sāka pētīt urāna starojumu, kura rezultāti tika publicēti 1899. gadā rakstā “Urāna starojums un tā radītā elektrovadītspēja”. Pētot urāna starojumu magnētiskajā laukā, Rezerfords atklāja, ka tas sastāv no divām sastāvdaļām. Pirmo komponentu, kas novirzās vienā virzienā un viegli absorbē papīra loksne, viņš nosauca par alfa stariem, bet otro, kas novirzās pretējā virzienā un kam ir lielāka iespiešanās spēja, par beta stariem.

1900. gadā Vilards atklāja vēl vienu urāna starojuma komponentu, kas nenovirzās magnētiskajā laukā un kuram bija vislielākā iespiešanās spēja; to sauca par gamma stariem. 1900. gadā, pētot torija radioaktivitāti, Raterfords atklāja jaunu gāzi, ko vēlāk sauca par radonu. Kopā ar angļu fiziķi un ķīmiķi Frederiku Sodiju 1902.-1903.gadā viņš izstrādāja radioaktīvās sabrukšanas teoriju un izveidoja radioaktīvo pārveidojumu likumu. Rezerfords paredzēja transurānu elementu esamību. Zinātnieka deviņus gadus ilgā darba Monreālā rezultāts ir vairāk nekā 50 publicēti zinātniski raksti un grāmata “Radioaktivitāte”, kurā apkopotas visas zinātnei zināmās zināšanas par šo fenomenu.

Rezerforda vārds kļūst slavens, un viņš saņem uzaicinājumu ieņemt Mančestras universitātes fizikas katedras profesora un fizikas laboratorijas direktora amatu. 1907. gada 24. maijā Ernests Raterfords atgriezās Eiropā un sāka darbu pie alfa daļiņu būtības un to caurbraukšanas matērijā, kuras izpēti viņš sāka Kanādā. Par pētījumiem par elementu transformāciju un radioaktīvo vielu ķīmiju viņam 1908. gadā tika piešķirta Nobela prēmija ķīmijā.

Mančestrā Rezerfords izveidoja izcilu pētnieku komandu no visas pasaules, kuru vidū bija vācu fiziķis Hanss Geigers (1882-1945), angļu fiziķis Henrijs Mozejs (1887-1915), Jaunzēlandes fiziķis, pēc tam pēdējā kursa students. , Ernests Marsdens (1889-1970) un citi zinātnieki. Kolektīvās zinātniskās jaunrades gaisotnē Rezerforda tika veikti galvenie zinātniskie atklājumi. 1908. gadā viņš kopā ar Geigeru izstrādāja ierīci atsevišķu uzlādētu daļiņu reģistrēšanai, ko sauca par Geigera skaitītāju. 1909. gadā viņš atklāja alfa daļiņu būtību: tās ir divkārši jonizēti hēlija atomi. 1911. gadā, pamatojoties uz viņa studentu Marsdena un Geigera veikto eksperimentu rezultātiem, viņš izveidoja likumu par alfa daļiņu izkliedi pa dažādu elementu atomiem, kas lika viņam 1911. gada maijā izveidot jaunu atoma modeli - planetārais. Pēc šī modeļa atoms ir līdzīgs Saules sistēmai: centrā atrodas masīvs pozitīvs kodols ar diametru aptuveni 10 12 cm, ap kuru riņķveida orbītās rotē negatīvie elektroni. Elementāro pozitīvo lādiņu skaits, kas atrodas atoma kodolā, sakrīt ar elementa kārtas numuru D. I. Mendeļejeva tabulā; tā apvalks satur tikpat daudz elektronu, jo atoms kopumā ir elektriski neitrāls.

Pirms Razerfords paspēja iesaukties: "Tagad es zinu, kā izskatās atoms!", Marsdenam un Geigeram bija jāatklāj un jāsaskaita vairāk nekā 2 miljoni alfa daļiņu tikko pamanāmu scintilāciju (uzliesmojumu).

1912. gadā Mančestrā ieradās izcilais dāņu fiziķis Nīls Bors. Viņam izdevās novērst pretrunas Ratherforda piedāvātajā atoma planētu modelī. Viņa darba rezultātā tika izveidots Rezerforda-Bora atoma modelis, kas lika pamatu kvantu un kodolfizikai.

1914. gadā Raterfords izvirzīja ideju mākslīgi pārveidot atomu kodolus. Taču Pirmā pasaules kara uzliesmojums pārtrauca pētniecību un izklīdināja draudzīgo komandu dažādās valstīs, kuras karoja savā starpā. Pats Rezerfords bija iesaistīts militārajos pētījumos un izstrādāja akustiskās metodes, lai apkarotu vācu zemūdenes. Frontē 1915. gadā, 28 gadu vecumā, tika nogalināts Henrijs Mozejs, viens no viņa labākajiem studentiem, kurš savu vārdu padarīja slavenu ar lielu atklājumu rentgenstaru spektroskopijā. Džeimss Čadviks atradās vācu gūstā, Marsdens karoja Francijā, un Nīls Bors atgriezās Kopenhāgenā. Tikai pēc kara Rezerfords varēja atsākt pētījumus.

1919. gadā viņš pārcēlās uz Kembridžu, kur ieņēma profesora amatu Kembridžas Universitātē un nomainīja savu skolotāju J. J. Tomsonu, kļūstot par Cavendish laboratorijas direktoru. Zinātnieks ieņēma šo amatu līdz savas dzīves beigām. Turpinātie pētījumi sniedz izcilus rezultātus: tika veikta mākslīga kodolreakcija, pārvēršot slāpekli skābeklī, kas lika pamatus mūsdienu kodolfizikai. 1920. gadā Raterfords paredzēja neitrona eksistenci, neitrālu daļiņu, kuras masa ir vienāda ar ūdeņraža kodolu. Šādu daļiņu 1932. gadā atklāja viņa students un līdzstrādnieks Čadviks, kurš saistībā ar to kļuva par Nobela prēmijas laureātu. Rezerforda vadītā Kavendišas laboratorija kļuva par zinātnisku Meku visu valstu fiziķiem.

Viņš izturējās īpaši uzmanīgi pret audzēkņiem, mīļi saucot viņus par “puikām”, neļāva viņiem strādāt laboratorijā ilgāk par pulksten sešiem vakarā, un brīvdienās viņš vispār neļāva viņiem strādāt. Viņš vadīja savus audzēkņus kā “labvēlīgu ģimenes tēvu”, un viņi savu skolotāju mīlestībā sauca par “tēti”. Rezerfords katru dienu pie tējas tases pulcēja savus darbiniekus, lai apspriestu ne tikai zinātnes problēmas un eksperimentu rezultātus, bet arī politikas, mākslas un literatūras jautājumus. Lielajam zinātniekam nebija nekādas stīvuma, snobisma un vēlmes radīt ap sevi apbrīnas atmosfēru.

Pie viņa mācījās arī padomju fiziķi Ju. B. Haritons, A. I. Leipunskis, K. D. Siņeļņikovs, L. D. Landau un citi. 1921. gadā jaunais padomju fiziķis Pjotrs Leonidovičs Kapica (1894-1984) ieradās Rezerfordā Kembridžā un strādāja tur 13 gadus. Viņš kļuva par aktīvu Rezerforda līdzstrādnieku un draugu, piepildīja skolotāja cerības, sasniedzot izcilus zinātniskos rezultātus. 1971. gadā pēc P. L. Kapicas iniciatīvas zinātnieka 100. dzimšanas dienai mūsu valstī tika izdota Raterforda piemiņas medaļa un izdots viņa darbu krājums.

Bijis visu pasaules zinātņu akadēmiju biedrs, kopš 1925. gada - Padomju Savienības Zinātņu akadēmijas ārzemju biedrs; no 1903. gada Londonas Karaliskās biedrības biedrs, bet no 1925. līdz 1930. gadam - tās prezidents. 1931. gadā viņš tika iecelts par baronu un kļuva par lordu Nelsonu. Lielajam eksperimentētājam par zinātniskajiem sasniegumiem tika piešķirti visi zinātniskās pasaules apbalvojumi.

Ernests Raterfords nomira 1937. gada 19. oktobrī 66 gadu vecumā. Viņa nāve bija milzīgs zaudējums zinātnei, daudziem studentiem un visai cilvēcei. Lielais fiziķis ir apbedīts Vestminsteras abatijā - Sv.Pāvila katedrālē, blakus I.Ņūtona, M.Faradeja, K.Darvina, V.Heršela kapiem, vienā no katedrāles navām, ko sauc par “Zinātnes stūri”. ”.

Ernests Raterfords tiek uzskatīts par divdesmitā gadsimta lielāko eksperimentālo fiziķi. Viņš ir galvenā figūra mūsu zināšanās par radioaktivitāti un cilvēks, kurš bija kodolfizikas pionieris. Papildus milzīgajai teorētiskajai nozīmei viņa atklājumiem bija plašs pielietojumu klāsts, tostarp: kodolieroči, atomelektrostacijas, radioaktīvie aprēķini un radiācijas pētījumi. Rezerforda darba ietekme uz pasauli ir milzīga. Tas turpina augt un, šķiet, nākotnē palielināsies.

Rezerfords dzimis un audzis Jaunzēlandē. Tur viņš iestājās Kenterberijas koledžā un līdz divdesmit trīs gadu vecumam bija ieguvis trīs grādus (mākslas bakalaurs, zinātņu bakalaurs, mākslas maģistrs). Nākamajā gadā viņam tika piešķirta studiju vieta Kembridžas Universitātē Anglijā, kur viņš trīs gadus pavadīja kā pētnieciskais students J. J. Tomsona, viena no tā laika vadošajiem zinātniekiem, vadībā. Divdesmit septiņu gadu vecumā Raterfords kļuva par fizikas profesoru Makgila universitātē Kanādā. Viņš tur strādāja deviņus gadus un 1907. gadā atgriezās Anglijā, lai vadītu Mančestras universitātes fizikas nodaļu. 1919. gadā Raterfords atgriezās Kembridžā, šoreiz kā Kavendišas laboratorijas direktors, un šajā amatā viņš palika līdz mūža galam.



Radioaktivitāti 1896. gadā atklāja franču zinātnieks Antuāns Anrī Bekerels, kad viņš eksperimentēja ar urāna savienojumiem. Bet Bekerels drīz zaudēja interesi par šo tēmu, un liela daļa no mūsu pamatzināšanām par radioaktivitāti nāk no Rezerforda plašajiem pētījumiem. (Marija un Pjērs Kirī atklāja vēl divus radioaktīvos elementus, poloniju un rādiju, taču neatklāja fundamentāli svarīgus atklājumus.)

Viens no pirmajiem Rezerforda atklājumiem bija tāds, ka urāna radioaktīvais starojums sastāv no diviem dažādiem komponentiem, kurus zinātnieks sauca par alfa un beta stariem. Vēlāk viņš demonstrēja katra komponenta būtību (tās sastāv no ātri kustīgām daļiņām) un parādīja, ka ir arī trešais komponents, ko viņš sauca par gamma stariem.

Svarīga radioaktivitātes iezīme ir ar to saistītā enerģija. Bekerels, Kirī un daudzi citi zinātnieki uzskatīja enerģiju par ārēju avotu. Taču Rezerfords pierādīja, ka šī enerģija, kas ir daudz spēcīgāka par ķīmisko reakciju radīto enerģiju, nāk no atsevišķiem urāna atomiem! Ar to viņš lika pamatus svarīgajai atomenerģijas koncepcijai.

Zinātnieki vienmēr ir pieņēmuši, ka atsevišķi atomi ir nedalāmi un nemaināmi. Taču Rezerfords (ar ļoti talantīga jaunā asistenta Frederika Sodija palīdzību) spēja parādīt, ka tad, kad atoms izstaro alfa vai beta starus, tas tiek pārveidots par cita veida atomu. Sākumā ķīmiķi tam nespēja noticēt. Tomēr Rezerfords un Sodijs veica veselu virkni eksperimentu ar radioaktīvo sabrukšanu un pārveidoja urānu svinā. Rezerfords arī izmērīja sabrukšanas ātrumu un formulēja svarīgo "pusperioda" jēdzienu. Tas drīz noveda pie radioaktīvo skaitļu tehnikas, kas kļuva par vienu no svarīgākajiem zinātniskajiem instrumentiem un atrada plašu pielietojumu ģeoloģijā, arheoloģijā, astronomijā un daudzās citās jomās.

Šī satriecošā atklājumu sērija 1908. gadā nopelnīja Rezerfordam Nobela prēmiju (Sodijs vēlāk ieguva Nobela prēmiju), taču viņa lielākais sasniegums vēl bija priekšā. Viņš pamanīja, ka ātri kustīgās alfa daļiņas spēj iziet cauri plānai zelta folijai (neatstājot redzamas pēdas!), taču tās nedaudz novirzījās. Tika izteikts priekšstats, ka zelta atomi, cieti, necaurlaidīgi, kā “sīkas biljarda bumbiņas” – kā jau iepriekš uzskatīja zinātnieki – iekšā ir mīksti! Izskatījās, ka mazākas, cietākas alfa daļiņas varētu iziet cauri zelta atomiem kā ātrgaitas lode caur želeju.

Taču Razerfords (strādājot ar diviem viņa jaunajiem palīgiem Geigeru un Marsdenu) atklāja, ka dažas alfa daļiņas, izejot cauri zelta folijai, tika ļoti stipri novirzītas. Patiesībā daži pat lido atmuguriski! Sajūtot, ka aiz tā slēpjas kaut kas svarīgs, zinātnieks rūpīgi saskaitīja katrā virzienā lidojošo daļiņu skaitu. Pēc tam, izmantojot sarežģītu, bet diezgan pārliecinošu matemātisko analīzi, viņš parādīja vienīgo veidu, kā varētu izskaidrot eksperimentu rezultātus: zelta atoms gandrīz pilnībā sastāvēja no tukšas vietas, un gandrīz visa atoma masa bija koncentrēta centrā, mazajā atoma “kodolā”!

Dienas labākais

Ar vienu sitienu Rezerforda darbs uz visiem laikiem satricināja mūsu ierasto pasaules uzskatu. Ja pat metāla gabals - šķietami cietākais no visiem objektiem - būtībā bija tukša vieta, tad viss, ko mēs uzskatījām par būtisku, pēkšņi sabruka sīkos smilšu graudos, kas skraidīja plašajā tukšumā!

Rezerforda atklājums par atomu kodoliem ir visu mūsdienu teoriju par atomu uzbūvi pamatā. Kad Nīlss Bors divus gadus vēlāk publicēja savu slaveno darbu, aprakstot atomu kā miniatūru saules sistēmu, ko pārvalda kvantu mehānika, viņš izmantoja Rezerforda kodolteoriju kā sava modeļa sākumpunktu. Tā darīja Heizenbergs un Šrēdingers, kad viņi konstruēja sarežģītākus atomu modeļus, izmantojot klasisko un viļņu mehāniku.

Rezerforda atklājums izraisīja arī jaunas zinātnes nozares rašanos: atoma kodola izpēti. Šajā jomā Rezerfordam arī bija lemts kļūt par pionieri. 1919. gadā viņam izdevās pārveidot slāpekļa kodolus skābekļa kodolos, pirmos bombardējot ar ātri kustīgām alfa daļiņām. Tas bija sasniegums, par kuru sapņoja senie alķīmiķi.

Drīz vien kļuva skaidrs, ka kodolpārveidojumi varētu būt Saules enerģijas avots. Turklāt atomu kodolu transformācija ir galvenais process atomieročos un atomelektrostacijās. Līdz ar to Rezerforda atklājums interesē daudz vairāk nekā tikai akadēmisku interesi.

Rezerforda personība nepārtraukti pārsteidza visus, kas viņu satika. Viņš bija liels vīrs ar skaļu balsi, bezgalīgu enerģiju un manāmu pieticības trūkumu. Kad kolēģi atzīmēja Rezerforda neparasto spēju vienmēr būt "uz viļņa virsotnes" zinātniskās izpētes jomā, viņš uzreiz atbildēja: "Kāpēc gan ne? Galu galā es izraisīju vilni, vai ne?" Tikai daži zinātnieki iebilst pret šo apgalvojumu.