56. ERNEST RUTHERFORD (1871–1937) Ernest Rutherford é considerado o maior físico experimental do século XX. Ele é uma figura central no nosso conhecimento da radioatividade e o homem que foi pioneiro na física nuclear. Além de seu

Como Ernest Rutherford classificou a ciência? Durante grande parte do século XX (da década de 1910 à década de 1960), muitos físicos menosprezaram os seus homólogos científicos em outros campos da ciência. Dizem que quando a esposa de um americano

RUTHERFORD (Rutherford, Ernest, 1871–1937), físico inglês 52 As ciências dividem-se em física e colecção de selos. Como o “famoso gracejo” de Rutherford é apresentado no livro. Ernest Rutherford de JB Burks em Manchester (1962). ? Birks JB Rutherford em Manchester. – Londres, 1962, pág.

BEVIN, Ernest (Bevin, Ernest, 1881–1951), político trabalhista britânico, 1945–1951. Ministro dos Negócios Estrangeiros29Se abrirmos esta caixa de Pandora, não há como saber que tipo de cavalos de Tróia irão surgir.Sobre o Conselho da Europa; dado no livro. R. Barclay "Ernest Bevin e o Ministério das Relações Exteriores" (1975).

RENAN, Ernest (Renan, Ernest, 1823–1892), historiador francês23bMilagre grego. // Milagre grego “Oração à Acrópole” (1888) “Durante muito tempo não acreditei mais em milagre no sentido literal; e o destino único do povo judeu, que conduz a Jesus e ao cristianismo, parecia-me algo

A primeira página do artigo de E. Rutherford na Philosophical Magazine, 6, 21 (1911), em que o conceito de “núcleo atômico” foi introduzido pela primeira vez.

O núcleo atômico, descoberto há 100 anos por E. Rutherford, é um sistema interligado de prótons e nêutrons em interação. Cada núcleo atômico é único à sua maneira. Para descrever os núcleos atômicos, vários modelos foram desenvolvidos que descrevem características específicas individuais dos núcleos atômicos. O estudo das propriedades dos núcleos atômicos abriu um novo mundo - o mundo quântico subatômico, e levou ao estabelecimento de novas leis de conservação e simetria. O conhecimento obtido em física nuclear é amplamente utilizado nas ciências naturais, desde o estudo de sistemas vivos até a astrofísica.

1. 1911 Rutherford descobre o núcleo atômico.

Na edição de junho de 1911 da Philosophical Magazine, foi publicado o trabalho de E. Rutherford “Dispersão de partículas α e β pela matéria e a estrutura do átomo”, no qual o conceito de "núcleo atômico".
E. Rutherford analisou os resultados do trabalho de G. Geiger e E. Marsden sobre o espalhamento de partículas α em folha de ouro fina, no qual foi descoberto inesperadamente que um pequeno número de partículas α são desviadas em um ângulo maior que 90°. Este resultado contradiz o modelo então dominante do átomo de J. J. Thomson, segundo o qual o átomo consistia em elétrons carregados negativamente e uma quantidade igual de eletricidade positiva uniformemente distribuída dentro de uma esfera de raio R ≈ 10 - 8 cm. Para explicar os resultados obtidos por Geiger e Marsden, Rutherford desenvolveu um modelo para o espalhamento de uma carga elétrica pontual por outra carga pontual baseado na lei de Coulomb e nas leis do movimento de Newton e obteve a dependência da probabilidade de espalhamento de partículas α em um ângulo θ na energia E da partícula α incidente

A distribuição angular das partículas α medida por Geiger e Marsden só poderia ser explicada se assumissemos que o átomo tinha uma carga central distribuída por uma região do tamanho<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.

Em 1910, um jovem cientista chamado Marsden veio trabalhar no laboratório de Rutherford. Ele pediu a Rutherford que lhe apresentasse um problema muito simples. Rutherford o instruiu a contar as partículas alfa que passam pela matéria e encontrar sua dispersão. Ao mesmo tempo, Rutherford observou que, em sua opinião, Marsden não encontraria nada perceptível. Rutherford baseou suas considerações no modelo de átomo de Thomson aceito na época. De acordo com este modelo, o átomo era representado por uma esfera medindo 10 -8 cm com carga positiva igualmente distribuída, na qual os elétrons estavam intercalados. As vibrações harmônicas deste último determinaram os espectros de emissão. É fácil mostrar que as partículas alfa deveriam passar facilmente através de tal esfera, e não se poderia esperar uma dispersão especial. As partículas alfa gastaram toda a energia ao longo do seu caminho para ejetar elétrons, que ionizaram os átomos circundantes.
Marsden, sob a orientação de Geiger, começou a fazer suas observações e logo percebeu que a maioria das partículas α passa através da matéria, mas ainda há uma dispersão perceptível e algumas partículas parecem ricochetear. Quando Rutherford descobriu isso, ele disse:
— Isto é impossível. Isto é tão impossível quanto é impossível que uma bala ricocheteie no papel.
Esta frase mostra quão concreta e figurativamente ele viu o fenômeno.
Marsden e Geiger publicaram seu trabalho, e Rutherford decidiu imediatamente que a ideia existente do átomo estava incorreta e precisava ser radicalmente revisada.
Ao estudar a lei de distribuição das partículas α refletidas, Rutherford tentou determinar qual distribuição de campo dentro do átomo era necessária para determinar a lei de dispersão sob a qual as partículas α poderiam retornar. Ele chegou à conclusão de que isso é possível quando toda a carga está concentrada não em todo o volume do átomo, mas no centro. O tamanho desse centro, que ele chamou de núcleo, é muito pequeno: 10 -12 —10 -13 cm de diâmetro. Mas onde então devemos colocar os elétrons? Rutherford decidiu que os elétrons com carga negativa deveriam ser distribuídos em um círculo - eles poderiam ser mantidos por rotação, cuja força centrífuga equilibra a força atrativa da carga positiva do núcleo. Conseqüentemente, o modelo do átomo nada mais é do que um certo sistema solar, composto por um núcleo - o sol e elétrons - os planetas. Então ele criou seu modelo do átomo.
Este modelo foi alvo de total perplexidade, pois contradizia alguns dos então, aparentemente inabaláveis, fundamentos da física..

P.L. Kapita. "Memórias do Professor E. Rutherford"

Experimentos de 1909-1911 por G. Geiger e E. Marsden

G. Geiger e E. Marsden viram que, ao passar por uma fina folha de ouro, a maioria das partículas α, como esperado, voaram sem deflexão, mas inesperadamente foi descoberto que algumas partículas α foram desviadas em ângulos muito grandes. Algumas partículas alfa foram até espalhadas na direção oposta. Os cálculos da intensidade do campo elétrico dos átomos nos modelos de Thomson e Rutherford mostram uma diferença significativa entre esses modelos. A intensidade do campo de uma carga positiva distribuída sobre a superfície de um átomo no caso do modelo Thomson é ~10 13 V/m. No modelo de Rutherford, a carga positiva localizada no centro do átomo na região 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. Rutherford, 1911 "É bem sabido queα - Eβ -partículas, ao colidirem com átomos de uma substância, desviam-se de uma trajetória reta. Esta dispersão é muito mais perceptível emβ -partículas do queα -partículas, porque eles têm impulsos e energias significativamente mais baixos. Não há, portanto, dúvida de que essas partículas que se movem rapidamente penetram nos átomos que encontram e que os desvios observados se devem ao forte campo eléctrico que opera dentro do sistema atómico. Geralmente era assumido que o espalhamento do feixeα - ouβ -os raios que passam através de uma fina placa de matéria são o resultado de numerosos pequenos dispersões durante a passagem dos átomos da substância. Contudo, observações feitas por Geiger e Marsden mostraram que uma certa quantidadeα -partículas em uma única colisão sofrem uma deflexão de mais de 90°. Um cálculo simples mostra que deve existir um forte campo elétrico no átomo para que uma deflexão tão grande seja criada durante uma única colisão.”

1911 E. Rutherford. Núcleo atômico

α + 197 Au → α + 197 Au

Ernest Rutherford (1891-1937)

Com base no modelo planetário do átomo, Rutherford derivou uma fórmula que descreve a dispersão de partículas α em uma fina folha de ouro, consistente com os resultados de Geiger e Marsden. Rutherford assumiu que as partículas α e os núcleos atômicos com os quais elas interagem podem ser considerados como massas e cargas pontuais e que apenas forças repulsivas eletrostáticas atuam entre os núcleos carregados positivamente e as partículas α e que o núcleo é tão pesado em comparação com a partícula α que não não se mova durante a interação. Os elétrons giram em torno do núcleo atômico em uma escala atômica característica de ~10-8 cm e, devido à sua baixa massa, não afetam o espalhamento das partículas α.

Primeiro, Rutherford obteve a dependência do ângulo de espalhamento θ de uma partícula α com energia E no parâmetro de impacto b de uma colisão com um núcleo pontual massivo. b - parâmetro de impacto - a distância mínima na qual a partícula α se aproximaria do núcleo se não houvesse forças repulsivas entre elas, θ - ângulo de espalhamento da partícula α, Z 1 e - carga elétrica da partícula α, Z 2 e - carga elétrica do núcleo.
Rutherford então calculou qual fração de um feixe de partículas α com energia E é espalhada por um ângulo θ dependendo da carga do núcleo Z 2 e e da carga da partícula α Z 1 e. Assim, com base nas leis clássicas de Newton e Coulomb, foi obtida a famosa fórmula de espalhamento de Rutherford. A principal coisa na derivação da fórmula foi a suposição de que o átomo contém um centro massivo carregado positivamente, cujas dimensões são R< 10 -12 см.

E. Rutherford, 1911: “A suposição mais simples é que o átomo tem uma carga central distribuída por um volume muito pequeno, e que grandes desvios únicos são devidos à carga central como um todo, e não às suas partes constituintes. Ao mesmo tempo, os dados experimentais não são precisos o suficiente para negar a possibilidade da existência de uma pequena parte da carga positiva na forma de satélites localizados a alguma distância do centro... Deve-se notar que o valor aproximado encontrado O valor da carga central do átomo de ouro (100e) coincide aproximadamente com o valor encontrado que teria um átomo de ouro composto por 49 átomos de hélio, cada um carregando uma carga de 2e. Talvez seja apenas uma coincidência, mas é muito tentador do ponto de vista da emissão de átomos de hélio transportando duas unidades de carga por uma substância radioativa.”

JJ Thomson e E. Rutherford

E. Rutherford, 1921:“O conceito da estrutura nuclear do átomo surgiu originalmente de tentativas de explicar o espalhamento de partículas α em grandes ângulos ao passar por finas camadas de matéria. Como as partículas α têm grande massa e alta velocidade, estes desvios significativos foram extremamente notáveis; indicaram a existência de outros eletricamente intensos! ou campos magnéticos dentro dos átomos. Para explicar esses resultados, foi necessário assumir que o átomo consiste em um núcleo massivo carregado, de tamanho muito pequeno comparado ao valor normalmente aceito do diâmetro do átomo. Este núcleo carregado positivamente contém a maior parte da massa do átomo e está rodeado a alguma distância por elétrons negativos distribuídos de uma certa maneira; cujo número é igual à carga positiva total do núcleo. Sob tais condições, um campo elétrico muito intenso deveria existir próximo ao núcleo e as partículas α, ao encontrarem um átomo individual, passando próximo ao núcleo, são desviadas em ângulos significativos. Supondo que as forças elétricas variam inversamente com o quadrado da distância na região adjacente ao núcleo, o autor obteve uma relação relacionando o número de partículas α espalhadas em determinado ângulo com a carga do núcleo e a energia do α -partícula.
A questão de saber se o número atómico de um elemento é uma medida válida da sua carga nuclear é tão importante que todos os métodos possíveis devem ser aplicados para a resolver. Vários estudos estão em andamento no Laboratório Cavendish para testar a precisão dessa relação. Os dois métodos mais diretos baseiam-se no estudo da dispersão de raios α e β rápidos. O primeiro método é utilizado por Chadwick, que utiliza novas técnicas; o último é por Crowthar. Os resultados obtidos até agora por Chadwick confirmam plenamente a identidade do número atômico com a carga nuclear dentro dos limites da precisão possível do experimento, que para Chadwick é de cerca de 1%.”

Apesar de a combinação de dois prótons e dois nêutrons ser uma formação extremamente estável, acredita-se atualmente que as partículas α não estão incluídas no núcleo como uma formação estrutural independente. No caso de elementos α-radioativos, a energia de ligação da partícula α é maior que a energia necessária para remover separadamente dois prótons e dois nêutrons do núcleo, de modo que a partícula α pode ser emitida do núcleo, embora não esteja presente em o núcleo como educação independente.
A suposição de Rutherford de que o núcleo atômico pode consistir em um certo número de átomos de hélio ou em satélites do núcleo com carga positiva foi uma explicação completamente natural para sua descoberta. α radioatividade. A ideia de que partículas poderiam ser criadas como resultado de diversas interações ainda não existia naquela época.
A descoberta do núcleo atômico por E. Rutherford em 1911 e o subsequente estudo dos fenômenos nucleares mudaram radicalmente nossa compreensão do mundo que nos rodeia. Enriqueceu a ciência com novos conceitos e foi o início do estudo da estrutura subatômica da matéria.

O físico inglês Ernest Rutherford nasceu na Nova Zelândia, perto de Nelson. Ele era um dos 12 filhos do construtor de rodas e trabalhador da construção civil James Rutherford, um escocês, e Martha (Thompson) Rutherford, uma professora de inglês. Rutherford primeiro frequentou escolas primárias e secundárias locais e depois tornou-se bolsista no Nelson College, uma escola superior privada, onde provou ser um aluno talentoso, especialmente em matemática. Graças ao seu sucesso acadêmico, Rutherford recebeu outra bolsa de estudos, que lhe permitiu estudar no Canterbury College, em Christchurch, uma das maiores cidades da Nova Zelândia.

Na faculdade, Rutherford foi muito influenciado por seus professores: o professor de física e química E. W. Bickerton e o matemático J. H. H. Cook. Depois que Rutherford recebeu o título de Bacharel em Artes em 1892, ele permaneceu no Canterbury College e continuou seus estudos graças a uma bolsa de estudos em matemática. No ano seguinte tornou-se Mestre em Artes, tendo sido melhor aprovado nos exames de matemática e física. A sua tese de mestrado dizia respeito à detecção de ondas de rádio de alta frequência, cuja existência foi comprovada há cerca de dez anos. Para estudar esse fenômeno, ele construiu um receptor de rádio (vários anos antes de Guglielmo Marconi) e com sua ajuda recebeu sinais transmitidos por colegas a uma distância de oitocentos metros.

Em 1894, Rutherford recebeu o grau de Bacharel em Ciências. Era uma tradição no Canterbury College que qualquer aluno que concluísse um mestrado em artes e permanecesse na faculdade fosse obrigado a realizar estudos adicionais e obter um diploma de bacharel em ciências. Rutherford então ensinou por um curto período em uma das escolas para meninos em Christchurch. Devido à sua extraordinária aptidão para a ciência, Rutherford recebeu uma bolsa de estudos na Universidade de Cambridge, na Inglaterra, onde estudou no Laboratório Cavendish, um dos principais centros de pesquisa científica do mundo.

Em Cambridge, Rutherford trabalhou sob a supervisão do físico inglês J. J. Thomson. Thomson ficou profundamente impressionado com a pesquisa de Rutherford sobre ondas de rádio e, em 1896, propôs estudar conjuntamente o efeito dos raios X (descobertos um ano antes por Wilhelm Roentgen) nas descargas elétricas em gases. A colaboração deles resultou em resultados significativos, incluindo a descoberta do elétron por Thomson, uma partícula atômica que carrega uma carga elétrica negativa. Com base em sua pesquisa, Thomson e Rutherford levantaram a hipótese de que quando os raios X passam através de um gás, eles destroem os átomos desse gás, liberando números iguais de partículas carregadas positiva e negativamente. Eles chamaram essas partículas de íons. Após este trabalho, Rutherford começou a estudar a estrutura atômica.

Em 1898, Rutherford aceitou o cargo de professor na Universidade McGill em Montreal, Canadá, onde iniciou uma série de experimentos importantes relativos à emissão radioativa do elemento urânio. Ele logo descobriu dois tipos dessa radiação: a emissão de raios alfa, que penetram apenas uma curta distância, e de raios beta, que penetram uma distância muito maior. Rutherford descobriu então que o tório radioativo emitia um produto radioativo gasoso, que ele chamou de "emanação" (emissão).

Outras pesquisas mostraram que dois outros elementos radioativos – rádio e actínio – também produzem emanação. Com base nessas e outras descobertas, Rutherford chegou a duas conclusões importantes para a compreensão da natureza da radiação: todos os elementos radioativos conhecidos emitem raios alfa e beta e, mais importante, a radioatividade de qualquer elemento radioativo diminui após um determinado período de tempo específico. Estas descobertas deram motivos para supor que todos os elementos radioativos pertencem à mesma família de átomos e que a sua classificação pode ser baseada no período de diminuição da sua radioatividade.

Com base em pesquisas adicionais realizadas na Universidade McGill em 1901-1902, Rutherford e seu colega Frederick Soddy delinearam os princípios básicos da teoria da radioatividade que criaram. Segundo essa teoria, a radioatividade ocorre quando um átomo perde uma partícula de si mesmo que é ejetada em grande velocidade, e essa perda transforma um átomo de um elemento químico em átomo de outro. A teoria apresentada por Rutherford e Soddy entrou em conflito com uma série de ideias anteriormente existentes, incluindo o conceito há muito aceito de que os átomos eram partículas indivisíveis e imutáveis. Rutherford realizou mais experimentos para obter resultados que confirmassem sua teoria. Em 1903, ele provou que as partículas alfa carregam carga positiva. Como essas partículas têm massa mensurável, “ejetá-las” do átomo é fundamental para converter um elemento radioativo em outro. A teoria resultante também permitiu a Rutherford prever a taxa na qual vários elementos radioativos se transformariam no que ele chamou de material filho. O cientista estava convencido de que as partículas alfa eram indistinguíveis do núcleo de um átomo de hélio. A confirmação disso veio quando Soddy, que então trabalhava com o químico inglês William Ramsay, descobriu que as emanações do rádio continham hélio, a suposta partícula alfa.

Em 1907, Rutherford, buscando estar mais próximo do centro da pesquisa científica, assumiu o cargo de professor de física na Universidade de Manchester (Inglaterra). Com a ajuda de Hans Geiger, que mais tarde ficou famoso como o inventor do contador Geiger, Rutherford fundou uma escola para o estudo da radioatividade em Manchester.

Em 1908, Rutherford recebeu o Prêmio Nobel de Química “por sua pesquisa sobre o decaimento de elementos na química de substâncias radioativas”. No seu discurso de abertura em nome da Real Academia Sueca de Ciências, C. B. Hasselberg destacou a ligação entre o trabalho realizado por Rutherford e o trabalho de J. J. Thomson, Henri Becquerel, Pierre e Marie Curie. “As descobertas levaram a uma conclusão surpreendente: um elemento químico... é capaz de se transformar em outros elementos”, disse Hasselberg. Na sua palestra do Nobel, Rutherford observou: “Há todas as razões para acreditar que as partículas alfa que são tão livremente ejectadas pela maioria das substâncias radioactivas são idênticas em massa e composição e devem consistir em núcleos de átomos de hélio. Não podemos, portanto, deixar de chegar à conclusão de que os átomos dos elementos radioativos básicos, como o urânio e o tório, devem ser construídos, pelo menos em parte, a partir de átomos de hélio.”

Depois de receber o Prêmio Nobel, Rutherford começou a estudar um fenômeno observado quando uma placa de fina folha de ouro foi bombardeada com partículas alfa emitidas por um elemento radioativo como o urânio. Descobriu-se que utilizando o ângulo de reflexão das partículas alfa é possível estudar a estrutura dos elementos estáveis ​​que compõem a placa. De acordo com as ideias então aceitas, o modelo do átomo era como um pudim de passas: cargas positivas e negativas estavam distribuídas uniformemente dentro do átomo e, portanto, não podiam alterar significativamente a direção do movimento das partículas alfa. Rutherford, no entanto, notou que certas partículas alfa se desviavam da direção esperada numa extensão muito maior do que a teoria permitia. Trabalhando com Ernest Marsden, um estudante da Universidade de Manchester, o cientista confirmou que um grande número de partículas alfa foram desviadas mais do que o esperado, algumas em ângulos superiores a 90 graus.

Refletindo sobre esse fenômeno, Rutherford propôs um novo modelo do átomo em 1911. De acordo com sua teoria, que se tornou geralmente aceita hoje, as partículas carregadas positivamente estão concentradas no centro pesado do átomo, e as carregadas negativamente (elétrons) estão em órbita ao redor do núcleo, a uma distância bastante grande dele. Este modelo, como um pequeno modelo do sistema solar, assume que os átomos são compostos principalmente de espaço vazio. O amplo reconhecimento das teorias de Rutherford começou em 1913, quando o físico dinamarquês Niels Bohr juntou-se ao trabalho do cientista na Universidade de Manchester. Bohr mostrou que em termos da estrutura proposta por Rutherford, as conhecidas propriedades físicas do átomo de hidrogênio, bem como dos átomos de vários elementos mais pesados, poderiam ser explicadas.

Quando estourou a Primeira Guerra Mundial, Rutherford foi nomeado para o comitê civil do Escritório de Invenção e Pesquisa do Almirantado Britânico e estudou o problema de localização de submarinos usando acústica. Após a guerra, ele retornou ao laboratório de Manchester e em 1919 fez outra descoberta fundamental. Ao estudar a estrutura dos átomos de hidrogênio, bombardeando-os com partículas alfa de alta velocidade, ele notou um sinal em seu detector que poderia ser explicado como o resultado do núcleo de um átomo de hidrogênio ser colocado em movimento por uma colisão com uma partícula alfa. No entanto, exatamente o mesmo sinal apareceu quando o cientista substituiu os átomos de hidrogênio por átomos de nitrogênio. Rutherford explicou a razão desse fenômeno dizendo que o bombardeio causa o decaimento de um átomo estável. Aqueles. Num processo semelhante ao decaimento natural causado pela radiação, uma partícula alfa elimina um único próton (o núcleo de um átomo de hidrogênio) do núcleo normalmente estável de um átomo de nitrogênio e confere-lhe uma velocidade monstruosa. Outras evidências a favor desta interpretação deste fenômeno foram obtidas em 1934, quando Frédéric Joliot e Irène Joliot-Curie descobriram a radioatividade artificial.

Em 1919, Rutherford mudou-se para a Universidade de Cambridge, sucedendo a Thomson como professor de física experimental e diretor do Laboratório Cavendish, e em 1921 assumiu o cargo de professor de ciências naturais na Royal Institution de Londres. Em 1930, Rutherford foi nomeado presidente do conselho consultivo governamental do Escritório de Pesquisa Científica e Industrial. Estando no auge de sua carreira, o cientista atraiu muitos jovens físicos talentosos para trabalhar em seu laboratório em Cambridge, incl. PM Blackett, John Cockcroft, James Chadwick e Ernest Walton. Embora o próprio Rutherford tivesse menos tempo para pesquisas ativas, seu profundo interesse pela pesquisa e sua clara liderança ajudaram a manter o alto nível do trabalho realizado em seu laboratório. Alunos e colegas lembravam-se do cientista como uma pessoa doce e gentil. Junto com o dom de previsão inerente a ele como teórico, Rutherford tinha uma veia prática. Foi graças a ela que ele sempre foi preciso ao explicar os fenômenos observados, por mais incomuns que pudessem parecer à primeira vista.

Preocupado com as políticas do governo nazista de Adolf Hitler, Rutherford tornou-se presidente do Conselho de Assistência Acadêmica em 1933, que foi criado para ajudar aqueles que fugiam da Alemanha. Em 1900, durante uma curta viagem à Nova Zelândia, Rutherford casou-se com Mary Newton, que lhe deu uma filha. Ele gozou de boa saúde quase até o fim da vida e morreu em Cambridge em 1937, após uma curta doença. Rutherford está enterrado na Abadia de Westminster, perto dos túmulos de Isaac Newton e Charles Darwin.

Os prêmios de Rutherford incluem a Medalha Rumford (1904) e a Medalha Copley (1922) da Royal Society de Londres, bem como a Ordem de Mérito Britânica (1925). Em 1931, o cientista recebeu o título de nobreza. Rutherford recebeu títulos honorários das universidades da Nova Zelândia, Cambridge, Wisconsin, Pensilvânia e McGill. Ele foi membro correspondente da Royal Society of Göttingen, bem como membro do Instituto Filosófico da Nova Zelândia e da Sociedade Filosófica Americana. A Academia de Ciências de St. Louis, a Royal Society de Londres e a Associação Britânica para o Avanço da Ciência.

(1871-1937) Físico inglês, fundador da física nuclear

Ernest Rutherford nasceu em Spring Grove (hoje Brightwater), na Nova Zelândia, em uma família escocesa simples. Seu pai, James Rutherford, era construtor de rodas, e sua mãe, Martha Thomson, professora. Ernest era o quarto filho de doze filhos. Desde criança foi um menino muito observador e trabalhador. Depois de se formar na escola primária como o melhor aluno, Ernest recebeu uma bolsa para continuar seus estudos no Nelson Provincial College, onde ingressou na quinta série em 1887. Já aqui se manifestaram suas habilidades excepcionais para a matemática; ele também era bom em física, química, literatura, latim e francês. Quando criança, Ernest gostava de projetar vários mecanismos: construiu maquetes de moinhos de água, carros e até fez uma câmera.

Depois de se formar na faculdade, ele frequentou o Canterbury College da Universidade da Nova Zelândia em Christchurch. Aqui Rutherford começa a estudar física e química com mais seriedade, trabalha em círculos estudantis e é até um dos iniciadores da criação de uma sociedade estudantil científica na universidade.

Depois de ler um artigo do físico alemão Heinrich Hertz sobre a descoberta das ondas eletromagnéticas, Rutherford decidiu investigar suas propriedades. Mas surgiu um problema na detecção de ondas eletromagnéticas recebidas. Ele conseguiu estabelecer que sua presença pode ser avaliada pela desmagnetização do ferro. Esta foi a primeira descoberta real de Rutherford, de 23 anos.

Em 1894, Ernest se formou na faculdade com louvor e recebeu o título de mestre em física e matemática. Ele se tornou professor de física no ensino médio, mas não teve sucesso nessa área. Em 1895, foi-lhe atribuída a maior bolsa – a “bolsa 1851”, que proporcionou a oportunidade de estágios nos melhores laboratórios do país. No outono de 1895, Rutherford chegou a Cambridge, centro científico da Inglaterra, e começou a trabalhar no Laboratório Cavendish sob a orientação do notável físico inglês Joseph John Thomson (1856-1940).

Ernest continua suas pesquisas na área de ondas eletromagnéticas e em 1896 consegue estabelecer comunicação de rádio a uma distância de cerca de 3 quilômetros. O lado prático das radiocomunicações pouco lhe interessava, por isso interrompeu o trabalho nesta área e doou o transmissor ao engenheiro italiano G. Marconi, que o utilizou em suas pesquisas. Nessa época, Rutherford, junto com J. J. Thomson, começou a trabalhar no estudo da ionização de gases e do ar usando vários métodos, incluindo raios X. Mas depois da descoberta da radioatividade por Becquerel em 1896, Rutherford começou a comparar os raios de Roentgen e Becquerel.

Em 1898, recebeu o cargo de professor de física na Universidade McGill, em Montreal, e chegou ao Canadá em setembro do mesmo ano. Ele trabalhou na Universidade McGill por 9 anos – até 1907 – e fez muitas descobertas importantes. Em 1898, Rutherford começou a pesquisar a radiação do urânio, cujos resultados foram publicados em 1899 no artigo “Radiação de urânio e condutividade elétrica criada por ela”. Ao estudar a radiação do urânio em um campo magnético, Rutherford descobriu que ela consiste em dois componentes. Ele chamou o primeiro componente, que se desvia em uma direção e é facilmente absorvido por uma folha de papel, de raios alfa, e o segundo, que se desvia na direção oposta e tem maior poder de penetração, de raios beta.

Em 1900, Villard descobriu outro componente da radiação do urânio, que não se desviava no campo magnético e tinha o maior poder de penetração: eram os raios gama. Em 1900, enquanto estudava a radioatividade do tório, Rutherford descobriu um novo gás, mais tarde denominado radônio. Juntamente com o físico e químico inglês Frederick Soddy, em 1902-1903 desenvolveu a teoria do decaimento radioativo e estabeleceu a lei das transformações radioativas. Rutherford previu a existência de elementos transurânicos. O resultado do trabalho de nove anos do cientista em Montreal são mais de 50 artigos científicos publicados e o livro “Radioatividade”, que resumiu todo o conhecimento conhecido pela ciência sobre esse fenômeno.

O nome de Rutherford fica famoso e ele recebe o convite para assumir o cargo de professor do departamento de física da Universidade de Manchester e diretor do laboratório de física. Em 24 de maio de 1907, Ernest Rutherford retornou à Europa e começou a trabalhar para desvendar a natureza das partículas alfa e sua passagem pela matéria, cujo estudo iniciou no Canadá. Por suas pesquisas sobre a transformação de elementos e a química de substâncias radioativas, recebeu o Prêmio Nobel de Química em 1908.

Em Manchester, Rutherford criou uma equipe de excelentes pesquisadores de todo o mundo, entre os quais o físico alemão Hans Geiger (1882-1945), o físico inglês Henry Moseley (1887-1915), o físico neozelandês, então estudante do último ano , Ernest Marsden (1889-1970) e outros cientistas. Numa atmosfera de criatividade científica colectiva, foram feitas as principais descobertas científicas de Rutherford. Em 1908, ele e Geiger projetaram um dispositivo para registrar partículas carregadas individuais, chamado contador Geiger. Em 1909, ele descobriu a natureza das partículas alfa: são átomos de hélio duplamente ionizados. Em 1911, com base nos resultados de experimentos realizados por seus alunos Marsden e Geiger, estabeleceu a lei do espalhamento das partículas alfa por átomos de vários elementos, o que o levou em maio de 1911 à criação de um novo modelo do átomo - planetário. Segundo este modelo, o átomo é semelhante ao sistema solar: no centro há um núcleo positivo massivo com um diâmetro de cerca de 10 12 cm, em torno do qual os elétrons negativos giram em órbitas circulares. O número de cargas positivas elementares contidas no núcleo atômico coincide com o número de série do elemento na tabela de D. I. Mendeleev; sua camada contém o mesmo número de elétrons, uma vez que o átomo como um todo é eletricamente neutro.

Antes que Rutherford pudesse exclamar: “Agora sei como é um átomo!”, Marsden e Geiger tiveram que detectar e contar mais de 2 milhões de cintilações (explosões) pouco visíveis de partículas alfa.

Em 1912, o notável físico dinamarquês Niels Bohr veio para Manchester. Ele conseguiu eliminar as contradições do modelo planetário do átomo proposto por Rutherford. Seu trabalho resultou no modelo do átomo de Rutherford-Bohr, que lançou as bases para a física quântica e nuclear.

Em 1914, Rutherford apresentou a ideia de transformar artificialmente os núcleos atômicos. Mas a eclosão da Primeira Guerra Mundial interrompeu a pesquisa e espalhou a equipe amiga por diferentes países em guerra entre si. O próprio Rutherford estava envolvido em pesquisas militares e desenvolvia métodos acústicos para combater submarinos alemães. No front, em 1915, aos 28 anos, Henry Moseley, um de seus melhores alunos, que tornou seu nome famoso com uma grande descoberta na espectroscopia de raios X, foi morto. James Chadwick estava em cativeiro alemão, Marsden lutava na França e Niels Bohr retornou a Copenhague. Somente depois da guerra Rutherford conseguiu retomar suas pesquisas.

Em 1919 mudou-se para Cambridge, onde assumiu o cargo de professor na Universidade de Cambridge e sucedeu seu professor J. J. Thomson, tornando-se diretor do Laboratório Cavendish. O cientista ocupou este cargo até o fim da vida. A pesquisa contínua traz resultados brilhantes: foi realizada uma reação nuclear artificial convertendo nitrogênio em oxigênio, que lançou as bases da física nuclear moderna. Em 1920, Rutherford previu a existência do nêutron, uma partícula neutra igual em massa a um núcleo de hidrogênio. Tal partícula foi descoberta em 1932 por seu aluno e colaborador Chadwick, que se tornou ganhador do Nobel por causa disso. Liderado por Rutherford, o Laboratório Cavendish tornou-se uma Meca científica para físicos de todos os países.

Tratava seus alunos com excepcional cuidado, chamando-os carinhosamente de “meninos”, e não permitia que trabalhassem no laboratório por mais de seis horas da tarde, e nos finais de semana não permitia que trabalhassem de jeito nenhum. Ele liderava seus alunos como um “pai de família benevolente”, e eles carinhosamente chamavam seu professor de “pai”. Todos os dias, Rutherford reunia seus funcionários para tomar uma xícara de chá para discutir não apenas problemas científicos e resultados de experimentos, mas também questões de política, arte e literatura. O grande cientista era completamente desprovido de qualquer rigidez, esnobismo e desejo de criar uma atmosfera de admiração ao seu redor.

Os físicos soviéticos Yu. B. Khariton, A. I. Leipunsky, K. D. Sinelnikov, L. D. Landau e outros também estudaram com ele. Em 1921, o jovem físico soviético Pyotr Leonidovich Kapitsa (1894-1984) veio para Rutherford, em Cambridge, e lá trabalhou por 13 anos. Tornou-se um colaborador ativo e amigo de Rutherford, cumprindo as esperanças de seu professor, alcançando excelentes resultados científicos. Em 1971, por iniciativa de P. L. Kapitsa, por ocasião dos 100 anos do nascimento do cientista em nosso país, foi emitida uma medalha comemorativa de Rutherford e publicada uma coleção de suas obras.

Foi membro de todas as academias de ciências do mundo, desde 1925 - membro estrangeiro da Academia de Ciências da União Soviética; desde 1903 foi membro da Royal Society of London, e de 1925 a 1930 foi seu presidente. Em 1931 foi criado barão e tornou-se Lord Nelson. O grande experimentador recebeu todos os prêmios do mundo científico por suas realizações científicas.

Ernest Rutherford morreu em 19 de outubro de 1937, aos 66 anos. Sua morte foi uma enorme perda para a ciência, para numerosos estudantes e para toda a humanidade. O grande físico está sepultado na Abadia de Westminster - na Catedral de São Paulo, próximo aos túmulos de I. Newton, M. Faraday, C. Darwin, W. Herschel, em uma das naves da catedral, chamada de “Canto da Ciência”. ”.

Ernest Rutherford é considerado o maior físico experimental do século XX. Ele é uma figura central no nosso conhecimento da radioatividade e o homem que foi pioneiro na física nuclear. Além de seu enorme significado teórico, suas descobertas tiveram uma ampla gama de aplicações, incluindo: armas nucleares, usinas nucleares, cálculo radioativo e pesquisa de radiação. A influência do trabalho de Rutherford no mundo é enorme. Continua a crescer e espera aumentar ainda mais no futuro.

Rutherford nasceu e foi criado na Nova Zelândia. Lá ele ingressou no Canterbury College e aos vinte e três anos recebeu três diplomas (Bacharelado em Artes, Bacharelado em Ciências, Mestrado em Artes). No ano seguinte, ele conseguiu uma vaga para estudar na Universidade de Cambridge, na Inglaterra, onde passou três anos como estudante pesquisador de J. J. Thomson, um dos principais cientistas da época. Aos vinte e sete anos, Rutherford tornou-se professor de física na Universidade McGill, no Canadá. Ele trabalhou lá por nove anos e em 1907 retornou à Inglaterra para chefiar o departamento de física da Universidade de Manchester. Em 1919, Rutherford retornou a Cambridge, desta vez como diretor do Laboratório Cavendish, cargo que permaneceu pelo resto da vida.

A radioatividade foi descoberta em 1896 pelo cientista francês Antoine Henri Becquerel quando ele fez experiências com compostos de urânio. Mas Becquerel logo perdeu o interesse no assunto, e muito do nosso conhecimento básico sobre radioatividade vem da extensa pesquisa de Rutherford. (Marie e Pierre Curie descobriram mais dois elementos radioativos, polônio e rádio, mas não fizeram descobertas de fundamental importância.)

Uma das primeiras descobertas de Rutherford foi que a radiação radioativa do urânio consiste em dois componentes diferentes, que o cientista chamou de raios alfa e beta. Mais tarde, ele demonstrou a natureza de cada componente (eles consistem em partículas que se movem rapidamente) e mostrou que havia também um terceiro componente, que ele chamou de raios gama.

Uma característica importante da radioatividade é a energia associada a ela. Becquerel, os Curie e muitos outros cientistas consideravam a energia uma fonte externa. Mas Rutherford provou que esta energia - que é muito mais poderosa do que a libertada por reacções químicas - provém do interior de átomos de urânio individuais! Com isso ele lançou as bases para o importante conceito de energia atômica.

Os cientistas sempre presumiram que os átomos individuais são indivisíveis e imutáveis. Mas Rutherford (com a ajuda de um jovem assistente muito talentoso, Frederick Soddy) conseguiu mostrar que quando um átomo emite raios alfa ou beta, é transformado num tipo diferente de átomo. No início, os químicos não conseguiam acreditar. No entanto, Rutherford e Soddy conduziram uma série de experimentos com decaimento radioativo e transformaram urânio em chumbo. Rutherford também mediu a taxa de decadência e formulou o importante conceito de “meia-vida”. Isto logo levou à técnica do cálculo radioativo, que se tornou uma das ferramentas científicas mais importantes e encontrou ampla aplicação na geologia, arqueologia, astronomia e muitos outros campos.

Esta impressionante série de descobertas valeu a Rutherford um Prémio Nobel em 1908 (Soddy mais tarde ganharia um Prémio Nobel), mas a sua maior conquista ainda estava por vir. Ele notou que as partículas alfa em movimento rápido conseguiam passar através da fina folha de ouro (sem deixar vestígios visíveis!), mas eram ligeiramente desviadas. Foi sugerido que os átomos de ouro, duros, impenetráveis, como “minúsculas bolas de bilhar” - como os cientistas acreditavam anteriormente - eram macios por dentro! Parecia que partículas alfa menores e mais duras poderiam passar através dos átomos de ouro como uma bala em alta velocidade através da geleia.

Mas Rutherford (trabalhando com Geiger e Marsden, seus dois jovens assistentes) descobriu que algumas partículas alfa eram desviadas muito fortemente ao passarem pela folha de ouro. Na verdade, alguns até voam para trás! Sentindo que havia algo importante por trás disso, o cientista contou cuidadosamente o número de partículas voando em cada direção. Então, através de uma análise matemática complexa, mas bastante convincente, ele mostrou a única maneira pela qual os resultados dos experimentos poderiam ser explicados: o átomo de ouro consistia quase inteiramente de espaço vazio, e quase toda a massa atômica estava concentrada no centro, no pequeno “núcleo” do átomo!

Melhor do dia

Com um só golpe, o trabalho de Rutherford abalou para sempre a nossa visão convencional do mundo. Se até mesmo um pedaço de metal - aparentemente o mais duro de todos os objetos - fosse basicamente um espaço vazio, então tudo o que pensávamos ser substancial de repente se desfez em pequenos grãos de areia correndo no vasto vazio!

A descoberta dos núcleos atômicos por Rutherford é a base de todas as teorias modernas da estrutura atômica. Quando Niels Bohr publicou seu famoso trabalho dois anos depois, descrevendo o átomo como um sistema solar em miniatura governado pela mecânica quântica, ele usou a teoria nuclear de Rutherford como ponto de partida para seu modelo. O mesmo fizeram Heisenberg e Schrödinger quando construíram modelos atômicos mais complexos usando a mecânica clássica e ondulatória.

A descoberta de Rutherford também levou ao surgimento de um novo ramo da ciência: o estudo do núcleo atômico. Nesta área, Rutherford também estava destinado a se tornar um pioneiro. Em 1919, ele conseguiu transformar núcleos de nitrogênio em núcleos de oxigênio, bombardeando os primeiros com partículas alfa em movimento rápido. Esta foi uma conquista com a qual os antigos alquimistas sonharam.

Logo ficou claro que as transformações nucleares poderiam ser uma fonte de energia do Sol. Além disso, a transformação dos núcleos atómicos é um processo fundamental nas armas atómicas e nas centrais nucleares. Conseqüentemente, a descoberta de Rutherford é de muito mais do que apenas interesse acadêmico.

A personalidade de Rutherford surpreendeu continuamente a todos que o conheceram. Ele era um homem grande, com uma voz alta, uma energia ilimitada e uma notável falta de modéstia. Quando colegas comentaram sobre a incrível capacidade de Rutherford de estar sempre "na crista de uma onda" de pesquisa científica, ele imediatamente respondeu: "Por que não? Afinal, fui eu quem causou a onda, não foi?" Poucos cientistas contestariam esta afirmação.