56. ERNEST RUTHERFORD (1871–1937) Ernest Rutherford este considerat cel mai mare fizician experimental al secolului al XX-lea. El este o figură centrală în cunoștințele noastre despre radioactivitate și omul care a fost pionier în fizica nucleară. Pe lângă ale lui

Cum a clasificat Ernest Rutherford știința? O mare parte a secolului XX (din anii 1910 până în anii 1960), mulți fizicieni și-au privit cu dispreț pe omologii lor științifici din alte domenii ale științei. Se spune că atunci când soția unui american

RUTHERFORD (Rutherford, Ernest, 1871–1937), fizician englez 52 Științele sunt împărțite în fizică și colecționare de timbre. Așa cum este descrisă în carte „celebra duhă” a lui Rutherford. Ernest Rutherford al lui J.B. Burks în Manchester (1962). ? Birks J. B. Rutherford la Manchester. – Londra, 1962, p.

BEVIN, Ernest (Bevin, Ernest, 1881–1951), politician laburist britanic, 1945–1951. Ministrul Afacerilor Externe29Dacă deschideți această cutie a Pandorei, nu se știe ce fel de cai troieni vor sări. Despre Consiliul Europei; dat în carte. R. Barclay „Ernest Bevin and the Foreign Office” (1975).

RENAN, Ernest (Renan, Ernest, 1823–1892), istoric francez23bMinune greacă. // Minune grec.„Rugăciunea către Acropole” (1888) „De multă vreme nu am mai crezut într-o minune în sens literal; iar destinul unic al poporului evreu, care duce la Isus și creștinism, mi s-a părut ceva

Prima pagină a articolului lui E. Rutherford din Philosophical Magazine, 6, 21 (1911), în care a fost introdus pentru prima dată conceptul de „nucleu atomic”.

Nucleul atomic, descoperit acum 100 de ani de E. Rutherford, este un sistem legat de protoni și neutroni care interacționează. Fiecare nucleu atomic este unic în felul său. Pentru a descrie nucleele atomice, au fost dezvoltate diverse modele care descriu caracteristicile specifice individuale ale nucleelor ​​atomice. Studiul proprietăților nucleelor ​​atomice a deschis o nouă lume - lumea cuantică subatomică și a condus la stabilirea de noi legi de conservare și simetrie. Cunoștințele obținute în fizica nucleară sunt utilizate pe scară largă în științele naturii, de la studiul sistemelor vii până la astrofizică.

1. 1911 Rutherford descoperă nucleul atomic.

În numărul din iunie 1911 al revistei Philosophical, a fost publicată lucrarea lui E. Rutherford „Scattering of α- and β-particles by matter and the structure of the atom”, în care conceptul de "nucleu atomic".
E. Rutherford a analizat rezultatele lucrării lui G. Geiger și E. Marsden privind împrăștierea particulelor α pe folie subțire de aur, în care s-a descoperit în mod neașteptat că un număr mic de particule α sunt deviate cu un unghi mai mare decât 90°. Acest rezultat a contrazis modelul de atunci dominant al atomului al lui J. J. Thomson, conform căruia atomul era format din electroni încărcați negativ și o cantitate egală de electricitate pozitivă distribuită uniform într-o sferă cu raza R ≈ 10 - 8 cm. Pentru a explica rezultatele obținute de Geiger și Marsden, Rutherford a dezvoltat un model pentru împrăștierea unei sarcini electrice punctiforme de către o altă sarcină punctiformă bazat pe legea lui Coulomb și legile mișcării lui Newton și a obținut dependența probabilității de împrăștiere a particulelor α la un unghi θ de energia E. a particulei α incidente

Distribuția unghiulară a particulelor α măsurată de Geiger și Marsden ar putea fi explicată doar dacă am presupune că atomul are o sarcină centrală distribuită pe o regiune de dimensiunea<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.

În 1910, un tânăr om de știință pe nume Marsden a venit să lucreze în laboratorul lui Rutherford. I-a cerut lui Rutherford să-i dea o problemă foarte simplă. Rutherford l-a instruit să numere particulele alfa care trec prin materie și să le găsească împrăștierea. În același timp, Rutherford a remarcat că, în opinia sa, Marsden nu va găsi nimic vizibil. Rutherford și-a bazat considerațiile pe modelul Thomson al atomului acceptat la acea vreme. În conformitate cu acest model, atomul a fost reprezentat de o sferă de 10 -8 cm cu o sarcină pozitivă distribuită egal, în care au fost intercalate electroni. Vibrațiile armonice ale acestuia din urmă au determinat spectrele de emisie. Este ușor de demonstrat că particulele alfa ar trebui să treacă cu ușurință printr-o astfel de sferă și nu se poate aștepta o împrăștiere specială. Particulele alfa au cheltuit toată energia de-a lungul drumului lor pentru a ejecta electroni, care au ionizat atomii din jur.
Marsden, sub îndrumarea lui Geiger, a început să facă observațiile sale și a observat curând că majoritatea particulelor α trec prin materie, dar există încă o împrăștiere vizibilă, iar unele particule par să revină. Când Rutherford a aflat despre asta, a spus:
— Este imposibil. Acest lucru este pe atât de imposibil, pe cât este imposibil ca un glonț să sară de pe hârtie.
Această frază arată cât de concret și figurat a văzut el fenomenul.
Marsden și Geiger și-au publicat lucrările, iar Rutherford a decis imediat că ideea existentă a atomului era incorectă și trebuia revizuită radical.
Studiind legea de distribuție a particulelor α reflectate, Rutherford a încercat să determine ce distribuție a câmpului în interiorul atomului era necesară pentru a determina legea dispersiei sub care particulele α ar putea chiar să se întoarcă înapoi. El a ajuns la concluzia că acest lucru este posibil atunci când întreaga sarcină este concentrată nu în întregul volum al atomului, ci în centru. Dimensiunea acestui centru, pe care el l-a numit nucleu, este foarte mică: 10 -12 —10 -13 cm în diametru. Dar atunci unde ar trebui să plasăm electronii? Rutherford a decis că electronii încărcați negativ ar trebui să fie distribuiți într-un cerc - aceștia ar putea fi ținuți prin rotație, a cărei forță centrifugă echilibrează forța de atracție a sarcinii pozitive a nucleului. În consecință, modelul atomului nu este altceva decât un anumit sistem solar, format dintr-un nucleu - soarele și electroni - planetele. Așa că și-a creat modelul atomului.
Acest model s-a întâmpinat cu deplină nedumerire, deoarece a contrazis unele dintre fundamentele fizicii de atunci, aparent de neclintit..

P.L. Kapitsa. „Amintiri ale profesorului E. Rutherford”

1909-1911 Experimente de G. Geiger și E. Marsden

G. Geiger și E. Marsden au văzut că la trecerea printr-o folie subțire de aur, majoritatea particulelor α, așa cum era de așteptat, au zburat fără deviație, dar în mod neașteptat s-a descoperit că unele particule α au fost deviate la unghiuri foarte mari. Unele particule alfa au fost chiar împrăștiate în direcția opusă. Calculele intensității câmpului electric al atomilor în modelele Thomson și Rutherford arată o diferență semnificativă între aceste modele. Intensitatea câmpului unei sarcini pozitive distribuite pe suprafața unui atom în cazul modelului Thomson este de ~10 13 V/m. În modelul lui Rutherford, sarcina pozitivă situată în centrul atomului în regiunea 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 "Este bine cunoscut caα - Șiβ -particulele, atunci când se ciocnesc cu atomii unei substanțe, suferă o abatere de la o cale dreaptă. Această împrăștiere este mult mai vizibilă înβ -particule decâtα -particule, deoarece au impulsuri și energii semnificativ mai scăzute. Prin urmare, nu există nicio îndoială că astfel de particule care se mișcă rapid pătrund în atomii pe care îi întâlnesc și că abaterile observate se datorează câmpului electric puternic care funcționează în sistemul atomic. Se presupunea de obicei că împrăștierea fascicululuiα - sauβ -razele care trec printr-o placă subțire de materie sunt rezultatul a numeroase mici împrăștieri în timpul trecerii atomilor substanței. Cu toate acestea, observațiile făcute de Geiger și Marsden au arătat că o anumită cantitateα -particulele într-o singură coliziune suferă o deviere de peste 90°. Un calcul simplu arată că un câmp electric puternic trebuie să existe în atom pentru ca o deviație atât de mare să fie creată în timpul unei singure coliziuni.”

1911 E. Rutherford. Nucleul atomic

α + 197 Au → α + 197 Au

Ernest Rutherford (1891-1937)

Pe baza modelului planetar al atomului, Rutherford a derivat o formulă care descrie împrăștierea particulelor α pe o folie de aur subțire, în concordanță cu rezultatele lui Geiger și Marsden. Rutherford a presupus că particulele α și nucleele atomice cu care interacționează pot fi considerate ca mase și sarcini punctuale și că numai forțele repulsive electrostatice acționează între nucleele încărcate pozitiv și particulele α și că nucleul este atât de greu în comparație cu particula α încât o face. nu se mișcă în timpul interacțiunii. Electronii se rotesc în jurul nucleului atomic pe o scară atomică caracteristică de ~10-8 cm și, datorită masei lor reduse, nu afectează împrăștierea particulelor α.

În primul rând, Rutherford a obținut dependența unghiului de împrăștiere θ al unei particule α cu energie E de parametrul de impact b al unei coliziuni cu un nucleu masiv punctual. b - parametru de impact - distanța minimă la care particula α s-ar apropia de nucleu dacă nu ar exista forțe de respingere între ele, θ - unghiul de împrăștiere al particulei α, Z 1 e - sarcina electrică a particulei α, Z 2 e - nuclee de încărcare electrică.
Rutherford a calculat apoi ce fracție dintr-un fascicul de particule α cu energie E este împrăștiată printr-un unghi θ în funcție de sarcina nucleului Z 2 e și de sarcina particulei α Z 1 e. Astfel, pe baza legilor clasice ale lui Newton și Coulomb, s-a obținut celebra formulă de împrăștiere Rutherford. Principalul lucru în derivarea formulei a fost presupunerea că atomul conține un centru masiv încărcat pozitiv, ale cărui dimensiuni sunt R< 10 -12 см.

E. Rutherford, 1911: „Cea mai simplă presupunere este că atomul are o sarcină centrală distribuită pe un volum foarte mic și că deviațiile mari mari se datorează sarcinii centrale în ansamblu și nu părților sale constitutive. În același timp, datele experimentale nu sunt suficient de precise pentru a nega posibilitatea existenței unei mici părți din sarcina pozitivă sub formă de sateliți aflați la o oarecare distanță de centru... De remarcat faptul că aproximativ găsite valoarea încărcăturii centrale a atomului de aur (100e) coincide aproximativ cu valoarea găsită care ar avea un atom de aur format din 49 de atomi de heliu purtând fiecare o sarcină de 2e. Poate că aceasta este doar o coincidență, dar este foarte tentant din punctul de vedere al emisiei de atomi de heliu care poartă două unități de sarcină de către o substanță radioactivă.”

J. J. Thomson și E. Rutherford

E. Rutherford, 1921:„Conceptul de structura nucleară a atomului a apărut inițial din încercările de a explica împrăștierea particulelor α la unghiuri mari atunci când trec prin straturi subțiri de materie. Deoarece particulele α au masă mare și viteză mare, aceste abateri semnificative au fost extrem de remarcabile; au indicat existența unora foarte intense electric! sau câmpuri magnetice din interiorul atomilor. Pentru a explica aceste rezultate, a fost necesar să presupunem că atomul constă dintr-un nucleu masiv încărcat, de dimensiuni foarte mici în comparație cu valoarea de obicei acceptată a diametrului atomului. Acest nucleu încărcat pozitiv conține cea mai mare parte a masei atomului și este înconjurat la o anumită distanță de electroni negativi distribuiți într-un anumit mod; al cărui număr este egal cu sarcina pozitivă totală a nucleului. În astfel de condiții, în apropierea nucleului ar trebui să existe un câmp electric foarte intens, iar particulele α, atunci când întâlnesc un atom individual, care trec aproape de nucleu, sunt deviate la unghiuri semnificative. Presupunând că forțele electrice variază invers cu pătratul distanței în regiunea adiacentă nucleului, autorul a obținut o relație care leagă numărul de particule α împrăștiate la un anumit unghi cu sarcina nucleului și energia α. -particulă.
Întrebarea dacă numărul atomic al unui element este o măsură validă a încărcăturii sale nucleare este atât de importantă încât trebuie aplicată orice metodă posibilă pentru a-l rezolva. Mai multe studii sunt în curs de desfășurare la Laboratorul Cavendish pentru a testa acuratețea acestei relații. Cele mai directe două metode se bazează pe studierea împrăștierii razelor α și β rapide. Prima metodă este folosită de Chadwick, care folosește noi tehnici; ultima este de Crowthar. Rezultatele obținute până acum de Chadwick confirmă pe deplin identitatea numărului atomic cu sarcina nucleară în limitele posibilei acuratețe a experimentului, care pentru Chadwick este de aproximativ 1%.

În ciuda faptului că combinația dintre doi protoni și doi neutroni este o formațiune extrem de stabilă, în prezent se crede că particulele α nu sunt incluse în nucleu ca formațiune structurală independentă. În cazul elementelor α-radioactive, energia de legare a particulei α este mai mare decât energia necesară pentru a elimina separat doi protoni și doi neutroni din nucleu, astfel încât particula α poate fi emisă din nucleu, deși nu este prezentă în nucleu. nucleul ca educaţie independentă.
Presupunerea lui Rutherford că nucleul atomic poate consta dintr-un anumit număr de atomi de heliu sau despre sateliți încărcați pozitiv ai nucleului a fost o explicație complet naturală pentru descoperirea sa. α radioactivitate. Ideea că particulele ar putea fi create ca urmare a diferitelor interacțiuni nu exista încă la acel moment.
Descoperirea nucleului atomic de către E. Rutherford în 1911 și studiul ulterior al fenomenelor nucleare au schimbat radical înțelegerea noastră asupra lumii din jurul nostru. A îmbogățit știința cu noi concepte și a fost începutul studiului structurii subatomice a materiei.

Fizicianul englez Ernest Rutherford s-a născut în Noua Zeelandă, lângă Nelson. El a fost unul dintre cei 12 copii ai roșilor și muncitorului în construcții James Rutherford, scoțian, și ai Martha (Thompson) Rutherford, o profesoară engleză. Rutherford a urmat mai întâi școlile primare și secundare locale, iar apoi a devenit student bursier la Nelson College, o școală superior privată, unde s-a dovedit a fi un student talentat, în special la matematică. Datorită succesului său academic, Rutherford a primit o altă bursă, care i-a permis să urmeze la Canterbury College din Christchurch, unul dintre cele mai mari orașe din Noua Zeelandă.

La facultate, Rutherford a fost foarte influențat de profesorii săi: profesorul de fizică și chimie E. W. Bickerton și matematicianul J. H. H. Cook. După ce Rutherford a primit o diplomă de licență în arte în 1892, a rămas la Canterbury College și și-a continuat studiile datorită unei burse de matematică. În anul următor a devenit Master of Arts, după ce a promovat cel mai bine examenele de matematică și fizică. Lucrarea sa de master a vizat detectarea undelor radio de înaltă frecvență, a căror existență a fost dovedită în urmă cu aproximativ zece ani. Pentru a studia acest fenomen, el a construit un receptor radio (cu câțiva ani înainte de a face Guglielmo Marconi) și cu ajutorul acestuia a primit semnale transmise de colegi de la o distanță de o jumătate de milă.

În 1894, Rutherford a primit diploma de licență în științe. Era o tradiție la Colegiul Canterbury ca orice student care a absolvit o diplomă de master în arte și a rămas la facultate trebuie să urmeze studii suplimentare și să obțină o diplomă de licență în științe. Rutherford a predat apoi pentru o scurtă perioadă de timp la una dintre școlile de băieți din Christchurch. Datorită aptitudinii sale extraordinare pentru știință, Rutherford a primit o bursă la Universitatea din Cambridge din Anglia, unde a studiat la Laboratorul Cavendish, unul dintre cele mai importante centre de cercetare științifică din lume.

La Cambridge, Rutherford a lucrat sub supravegherea fizicianului englez J. J. Thomson. Thomson a fost profund impresionat de cercetările lui Rutherford asupra undelor radio, iar în 1896 a propus să studieze în comun efectul razelor X (descoperit cu un an mai devreme de Wilhelm Roentgen) asupra descărcărilor electrice din gaze. Colaborarea lor a dus la rezultate semnificative, inclusiv descoperirea de către Thomson a electronului, o particulă atomică care poartă o sarcină electrică negativă. Pe baza cercetărilor lor, Thomson și Rutherford au emis ipoteza că atunci când razele X trec printr-un gaz, ele distrug atomii acelui gaz, eliberând un număr egal de particule încărcate pozitiv și negativ. Ei au numit aceste particule ioni. După această lucrare, Rutherford a început să studieze structura atomică.

În 1898, Rutherford a acceptat un post de profesor la Universitatea McGill din Montreal, Canada, unde a început o serie de experimente importante privind emisia radioactivă a elementului uraniu. El a descoperit curând două tipuri de această radiație: emisia de raze alfa, care pătrund doar pe o distanță scurtă, și razele beta, care pătrund la o distanță mult mai mare. Rutherford a descoperit apoi că toriul radioactiv degaja un produs radioactiv gazos, pe care l-a numit „emanare” (emisie).

Cercetările ulterioare au arătat că alte două elemente radioactive - radiu și actiniu - produc, de asemenea, emanație. Pe baza acestor descoperiri și a altora, Rutherford a ajuns la două concluzii importante pentru înțelegerea naturii radiațiilor: toate elementele radioactive cunoscute emit raze alfa și beta și, mai important, radioactivitatea oricărui element radioactiv scade după o anumită perioadă de timp. Aceste descoperiri au dat motive să presupunem că toate elementele radioactive aparțin aceleiași familii de atomi și că clasificarea lor se poate baza pe perioada de scădere a radioactivității lor.

Pe baza cercetărilor ulterioare efectuate la Universitatea McGill în 1901-1902, Rutherford și colegul său Frederick Soddy au subliniat principalele principii ale teoriei radioactivității pe care au creat-o. Conform acestei teorii, radioactivitatea apare atunci când un atom pierde o particulă din el însuși care este ejectată cu viteză mare, iar această pierdere transformă un atom al unui element chimic într-un atom al altuia. Teoria prezentată de Rutherford și Soddy a intrat în conflict cu o serie de idei existente anterior, inclusiv conceptul de mult acceptat conform căruia atomii sunt particule indivizibile și imuabile. Rutherford a efectuat experimente suplimentare pentru a obține rezultate care i-au confirmat teoria. În 1903, el a demonstrat că particulele alfa poartă o sarcină pozitivă. Deoarece aceste particule au o masă măsurabilă, „ejectarea” lor din atom este esențială pentru transformarea unui element radioactiv în altul. Teoria rezultată i-a permis și lui Rutherford să prezică viteza cu care diferitele elemente radioactive se vor transforma în ceea ce el a numit material fiică. Omul de știință era convins că particulele alfa nu se pot distinge de nucleul unui atom de heliu. Confirmarea acestui lucru a venit atunci când Soddy, care lucra pe atunci cu chimistul englez William Ramsay, a descoperit că emanațiile de radiu conțineau heliu, presupusa particulă alfa.

În 1907, Rutherford, căutând să fie mai aproape de centrul cercetării științifice, a preluat postul de profesor de fizică la Universitatea din Manchester (Anglia). Cu ajutorul lui Hans Geiger, care mai târziu a devenit celebru ca inventatorul contorului Geiger, Rutherford a înființat o școală pentru studiul radioactivității la Manchester.

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

După ce a primit Premiul Nobel, Rutherford a început să studieze un fenomen observat atunci când o placă de folie subțire de aur a fost bombardată cu particule alfa emise de un element radioactiv precum uraniul. S-a dovedit că folosind unghiul de reflexie al particulelor alfa este posibil să se studieze structura elementelor stabile care alcătuiesc placa. Conform ideilor acceptate atunci, modelul atomului era ca budinca de stafide: sarcinile pozitive și negative erau distribuite uniform în interiorul atomului și, prin urmare, nu puteau schimba în mod semnificativ direcția de mișcare a particulelor alfa. Rutherford, însă, a observat că anumite particule alfa au deviat de la direcția așteptată într-o măsură mult mai mare decât a permis teoria. Lucrând cu Ernest Marsden, student la Universitatea din Manchester, omul de știință a confirmat că un număr destul de mare de particule alfa au fost deviate mai mult decât se aștepta, unele la unghiuri de peste 90 de grade.

Reflectând asupra acestui fenomen, Rutherford a propus un nou model al atomului în 1911. Conform teoriei sale, care a devenit general acceptată astăzi, particulele încărcate pozitiv sunt concentrate în centrul greu al atomului, iar cele încărcate negativ (electroni) se află pe orbită în jurul nucleului, la o distanță destul de mare de acesta. Acest model, ca un model minuscul al sistemului solar, presupune că atomii sunt formați în mare parte din spațiu gol. Recunoașterea pe scară largă a teoriilor lui Rutherford a început în 1913, când fizicianul danez Niels Bohr s-a alăturat lucrării omului de știință la Universitatea din Manchester. Bohr a arătat că în ceea ce privește structura propusă de Rutherford, proprietățile fizice binecunoscute ale atomului de hidrogen, precum și atomii mai multor elemente mai grele, ar putea fi explicate.

Când a izbucnit Primul Război Mondial, Rutherford a fost numit în comitetul civil al Biroului de Invenție și Cercetare al Amiralității Britanice și a studiat problema localizării submarinelor folosind acustica. După război s-a întors la laboratorul din Manchester și în 1919 a făcut o altă descoperire fundamentală. În timp ce studia structura atomilor de hidrogen bombardându-i cu particule alfa de mare viteză, el a observat pe detectorul său un semnal care ar putea fi explicat ca rezultatul punerii în mișcare a nucleului unui atom de hidrogen printr-o coliziune cu o particulă alfa. Cu toate acestea, exact același semnal a apărut atunci când omul de știință a înlocuit atomii de hidrogen cu atomi de azot. Rutherford a explicat motivul acestui fenomen spunând că bombardamentul provoacă dezintegrarea unui atom stabil. Acestea. Într-un proces similar cu descompunerea naturală cauzată de radiații, o particulă alfa scoate un singur proton (nucleul unui atom de hidrogen) din nucleul normal stabil al unui atom de azot și îi conferă o viteză monstruoasă. Alte dovezi în favoarea acestei interpretări a acestui fenomen au fost obținute în 1934, când Frédéric Joliot și Irène Joliot-Curie au descoperit radioactivitatea artificială.

În 1919, Rutherford s-a mutat la Universitatea Cambridge, succedându-l lui Thomson ca profesor de fizică experimentală și director al Laboratorului Cavendish, iar în 1921 a preluat postul de profesor de științe naturale la Royal Institution din Londra. În 1930, Rutherford a fost numit președinte al consiliului consultativ guvernamental al Oficiului de Cercetare Științifică și Industrială. Fiind în vârful carierei sale, omul de știință a atras mulți tineri fizicieni talentați să lucreze în laboratorul său din Cambridge, inclusiv. P. M. Blackett, John Cockcroft, James Chadwick și Ernest Walton. Deși Rutherford însuși a avut mai puțin timp pentru cercetare activă, interesul său profund pentru cercetare și conducerea clară au ajutat la menținerea nivelului înalt al muncii desfășurate în laboratorul său. Elevii și colegii și-au amintit de om de știință ca pe o persoană dulce și bună. Alături de darul de previziune inerent lui ca teoretician, Rutherford a avut o notă practică. Datorită ei, a fost întotdeauna precis în explicarea fenomenelor observate, oricât de neobișnuite ar părea la prima vedere.

Preocupat de politicile guvernului nazist al lui Adolf Hitler, Rutherford a devenit președinte al Consiliului Academic de Ajutor în 1933, care a fost creat pentru a-i ajuta pe cei care fugeau din Germania. În 1900, în timpul unei scurte călătorii în Noua Zeelandă, Rutherford s-a căsătorit cu Mary Newton, care i-a născut o fiică. S-a bucurat de sănătate aproape până la sfârșitul vieții și a murit la Cambridge în 1937, după o scurtă boală. Rutherford este înmormântat în Westminster Abbey, lângă mormintele lui Isaac Newton și Charles Darwin.

Premiile lui Rutherford includ medalia Rumford (1904) și medalia Copley (1922) ale Societății Regale din Londra, precum și Ordinul Britanic de Merit (1925). În 1931, savantului i s-a acordat notorietatea. Rutherford a primit diplome onorifice de la universitățile din Noua Zeelandă, Cambridge, Wisconsin, Pennsylvania și McGill. A fost membru corespondent al Societății Regale din Göttingen, precum și membru al Institutului Filosofic din Noua Zeelandă și al Societății Filozofice Americane. Academia de Științe din St. Louis, Societatea Regală din Londra și Asociația Britanică pentru Avansarea Științei.

(1871-1937) Fizician englez, fondator al fizicii nucleare

Ernest Rutherford s-a născut în Spring Grove (acum Brightwater) din Noua Zeelandă, într-o simplă familie scoțiană. Tatăl său, James Rutherford, a fost lucrător de roți, iar mama sa, Martha Thomson, a fost profesoară. Ernest a fost al patrulea copil din doisprezece copii. Din copilărie a fost un băiat foarte atent și muncitor. După ce a absolvit școala primară ca cel mai bun elev, Ernest a primit o bursă pentru a-și continua studiile la Nelson Provincial College, unde a intrat în clasa a cincea în 1887. Deja aici s-au manifestat abilitățile sale excepționale pentru matematică; se pricepea și la fizică, chimie, literatură, latină și franceză. În copilărie, lui Ernest îi plăcea să proiecteze diverse mecanisme: a construit modele de mori de apă, mașini și chiar a făcut o cameră.

După ce a absolvit facultatea, a urmat Colegiul Canterbury al Universității din Noua Zeelandă din Christchurch. Aici Rutherford începe să studieze mai serios fizica și chimia, lucrează în cercurile studențești și este chiar unul dintre inițiatorii creării unei societăți studențești științifice la universitate.

După ce a citit un articol al fizicianului german Heinrich Hertz despre descoperirea undelor electromagnetice, Rutherford a decis să investigheze proprietățile acestora. Dar a apărut o problemă în detectarea undelor electromagnetice de intrare. El a putut stabili că prezența lor poate fi judecată după demagnetizarea fierului. Aceasta a fost prima descoperire reală a lui Rutherford, în vârstă de douăzeci și trei de ani.

În 1894, Ernest a absolvit facultatea cu onoruri și a primit o diplomă de master în fizică și matematică. A devenit profesor de fizică la liceu, dar nu a reușit în acest domeniu. În 1895, i s-a acordat cea mai mare bursă - „bursa 1851”, care a oferit ocazia unor stagii în cele mai bune laboratoare din țară. În toamna anului 1895, Rutherford a ajuns la Cambridge, centrul științific al Angliei, și a început să lucreze la Laboratorul Cavendish sub îndrumarea remarcabilului fizician englez Joseph John Thomson (1856-1940).

Ernest își continuă cercetările în domeniul undelor electromagnetice, iar în 1896 reușește să stabilească o comunicație radio la o distanță de aproximativ 3 kilometri. Latura practică a comunicațiilor radio l-a interesat puțin și, prin urmare, și-a oprit activitatea în acest domeniu și a donat emițătorul inginerului italian G. Marconi, care l-a folosit în cercetările sale. În acest moment, Rutherford, împreună cu J. J. Thomson, a început să lucreze la studiul ionizării gazelor și a aerului folosind diferite metode, inclusiv cu raze X. Dar după descoperirea radioactivității de către Becquerel în 1896, Rutherford a început să compare razele lui Roentgen și Becquerel.

În 1898, a primit un post de profesor de fizică la Universitatea McGill din Montreal și a ajuns în Canada în septembrie același an. A lucrat la Universitatea McGill timp de 9 ani - până în 1907 - și a făcut multe descoperiri importante. În 1898, Rutherford a început să cerceteze radiațiile de uraniu, ale căror rezultate au fost publicate în 1899 în articolul „Radiția uraniului și conductibilitatea electrică creată de ea”. Studiind radiația de uraniu într-un câmp magnetic, Rutherford a descoperit că acesta este format din două componente. El a numit prima componentă, care deviază într-o direcție și este ușor absorbită de o foaie de hârtie, raze alfa, iar pe a doua, care deviază în direcția opusă și are o putere de penetrare mai mare, raze beta.

În 1900, Villard a descoperit o altă componentă în radiația uraniului, care nu deviază într-un câmp magnetic și avea cea mai mare putere de penetrare; se numea raze gamma. În 1900, în timp ce studia radioactivitatea toriului, Rutherford a descoperit un nou gaz, numit mai târziu radon. Împreună cu fizicianul și chimistul englez Frederick Soddy, în 1902-1903 a dezvoltat teoria dezintegrarii radioactive și a stabilit legea transformărilor radioactive. Rutherford a prezis existența elementelor transuranice. Rezultatul muncii de nouă ani a omului de știință la Montreal sunt peste 50 de articole științifice publicate și cartea „Radioactivitate”, care a rezumat toate cunoștințele cunoscute de știință despre acest fenomen.

Numele lui Rutherford devine celebru, iar acesta primește o invitație pentru a ocupa funcția de profesor la departamentul de fizică de la Universitatea din Manchester și de director al laboratorului de fizică. Pe 24 mai 1907, Ernest Rutherford s-a întors în Europa și a început să lucreze la dezlegarea naturii particulelor alfa și a trecerii lor prin materie, al cărei studiu l-a început în Canada. Pentru cercetările sale privind transformarea elementelor și chimia substanțelor radioactive, a fost distins cu Premiul Nobel pentru Chimie în 1908.

La Manchester, Rutherford a creat o echipă de cercetători remarcabili din întreaga lume, printre care se numărau fizicianul german Hans Geiger (1882-1945), fizicianul englez Henry Moseley (1887-1915), fizicianul neozeelandez, apoi student în ultimul an. , Ernest Marsden (1889- 1970) și alți oameni de știință. Într-o atmosferă de creativitate științifică colectivă, au fost făcute descoperirile științifice majore ale lui Rutherford. În 1908, el și Geiger au proiectat un dispozitiv pentru înregistrarea particulelor încărcate individuale, numit contor Geiger. În 1909, el a descoperit natura particulelor alfa: sunt atomi de heliu dublu ionizați. În 1911, pe baza rezultatelor experimentelor efectuate de studenții săi Marsden și Geiger, a stabilit legea împrăștierii particulelor alfa de către atomi ai diferitelor elemente, ceea ce l-a condus în mai 1911 la crearea unui nou model de atom - planetar. Conform acestui model, atomul este asemănător cu sistemul solar: în centru există un nucleu pozitiv masiv cu un diametru de aproximativ 10 12 cm, în jurul căruia electronii negativi se rotesc pe orbite circulare. Numărul de sarcini pozitive elementare conținute în nucleul atomic coincide cu numărul de serie al elementului din tabelul lui D.I. Mendeleev; învelișul său conține același număr de electroni, deoarece atomul în ansamblu este neutru din punct de vedere electric.

Înainte ca Rutherford să poată exclama: „Acum știu cum arată un atom!”, Marsden și Geiger au fost nevoiți să detecteze și să numere mai mult de 2 milioane de scintilații (erupții) abia vizibile ale particulelor alfa.

În 1912, remarcabilul fizician danez Niels Bohr a venit la Manchester. A reușit să elimine contradicțiile din modelul planetar al atomului propus de Rutherford. Munca lui a dus la modelul Rutherford-Bohr al atomului, care a pus bazele fizicii cuantice și nucleare.

În 1914, Rutherford a prezentat ideea transformării artificiale a nucleelor ​​atomice. Dar izbucnirea Primului Război Mondial a întrerupt cercetările și a împrăștiat echipa prietenoasă în diferite țări aflate în război între ele. Rutherford însuși era implicat în cercetări militare și dezvolta metode acustice de combatere a submarinelor germane. Pe front, în 1915, la vârsta de 28 de ani, a fost ucis Henry Moseley, unul dintre cei mai buni studenți ai săi, care și-a făcut numele celebru printr-o descoperire majoră în spectroscopie cu raze X. James Chadwick era în captivitate germană, Marsden lupta în Franța, iar Niels Bohr s-a întors la Copenhaga. Abia după război Rutherford a putut să-și reia cercetările.

În 1919 s-a mutat la Cambridge, unde a preluat postul de profesor la Universitatea Cambridge și l-a succedat profesorului său J. J. Thomson, devenind director al Laboratorului Cavendish. Omul de știință a deținut acest post până la sfârșitul vieții. Cercetările continue aduc rezultate strălucitoare: a fost efectuată o reacție nucleară artificială care transformă azotul în oxigen, care a pus bazele fizicii nucleare moderne. În 1920, Rutherford a prezis existența neutronului, o particulă neutră egală în masă cu un nucleu de hidrogen. O astfel de particulă a fost descoperită în 1932 de studentul și colaboratorul său Chadwick, care a devenit laureat al Premiului Nobel în legătură cu aceasta. Condus de Rutherford, Laboratorul Cavendish a devenit o Mecca științifică pentru fizicienii din toate țările.

El și-a tratat studenții cu o grijă excepțională, numindu-i cu afecțiune „băieți” și nu le-a permis să lucreze în laborator mai mult de ora șase seara, iar în weekend nu le-a permis să lucreze deloc. El și-a condus studenții ca pe un „tată binevoitor al familiei”, iar ei și-au numit cu dragoste profesorul „tată”. În fiecare zi, Rutherford își aduna angajații la o ceașcă de ceai pentru a discuta nu numai probleme științifice și rezultatele experimentelor, ci și probleme de politică, artă și literatură. Marele om de știință era complet lipsit de orice rigiditate, snobism și dorință de a crea o atmosferă de admirație în jurul său.

Cu el au studiat și fizicienii sovietici Yu. B. Khariton, A. I. Leipunsky, K. D. Sinelnikov, L. D. Landau și alții. În 1921, tânărul fizician sovietic Pyotr Leonidovich Kapitsa (1894-1984) a venit la Rutherford în Cambridge și a lucrat acolo timp de 13 ani. A devenit un colaborator activ și prieten cu Rutherford, și-a împlinit speranțele profesorului său, obținând rezultate științifice remarcabile. În 1971, la inițiativa lui P. L. Kapitsa, cu ocazia împlinirii a 100 de ani de la nașterea omului de știință în țara noastră, a fost eliberată o medalie comemorativă Rutherford și a fost publicată o colecție a lucrărilor sale.

A fost membru al tuturor academiilor de științe din lume, din 1925 - membru străin al Academiei de Științe a Uniunii Sovietice; din 1903 membru al Societății Regale din Londra, iar din 1925 până în 1930 - președintele acesteia. În 1931 a fost creat baron și a devenit Lord Nelson. Marele experimentator a primit toate premiile lumii științifice pentru realizările sale științifice.

Ernest Rutherford a murit pe 19 octombrie 1937, la vârsta de 66 de ani. Moartea sa a fost o pierdere uriașă pentru știință, numeroși studenți și întreaga umanitate. Marele fizician este înmormântat în Westminster Abbey - în Catedrala Sf. Paul, lângă mormintele lui I. Newton, M. Faraday, C. Darwin, W. Herschel, într-una din navele catedralei, numită „Colțul științei”. ”.

Ernest Rutherford este considerat cel mai mare fizician experimental al secolului XX. El este o figură centrală în cunoștințele noastre despre radioactivitate și omul care a fost pionier în fizica nucleară. Pe lângă semnificația lor teoretică enormă, descoperirile sale au avut o gamă largă de aplicații, inclusiv: arme nucleare, centrale nucleare, calcul radioactiv și cercetarea radiațiilor. Influența operei lui Rutherford asupra lumii este enormă. Continuă să crească și pare să crească în continuare în viitor.

Rutherford s-a născut și a crescut în Noua Zeelandă. Acolo a intrat la Canterbury College și până la vârsta de douăzeci și trei de ani a primit trei diplome (licență în arte, licență în științe, master în arte). În anul următor, i s-a acordat un loc pentru a studia la Universitatea din Cambridge din Anglia, unde a petrecut trei ani ca student cercetător sub conducerea lui J. J. Thomson, unul dintre cei mai importanți oameni de știință ai zilei. La douăzeci și șapte de ani, Rutherford a devenit profesor de fizică la Universitatea McGill din Canada. A lucrat acolo timp de nouă ani și în 1907 s-a întors în Anglia pentru a conduce departamentul de fizică de la Universitatea din Manchester. În 1919, Rutherford s-a întors la Cambridge, de data aceasta ca director al Laboratorului Cavendish, post în care a rămas pentru tot restul vieții.

Radioactivitatea a fost descoperită în 1896 de omul de știință francez Antoine Henri Becquerel când a experimentat cu compuși ai uraniului. Dar Becquerel și-a pierdut curând interesul pentru acest subiect și o mare parte din cunoștințele noastre de bază despre radioactivitate provin din cercetările ample ale lui Rutherford. (Marie și Pierre Curie au descoperit încă două elemente radioactive, poloniul și radiul, dar nu au făcut descoperiri de importanță fundamentală.)

Una dintre primele descoperiri ale lui Rutherford a fost că radiația radioactivă din uraniu constă din două componente diferite, pe care oamenii de știință le-a numit raze alfa și beta. Mai târziu, el a demonstrat natura fiecărei componente (ele constau din particule care se mișcă rapid) și a arătat că există și o a treia componentă, pe care a numit-o raze gamma.

O caracteristică importantă a radioactivității este energia asociată cu aceasta. Becquerel, Curies și mulți alți oameni de știință au considerat energia ca o sursă externă. Dar Rutherford a demonstrat că această energie - care este mult mai puternică decât cea eliberată de reacțiile chimice - provine din interiorul atomilor individuali de uraniu! Cu aceasta el a pus bazele conceptului important de energie atomică.

Oamenii de știință au presupus întotdeauna că atomii individuali sunt indivizibili și neschimbabili. Dar Rutherford (cu ajutorul unui tânăr asistent foarte talentat, Frederick Soddy) a reușit să demonstreze că atunci când un atom emite raze alfa sau beta, acesta este transformat într-un alt tip de atom. La început, chimiștilor nu le venea să creadă. Cu toate acestea, Rutherford și Soddy au efectuat o serie întreagă de experimente cu descompunerea radioactivă și au transformat uraniul în plumb. Rutherford a măsurat, de asemenea, rata de degradare și a formulat conceptul important de „înjumătățire”. Acest lucru a condus curând la tehnica calculului radioactiv, care a devenit unul dintre cele mai importante instrumente științifice și a găsit o largă aplicație în geologie, arheologie, astronomie și multe alte domenii.

Această serie uimitoare de descoperiri i-a adus lui Rutherford un Premiu Nobel în 1908 (Soddy avea să câștige mai târziu un Premiu Nobel), dar cea mai mare realizare a lui avea să vină încă. El a observat că particulele alfa cu mișcare rapidă au putut trece prin folie subțire de aur (fără a lăsa urme vizibile!), dar au fost ușor deviate. S-a sugerat că atomii de aur, duri, impenetrabili, ca niște „mingi de biliard” - așa cum credeau oamenii de știință anterior - erau moi în interior! Părea că particulele alfa mai mici și mai dure ar putea trece prin atomii de aur ca un glonț de mare viteză prin jeleu.

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

Cel mai bun de azi

Cu o singură lovitură, munca lui Rutherford a zdruncinat pentru totdeauna viziunea noastră convențională asupra lumii. Dacă chiar și o bucată de metal - aparent cel mai dur dintre toate obiectele - era practic un spațiu gol, atunci tot ceea ce credeam că este substanțial s-a prăbușit brusc în minuscule grăunte de nisip care alergau în marele gol!

Descoperirea lui Rutherford a nucleelor ​​atomice este baza tuturor teoriilor moderne ale structurii atomice. Când Niels Bohr și-a publicat faimoasa lucrare doi ani mai târziu, descriind atomul ca un sistem solar în miniatură guvernat de mecanica cuantică, el a folosit teoria nucleară a lui Rutherford ca punct de plecare pentru modelul său. La fel au făcut și Heisenberg și Schrödinger când au construit modele atomice mai complexe folosind mecanica clasică și mecanică ondulatorie.

Descoperirea lui Rutherford a dus și la apariția unei noi ramuri a științei: studiul nucleului atomic. În acest domeniu, Rutherford a fost, de asemenea, destinat să devină un pionier. În 1919, el a reușit să transforme nucleele de azot în nuclee de oxigen, bombardându-i pe cei dintâi cu particule alfa care se mișcă rapid. Aceasta a fost o realizare la care au visat vechii alchimiști.

Curând a devenit clar că transformările nucleare ar putea fi o sursă de energie de la Soare. Mai mult, transformarea nucleelor ​​atomice este un proces cheie în armele atomice și centralele nucleare. În consecință, descoperirea lui Rutherford are mult mai mult decât un interes academic.

Personalitatea lui Rutherford i-a uimit continuu pe toți cei care l-au cunoscut. Era un om mare, cu o voce tare, o energie nemărginită și o lipsă vizibilă de modestie. Când colegii au remarcat despre capacitatea neobișnuită a lui Rutherford de a fi mereu „pe vârful unui val” de cercetare științifică, el a răspuns imediat: „De ce nu? La urma urmei, eu am provocat valul, nu-i așa?” Puțini oameni de știință ar contesta această afirmație.