Rutherford entdeckt den Atomkern. Rutherford Ernest: Biografie, Entdeckungen und interessante Fakten

Ernest Rutherford(1871-1937) - Englischer Physiker, einer der Begründer der Lehre von der Radioaktivität und der Struktur des Atoms, Gründer einer wissenschaftlichen Schule, ausländisches korrespondierendes Mitglied der Russischen Akademie der Wissenschaften (1922) und Ehrenmitglied der Akademie der UdSSR der Wissenschaften (1925). Direktor des Cavendish Laboratory (seit 1919). Entdeckte (1899) Alphastrahlen und Betastrahlen und begründete ihre Natur. Erstellte (1903, zusammen mit Frederick Soddy) die Theorie der Radioaktivität. Vorgeschlagen (1911) ein Planetenmodell des Atoms. Führte (1919) die erste künstliche Kernreaktion durch. Sagte (1921) die Existenz des Neutrons voraus. Nobelpreis (1908).

Ernest Rutherford wurde am 30. August 1871 in Spring Grove, in der Nähe von Brightwater, Südinsel, Neuseeland, geboren. Ein gebürtiger Neuseeländer, Begründer der Kernphysik, Autor des Planetenmodells des Atoms, Mitglied (1925-30 Präsident) der Royal Society of London, Mitglied aller Akademien der Wissenschaften der Welt, darunter (seit 1925). ) ausländisches Mitglied der Akademie der Wissenschaften der UdSSR, Nobelpreisträger für Chemie (1908), Gründer einer großen wissenschaftlichen Schule.

Kindheit

Rutherford Ernest

Ernest wurde als Sohn des Stellmachers James Rutherford und seiner Frau, der Lehrerin Martha Thompson, geboren. Außer Ernest hatte die Familie noch 6 Söhne und 5 Töchter. Vor 1889, als die Familie nach Pungareha (Nordinsel) zog, besuchte Ernest das Canterbury College der University of New Zealand (Christchurch, Südinsel); Zuvor gelang es ihm, in Foxhill und Havelock am Nelson College for Boys zu studieren.

Ernest Rutherfords brillante Fähigkeiten zeigten sich bereits während seiner Studienjahre. Nach Abschluss des IV-Kurses erhielt er eine Auszeichnung für Bessere Arbeit in Mathematik und belegt in Masterprüfungen nicht nur in Mathematik, sondern auch in Physik den ersten Platz. Doch nachdem er einen Master of Arts erlangt hatte, verließ er das College nicht. Rutherford stürzte sich in seine erste unabhängige wissenschaftliche Arbeit. Der Titel lautete: „Magnetisierung von Eisen bei Hochfrequenzentladungen“. Ein Gerät wurde erfunden und hergestellt – ein Magnetdetektor, einer der ersten Empfänger Elektromagnetische Wellen, was seine „Eintrittskarte“ in die Welt der großen Wissenschaft wurde. Und bald vollzog sich eine große Veränderung in seinem Leben.

Die begabtesten jungen ausländischen Untertanen der britischen Krone erhielten alle zwei Jahre ein Sonderstipendium, das nach der Weltausstellung von 1851 benannt wurde und ihnen die Möglichkeit gab, nach England zu gehen, um ihre Wissenschaft zu verbessern. Im Jahr 1895 wurde entschieden, dass zwei Neuseeländer dieser Auszeichnung würdig seien – der Chemiker Maclaurin und der Physiker Rutherford. Aber es gab nur einen Ort, und Rutherfords Hoffnungen wurden zunichte gemacht. Doch familiäre Umstände zwangen Maclaurin, die Reise abzubrechen, und im Herbst 1895 kam Ernest Rutherford nach England am Cavendish Laboratory der Universität Cambridge und wurde der erste Doktorand seines Direktors Joseph John Thomson.

Im Cavendish Laboratory

junger Physiker: Ich arbeite von morgens bis abends.
Rutherford: Wann denken Sie?

Rutherford Ernest

Joseph John Thomson war zu dieser Zeit bereits ein berühmter Wissenschaftler, Mitglied der Royal Society of London. Er erkannte schnell Rutherfords herausragende Fähigkeiten und zog ihn für seine Arbeiten zur Untersuchung der Ionisierungsprozesse von Gasen unter dem Einfluss von Röntgenstrahlen an. Doch bereits im Sommer 1898 unternahm Rutherford die ersten Schritte zur Erforschung anderer Strahlen – der Becquerel-Strahlen. Die von diesem französischen Physiker entdeckte Strahlung des Uransalzes wurde später als radioaktiv bezeichnet. A. A. Becquerel selbst und die Curies Pierre und Maria beschäftigten sich aktiv damit. E. Rutherford beteiligte sich 1898 aktiv an dieser Forschung. Er war es, der entdeckte, dass Becquerels Strahlen Ströme positiv geladener Heliumkerne (Alpha-Teilchen) und Ströme von Beta-Teilchen – Elektronen – umfassen. (Beta-Zerfall einiger Elemente setzt Positronen statt Elektronen frei; Positronen haben die gleiche Masse wie Elektronen, aber eine positive elektrische Ladung.) Zwei Jahre später, im Jahr 1900, entdeckte der französische Physiker Villard (1860-1934), dass auch Gammastrahlen emittiert werden, die keine elektrische Ladung tragen – elektromagnetische Strahlung, kürzere Wellenlänge als Röntgenstrahlen.

Am 18. Juli 1898 wurde die Arbeit von Pierre Curie und Marie Curie-Skłodowska der Pariser Akademie der Wissenschaften vorgestellt, was Rutherfords außergewöhnliches Interesse weckte. In dieser Arbeit wiesen die Autoren darauf hin, dass es neben Uran noch andere radioaktive (dieser Begriff wurde erstmals verwendet) Elemente gibt. Später war es Rutherford, der das Konzept eines der wichtigsten einführte Unterscheidungsmerkmale solche Elemente - Halbwertszeit.

Im Dezember 1897 wurde Rutherfords Ausstellungsstipendium verlängert und er erhielt die Gelegenheit, seine Forschungen zu Uranstrahlen fortzusetzen. Doch im April 1898 wurde eine Stelle als Professor an der McGill University in Montreal frei und Rutherford beschloss, nach Kanada zu ziehen. Die Zeit der Ausbildung ist vorbei. Allen und vor allem ihm selbst war klar, dass er zu selbständiger Arbeit bereit war.

Neun Jahre in Kanada

Lucky Rutherford, du bist immer auf dem Laufenden!
- Das stimmt, aber bin ich nicht derjenige, der die Welle erzeugt?

Rutherford Ernest

Der Umzug nach Kanada erfolgte im Herbst 1898. Der Unterricht von Ernest Rutherford war zunächst nicht sehr erfolgreich: Den Studenten gefielen die Vorlesungen nicht, die der junge Professor, der noch nicht ganz gelernt hatte, das Publikum zu spüren, mit Details übersättigte. Am Anfang traten einige Schwierigkeiten auf und wissenschaftliche Arbeit aufgrund von Verzögerungen bei der Ankunft bestellter radioaktiver Medikamente. Doch alle Ecken und Kanten wurden schnell geglättet und eine Erfolgs- und Glückssträhne begann. Allerdings ist es kaum angebracht, über Erfolg zu sprechen: Alles wurde durch harte Arbeit erreicht. Und neue Gleichgesinnte und Freunde wurden in diese Arbeit einbezogen.

Sowohl damals als auch in späteren Jahren bildete sich in Rutherford immer schnell eine Atmosphäre der Begeisterung und des kreativen Enthusiasmus. Die Arbeit war intensiv und freudig und führte zu wichtigen Entdeckungen. 1899 entdeckte Ernest Rutherford die Emanation von Thorium und gelangte bereits 1902–03 zusammen mit F. Soddy zum allgemeinen Gesetz der radioaktiven Umwandlungen. Wir müssen mehr über dieses wissenschaftliche Ereignis sagen.

Alle Chemiker auf der Welt sind fest davon überzeugt, dass die Umwandlung eines chemischen Elements in ein anderes unmöglich ist und dass die Träume der Alchemisten, aus Blei Gold herzustellen, für immer begraben sein sollten. Und nun erscheint ein Werk, dessen Autoren behaupten, dass Umwandlungen von Elementen beim radioaktiven Zerfall nicht nur stattfinden, sondern dass es sogar unmöglich sei, sie zu stoppen oder zu verlangsamen. Darüber hinaus werden die Gesetze solcher Transformationen formuliert. Wir verstehen jetzt, dass die Position des Elements in Periodensystem Dmitry Mendeleev und damit er Chemische Eigenschaften, werden durch die Ladung des Kerns bestimmt. Während des Alpha-Zerfalls, wenn die Ladung des Kerns um zwei Einheiten abnimmt (die „Elementarladung“ wird als eins angenommen – der Ladungsmodul des Elektrons), „bewegt“ sich das Element im Periodensystem um zwei Zellen nach oben, mit elektronisch Beta-Zerfall – eine Zelle nach unten, mit Positronik – eine Zelle nach oben. Trotz der scheinbaren Einfachheit und sogar Offensichtlichkeit dieses Gesetzes wurde seine Entdeckung zu einem der wichtigsten wissenschaftlichen Ereignisse zu Beginn unseres Jahrhunderts.

Diese Zeit ist bedeutsam und ein wichtiges Ereignis in persönliches Leben Rutherford: 5 Jahre nach der Verlobung fand seine Hochzeit mit Mary Georgina Newton statt, der Tochter des Besitzers der Pension in Christchurch, in der er einst lebte. Am 30. März 1901 wurde die einzige Tochter des Ehepaares Rutherford geboren. Mit der Zeit fiel dies fast mit der Geburt eines neuen Kapitels der Naturwissenschaften zusammen – der Kernphysik. Ein wichtiges und freudiges Ereignis war die Wahl Rutherfords im Jahr 1903 zum Mitglied der Royal Society of London.

Planetenmodell des Atoms

Wenn ein Wissenschaftler der Putzfrau, die sein Labor reinigt, den Sinn seiner Arbeit nicht erklären kann, dann versteht er selbst nicht, was er tut.

Rutherford Ernest

Die Ergebnisse von Rutherfords wissenschaftlichen Forschungen und Entdeckungen bildeten den Inhalt seiner beiden Bücher. Der erste davon hieß „Radioaktivität“ und wurde 1904 veröffentlicht. Ein Jahr später erschien der zweite – „Radioaktive Transformationen“. Und ihr Autor hat bereits mit neuen Forschungen begonnen. Er wusste bereits, dass radioaktive Strahlung von Atomen ausgeht, der Ort ihres Ursprungs blieb jedoch völlig unklar. Es war notwendig, die Struktur des Atoms zu untersuchen. Und hier wandte sich Ernest Rutherford der Technik zu, mit der er begann, mit J. J. Thomson zu arbeiten – der Durchleuchtung mit Alphateilchen. Die Experimente untersuchten, wie der Fluss solcher Partikel durch dünne Folienblätter verläuft.

Das erste Atommodell wurde vorgeschlagen, als bekannt wurde, dass Elektronen eine negative elektrische Ladung haben. Aber sie dringen in Atome ein, die im Allgemeinen elektrisch neutral sind; Was ist der Träger der positiven Ladung? J. J. Thomson schlug zur Lösung dieses Problems das folgende Modell vor: Ein Atom ist so etwas wie ein positiv geladener Tropfen mit einem Radius von einem Hundertmillionstel Zentimeter, in dem sich winzige negativ geladene Elektronen befinden. Unter dem Einfluss von Coulomb-Kräften neigen sie dazu, eine Position im Zentrum des Atoms einzunehmen, aber wenn sie durch etwas aus dieser Gleichgewichtsposition gebracht werden, beginnen sie zu schwingen, was von Strahlung begleitet wird (so erklärte das Modell die damalige Zeit). bekannte Tatsache der Existenz von Strahlungsspektren). Aus Experimenten war bereits bekannt, dass die Abstände zwischen Atomen in Festkörpern in etwa der Größe der Atome entsprechen. Daher schien es offensichtlich, dass Alphateilchen kaum durch eine dünne Folie fliegen könnten, genauso wie ein Stein nicht durch einen Wald fliegen könnte, in dem die Bäume fast dicht beieinander wachsen. Aber Rutherfords erste Experimente überzeugten ihn davon, dass dies nicht der Fall war. Die überwiegende Mehrheit der Alphateilchen durchdrang die Folie, ohne überhaupt abgelenkt zu werden, und nur wenige zeigten diese Ablenkung, manchmal sogar ziemlich deutlich.

Und auch hier zeigte sich die außergewöhnliche Intuition von Ernest Rutherford und seine Fähigkeit, die Sprache der Natur zu verstehen. Er lehnt Thomsons Modell entschieden ab und stellt ein grundlegend neues Modell vor. Man nennt es planetarisch: Im Zentrum des Atoms befindet sich, ähnlich wie bei der Sonne im Sonnensystem, ein Kern, in dem trotz seiner relativ geringen Größe die gesamte Masse des Atoms konzentriert ist. Und um ihn herum kreisen Elektronen wie Planeten, die sich um die Sonne bewegen. Ihre Massen sind viel kleiner als die von Alphateilchen, die sich daher beim Eindringen in Elektronenwolken kaum ausbreiten. Und nur wenn ein Alphateilchen in der Nähe eines positiv geladenen Kerns fliegt, kann die Coulomb-Abstoßungskraft seine Flugbahn stark verbiegen.

Die Formel, die Rutherford auf der Grundlage dieses Modells ableitete, stimmte hervorragend mit den experimentellen Daten überein. Im Jahr 1903 stellte der japanische Theoretiker Hantaro Nagaoka in der Tokyo Physico-Mathematical Society die Idee eines Planetenmodells des Atoms vor, der dieses Modell „Saturn-ähnlich“ nannte, aber seine Arbeit (von der Rutherford nichts wusste). ) wurde nicht weiterentwickelt.

Aber das Planetenmodell stimmte nicht mit den Gesetzen der Elektrodynamik überein! Diese Gesetze, die hauptsächlich durch die Arbeiten von Michael Faraday und James Maxwell aufgestellt wurden, besagen, dass eine beschleunigende Ladung elektromagnetische Wellen aussendet und dadurch Energie verliert. Das Elektron im Atom von E. Rutherford bewegt sich beschleunigt im Coulomb-Feld des Kerns und sollte, wie Maxwells Theorie zeigt, nach dem Verlust seiner gesamten Energie in etwa einer Zehnmillionstel Sekunde auf den Kern fallen. Dies nennt man das Problem der Strahlungsinstabilität des Rutherford-Modells des Atoms, und Ernest Rutherford verstand es klar, als es 1907 Zeit für seine Rückkehr nach England war.

Rückkehr nach England

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Rutherford Ernest

Rutherfords Arbeit an der McGill University machte ihn so berühmt, dass er um Einladungen zur Arbeit in wissenschaftlichen Zentren in verschiedenen Ländern wetteiferte. Im Frühjahr 1907 beschloss er, Kanada zu verlassen und kam an die Victoria University in Manchester. Die Arbeit ging sofort weiter. Bereits 1908 schuf Rutherford zusammen mit Hans Geiger ein neues bemerkenswertes Gerät – einen Alpha-Partikelzähler, der spielte wichtige Rolle um herauszufinden, dass es sich um doppelt ionisierte Heliumatome handelt. 1908 erhielt Rutherford den Nobelpreis (allerdings nicht für Physik, sondern für Chemie).

Inzwischen beschäftigte ihn zunehmend das Planetenmodell des Atoms. Und so begann im März 1912 Rutherfords Freundschaft und Zusammenarbeit mit dem dänischen Physiker Niels Bohr. Bohr – und das war sein größter wissenschaftlicher Verdienst – führte grundlegend neue Merkmale in Rutherfords Planetenmodell ein – die Idee der Quanten. Diese Idee entstand zu Beginn des Jahrhunderts dank der Arbeit des großen Max Planck, der erkannte, dass man zur Erklärung der Gesetze der Wärmestrahlung davon ausgehen muss, dass Energie in diskreten Portionen – Quanten – abtransportiert wird. Die Idee der Diskretion war der gesamten klassischen Physik, insbesondere der Theorie der elektromagnetischen Wellen, organisch fremd, doch bald zeigten Albert Einstein und dann Arthur Compton, dass sich diese Quantenhaftigkeit sowohl in der Absorption als auch in der Streuung manifestiert.

Niels Bohr stellte „Postulate“ auf, die auf den ersten Blick in sich widersprüchlich wirkten: Im Atom gibt es Bahnen, in denen das Elektron entgegen den Gesetzen der klassischen Elektrodynamik nicht strahlt, obwohl es eine Beschleunigung hat; Bohr gab die Regel zum Auffinden solcher stationärer Umlaufbahnen an; Strahlungsquanten erscheinen (oder werden absorbiert) nur, wenn sich ein Elektron gemäß dem Energieerhaltungssatz von einer Umlaufbahn in eine andere bewegt. Das Bohr-Rutherford-Atom, wie es zu Recht genannt wurde, brachte nicht nur eine Lösung für viele Probleme, es markierte auch einen Durchbruch in der Welt neuer Ideen, der bald zu einer radikalen Revision vieler Vorstellungen über Materie und ihre Bewegung führte. Niels Bohrs Werk „On the Structure of Atoms and Molecules“ wurde von Rutherford in Druck geschickt.

Alchemie des 20. Jahrhunderts

Sowohl zu dieser Zeit als auch später, als Ernest Rutherford 1919 die Stelle eines Professors an der Universität Cambridge und Direktor des Cavendish Laboratory annahm, wurde er zum Anziehungspunkt für Physiker auf der ganzen Welt. Er wurde von Dutzenden von Wissenschaftlern zu Recht als ihr Lehrer angesehen, darunter auch von denen, die später Nobelpreise erhielten: Henry Moseley, James Chadwick, John Douglas Cockroft, M. Oliphant, W. Heitler, Otto Hahn, Pjotr ​​​​Leonidowitsch Kapitsa, Julia Borissowitsch Khariton, Georgy Antonowitsch Gamow.

Drei Stufen der Anerkennung wissenschaftliche Wahrheit: das erste – „das ist absurd“, das zweite – „da ist etwas dran“, das dritte – „das ist wohlbekannt“

Rutherford Ernest

Der Zustrom an Auszeichnungen und Ehrungen nahm immer mehr zu. 1914 wurde Rutherford geadelt, 1923 wurde er Präsident der British Association, von 1925 bis 1930 Präsident der Royal Society, 1931 erhielt er den Titel eines Barons und wurde Lord Rutherford von Nelson. Doch trotz des ständig wachsenden Drucks, nicht nur wissenschaftlicher Art, setzt Rutherford seine Rammbockangriffe auf die Geheimnisse des Atoms und des Kerns fort. Er hatte bereits mit Experimenten begonnen, die in der Entdeckung der künstlichen Umwandlung chemischer Elemente und der künstlichen Spaltung von Atomkernen gipfelten, sagte 1920 die Existenz von Neutronen und Deuteronen voraus und war 1933 Initiator und direkter Teilnehmer an der experimentellen Überprüfung von die Beziehung zwischen Masse und Energie in nukleare Prozesse. Im April 1932 unterstützte Ernest Rutherford aktiv die Idee, Protonenbeschleuniger zur Untersuchung von Kernreaktionen einzusetzen. Auch er kann zu den Gründern gezählt werden Atomkraft.

Die Werke von Ernest Rutherford, der oft zu Recht als einer der Titanen der Physik unseres Jahrhunderts bezeichnet wird, und die Arbeit mehrerer Generationen seiner Schüler hatten einen enormen Einfluss nicht nur auf die Wissenschaft und Technologie unseres Glaubens, sondern auch auf das Leben unserer Millionen von Menschen. Natürlich kam Rutherford, insbesondere am Ende seines Lebens, nicht umhin, sich zu fragen, ob dieser Einfluss weiterhin von Nutzen sein würde. Aber er war ein Optimist, glaubte an die Menschen und an die Wissenschaft, der er sein ganzes Leben widmete.

Ernest Rutherford starb am 19. Oktober 1937 in Cambridge und wurde in der Westminster Abbey beigesetzt

Ernest Rutherford – Zitate

Alle Wissenschaften sind in Physik und Briefmarkensammeln unterteilt.

junger Physiker: Ich arbeite von morgens bis abends. Rutherford: Wann denken Sie?

Lucky Rutherford, du bist immer auf dem Laufenden! - Das stimmt, aber bin ich nicht derjenige, der die Welle erzeugt?

Wenn ein Wissenschaftler der Putzfrau, die sein Labor reinigt, den Sinn seiner Arbeit nicht erklären kann, dann versteht er selbst nicht, was er tut.

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Sir Ernest Rutherford. Geboren am 30. August 1871 in Spring Grove, Neuseeland – gestorben am 19. Oktober 1937 in Cambridge. Britischer Physiker neuseeländischer Herkunft. Bekannt als „Vater“ der Kernphysik. Gewinner des Nobelpreises für Chemie im Jahr 1908. 1911 bewies er mit seinem berühmten Experiment zur Streuung von α-Teilchen die Existenz eines positiv geladenen Kerns in Atomen und negativ geladener Elektronen um ihn herum. Basierend auf den Ergebnissen des Experiments erstellte er ein Planetenmodell des Atoms.

Rutherford wurde in Neuseeland in dem kleinen Dorf Spring Grove im Norden der Südinsel in der Nähe der Stadt Nelson in der Familie eines Flachsbauern geboren. Vater - James Rutherford, eingewandert aus Perth (Schottland). Mutter - Martha Thompson, ursprünglich aus Hornchurch, Essex, England. Zu dieser Zeit wanderten andere Schotten nach Quebec (Kanada) aus, aber die Familie Rutherford hatte kein Glück und die Regierung stellte ein kostenloses Schiffsticket nach Neuseeland und nicht nach Kanada zur Verfügung.

Ernest war das vierte Kind in einer Familie mit zwölf Kindern. Er hatte ein erstaunliches Gedächtnis, große Gesundheit und Kraft. Abschluss mit Auszeichnung Grundschule Er erhielt 580 von 600 möglichen Punkten und einen Bonus von 50 £ für die Fortsetzung seines Studiums am Nelson College. Ein weiteres Stipendium ermöglichte ihm die Fortsetzung seines Studiums am Canterbury College in Christchurch (heute University of New Zealand). Damals war es eine kleine Universität mit 150 Studenten und nur 7 Professoren. Rutherford hat eine Leidenschaft für die Wissenschaft und beginnt vom ersten Tag an mit der Forschungsarbeit.

Seine 1892 verfasste Masterarbeit trug den Titel „Magnetisierung von Eisen unter Hochfrequenzentladungen“. Die Arbeit befasste sich mit dem Nachweis hochfrequenter Radiowellen, deren Existenz 1888 vom deutschen Physiker Heinrich Hertz nachgewiesen wurde. Rutherford erfand und fertigte ein Gerät – einen Magnetdetektor, einen der ersten Empfänger elektromagnetischer Wellen.

Nach seinem Universitätsabschluss im Jahr 1894 war Rutherford Lehrer an der weiterführende Schule.

Die begabtesten jungen Untertanen der britischen Krone, die in den Kolonien lebten, erhielten alle zwei Jahre ein Sonderstipendium in Höhe von 150 Pfund pro Jahr, das nach der Weltausstellung von 1851 benannt war und ihnen die Möglichkeit gab, nach England zu gehen, um sich in der Wissenschaft weiterzuentwickeln . Im Jahr 1895 erhielt Rutherford dieses Stipendium, da der erste Empfänger, McClaren, es ablehnte. Im Herbst desselben Jahres kam Rutherford, nachdem er sich Geld für ein Bootsticket nach Großbritannien geliehen hatte, nach England am Cavendish Laboratory der Universität Cambridge und wurde der erste Doktorand seines Direktors Joseph John Thomson.

1895 war das erste Jahr, in dem (auf Initiative von J. J. Thomson) Absolventen anderer Universitäten ihre wissenschaftliche Arbeit in den Laboratorien von Cambridge fortsetzen konnten. Zusammen mit Rutherford nutzten John McLennan, John Townsend und Paul Langevin diese Gelegenheit, indem sie sich am Cavendish Laboratory einschrieben. Rutherford arbeitete mit Langevin im selben Raum und freundete sich mit ihm an, diese Freundschaft hielt bis an ihr Lebensende an.

Im selben Jahr, 1895, wurde eine Verlobung mit Mary Georgina Newton (1876–1945) geschlossen, der Tochter des Besitzers der Pension, in der Rutherford lebte. (Die Hochzeit fand 1900 statt; am 30. März 1901 bekamen sie eine Tochter, Eileen Mary (1901–1930), später die Frau von Ralph Fowler, einem berühmten Astrophysiker.)

Rutherford plante, Radio- oder Hertzsche Wellendetektoren zu studieren, Prüfungen in Physik abzulegen und einen Master-Abschluss zu erwerben. Aber in nächstes Jahr Es stellte sich heraus, dass das Postamt der britischen Regierung Marconi Geld für dieselbe Arbeit zuwies und sich weigerte, sie im Cavendish Laboratory zu finanzieren. Da das Stipendium nicht einmal für Lebensmittel ausreichte, war Rutherford gezwungen, als Tutor und Assistent von J. J. Thomson an der Untersuchung des Prozesses der Ionisierung von Gasen unter dem Einfluss von Röntgenstrahlen zu arbeiten. Gemeinsam mit J. J. Thomson entdeckte Rutherford das Phänomen der Stromsättigung bei der Gasionisation.

Im Jahr 1898 entdeckte Rutherford Alpha- und Betastrahlen. Ein Jahr später entdeckte Paul Villar die Gammastrahlung (der Name dieser Art). ionisierende Strahlung, wie die ersten beiden, wurde von Rutherford vorgeschlagen).

Seit Sommer 1898 unternahm der Wissenschaftler seine ersten Schritte in der Forschung offenes Phänomen Radioaktivität von Uran und Thorium. Im Herbst übernimmt Rutherford auf Vorschlag von Thomson, nachdem er eine Konkurrenz von 5 Personen besiegt hat, die Position eines Professors an der McGill University in Montreal (Kanada) mit einem Gehalt von 500 Pfund Sterling oder 2500 kanadischen Dollar pro Jahr. An dieser Universität arbeitete Rutherford erfolgreich mit Frederick Soddy zusammen, damals junger Laborassistent am Fachbereich Chemie, der später (wie Rutherford) den Nobelpreis für Chemie (1921) gewann. Im Jahr 1903 schlugen Rutherford und Soddy die revolutionäre Idee der Umwandlung von Elementen durch den Prozess des radioaktiven Zerfalls vor und bewiesen sie.

Nachdem Rutherford für seine Arbeit auf dem Gebiet der Radioaktivität große Anerkennung erlangte, wurde er zu einem gefragten Wissenschaftler und erhielt zahlreiche Stellenangebote an Forschungszentren auf der ganzen Welt. Im Frühjahr 1907 verließ er Kanada und begann seine Professur an der University of Victoria (heute University of Manchester) in Manchester (England), wo sich sein Gehalt um etwa das 2,5-fache erhöhte.

Im Jahr 1908 erhielt Rutherford den Nobelpreis für Chemie „für seine Forschungen zum Zerfall von Elementen in der Chemie“. radioaktive Substanzen».

Als Rutherford die Nachricht erhielt, dass ihm der Nobelpreis für Chemie verliehen worden sei, erklärte er: „Alle Wissenschaft ist entweder Physik oder Briefmarkensammeln“.

Ein wichtiges und freudiges Ereignis in seinem Leben war die Wahl des Wissenschaftlers zum Mitglied der Royal Society of London im Jahr 1903, deren Präsident er von 1925 bis 1930 war. Von 1931 bis 1933 war Rutherford Präsident des Institute of Physics.

1914 wurde Rutherford ausgezeichnet Adelstitel und wird zu „Sir Ernst“. 12. Februar um Buckingham Palace der König schlug ihn zum Ritter: Er trug eine Hofuniform und war mit einem Schwert umgürtet.

Sein heraldisches Wappen wurde 1931 genehmigt: Peer of England Baron Rutherford Nelson (wie er ursprünglich genannt wurde). großer Physiker(nach seiner Erhebung in den Adelsstand) wurde mit dem Kiwivogel, dem Symbol Neuseelands, gekrönt. Das Design des Wappens ist ein Bild eines Exponenten – einer Kurve, die den monotonen Prozess der Verringerung der Anzahl radioaktiver Atome im Laufe der Zeit charakterisiert.

Rutherfords wissenschaftliche Leistungen:

Den Memoiren zufolge war Rutherford ein prominenter Vertreter der englischen experimentellen Schule der Physik, die sich durch den Wunsch auszeichnet, das Wesentliche zu verstehen physikalisches Phänomen und prüfen, ob es durch bestehende Theorien erklärt werden kann (im Gegensatz zur „deutschen“ Schule der Experimentatoren, die von bestehenden Theorien ausgeht und versucht, sie mit Erfahrungen zu überprüfen).

Er verwendete kaum Formeln und griff kaum auf Mathematik zurück, war aber ein brillanter Experimentator, der in dieser Hinsicht an Faraday erinnerte. Gefeiert von Kapitsa wichtige Qualität Rutherfords Stärke als Experimentator war seine Beobachtungsgabe. Insbesondere entdeckte er dadurch die Emanation von Thorium und bemerkte Unterschiede in den Messwerten des Elektroskops, das die Ionisation maß, wenn die Tür im Gerät geöffnet und geschlossen war und den Luftstrom blockierte. Ein weiteres Beispiel ist Rutherfords Entdeckung der künstlichen Transmutation von Elementen, bei der die Bestrahlung von Stickstoffkernen in der Luft mit Alphateilchen mit dem Auftreten hochenergetischer Teilchen (Protonen) einherging, die eine größere Reichweite hatten, aber sehr selten waren.

1904 – „Radioaktivität“
1905 – „Radioaktive Transformationen“
1930 – „Radiations of Radioactive Substances“ (gemeinsam mit J. Chadwick und C. Ellis verfasst).

Zwölf von Rutherfords Schülern wurden Nobelpreisträger für Physik und Chemie. Einer der talentiertesten Schüler von Henry Moseley, der experimentell gezeigt hat physikalische Bedeutung Periodic Law, starb 1915 auf Gallipoli während der Dardanellen-Operation. In Montreal arbeitete Rutherford mit F. Soddy, O. Khan; in Manchester – mit G. Geiger (er half ihm insbesondere bei der Entwicklung eines Zählers zur automatischen Zählung der Anzahl ionisierender Teilchen), in Cambridge – mit N. Bohr, P. Kapitsa und vielen anderen zukünftigen berühmten Wissenschaftlern.

Nach dem Öffnen radioaktive Elemente Es begann eine aktive Untersuchung der physikalischen Natur ihrer Strahlung. Rutherford gelang es, die komplexe Zusammensetzung radioaktiver Strahlung zu entdecken.

Die Erfahrung war wie folgt. Das radioaktive Medikament wurde am Boden eines schmalen Kanals eines Bleizylinders platziert, und gegenüber wurde eine Fotoplatte platziert. Die aus dem Kanal austretende Strahlung wurde durch ein Magnetfeld beeinflusst. In diesem Fall befand sich die gesamte Installation im Vakuum.

In einem Magnetfeld teilte sich der Strahl in drei Teile. Die beiden Komponenten der Primärstrahlung wurden in entgegengesetzte Richtungen abgelenkt, was darauf hindeutete, dass sie Ladungen mit entgegengesetztem Vorzeichen hatten. Die dritte Komponente bewahrte die Linearität der Ausbreitung. Strahlung mit positiver Ladung wird als Alphastrahlung bezeichnet, negativ als Betastrahlung und neutral als Gammastrahlung.

Während Rutherford die Natur der Alphastrahlung untersuchte, führte er das folgende Experiment durch. Im Weg der Alphateilchen platzierte er einen Geigerzähler, der die Anzahl der emittierten Teilchen über einen bestimmten Zeitraum maß. Anschließend maß er mit einem Elektrometer die Ladung der dabei emittierten Teilchen. Rutherford kannte die Gesamtladung der Alphateilchen und ihre Anzahl und berechnete die Ladung eines solchen Teilchens. Es stellte sich heraus, dass es zwei elementaren entspricht.

Durch die Ablenkung von Teilchen in einem Magnetfeld bestimmte er das Verhältnis ihrer Ladung zur Masse. Es stellte sich heraus, dass es pro Elementarladung zwei atomare Masseneinheiten gibt.

So wurde festgestellt, dass ein Alphateilchen bei einer Ladung von zwei Elementarladungen vier atomare Masseneinheiten hat. Daraus folgt, dass Alphastrahlung ein Strom von Heliumkernen ist.

Im Jahr 1920 schlug Rutherford vor, dass es ein Teilchen mit einer Masse gleich der Masse eines Protons, aber ohne elektrische Ladung geben sollte – ein Neutron. Allerdings konnte er ein solches Teilchen nicht nachweisen. Seine Existenz wurde 1932 von James Chadwick experimentell nachgewiesen.

Darüber hinaus verfeinerte Rutherford das Verhältnis der Ladung des Elektrons zu seiner Masse um 30 %.

Basierend auf den Eigenschaften des radioaktiven Thoriums entdeckte und erklärte Rutherford die radioaktive Umwandlung chemischer Elemente. Der Wissenschaftler entdeckte, dass die Aktivität von Thorium in einer geschlossenen Ampulle unverändert bleibt, aber wenn das Medikament auch nur mit einem sehr schwachen Luftstrom geblasen wird, nimmt seine Aktivität deutlich ab. Es wurde vermutet, dass Thorium gleichzeitig mit den Alphateilchen radioaktives Gas aussendet.

Die Ergebnisse der gemeinsamen Arbeit von Rutherford und seinem Kollegen Frederick Soddy wurden 1902–1903 in einer Reihe von Artikeln im Philosophical Magazine veröffentlicht. In diesen Artikeln kamen die Autoren nach der Analyse der erzielten Ergebnisse zu dem Schluss, dass es möglich ist, einige chemische Elemente in andere umzuwandeln.

Indem Rutherford Luft aus einem Gefäß mit Thorium pumpte, isolierte er die Emanation von Thorium (einem Gas, das heute als Thoron oder Radon-220, eines der Isotope von Radon, bekannt ist) und untersuchte seine Ionisierungsfähigkeit. Es wurde festgestellt, dass die Aktivität dieses Gases jede Minute um die Hälfte abnimmt.

Bei der Untersuchung der Abhängigkeit der Aktivität radioaktiver Stoffe von der Zeit entdeckte der Wissenschaftler das Gesetz des radioaktiven Zerfalls.

Da die Atomkerne chemischer Elemente recht stabil sind, vermutete Rutherford, dass sehr große Energiemengen erforderlich sind, um sie umzuwandeln oder zu zerstören. Der erste Kern, der einer künstlichen Transformation unterzogen wird, ist der Kern des Stickstoffatoms. Durch den Beschuss von Stickstoff mit hochenergetischen Alphateilchen entdeckte Rutherford die Entstehung von Protonen – den Kernen des Wasserstoffatoms.

Rutherford ist einer der wenigen Nobelpreisträger, der sein berühmtestes Werk erst nach Erhalt schuf. Gemeinsam mit Hans Geiger und Ernst Marsden führte er 1909 ein Experiment durch, das die Existenz eines Atomkerns nachwies. Rutherford bat Geiger und Marsden, in diesem Experiment nach Alphateilchen mit sehr großen Ablenkungswinkeln zu suchen, was von Thomsons damaligem Atommodell nicht erwartet worden war. Solche Abweichungen wurden zwar selten, aber gefunden, und es wurde festgestellt, dass die Abweichungswahrscheinlichkeit eine gleichmäßige, wenn auch schnell abnehmende Funktion des Abweichungswinkels ist.

Rutherford gab später zu, dass er selbst nicht an ein positives Ergebnis glaubte, als er seinen Studenten vorschlug, ein Experiment zur Streuung von Alphateilchen in großen Winkeln durchzuführen.

Rutherford konnte die aus dem Experiment gewonnenen Daten interpretieren, was ihn 1911 dazu veranlasste, ein Planetenmodell des Atoms zu entwickeln. Nach diesem Modell besteht ein Atom aus einem sehr kleinen, positiv geladenen Kern, der den größten Teil der Atommasse enthält, und leichten Elektronen, die ihn umkreisen.

Kapitsa gab Rutherford wegen seines guten Wesens den Spitznamen „Krokodil“. 1931 sicherte sich Krokodil 15.000 Pfund Sterling für den Bau und die Ausstattung eines speziellen Laborgebäudes für Kapitsa. Im Februar 1933 fand in Cambridge die feierliche Eröffnung des Labors statt. An der Stirnwand eines zweistöckigen Gebäudes befand sich ein riesiges, in Stein gemeißeltes Krokodil, das die gesamte Wand bedeckte. Es wurde von Kapitsa in Auftrag gegeben und vom berühmten Bildhauer Eric Gill angefertigt. Rutherford selbst erklärte, dass er es war. Eingangstür Geöffnet mit einem vergoldeten Schlüssel in Form eines Krokodils.

Laut Yves erklärte Kapitsa den von ihm erfundenen Spitznamen: „Dieses Tier kehrt niemals um und kann daher Rutherfords Einsicht und seinen schnellen Fortschritt symbolisieren.“. Kapitsa fügte hinzu: „In Russland betrachten sie das Krokodil mit einer Mischung aus Entsetzen und Bewunderung.“

Interessanterweise war Rutherford, der den Atomkern entdeckte, skeptisch gegenüber den Aussichten der Kernenergie: „Wer hofft, dass die Umwandlung von Atomkernen in eine Energiequelle umgewandelt wird, beteuert Unsinn.“.

Ernest Rutherford (Foto später im Artikel platziert), Baron Rutherford von Nelson und Cambridge (geboren am 30.08.1871 in Spring Grove, Neuseeland – gestorben am 19.10.1937 in Cambridge, England) – britischer Physiker, ursprünglich aus Neuseeland, der als der größte Experimentator seit der Zeit von Michael Faraday (1791-1867) gilt. Er war eine zentrale Figur auf dem Gebiet der Radioaktivität, und sein Konzept der Atomstruktur dominierte die Welt Kernphysik. Er gewann 1908 den Nobelpreis und war Präsident der Royal Society (1925–1930) und der British Association for the Advancement of Science (1923). 1925 wurde er in den Order of Merit aufgenommen und 1931 in den Adelsstand erhoben und erhielt den Titel Lord Nelson.

Ernest Rutherford: eine kurze Biographie seiner frühen Jahre

Mitte des 19. Jahrhunderts zog Ernests Vater James als Kind von Schottland in das erst kürzlich von Europäern besiedelte Neuseeland, wo er studierte Landwirtschaft. Rutherfords Mutter, Martha Thompson, stammte aus England Jugend und arbeitete als Lehrerin, bis sie heiratete und zehn Kinder hatte, von denen Ernest der vierte (und zweite Sohn) war.

Ernest besuchte freie öffentliche Schulen, bis er 1886 ein Stipendium für die Nelson High School erhielt. Der begabte Student war in fast allen Fächern hervorragend, vor allem aber in der Mathematik. Ein weiteres Stipendium verhalf Rutherford 1890 zum Eintritt in das Canterbury College, einen der vier Campus der Universität in Neuseeland. Es handelte sich um eine kleine Bildungseinrichtung mit nur acht Lehrern und weniger als 300 Schülern. Das junge Talent hatte das Glück, hervorragende Lehrer zu haben, die sein Interesse dafür weckten wissenschaftliche Forschung, gestützt durch zuverlässige Beweise.

Nach Ablauf von drei Jahren Trainingskurs Ernest Rutherford schloss sein Studium ab und erhielt ein Stipendium für ein einjähriges Aufbaustudium in Canterbury. Als er es Ende 1893 abschloss, erhielt er den Master of Arts, den ersten akademischen Abschluss in Physik, Mathematik und mathematischer Physik. Er wurde gebeten, ein weiteres Jahr in Christchurch zu bleiben, um unabhängige Experimente durchzuführen. Rutherfords Forschungen über die Fähigkeit hochfrequenter elektrischer Entladungen, beispielsweise aus einem Kondensator, Eisen zu magnetisieren, brachten ihm Ende 1894 einen B.S.-Abschluss ein. In dieser Zeit verliebte er sich in Mary Newton, die Tochter der Frau, in deren Haus er sich niederließ. Sie heirateten im Jahr 1900. Im Jahr 1895 erhielt Rutherford ein Stipendium, benannt nach der Weltausstellung 1851 in London. Er beschloss, seine Forschung am Cavendish Laboratory fortzusetzen, wo J. J. Thomson, ein führender europäischer Experte auf diesem Gebiet, tätig war elektromagnetische Strahlung, geleitet im Jahr 1884

Cambridge

In Anerkennung der wachsenden Bedeutung der Naturwissenschaften hat die Universität Cambridge ihre Regeln geändert, um Absolventen anderer Universitäten den Abschluss nach zwei Jahren Studium und zufriedenstellender wissenschaftlicher Arbeit zu ermöglichen. Der erste studentische Forscher war Rutherford. Ernest demonstrierte nicht nur die Magnetisierung durch eine oszillierende Eisenentladung, sondern stellte auch fest, dass die Nadel im durch Wechselstrom erzeugten Magnetfeld einen Teil ihrer Magnetisierung verliert. Dadurch war es möglich, einen Detektor für neu entdeckte elektromagnetische Wellen zu entwickeln. Im Jahr 1864 sagte der schottische theoretische Physiker James Clerk Maxwell ihre Existenz voraus, und zwar in den Jahren 1885-1889. Der deutsche Physiker Heinrich Hertz entdeckte sie in seinem Labor. Rutherfords Gerät zur Erkennung von Radiowellen war einfacher und hatte kommerzielles Potenzial. Der junge Wissenschaftler verbrachte das nächste Jahr im Cavendish Laboratory und erhöhte die Reichweite und Empfindlichkeit des Instruments, das Signale in einer Entfernung von einer halben Meile empfangen konnte. Rutherford fehlten jedoch die interkontinentale Vision und die unternehmerischen Fähigkeiten des Italieners Guglielmo Marconi, der 1896 den drahtlosen Telegraphen erfand.

Ionisationsstudien

Rutherford setzte seine langjährige Faszination für Alphateilchen fort und untersuchte deren kleine Streuung nach der Wechselwirkung mit Folie. Geiger schloss sich ihm an und sie erhielten aussagekräftigere Daten. Als der Student Ernest Marsden 1909 nach einem Thema für sein Forschungsprojekt suchte, schlug Ernest vor, große Streuwinkel zu untersuchen. Marsden fand heraus, dass eine kleine Anzahl von α-Partikeln um mehr als 90° von ihrer ursprünglichen Richtung abwichen, was Rutherford zu der Aussage veranlasste, es sei fast so unglaublich, als ob eine auf ein Blatt Seidenpapier abgefeuerte 15-Zoll-Granate zurückprallen und das Objekt treffen würde Schütze.

Atommodell

Als Rutherford darüber nachdachte, wie ein so schweres geladenes Teilchen durch elektrostatische Anziehung oder Abstoßung um einen so großen Winkel abgelenkt werden könnte, kam er 1944 zu dem Schluss, dass das Atom kein homogener Festkörper sein könne. Seiner Meinung nach bestand es hauptsächlich aus leerem Raum und einem winzigen Kern, in dem seine gesamte Masse konzentriert war. Rutherford Ernest bestätigte das Atommodell mit zahlreichen experimentellen Beweisen. Es war sein größter wissenschaftlicher Beitrag, der außerhalb von Manchester jedoch wenig Beachtung fand. Im Jahr 1913 zeigte jedoch der dänische Physiker Niels Bohr die Bedeutung dieser Entdeckung. Er hatte Rutherfords Labor im Jahr zuvor besucht und war von 1914 bis 1916 als Mitglied der Fakultät zurückgekehrt. Radioaktivität, erklärte er, befindet sich im Kern, während die chemischen Eigenschaften durch die Orbitalelektronen bestimmt werden. Bohrs Atommodell führte zu einem neuen Konzept von Quanten (oder diskreten Energiewerten) in der Orbitalelektrodynamik, und er erklärte Spektrallinien als die Freisetzung oder Absorption von Energie durch Elektronen, wenn sie sich von einer Umlaufbahn zur anderen bewegen. Henry Moseley, ein weiterer von Rutherfords vielen Schülern, erklärte in ähnlicher Weise die Abfolge der Röntgenspektren von Elementen durch die Ladung des Kerns. So entstand ein neues, konsistentes Bild der Physik des Atoms.

U-Boote und nukleare Reaktion

Erste Weltkrieg verwüstete das von Ernest Rutherford betriebene Labor. Interessante Fakten aus dem Leben des Physikers in dieser Zeit betreffen seine Beteiligung an der Entwicklung von U-Boot-Abwehrwaffen sowie seine Mitgliedschaft im Admiralitätsrat für Erfindungen und wissenschaftliche Forschung. Als er Zeit fand, zu seiner früheren wissenschaftlichen Arbeit zurückzukehren, begann er, die Kollision von Alphateilchen mit Gasen zu untersuchen. Im Fall von Wasserstoff detektierte der Detektor erwartungsgemäß die Bildung einzelner Protonen. Aber auch beim Beschuss von Stickstoffatomen entstanden Protonen. 1919 fügte Ernest Rutherford seinen Entdeckungen eine weitere Entdeckung hinzu: Es gelang ihm, in einem stabilen Element künstlich eine Kernreaktion auszulösen.

Rückkehr nach Cambridge

Kernreaktionen beschäftigten den Wissenschaftler während seiner gesamten Karriere, die erneut in Cambridge stattfand, wo Rutherford 1919 die Nachfolge von Thomson als Direktor des Cavendish Laboratory der Universität antrat. Ernest brachte seinen Kollegen von der Universität Manchester, den Physiker James Chadwick, hierher. Gemeinsam beschossen sie eine Reihe leichter Elemente mit Alphateilchen und verursachten Kernumwandlungen. Sie waren jedoch nicht in der Lage, schwerere Kerne zu durchdringen, da die Alphateilchen aufgrund der gleichen Ladung von ihnen abgestoßen wurden, und die Wissenschaftler konnten nicht feststellen, ob dies separat oder zusammen mit dem Ziel geschah. In beiden Fällen war eine fortschrittlichere Technologie erforderlich.

Die zur Lösung des ersten Problems erforderlichen höheren Energien in Teilchenbeschleunigern wurden Ende der 1920er Jahre verfügbar. Im Jahr 1932 waren zwei Rutherford-Studenten – der Engländer John Cockroft und der Ire Ernest Walton – die ersten, die tatsächlich eine nukleare Transformation herbeiführten. Mit einem Hochspannungs-Linearbeschleuniger beschossen sie Lithium mit Protonen und spalteten es in zwei Alphateilchen. Für diese Arbeit erhielten sie 1951 den Nobelpreis für Physik. Der Schotte Charles Wilson schuf in Cavendish eine Nebelkammer, die eine visuelle Bestätigung der Flugbahn geladener Teilchen lieferte, wofür er 1927 den gleichen prestigeträchtigen internationalen Preis erhielt. 1924 modifizierte der englische Physiker Patrick Blackett die Wilson-Kammer, um etwa 400.000 Alpha-Kollisionen zu fotografieren und fanden heraus, dass die meisten von ihnen gewöhnlich elastisch waren und 8 von einem Zerfall begleitet waren, bei dem ein α-Teilchen vom Zielkern absorbiert wurde, bevor es sich in zwei Fragmente aufspaltete. Dies war ein wichtiger Schritt zum Verständnis von Kernreaktionen, für den Blackett 1948 den Nobelpreis für Physik erhielt.

Entdeckung der Neutronen- und Kernfusion

Cavendish wurde zum Standort weiterer interessanter Werke. Die Existenz des Neutrons wurde 1920 von Rutherford vorhergesagt. Nach langem Suchen entdeckte Chadwick 1932 dieses neutrale Teilchen und bewies damit, dass der Kern aus Neutronen und Protonen besteht, und sein Kollege, der englische Physiker Norman Feder, zeigte bald, dass Neutronen leichter Kernreaktionen auslösen können als geladene Teilchen. Mit einer Spende neu entdeckten schweren Wassers in den Vereinigten Staaten bombardierten Rutherford, Mark Oliphant aus Australien und Paul Harteck aus Österreich 1934 Deuterium mit Deuteronen und erreichten die erste Kernfusion.

Leben außerhalb der Physik

Der Wissenschaftler hatte mehrere Hobbys außerhalb der Wissenschaft, darunter Golf und Motorsport. Kurz gesagt, Ernest Rutherford hatte liberale Überzeugungen, war jedoch nicht politisch aktiv, obwohl er als Vorsitzender des Expertenrats des Regierungsministeriums für wissenschaftliche und industrielle Forschung fungierte und (seit 1933) lebenslanger Präsident des Academic Assistance Council war, der gegründet wurde Helfen Sie Wissenschaftlern, die aus Nazi-Deutschland geflohen waren. 1931 wurde er zum Peer ernannt, doch dieses Ereignis wurde durch den Tod seiner acht Tage zuvor verstorbenen Tochter überschattet. Der herausragende Wissenschaftler starb nach kurzer Krankheit in Cambridge und wurde in der Westminster Abbey beigesetzt.

Ernest Rutherford: interessante Fakten

• Er besuchte das Canterbury College der University of New Zealand mit einem Stipendium, erwarb einen Bachelor- und einen Master-Abschluss und verbrachte zwei Jahre mit Forschungen, die zur Erfindung eines neuen Radiotyps führten.
• Ernest Rutherford war der erste Nicht-Cambridge-Absolvent, dem gestattet wurde, am Cavendish Laboratory unter der Leitung von Sir J. J. Thomson zu forschen.
• Während des Ersten Weltkriegs arbeitete er an einer Lösung praktische Probleme U-Boot-Erkennung.
• An der McGill University in Kanada entwickelte Ernest Rutherford zusammen mit dem Chemiker Frederick Soddy die Theorie des Atomzerfalls.
• An der Victoria University in Manchester bewiesen er und Thomas Royds, dass Alphastrahlung aus Heliumionen besteht.
• Rutherfords Forschungen zum Zerfall von Elementen und radioaktiven Substanzen brachten ihm 1908 den Nobelpreis ein.
• Der Physiker führte sein berühmtestes Geiger-Marsden-Experiment durch, das die nukleare Natur des Atoms demonstrierte, nachdem er von der Schwedischen Akademie eine Auszeichnung erhalten hatte.
• Der 104. ist ihm zu Ehren benannt. Chemisches Element- Rutherfordium, das in der UdSSR und der Russischen Föderation bis 1997 Kurchatovium genannt wurde.

Einer der berühmtesten Physiker, Ernest Resenford, stammte aus Neuseeland. Seine Familie war nicht reich und Resenford selbst war das vierte von zwölf Kindern. Es scheint, dass er keine besondere Zukunft hat, aber im Gegenteil, seit seiner Kindheit strebt der Wissenschaftler nach Bildung und erhält dank seiner Intelligenz und Ausdauer ein Stipendium, das ihm ein Studium an einer der besten Hochschulen ermöglicht in dem Land. Im Jahr 1894 wurde der zukünftige Physiker Bachelor Naturwissenschaften.

Er lernte so gut, dass er ein persönliches Stipendium und das Recht erhielt, sein Studium in England fortzusetzen. Rutherford kam nach Cambridge und wurde Doktorand am Cavendish Laboratory. Dort untersuchte er weiterhin die Ausbreitung von Radiowellen und stellte erstmals Funkkommunikation über eine Entfernung von etwa einem Kilometer her. Aber rein technische Probleme zogen ihn nie an, und Rutherford begann, die Leitfähigkeit von Luft unter dem Einfluss der neu entdeckten Röntgenstrahlen zu untersuchen. Diese Arbeit, die er zusammen mit J. J. Thompson durchführte, führte zur Entdeckung des Elektrons. Danach begann Rutherford mit der Erforschung der Struktur des Atoms.

Nach der Verteidigung seiner Doktorarbeit ging Resenford nach Kanada und nahm eine Stelle als Professor für Physik an der McGill University in Montreal an. Dort begann er, Radioaktivität zu studieren. Rutherford untersuchte die Eigenschaften von Alpha- und Betastrahlen und entdeckte auch Isotope von Thorium und Radium. 1908 erhielt Ernest Rutherford den Nobelpreis für seine Theorie über die Umwandlung radioaktiver Elemente. Der Wissenschaftler führte diese Forschung zusammen mit F. Soddy durch.

1907 kehrte Rusenford nach England zurück, wo er Leiter der Physikabteilung der Universität Manchester wurde. Durch die Untersuchung der Streuung von Alphastrahlen entdeckte der Wissenschaftler die Existenz von Atomkernen und bestimmte deren Größe. Er führte diese Arbeit zusammen mit dem späteren berühmten Physiker Marsden durch. Basierend auf diesen Studien und den theoretischen Arbeiten des dänischen Physikers Niels Bohr wurde das Bohr-Rutherford-Modell des Atoms erstellt.

Im Jahr 1918 machte Rutherford eine weitere wichtige Entdeckung: Er bewies die Möglichkeit, den Stickstoffkern unter dem Einfluss von Alphateilchen in Sauerstoff umzuwandeln, und bestätigte damit die Möglichkeit, ein chemisches Element in ein anderes umzuwandeln.

Bei der Untersuchung der Kollisionen von Alphateilchen mit Wasserstoffatomen machte Rutherford eine weitere grundlegende Entdeckung – künstliche Radioaktivität.

Interessant ist, dass der Wissenschaftler dies als ein rein wissenschaftliches Problem betrachtete und nicht an die Möglichkeit glaubte praktischer Nutzen Kernenergie. Dennoch war es sein Mitarbeiter und später der bekannte deutsche Physiker Otto Hahn, der die Uranspaltung entdeckte, und Rutherfords Arbeit brachte den Beginn des Atomzeitalters erheblich näher. 1919 wurde Ernest Rutherford Direktor des Cavendish Laboratory. Dieses Amt behielt er bis zu seinem Tod. Das Labor wurde zu einem wahren Mekka für Physiker des 20. Jahrhunderts. Viele der größten Wissenschaftler unserer Zeit, die sich als Schüler Rutherfords betrachteten, arbeiteten dort – Blackett, Cockroft, Chadwick, Kapitsa, Walton. Der Wissenschaftler glaubte, dass es vor allem darauf ankommt, einem Menschen die Möglichkeit zu geben, sich bis zum Ende zu öffnen und zu zeigen, wozu er fähig ist. So initiierte er den Bau eines speziellen Magnetlabors für die Experimente von P. Kapitsa und erreichte später den Verkauf einzigartige Ausstattung in der UdSSR, damit der Wissenschaftler dort seine wissenschaftliche Arbeit fortsetzen konnte.

Wie V.I. schreibt Grigoriev: „Die Werke von Ernest Rutherford, der oft zu Recht als einer der Titanen der Physik unseres Jahrhunderts bezeichnet wird, die Arbeit mehrerer Generationen seiner Schüler hatten einen enormen Einfluss nicht nur auf die Wissenschaft und Technologie unseres Jahrhunderts, sondern auch auf das Leben von Millionen Menschen. Er war ein Optimist, glaubte an die Menschen und an die Wissenschaft, der er sein ganzes Leben widmete.“

Ernest Rutherford wurde am 30. August 1871 in der Nähe der Stadt Nelson (Neuseeland) in der Familie des Stellmachers James Rutherford, einem Einwanderer aus Schottland, geboren.

Ernest war das vierte Kind in der Familie, außer ihm gab es noch 6 Söhne und 5 Töchter. Seine Mutter. Martha Thompson arbeitete als Landlehrerin. Als sein Vater ein Holzverarbeitungsunternehmen gründete, arbeitete der Junge oft unter seiner Führung. Die erworbenen Fähigkeiten halfen Ernest anschließend beim Entwurf und Bau wissenschaftlicher Geräte.

Nach seinem Schulabschluss in Havelock, wo die Familie zu dieser Zeit lebte, erhielt er ein Stipendium, um seine Ausbildung am Nelson Provincial College fortzusetzen, wo er 1887 eintrat. Zwei Jahre später bestand Ernest die Prüfung am Canterbury College, einer Zweigstelle der University of New Zealand in Christchurch. Im College wurde Rutherford stark von seinen Lehrern beeinflusst: dem Physik- und Chemielehrer E.W. Bickerton und der Mathematiker J.H.H. Kochen.

Ernest zeigte brillante Fähigkeiten. Nach Abschluss seines vierten Studienjahres erhielt er eine Auszeichnung für die beste Arbeit in Mathematik und belegte bei den Masterprüfungen nicht nur in Mathematik, sondern auch in Physik den ersten Platz. Nachdem er 1892 einen Master of Arts erlangte, verließ er das College nicht. Rutherford stürzte sich in seine erste unabhängige wissenschaftliche Arbeit. Es hieß „Magnetisierung von Eisen bei Hochfrequenzentladungen“ und befasste sich mit der Detektion hochfrequenter Radiowellen. Um dieses Phänomen zu untersuchen, konstruierte er (einige Jahre vor Marconi) einen Funkempfänger und empfing mit seiner Hilfe Signale, die von Kollegen aus einer Entfernung von einer halben Meile gesendet wurden. Die Arbeit des jungen Wissenschaftlers wurde 1894 in den News of the Philosophical Institute of New Zealand veröffentlicht.

Die talentiertesten jungen ausländischen Untertanen der britischen Krone erhielten alle zwei Jahre ein Sonderstipendium, das ihnen die Möglichkeit gab, nach England zu gehen, um ihre Wissenschaft zu verbessern. Im Jahr 1895 wurde ein Stipendium für wissenschaftliche Ausbildung frei. Der erste Kandidat für dieses Stipendium, der Chemiker Maclaurin, lehnte aus familiären Gründen ab, der zweite Kandidat war Rutherford. Als Rutherford in England ankam, erhielt er eine Einladung von J.J. Thomson soll in Cambridge im Cavendish-Labor arbeiten. So begann Rutherfords wissenschaftliche Reise.

Thomson war von Rutherfords Forschungen zu Radiowellen tief beeindruckt und schlug 1896 vor, gemeinsam die Wirkung von Röntgenstrahlen auf elektrische Entladungen in Gasen zu untersuchen. Erscheint im selben Jahr Zusammenarbeit Thomson und Rutherford „Über den Durchgang von Elektrizität durch Gase, die der Einwirkung von Röntgenstrahlen ausgesetzt sind.“ Im folgenden Jahr wurde Rutherfords letzter Artikel zu diesem Thema veröffentlicht: „Magnetischer Detektor elektrischer Wellen und einige seiner Anwendungen“. Danach konzentriert er seine Bemühungen ganz auf die Untersuchung der Gasentladung. Im Jahr 1897 wurde sein neue Arbeit„Über die Elektrifizierung von Gasen, die Röntgenstrahlen ausgesetzt sind, und über die Absorption von Röntgenstrahlen durch Gase und Dämpfe.“

Die Zusammenarbeit mit Thomson führte zu bedeutenden Ergebnissen, darunter der Entdeckung des Elektrons, eines Teilchens mit negativer elektrischer Ladung. Basierend auf ihrer Forschung stellten Thomson und Rutherford die Hypothese auf, dass Röntgenstrahlen, wenn sie ein Gas durchdringen, die Atome dieses Gases zerstören und freisetzen selbe Nummer positiv und negativ geladene Teilchen. Sie nannten diese Teilchen Ionen. Nach dieser Arbeit begann Rutherford mit der Erforschung der atomaren Struktur der Materie.

Im Herbst 1898 nahm Rutherford eine Professur an der McGill University in Montreal an. Rutherfords Lehre war zunächst nicht sehr erfolgreich: Den Studenten gefielen die Vorlesungen nicht, die der junge Professor, der noch nicht ganz gelernt hatte, das Publikum zu spüren, mit Details übersättigte. Aufgrund der verspäteten Ankunft der bestellten radioaktiven Medikamente kam es zunächst zu einigen Schwierigkeiten bei der wissenschaftlichen Arbeit. Denn trotz aller Bemühungen erhielt er nicht genügend Geld, um die nötigen Instrumente zu bauen. Rutherford baute einen Großteil der für die Experimente notwendigen Ausrüstung mit eigenen Händen.

Dennoch arbeitete er ziemlich lange in Montreal – sieben Jahre. Eine Ausnahme bildete das Jahr 1900, als Rutherford während eines kurzen Aufenthalts in Neuseeland heiratete. Seine Auserwählte war Mary Georgia Newton, die Tochter des Besitzers der Pension in Christchurch, in der er einst lebte. Am 30. März 1901 wurde die einzige Tochter des Ehepaares Rutherford geboren. Mit der Zeit fiel dies fast mit der Geburt eines neuen Kapitels der Naturwissenschaften zusammen – der Kernphysik.

„1899 entdeckte Rutherford die Emanation von Thorium und gelangte bereits 1902-03 zusammen mit F. Soddy zum allgemeinen Gesetz der radioaktiven Umwandlungen“, schreibt V.I. Grigorjew. - Wir müssen mehr über dieses wissenschaftliche Ereignis sagen. Alle Chemiker auf der Welt sind fest davon überzeugt, dass die Umwandlung eines chemischen Elements in ein anderes unmöglich ist und dass die Träume der Alchemisten, aus Blei Gold herzustellen, für immer begraben sein sollten. Und nun erscheint ein Werk, dessen Autoren behaupten, dass Umwandlungen von Elementen beim radioaktiven Zerfall nicht nur stattfinden, sondern dass es sogar unmöglich sei, sie zu stoppen oder zu verlangsamen. Darüber hinaus werden die Gesetze solcher Transformationen formuliert. Wir verstehen jetzt, dass die Position eines Elements im Periodensystem von Mendelejew und damit seine chemischen Eigenschaften durch die Ladung des Kerns bestimmt werden. Wenn beim Alpha-Zerfall die Ladung des Kerns um zwei Einheiten abnimmt (die „Elementar“-Ladung – der Modul der Elektronenladung wird als eins angenommen), „bewegt“ sich das Element im Periodensystem um zwei Zellen nach oben, was zum elektronischen Beta-Zerfall führt - eine Zelle nach unten, mit Positron - ein Quadrat nach oben. Trotz der scheinbaren Einfachheit und sogar Offensichtlichkeit dieses Gesetzes wurde seine Entdeckung zu einem der wichtigsten wissenschaftlichen Ereignisse zu Beginn unseres Jahrhunderts.“

In ihrem klassischen Werk „Radioactivity“ befassten sich Rutherford und Soddy mit der grundlegenden Frage nach der Energie radioaktiver Umwandlungen. Sie berechnen die Energie der von Radium emittierten Alphateilchen und kommen zu dem Schluss, dass „die Energie radioaktiver Umwandlungen mindestens 20.000 Mal und vielleicht eine Million Mal größer ist als die Energie jeder molekularen Umwandlung.“ Rutherford und Soddy kamen zu dem Schluss, dass „die im Atom verborgene Energie um ein Vielfaches größer ist als die Energie, die bei gewöhnlichen chemischen Reaktionen freigesetzt wird“. Diese enorme Energie sollte ihrer Meinung nach „bei der Erklärung der Phänomene der kosmischen Physik“ berücksichtigt werden. Insbesondere die Konsistenz Solarenergie lässt sich dadurch erklären, dass „auf der Sonne subatomare Transformationsprozesse stattfinden“.

Man kann nicht umhin, über die Weitsicht der Autoren zu staunen, die bereits 1903 die kosmische Rolle der Kernenergie erkannten. Dieses Jahr war das Jahr der Entdeckung einer neuen Energieform, von der Rutherford und Soddy mit Sicherheit sprachen und sie intraatomare Energie nannten.

Erhalten Weltruhm Wissenschaftler, Mitglied der Royal Society of London (1903), erhält eine Einladung, einen Lehrstuhl in Manchester zu übernehmen. Am 24. Mai 1907 kehrte Rutherford nach Europa zurück. Hier startete Rutherford eine lebhafte Aktivität, die junge Wissenschaftler anzog verschiedene Länder Frieden. Einer seiner aktiven Mitarbeiter war der deutsche Physiker Hans Geiger, der Erfinder des ersten Zählers Elementarteilchen. In Manchester arbeiteten E. Marsden, K. Fajans, G. Moseley, G. Hevesy und andere Physiker und Chemiker mit Rutherford.

Im Jahr 1908 erhielt Rutherford den Nobelpreis für Chemie „für seine Forschungen zum Zerfall von Elementen in der Chemie radioaktiver Substanzen“. In seiner Eröffnungsrede im Namen der Schweden königliche Akademie Wissenschaften K.B. Hasselberg wies auf den Zusammenhang zwischen der Arbeit von Rutherford und der Arbeit von Thomson, Henri Becquerel, Pierre und Marie Curie hin. „Die Entdeckungen führten zu einer erstaunlichen Schlussfolgerung: Ein chemisches Element … ist in der Lage, sich in andere Elemente umzuwandeln“, sagte Hasselberg. In seiner Nobelvorlesung bemerkte Rutherford: „Es gibt allen Grund zu der Annahme, dass die Alphateilchen, die so frei aus den meisten herausgeschleudert werden.“
radioaktive Stoffe sind in Masse und Zusammensetzung identisch und müssen aus den Kernen von Heliumatomen bestehen. Wir kommen daher nicht umhin, zu dem Schluss zu kommen, dass die Atome der grundlegenden radioaktiven Elemente wie Uran und Thorium zumindest teilweise aus Heliumatomen aufgebaut sein müssen.“

Nach Erhalt des Nobelpreises führte Rutherford Experimente durch, bei denen er eine Platte aus dünner Goldfolie mit Alphateilchen beschoss. Die gewonnenen Daten führten ihn 1911 zu einem neuen Atommodell. Nach seiner allgemein anerkannten Theorie sind positiv geladene Teilchen im schweren Zentrum des Atoms konzentriert, negativ geladene (Elektronen) befinden sich in der Umlaufbahn des Kerns, in ziemlich großer Entfernung davon. Dieses Modell ist wie ein kleines Modell Sonnensystem. Dies impliziert, dass Atome hauptsächlich aus leerem Raum bestehen.

Die breite Akzeptanz von Rutherfords Theorie begann, als der dänische Physiker Niels Bohr sich der Arbeit des Wissenschaftlers an der Universität Manchester anschloss. Bohr zeigte, dass Strukturen mit den von Rutherford vorgeschlagenen Begriffen durch Bekanntes erklärt werden können physikalische Eigenschaften ein Wasserstoffatom sowie Atome mehrerer schwererer Elemente.

Die fruchtbare Arbeit der Rutherford-Gruppe in Manchester wurde durch den Ersten Weltkrieg unterbrochen. Die britische Regierung ernannte Rutherford zum Mitglied des „Admiral's Invention and Research Staff“, einer Organisation, die gegründet wurde, um Mittel zur Bekämpfung feindlicher U-Boote zu finden. In diesem Zusammenhang begann Rutherfords Labor mit der Erforschung der Schallausbreitung unter Wasser. Erst nach Kriegsende konnte der Wissenschaftler seine Atomforschung wieder aufnehmen.

Nach dem Krieg kehrte er in das Labor von Manchester zurück und machte 1919 eine weitere grundlegende Entdeckung. Rutherford gelang es, die erste Reaktion der Umwandlung von Atomen künstlich durchzuführen. Durch den Beschuss von Stickstoffatomen mit Alphateilchen erhielt Rutherford Sauerstoffatome. Durch Rutherfords Forschungen nahm das Interesse der Atomphysiker an der Natur des Atomkerns stark zu.

Ebenfalls 1919 wechselte Rutherford an die Universität Cambridge und trat die Nachfolge von Thomson als Professor für Experimentalphysik und Direktor des Cavendish Laboratory an. 1921 übernahm er die Position eines Professors für Naturwissenschaften an der Royal Institution in London. 1925 wurde dem Wissenschaftler der britische Verdienstorden verliehen. 1930 wurde Rutherford zum Vorsitzenden des Regierungsbeirats des Office of Scientific and Industrial Research ernannt. 1931 erhielt er den Titel Lord und wurde Mitglied des House of Lords des englischen Parlaments.

Studenten und Kollegen erinnerten sich an den Wissenschaftler als einen süßen, freundlichen Menschen. Sie bewunderten sein Außergewöhnliches auf kreative Art und Weise Nachdenklich erinnerten sie sich daran, wie er vor Beginn jeder neuen Studie freudig sagte: „Ich hoffe, das ist ein wichtiges Thema, denn es gibt immer noch so viele Dinge, die wir nicht wissen.“

Rutherford war besorgt über die Politik der Nazi-Regierung unter Adolf Hitler und wurde 1933 Präsident des Academic Relief Council, der gegründet wurde, um Menschen zu helfen, die aus Deutschland flohen.

Er erfreute sich fast bis zu seinem Lebensende einer guten Gesundheit und starb am 20. Oktober 1937 nach kurzer Krankheit in Cambridge. In Anerkennung seiner herausragenden Verdienste um die Entwicklung der Wissenschaft wurde der Wissenschaftler in der Westminster Abbey beigesetzt.