Rutherford découvre le noyau atomique. Rutherford Ernest: biographie, découvertes et faits intéressants

Ernest Rutherford(1871-1937) - Physicien anglais, l'un des créateurs de la théorie de la radioactivité et de la structure de l'atome, fondateur d'une école scientifique, membre correspondant étranger de l'Académie russe des sciences (1922) et membre honoraire de l'Académie de l'URSS des sciences (1925). Directeur du Laboratoire Cavendish (depuis 1919). Ouvert (1899) les rayons alpha, les rayons bêta et établi leur nature. Créé (1903, avec Frederick Soddy) la théorie de la radioactivité. Il a proposé (1911) un modèle planétaire de l'atome. Réalisé (1919) la première réaction nucléaire artificielle. Prédit (1921) l'existence du neutron. Prix ​​Nobel (1908).

Ernest Rutherford est né le 30 août 1871 à Spring Grove, près de Brightwater, Île du Sud, Nouvelle-Zélande. Originaire de Nouvelle-Zélande, fondateur de la physique nucléaire, auteur du modèle planétaire de l'atome, membre (en 1925-30 président) de la Royal Society de Londres, membre de toutes les académies des sciences du monde, dont (depuis 1925) membre étranger de l'Académie des sciences de l'URSS, prix Nobel de chimie (1908) ), fondateur d'une grande école scientifique.

Enfance

Ernest Rutherford

Ernest est né du charron James Rutherford et de sa femme enseignante Martha Thompson. En plus d'Ernest, la famille avait 6 autres fils et 5 filles. Jusqu'en 1889, date à laquelle la famille s'installe à Pungarehu (Île du Nord), Ernest entre au Canterbury College, Université de Nouvelle-Zélande (Christchurch, Île du Sud) ; auparavant, il avait étudié à Foxhill et à Havelock, au Nelson College for Boys.

Les brillantes capacités d'Ernest Rutherford se sont déjà manifestées dans les années d'études. Après avoir terminé la 4e année, il reçoit un prix pour meilleur travail en mathématiques et occupe la première place aux examens de maîtrise, non seulement en mathématiques, mais aussi en physique. Mais, devenu maître ès arts, il ne quitta pas le collège. Rutherford s'est plongé dans son premier travail scientifique indépendant. Il avait pour nom : « Magnétisation du fer lors de décharges à haute fréquence ». Un appareil a été inventé et fabriqué - un détecteur magnétique, l'un des premiers récepteurs ondes électromagnétiques, qui est devenu son "ticket d'entrée" dans le monde de la grande science. Et bientôt un changement majeur a eu lieu dans sa vie.

Une fois tous les deux ans, les jeunes sujets étrangers les plus doués de la couronne britannique recevaient une bourse spéciale nommée d'après l'Exposition universelle de 1851, qui permettait d'aller en Angleterre pour se perfectionner dans le domaine scientifique. En 1895, il fut décidé que deux Néo-Zélandais, le chimiste Maclaurin et le physicien Rutherford, en étaient dignes. Mais il n'y avait qu'un seul endroit, et les espoirs de Rutherford ont été déçus. Mais des circonstances familiales obligent Maclaurin à refuser le voyage et, à l'automne 1895, Ernest Rutherford arrive en Angleterre, au Cavendish Laboratory de l'Université de Cambridge et devient le premier doctorant de son directeur, Joseph John Thomson.

Au Laboratoire Cavendish

jeune physicien : je travaille du matin au soir.
Rutherford : Et quand pensez-vous ?

Ernest Rutherford

Joseph John Thomson était à cette époque un scientifique bien connu, membre de la Royal Society of London. Il apprécie rapidement les capacités exceptionnelles de Rutherford et l'implique dans ses travaux sur l'étude des processus d'ionisation des gaz sous l'action des rayons X. Mais déjà à l'été 1898, Rutherford fit les premiers pas dans l'étude d'autres rayons - les rayons Becquerel. Le rayonnement du sel d'uranium découvert par ce physicien français fut plus tard qualifié de radioactif. A. A. Becquerel lui-même et les époux Curie, Pierre et Maria, ont participé activement à son étude. E. Rutherford a activement rejoint cette recherche en 1898. C'est lui qui a découvert que les faisceaux de Becquerel comprennent des flux de noyaux d'hélium chargés positivement (particules alpha) et des flux de particules bêta - électrons. (La désintégration bêta de certains éléments émet des positrons plutôt que des électrons ; les positrons ont la même masse que les électrons mais ont une charge électrique positive.) Deux ans plus tard, en 1900, le physicien français Villars (1860-1934) découvre que des rayons gamma qui ne portent pas de charge électrique sont également émis - un rayonnement électromagnétique, plus court que les rayons X.

Le 18 juillet 1898, les travaux de Pierre Curie et de Marie Curie-Sklodowska sont présentés à l'Académie des sciences de Paris, ce qui suscite l'intérêt exceptionnel de Rutherford. Dans ce travail, les auteurs ont souligné qu'en plus de l'uranium, il existe d'autres éléments radioactifs (ce terme a été utilisé pour la première fois). Plus tard, c'est Rutherford qui a introduit le concept de l'un des principaux poinçons ces éléments - la demi-vie.

En décembre 1897, la bourse d'exposition de Rutherford fut prolongée et il put poursuivre ses recherches sur les rayons d'uranium. Mais en avril 1898, une chaire de professeur à l'Université McGill de Montréal devient vacante et Rutherford décide de s'installer au Canada. Le temps de l'apprentissage est révolu. Il était clair pour tout le monde, et d'abord pour lui-même, qu'il était déjà prêt pour un travail indépendant.

Neuf ans au Canada

Lucky Rutherford, vous êtes toujours sur la vague !
« C'est vrai, mais n'est-ce pas moi qui crée la vague ?

Ernest Rutherford

Le déménagement au Canada eut lieu à l'automne 1898. L'enseignement d'Ernest Rutherford au début ne s'est pas très bien passé: les étudiants n'aimaient pas les cours magistraux, que les jeunes et pas encore tout à fait appris à sentir le professeur du public, sursaturés de détails. Certaines difficultés ont surgi au début et dans travail scientifique du fait que l'arrivée des préparations radioactives commandées a été retardée. Mais toute la rudesse s'est rapidement atténuée et une séquence de succès et de chance a commencé. Cependant, il n'est guère approprié de parler de succès : tout s'est fait par le travail. Et de nouvelles personnes et amis partageant les mêmes idées ont été impliqués dans ce travail.

Autour de Rutherford, à l'époque et dans les années suivantes, une atmosphère d'enthousiasme et d'enthousiasme créatif s'est toujours rapidement formée. Le travail a été intense et joyeux, et il a conduit à d'importantes découvertes. En 1899, Ernest Rutherford découvrit l'émanation du thorium, et en 1902-03, avec F. Soddy, il en vint déjà à la loi générale des transformations radioactives. Cet événement scientifique doit être dit plus en détail.

Tous les chimistes du monde ont fermement compris que la transformation de certains éléments chimiques en d'autres est impossible, que les rêves des alchimistes de faire de l'or à partir du plomb doivent être enterrés à jamais. Et voici qu'un ouvrage apparaît, dont les auteurs soutiennent que non seulement les transformations des éléments au cours des désintégrations radioactives se produisent, mais qu'il est même impossible de les arrêter ou de les ralentir. De plus, les lois de telles transformations sont formulées. Nous comprenons maintenant que la position d'un élément dans système périodique Dmitri Mendeleev, et, par conséquent, son Propriétés chimiques, sont déterminés par la charge nucléaire. Au cours de la désintégration alpha, lorsque la charge du noyau diminue de deux unités (la charge «élémentaire» est considérée comme une unité - le module de charge électronique), l'élément «déplace» deux cellules vers le haut dans le tableau périodique, lors de la désintégration bêta électronique - une cellule vers le bas, avec positron - une cellule vers le haut. Malgré l'apparente simplicité et même l'évidence de cette loi, sa découverte est devenue l'un des événements scientifiques les plus importants de ce début de siècle.

Cette fois est un événement significatif et important dans vie privée Rutherford : 5 ans après les fiançailles, son mariage a eu lieu avec Mary Georgina Newton, la fille du propriétaire de la pension de Christchurch dans laquelle il vivait autrefois. Le 30 mars 1901, la fille unique du couple Rutherford est née. Avec le temps, cela a presque coïncidé avec la naissance d'un nouveau chapitre de la science physique - la physique nucléaire. Un événement important et joyeux fut l'élection de Rutherford en 1903 en tant que membre de la Royal Society of London.

Modèle planétaire de l'atome

Si un scientifique ne peut pas expliquer le sens de son travail au nettoyeur qui nettoie son laboratoire, alors lui-même ne comprend pas ce qu'il fait.

Ernest Rutherford

Les résultats des recherches scientifiques et des découvertes de Rutherford ont formé le contenu de deux de ses livres. Le premier d'entre eux s'appelait "Radioactivity" et a été publié en 1904. Un an plus tard, le second a été publié - "Radioactive Transformations". Et leur auteur a déjà entamé de nouvelles recherches. Il comprenait déjà que le rayonnement radioactif provient des atomes, mais le lieu de son origine restait complètement flou. Il était nécessaire d'étudier la structure de l'atome. Et ici, Ernest Rutherford s'est tourné vers la technique avec laquelle il a commencé à travailler avec J. J. Thomson - à la transmission des particules alpha. Dans des expériences, il a été étudié comment le flux de telles particules passe à travers des feuilles de papier mince.

Le premier modèle de l'atome a été proposé lorsqu'il est devenu connu que les électrons ont une charge électrique négative. Mais ils entrent dans des atomes qui sont généralement électriquement neutres ; qu'est-ce qu'un porteur de charge positif ? J. J. Thomson a proposé le modèle suivant pour résoudre ce problème : un atome est quelque chose comme une goutte chargée positivement avec un rayon de cent millionième (10) de centimètre, à l'intérieur de laquelle se trouvent de minuscules électrons chargés négativement. Sous l'influence des forces de Coulomb, ils ont tendance à occuper une position au centre de l'atome, mais si quelque chose les fait sortir de cette position d'équilibre, ils se mettent à osciller, ce qui s'accompagne de rayonnement (ainsi, le modèle expliquait également le fait connu de l'existence de spectres de rayonnement). Des expériences on savait déjà que les distances entre les atomes dans les solides sont approximativement les mêmes que les tailles des atomes. Par conséquent, il semblait évident que les particules alpha pouvaient difficilement voler à travers une feuille même mince, tout comme une pierre ne pouvait pas voler à travers une forêt où les arbres poussaient presque les uns à côté des autres. Mais les toutes premières expériences de Rutherford ont convaincu qu'il n'en était rien. La grande majorité des particules alpha ont pénétré la feuille, même presque sans déviation, et ce n'est que chez certaines d'entre elles que cette déviation a été observée, parfois même assez importante.

Et là encore l'intuition exceptionnelle d'Ernest Rutherford et sa capacité à comprendre le langage de la nature se sont manifestées. Il rejette résolument le modèle Thomson et propose un modèle fondamentalement nouveau. On l'appelait planétaire: au centre de l'atome, comme le Soleil dans le système solaire, se trouve un noyau dans lequel, malgré sa taille relativement petite, toute la masse de l'atome est concentrée. Et autour de lui, comme des planètes se déplaçant autour du Soleil, les électrons tournent. Leurs masses sont bien inférieures à celles des particules alpha, qui ne dévient donc quasiment pas en pénétrant dans les nuages ​​d'électrons. Et ce n'est que lorsqu'une particule alpha vole près d'un noyau chargé positivement que la force répulsive de Coulomb peut brusquement courber sa trajectoire.

La formule que Rutherford a dérivée sur la base de ce modèle était en parfait accord avec les données expérimentales. En 1903, l'idée d'un modèle planétaire de l'atome fut rapportée à la Tokyo Physical and Mathematical Society par le théoricien japonais Hantaro Nagaoka, qui appela ce modèle "Saturne", mais son travail (que Rutherford ne connaissait pas ) n'a pas été développé davantage.

Mais le modèle planétaire n'était pas conforme aux lois de l'électrodynamique ! Ces lois, établies principalement par les écrits de Michael Faraday et James Maxwell, stipulent qu'une charge se déplaçant rapidement émet des ondes électromagnétiques et perd donc de l'énergie. Un électron dans l'atome d'E. Rutherford se déplace rapidement dans le champ de Coulomb du noyau et, comme le montre la théorie de Maxwell, devrait, après avoir perdu toute énergie en environ un dix millionième de seconde, tomber sur le noyau. C'est ce qu'on appelle le problème de l'instabilité radiative du modèle atomique de Rutherford, et Ernest Rutherford l'a bien compris au moment de son retour en Angleterre en 1907.

Retour en Angleterre

Maintenant, vous voyez que rien n'est visible. Et pourquoi rien n'est visible, vous le verrez maintenant.

Ernest Rutherford

Les travaux de Rutherford à l'Université McGill lui ont valu une telle renommée qu'il rivalisait pour être invité à travailler dans des centres de recherche de divers pays. Au printemps 1907, il prend la décision de quitter le Canada et arrive à l'Université Victoria de Manchester. Les travaux ont été immédiatement poursuivis. Déjà en 1908, avec Hans Geiger, Rutherford a créé un nouvel appareil remarquable - un compteur de particules alpha, qui a joué un rôle rôle important découvrir qu'il s'agit d'atomes d'hélium doublement ionisés. En 1908, Rutherford a reçu le prix Nobel (mais pas en physique, mais en chimie).

Le modèle planétaire de l'atome occupe cependant de plus en plus ses pensées. Et en mars 1912, l'amitié et la collaboration de Rutherford avec le physicien danois Niels Bohr ont commencé. Bohr - et c'était son plus grand mérite scientifique - a introduit des fonctionnalités fondamentalement nouvelles dans le modèle planétaire de Rutherford - l'idée de quanta. Cette idée est née au début du siècle grâce aux travaux du grand Max Planck, qui s'est rendu compte que pour expliquer les lois du rayonnement thermique, il faut supposer que l'énergie est emportée en portions discrètes - les quanta. L'idée de discrétion était organiquement étrangère à toute la physique classique, en particulier à la théorie des ondes électromagnétiques, mais bientôt Albert Einstein, puis Arthur Compton ont montré que cette quanticité se manifeste aussi bien lors de l'absorption que de la diffusion.

Niels Bohr a avancé des "postulats" qui, à première vue, semblaient contradictoires: il existe de telles orbites dans l'atome, se déplaçant le long desquelles l'électron, contrairement aux lois de l'électrodynamique classique, ne rayonne pas, bien qu'il ait une accélération; Bohr a indiqué une règle pour trouver de telles orbites stationnaires; les quanta de rayonnement n'apparaissent (ou ne sont absorbés) que lorsqu'un électron passe d'une orbite à une autre, conformément à la loi de conservation de l'énergie. L'atome de Bohr-Rutherford, comme on a commencé à l'appeler à juste titre, a non seulement apporté une solution à de nombreux problèmes, mais il a marqué une percée dans le monde des idées nouvelles, qui a rapidement conduit à une révision radicale de nombreuses idées sur la matière et son mouvement. L'ouvrage de Niels Bohr "Sur la structure des atomes et des molécules" a été envoyé à l'impression par Rutherford.

Alchimie du 20ème siècle

Et à cette époque, et plus tard, lorsqu'Ernest Rutherford accepte en 1919 le poste de professeur à l'Université de Cambridge et de directeur du Laboratoire Cavendish, il devient le centre d'attraction des physiciens du monde entier. Des dizaines de scientifiques le considéraient à juste titre comme leur professeur, y compris ceux qui reçurent plus tard des prix Nobel : Henry Moseley, James Chadwick, John Douglas Cockcroft, M. Oliphant, V. Geytler, Otto Hahn, Pyotr Leonidovich Kapitsa, Yuli Borisovich Khariton, Georgy Antonovich Gamow.

Trois étapes de reconnaissance de la vérité scientifique: la première - "c'est absurde", la seconde - "il y a quelque chose là-dedans", la troisième - "c'est bien connu"

Ernest Rutherford

Le flot de récompenses et d'honneurs est devenu de plus en plus abondant. En 1914, Rutherfort reçut la noblesse, en 1923 il devint président de la British Association, de 1925 à 1930 - président de la Royal Society, en 1931 il reçut le titre de baron et devint Lord Rutherford of Nelson. Mais, malgré la charge de travail sans cesse croissante, y compris - et pas seulement scientifique, Rutherford continue les attaques de bélier sur les secrets de l'atome et du noyau. Il avait déjà commencé des expériences qui aboutirent à la découverte de la transformation artificielle des éléments chimiques et de la fission artificielle des noyaux atomiques ; en 1920, il prédit l'existence du neutron et du deutéron ; en 1933, il fut l'initiateur et le participant direct à la vérification expérimentale de la relation entre la masse et l'énergie dans les processus nucléaires. En avril 1932, Ernest Rutherford soutient activement l'idée d'utiliser des accélérateurs de protons dans l'étude des réactions nucléaires. Il peut aussi être compté parmi les fondateurs Pouvoir nucléaire.

Les travaux d'Ernest Rutherford, qui est souvent appelé à juste titre l'un des titans de la physique de notre siècle, le travail de plusieurs générations de ses étudiants, ont eu un impact énorme non seulement sur la science et la technologie de notre foi, mais aussi sur la vie de millions de personnes. Bien sûr, Rutherford, surtout à la fin de sa vie, ne pouvait s'empêcher de se demander si cette influence resterait bénéfique. Mais c'était un optimiste, il croyait aux gens et à la science, à laquelle il a consacré toute sa vie.

Ernest Rutherford décédé le 19 octobre 1937 à Cambridge et inhumé à l'abbaye de Westminster

Ernest Rutherford - citations

Toutes les sciences sont divisées en physique et philatélie.

jeune physicien : je travaille du matin au soir. Rutherford : Et quand pensez-vous ?

Lucky Rutherford, vous êtes toujours sur la vague ! « C'est vrai, mais n'est-ce pas moi qui crée la vague ?

Si un scientifique ne peut pas expliquer le sens de son travail au nettoyeur qui nettoie son laboratoire, alors lui-même ne comprend pas ce qu'il fait.

Maintenant, vous voyez que rien n'est visible. Et pourquoi rien n'est visible, vous le verrez maintenant. - d'une conférence avec une démonstration de la désintégration du radium

Monsieur Ernest Rutherford. Né le 30 août 1871 à Spring Grove, Nouvelle-Zélande - décédé le 19 octobre 1937 à Cambridge. Physicien britannique d'origine néo-zélandaise. Connu comme le "père" de la physique nucléaire. Lauréat du prix Nobel de chimie en 1908. En 1911, avec sa célèbre expérience sur la diffusion des particules α, il prouva l'existence d'un noyau chargé positivement dans les atomes et d'électrons chargés négativement autour de lui. Sur la base des résultats de l'expérience, il a créé un modèle planétaire de l'atome.

Rutherford est né en Nouvelle-Zélande dans le petit village de Spring Grove (eng. Spring Grove), situé au nord de l'île du Sud près de la ville de Nelson, dans la famille d'un agriculteur qui cultivait le lin. Père - James Rutherford, immigré de Perth (Ecosse). Mère - Martha Thompson, originaire de Hornchurch, Essex, Angleterre. À cette époque, d'autres Écossais ont émigré au Québec (Canada), mais la famille Rutherford n'a pas eu de chance et le gouvernement a fourni un billet de bateau à vapeur gratuit pour la Nouvelle-Zélande, et non pour le Canada.

Ernest était le quatrième enfant d'une famille de douze enfants. Il avait une mémoire incroyable, une bonne santé et de la force. Diplômé avec les honneurs école primaire, recevant 580 points sur 600 possibles et un bonus de 50 £ pour poursuivre ses études au Nelson College. Une autre bourse lui a permis de poursuivre ses études au Canterbury College de Christchurch (aujourd'hui l'Université de Nouvelle-Zélande). A cette époque, c'était une petite université avec 150 étudiants et seulement 7 professeurs. Rutherford aime la science et dès le premier jour commence des travaux de recherche.

Son mémoire de maîtrise, rédigé en 1892, s'intitulait « Magnétisation du fer lors de décharges à haute fréquence ». Les travaux portaient sur la détection des ondes radio à haute fréquence, dont l'existence fut prouvée en 1888 par le physicien allemand Heinrich Hertz. Rutherford a inventé et fabriqué un appareil - un détecteur magnétique, l'un des premiers récepteurs d'ondes électromagnétiques.

Après avoir obtenu son diplôme universitaire en 1894, Rutherford a enseigné pendant un an à lycée.

Les jeunes sujets les plus doués de la couronne britannique, qui vivaient dans les colonies, recevaient une fois tous les deux ans une bourse spéciale nommée d'après l'exposition universelle de 1851 - 150 livres par an, ce qui permettait d'aller en Angleterre pour poursuivre son avancement dans la science. En 1895, Rutherford a reçu cette bourse, car celui qui l'a reçue pour la première fois - McClaren, l'a refusée. À l'automne de la même année, après avoir emprunté de l'argent pour un billet pour le Royaume-Uni, Rutherford arrive en Angleterre au Cavendish Laboratory de l'Université de Cambridge et devient le premier doctorant de son directeur, Joseph John Thomson.

1895 est la première année (à l'initiative de J. J. Thomson) où des étudiants d'autres universités peuvent poursuivre des travaux scientifiques dans les laboratoires de Cambridge. Avec Rutherford, John McLennan, John Townsend et Paul Langevin ont profité de cette opportunité en s'inscrivant au Laboratoire Cavendish. Avec Langevin, Rutherford a travaillé dans la même pièce et s'est lié d'amitié avec lui, cette amitié s'est poursuivie jusqu'à la fin de leur vie.

La même année 1895, un engagement est conclu avec Mary Georgina Newton (1876-1945), la fille de l'hôtesse de la pension dans laquelle vit Rutherford. (Le mariage a eu lieu en 1900, le 30 mars 1901, ils ont eu une fille - Eileen Mary (1901-1930), plus tard l'épouse de Ralph Fowler, un célèbre astrophysicien.)

Rutherford prévoyait d'étudier les ondes radio ou les ondes hertziennes, de passer des examens de physique et d'obtenir une maîtrise. Mais l'année suivante, il s'est avéré que la poste britannique avait alloué l'argent de Marconi pour le même travail et avait refusé de le financer au laboratoire Cavendish. Comme la bourse n'était même pas suffisante pour la nourriture, Rutherford a été contraint de commencer à travailler comme tuteur et assistant de J. J. Thomson sur le thème de l'étude du processus d'ionisation des gaz sous l'action des rayons X. Avec J. J. Thomson, Rutherford découvre le phénomène de saturation du courant lors de l'ionisation des gaz.

Rutherford a découvert les rayons alpha et bêta en 1898. Un an plus tard, Paul Villard découvre le rayonnement gamma (le nom de ce type rayonnement ionisant, ainsi que les deux premiers, proposés par Rutherford).

Depuis l'été 1898, le scientifique fait ses premiers pas dans la recherche phénomène ouvert radioactivité de l'uranium et du thorium. À l'automne, Rutherford, à la suggestion de Thomson, ayant surmonté le concours de 5 personnes, prend le poste de professeur à l'Université McGill à Montréal (Canada) avec un salaire de 500 livres sterling ou 2 500 dollars canadiens par an. Dans cette université, Rutherford a fructueusement collaboré avec Frederick Soddy, alors assistant de laboratoire junior au Département de chimie, plus tard (comme Rutherford) lauréat du prix Nobel de chimie (1921). En 1903, Rutherford et Soddy ont proposé et prouvé l'idée révolutionnaire de la transformation des éléments dans le processus de désintégration radioactive.

Ayant acquis une grande popularité grâce à ses travaux dans le domaine de la radioactivité, Rutherford devient un scientifique recherché et reçoit de nombreuses offres d'emploi dans des centres de recherche du monde entier. Au printemps 1907, il quitte le Canada et commence un poste de professeur à l'Université de Victoria (aujourd'hui l'Université de Manchester) à Manchester (Angleterre), où son salaire est environ 2,5 fois plus élevé.

En 1908, Rutherford a reçu le prix Nobel de chimie "pour ses recherches sur la désintégration des éléments en chimie. substances radioactives».

En apprenant qu'il avait reçu le prix Nobel de chimie, Rutherford déclara : "Toute science est soit physique, soit philatélie" (Toute science est soit physique, soit philatélie).

Un événement important et joyeux dans sa vie fut l'élection d'un scientifique membre de la Royal Society de Londres en 1903, et de 1925 à 1930, il en fut le président. De 1931 à 1933, Rutherford a été président de l'Institut de physique.

En 1914, Rutherford a reçu titre de noblesse et devient "Sir Ernst". 12 février à Le palais de Buckingham le roi le fait chevalier : il est vêtu d'un uniforme de cour et ceint d'une épée.

Son blason héraldique, approuvé en 1931, le pair d'Angleterre, le baron Rutherford Nelson (c'est ainsi qu'il a commencé à s'appeler grand physicien après avoir été élevé au rang de noblesse) a été couronné d'un oiseau kiwi, symbole de la Nouvelle-Zélande. Le dessin des armoiries est une image d'un exposant - une courbe qui caractérise le processus monotone de diminution du nombre d'atomes radioactifs au fil du temps.

Réalisations scientifiques de Rutherford :

Selon les mémoires, Rutherford était un éminent représentant de l'école expérimentale anglaise en physique, qui se caractérise par le désir de comprendre l'essence phénomène physique et de vérifier s'il peut être expliqué par des théories existantes (par opposition à l'école "allemande" des expérimentateurs, qui part des théories existantes et cherche à les tester par l'expérience).

Il utilisait peu les formules et recourait peu aux mathématiques, mais c'était un brillant expérimentateur, rappelant à cet égard Faraday. Célébré par Kapitsa qualité importante Rutherford en tant qu'expérimentateur était son pouvoir d'observation. En particulier, grâce à elle, il a découvert l'émanation du thorium, remarquant des différences dans les lectures d'un électroscope qui mesurait l'ionisation, avec la porte ouverte et fermée dans l'appareil, bloquant le flux d'air. Un autre exemple est la découverte par Rutherford de la transmutation artificielle des éléments, lorsque l'irradiation des noyaux d'azote dans l'air avec des particules alpha s'accompagnait de l'apparition de particules de haute énergie (protons) qui avaient une plus grande portée, mais étaient très rares.

1904 - "Radioactivité"
1905 - "Transformations radioactives"
1930 - "Émissions de substances radioactives" (co-écrit avec J. Chadwick et C. Ellis).

12 étudiants de Rutherford sont devenus lauréats du prix Nobel de physique et de chimie. L'un des étudiants les plus talentueux d'Henry Moseley, qui a montré expérimentalement signification physique Droit périodique, mort en 1915 à Gallipoli lors de l'opération des Dardanelles. À Montréal, Rutherford a travaillé avec F. Soddy, O. Khan; à Manchester - avec G. Geiger (en particulier, il l'a aidé à développer un compteur pour compter automatiquement le nombre de particules ionisantes), à Cambridge - avec N. Bohr, P. Kapitsa et de nombreux autres scientifiques célèbres à l'avenir.

Après ouverture éléments radioactifsétude active de la nature physique de leur rayonnement a commencé. Rutherford a pu détecter la composition complexe du rayonnement radioactif.

L'expérience a été la suivante. La préparation radioactive a été placée au fond d'un canal étroit d'un cylindre de plomb et une plaque photographique a été placée en face. Le champ magnétique agit sur le rayonnement sortant du canal. Dans ce cas, toute l'installation était dans le vide.

Dans un champ magnétique, le faisceau se divise en trois parties. Les deux composantes du rayonnement primaire déviaient dans des directions opposées, ce qui indiquait qu'elles avaient des charges de signes opposés. Le troisième composant a maintenu la propagation droite. Le rayonnement avec une charge positive est appelé rayons alpha, négatifs - rayons bêta, neutres - rayons gamma.

Étudiant la nature du rayonnement alpha, Rutherford a mené l'expérience suivante. Sur le trajet des particules alpha, il a placé un compteur Geiger, qui mesurait le nombre de particules émises en un certain temps. Après cela, à l'aide d'un électromètre, il mesure la charge des particules émises pendant le même temps. Connaissant la charge totale des particules alpha et leur nombre, Rutherford a calculé la charge d'une de ces particules. Il s'est avéré être égal à deux éléments élémentaires.

Par la déviation des particules dans un champ magnétique, il a déterminé le rapport de sa charge à sa masse. Il s'est avéré qu'il y a deux unités de masse atomique par charge élémentaire.

Ainsi, il a été constaté qu'avec une charge égale à deux élémentaires, la particule alpha possède quatre unités de masse atomique. Il en résulte que le rayonnement alpha est un flux de noyaux d'hélium.

En 1920, Rutherford a suggéré qu'il devrait y avoir une particule avec une masse égale à la masse d'un proton, mais sans charge électrique - un neutron. Cependant, il n'a pas réussi à détecter une telle particule. Son existence a été prouvée expérimentalement par James Chadwick en 1932.

De plus, Rutherford a spécifié par 30% le rapport de la charge de l'électron à sa masse.

Sur la base des propriétés du thorium radioactif, Rutherford a découvert et expliqué la transformation radioactive des éléments chimiques. Le scientifique a découvert que l'activité du thorium dans une ampoule fermée reste inchangée, mais si le médicament est soufflé même avec un débit d'air très faible, son activité est considérablement réduite. Il a été suggéré que, simultanément avec les particules alpha, le thorium émet un gaz radioactif.

Les résultats des travaux conjoints de Rutherford et de son collègue Frederick Soddy ont été publiés en 1902-1903 dans un certain nombre d'articles du Philosophical Magazine. Dans ces articles, après analyse des résultats obtenus, les auteurs sont arrivés à la conclusion qu'il est possible de transformer certains éléments chimiques en d'autres.

Pompant l'air d'un récipient contenant du thorium, Rutherford a isolé l'émanation de thorium (le gaz maintenant connu sous le nom de thoron ou radon-220, l'un des isotopes du radon) et a étudié sa capacité ionisante. Il a été constaté que l'activité de ce gaz diminue de moitié à chaque minute.

En étudiant la dépendance de l'activité des substances radioactives au temps, le scientifique a découvert la loi de la désintégration radioactive.

Étant donné que les noyaux des atomes d'éléments chimiques sont assez stables, Rutherford a suggéré qu'une très grande quantité d'énergie est nécessaire pour les transformer ou les détruire. Le premier noyau soumis à la transformation artificielle est le noyau de l'atome d'azote. En bombardant l'azote avec des particules alpha à haute énergie, Rutherford a découvert l'apparition de protons - les noyaux de l'atome d'hydrogène.

Rutherford est l'un des rares lauréats du prix Nobel à avoir réalisé son travail le plus célèbre depuis qu'il l'a reçu. Avec Hans Geiger et Ernst Marsden en 1909, il a mené une expérience qui a démontré l'existence d'un noyau dans un atome. Rutherford a demandé à Geiger et Marsden dans cette expérience de rechercher des particules alpha avec de très grands angles de déviation, ce qui n'était pas attendu du modèle de l'atome de Thomson à l'époque. De telles déviations, bien que rares, ont été trouvées, et la probabilité de déviation s'est avérée être une fonction régulière, bien que décroissante rapidement, de l'angle de déviation.

Rutherford a admis plus tard que lorsqu'il a suggéré à ses étudiants de mener une expérience sur la diffusion de particules alpha sous de grands angles, lui-même ne croyait pas à un résultat positif.

Rutherford a pu interpréter les données obtenues à partir de l'expérience, ce qui l'a amené à développer un modèle planétaire de l'atome en 1911. Selon ce modèle, un atome est constitué d'un très petit noyau chargé positivement contenant la majeure partie de la masse de l'atome et d'électrons légers tournant autour de lui.

Pour sa gentillesse, Kapitsa a surnommé Rutherford "Le Crocodile". En 1931, Krokodil a obtenu 15 000 £ pour la construction et l'équipement d'un bâtiment de laboratoire spécial pour Kapitsa. En février 1933, le laboratoire est inauguré à Cambridge. Sur le mur d'extrémité d'un immeuble de 2 étages, un énorme crocodile a été sculpté dans la pierre, recouvrant tout le mur. Il a été commandé par Kapitza et réalisé par le célèbre sculpteur Eric Gill. Rutherford lui-même a expliqué que c'était lui. porte d'entrée ouvert par une clé dorée en forme de crocodile.

Selon Yves, Kapitsa a expliqué le surnom qu'il a inventé de la manière suivante : "Cet animal ne revient jamais en arrière et peut donc symboliser la perspicacité de Rutherford et son avance rapide". Kapitsa a ajouté qu'"en Russie, le Crocodile est regardé avec un mélange d'horreur et d'admiration".

Fait intéressant, Rutherford, qui a découvert le noyau de l'atome, était sceptique quant aux perspectives de l'énergie nucléaire : "Tous ceux qui espèrent que la transformation des noyaux atomiques deviendra une source d'énergie professent un non-sens".

Ernest Rutherford (photo postée plus loin dans l'article), Baron Rutherford de Nelson et Cambridge (né le 30/08/1871 à Spring Grove, Nouvelle-Zélande - mort le 19/10/1937 à Cambridge, Angleterre) est un physicien britannique originaire de Nouvelle-Zélande , qui est considéré comme le plus grand expérimentateur depuis l'époque de Michael Faraday (1791-1867). Il était une figure centrale dans l'étude de la radioactivité, et son concept de la structure de l'atome dominait Physique nucléaire. Il a remporté le prix Nobel en 1908, a été président de la Royal Society (1925-1930) et de la British Association for the Advancement of Science (1923). En 1925, il a été admis à l'Ordre du mérite et en 1931 a reçu une pairie, a reçu le titre de Lord Nelson.

Ernest Rutherford: une courte biographie dans les premières années de la vie

Le père d'Ernest, James, au milieu du 19e siècle, alors qu'il était enfant, a quitté l'Écosse pour la Nouvelle-Zélande, récemment colonisée par des Européens, où il a étudié agriculture. La mère de Rutherford - Martha Thompson - est venue d'Angleterre pour adolescence et a travaillé comme institutrice jusqu'à ce qu'elle se marie et ait dix enfants, dont Ernest était le quatrième (et deuxième fils).

Ernest a fréquenté des écoles publiques gratuites jusqu'en 1886, date à laquelle il a remporté une bourse pour l'école secondaire privée de Nelson. L'élève doué excellait dans presque toutes les matières, mais surtout en mathématiques. Une autre bourse a aidé Rutherford à s'inscrire en 1890 au Canterbury College, l'un des quatre campus de l'Université de Nouvelle-Zélande. C'était un petit établissement d'enseignement avec seulement huit enseignants et moins d'étudiants 300. Le jeune talent a eu la chance d'avoir d'excellents professeurs qui ont suscité son intérêt pour recherche scientifiqueétayé par des preuves solides.

Au bout de trois ans formation Ernest Rutherford est devenu célibataire et a remporté une bourse pour une année d'études de troisième cycle à Canterbury. Achevé à la fin de 1893, il a reçu le diplôme de Master of Arts - le premier diplôme supérieur en physique, mathématiques et physique mathématique. On lui a demandé de rester encore un an à Christchurch pour mener des expériences indépendantes. Les recherches de Rutherford sur la capacité d'une décharge électrique à haute fréquence, comme celle d'un condensateur, à magnétiser le fer à la fin de 1894 lui ont valu un baccalauréat ès sciences. Durant cette période, il tombe amoureux de Mary Newton, la fille de la femme chez qui il s'installe. Ils se marient en 1900. En 1895, Rutherford reçoit une bourse du nom de l'exposition universelle de 1851 à Londres. Il a décidé de poursuivre ses recherches au Laboratoire Cavendish, que J. J. Thomson, un expert européen de premier plan dans le domaine un rayonnement électromagnétique prend le relais en 1884.

Cambridge

Reconnaissant l'importance croissante des sciences, l'Université de Cambridge a modifié ses règles pour permettre aux diplômés d'autres universités d'obtenir un diplôme après deux ans d'études et l'achèvement de travaux de recherche acceptables. Rutherford a été le premier étudiant chercheur. Ernest, en plus de démontrer l'aimantation par une décharge oscillatoire de fer, a constaté que l'aiguille perd une partie de son aimantation dans un champ magnétique créé par un courant alternatif. Cela a permis de créer un détecteur d'ondes électromagnétiques nouvellement découvertes. En 1864, le physicien théoricien écossais James Clerk Maxwell a prédit leur existence, et en 1885-1889. Le physicien allemand Heinrich Hertz les a découverts dans son laboratoire. L'appareil de Rutherford pour détecter les ondes radio était plus simple et avait un potentiel commercial. L'année suivante, le jeune scientifique passa au laboratoire Cavendish, augmentant la portée et la sensibilité de l'instrument, qui pouvait recevoir des signaux à une distance d'un demi-mile. Cependant, Rutherford n'avait pas la vision intercontinentale et les compétences entrepreneuriales de l'Italien Guglielmo Marconi, qui a inventé le télégraphe sans fil en 1896.

Recherche d'ionisation

Sans abandonner sa vieille passion pour les particules alpha, Rutherford a étudié leur légère diffusion après interaction avec la feuille. Geiger l'a rejoint et ils ont obtenu des données plus significatives. En 1909, lorsque l'étudiant de premier cycle Ernest Marsden cherchait un sujet pour son projet de recherche, Ernest lui suggéra d'étudier les grands angles de diffusion. Marsden a découvert qu'un petit nombre de particules α déviaient de plus de 90 ° de leur direction d'origine, ce qui a conduit Rutherford à s'exclamer que c'était presque aussi improbable que si un projectile de 15 pouces tiré sur une feuille de papier de soie rebondissait et touchait le tireur. .

Modèle d'atome

Réfléchissant sur la façon dont une particule chargée aussi lourde peut être déviée par attraction ou répulsion électrostatique sur un angle aussi grand, Rutherford a conclu en 1944 qu'un atome ne peut pas être un solide homogène. Selon lui, il se composait principalement d'espace vide et d'un noyau minuscule dans lequel toute sa masse est concentrée. Rutherford Ernest a confirmé le modèle de l'atome avec de nombreuses preuves expérimentales. C'était sa plus grande contribution scientifique, mais peu d'attention y était accordée en dehors de Manchester. En 1913, cependant, le physicien danois Niels Bohr montra l'importance de cette découverte. Un an plus tôt, il avait visité le laboratoire de Rutherford et était revenu comme membre du corps professoral en 1914-1916. La radioactivité, a-t-il expliqué, réside dans le noyau, tandis que les propriétés chimiques sont déterminées par les électrons en orbite. Le modèle de l'atome de Bohr a donné naissance à un nouveau concept de quanta (ou valeurs discrètes d'énergie) dans l'électrodynamique des orbites, et il a expliqué les raies spectrales comme la libération ou l'absorption d'énergie par les électrons lorsqu'ils se déplacent d'une orbite à une autre. . Henry Moseley, un autre des nombreux étudiants de Rutherford, a expliqué de la même manière la séquence du spectre de rayons X des éléments par la charge nucléaire. Ainsi, une nouvelle image cohérente de la physique de l'atome a été développée.

Sous-marins et réaction nucléaire

Première Guerre mondiale a dévasté le laboratoire dirigé par Ernest Rutherford. Des faits intéressants de la vie d'un physicien au cours de cette période concernent sa participation au développement d'armes anti-sous-marines, ainsi que son appartenance au Conseil de l'Amirauté pour les inventions et la recherche scientifique. Lorsqu'il a trouvé le temps de revenir à ses travaux scientifiques antérieurs, il s'est tourné vers l'étude de la collision des particules alpha avec les gaz. Dans le cas de l'hydrogène, comme prévu, le détecteur a enregistré la formation de protons individuels. Mais des protons sont également apparus lors du bombardement d'atomes d'azote. En 1919, Ernest Rutherford ajoute une autre découverte à ses découvertes : il parvient à provoquer artificiellement une réaction nucléaire dans un élément stable.

Retour à Cambridge

Les réactions nucléaires ont occupé le scientifique tout au long de sa carrière, qui a eu lieu à nouveau à Cambridge, où en 1919, Rutherford est devenu le successeur de Thomson à la direction du laboratoire Cavendish de l'université. Ernest a amené ici son collègue de l'Université de Manchester, le physicien James Chadwick. Ensemble, ils ont bombardé un certain nombre d'éléments légers avec des particules alpha et ont provoqué des transformations nucléaires. Mais ils n'ont pas pu pénétrer dans les noyaux plus lourds, car les particules alpha ont été repoussées par eux en raison de la même charge, et les scientifiques n'ont pas pu déterminer si cela s'est produit séparément ou avec la cible. Dans les deux cas, une technologie plus avancée était nécessaire.

Les énergies plus élevées des accélérateurs de particules nécessaires pour résoudre le premier problème sont devenues disponibles à la fin des années 1920. En 1932, deux étudiants de Rutherford - l'Anglais John Cockcroft et l'Irlandais Ernest Walton - sont devenus les premiers à provoquer réellement une transformation nucléaire. À l'aide d'un accélérateur linéaire à haute tension, ils ont bombardé le lithium avec des protons et l'ont divisé en deux particules α. Pour ce travail, ils ont reçu le prix Nobel de physique en 1951. L'Ecossais Charles Wilson à Cavendish a créé une chambre à brouillard qui a donné une confirmation visuelle de la trajectoire des particules chargées, pour laquelle il a reçu le même prix international prestigieux en 1927. En 1924, le physicien anglais Patrick Blackett a modifié la chambre à brouillard pour photographier environ 400 000 collisions alpha et ont constaté que la plupart d'entre elles étaient élastiques ordinaires, et 8 étaient accompagnées d'une désintégration, dans laquelle la particule α était absorbée par le noyau cible avant d'être divisée en deux fragments. Ce fut une étape importante dans la compréhension des réactions nucléaires, pour laquelle Blackett reçut le prix Nobel de physique en 1948.

Découverte du neutron et fusion thermonucléaire

Le Cavendish est également devenu un lieu pour d'autres œuvres intéressantes. L'existence du neutron a été prédite par Rutherford en 1920. Après de longues recherches, Chadwick découvrit en 1932 cette particule neutre, prouvant que le noyau est constitué de neutrons et de protons, et son collègue, le physicien anglais Norman Feder, montra bientôt que les neutrons peuvent provoquer des réactions nucléaires plus facilement que les particules chargées. Travaillant avec de l'eau lourde récemment découverte aux États-Unis, en 1934, Rutherford, Mark Oliphant d'Australie et Paul Harteck d'Autriche ont bombardé du deutérium avec des deutérons et ont réalisé la première fusion thermonucléaire.

La vie en dehors de la physique

Le scientifique avait plusieurs passe-temps non scientifiques, notamment le golf et les sports mécaniques. Ernest Rutherford était, en bref, libéral, mais pas politiquement actif, bien qu'il ait été président du conseil consultatif du Département de la recherche scientifique et industrielle du gouvernement et président à vie (depuis 1933) de l'Academic Assistance Council, une organisation créée pour aider les scientifiques qui ont fui l'Allemagne nazie. En 1931, il devient pair, mais cet événement est éclipsé par la mort de sa fille, décédée huit jours plus tôt. Un scientifique exceptionnel est décédé à Cambridge après une courte maladie et a été enterré à l'abbaye de Westminster.

Ernest Rutherford: faits intéressants

• Il a fréquenté le Canterbury College de l'Université de Nouvelle-Zélande grâce à une bourse, obtenant un baccalauréat et une maîtrise, et a passé deux ans à faire des recherches qui ont conduit à l'invention d'un nouveau type de radio.
• Ernest Rutherford a été le premier diplômé non-Cambridge qui a été autorisé à mener des travaux de recherche au Cavendish Laboratory sous Sir JJ Thomson.
• Pendant la Première Guerre mondiale, il a travaillé sur une solution problèmes pratiques détection sous-marine.
• À l'Université McGill au Canada, Ernest Rutherford, avec le chimiste Frederick Soddy, a créé la théorie de la désintégration atomique.
• À l'Université de Victoria à Manchester, lui et Thomas Royds ont prouvé que le rayonnement alpha est composé d'ions d'hélium.
• Les recherches de Rutherford sur la désintégration des éléments et des substances radioactives lui ont valu le prix Nobel en 1908.
• Le physicien a mené sa plus célèbre expérience Geiger-Marsden, qui a démontré la nature nucléaire de l'atome, après avoir reçu un prix de l'Académie suédoise.
• Le 104e porte son nom. élément chimique- le rutherfordium, qui en URSS et dans la Fédération de Russie jusqu'en 1997 s'appelait kurchatovium.

L'un des physiciens les plus célèbres, Ernest Resenford, était originaire de Nouvelle-Zélande. Sa famille n'était pas riche et Resenford lui-même était le quatrième de douze enfants. Il semblerait qu'un avenir spécial ne brille pas pour lui, mais au contraire, depuis l'enfance, le scientifique s'est battu pour l'éducation, et grâce à son intelligence et sa persévérance, il a obtenu une bourse qui lui permet d'étudier dans l'un des meilleurs collèges du pays. En 1894, le futur physicien devient bachelier en sciences naturelles.

Il a si bien étudié qu'il a obtenu une bourse personnelle et le droit de poursuivre ses études en Angleterre. Rutherford est venu à Cambridge et est devenu étudiant diplômé au Cavendish Laboratory. Là, il a continué à étudier la propagation des ondes radio et, pour la première fois, a effectué des communications radio à une distance d'environ un kilomètre. Mais les problèmes purement techniques ne l'ont jamais attiré et Rutherford a commencé à étudier la conductivité de l'air sous l'influence des rayons X nouvellement découverts. Ce travail, qu'il a fait avec JJ Thompson, a conduit à la découverte de l'électron. Après cela, Rutherford a commencé à étudier la structure de l'atome.

Après avoir soutenu sa thèse de doctorat, Resenford est allé au Canada et a pris un poste de professeur de physique à l'Université McGill à Montréal. Là, il a commencé à étudier la radioactivité. Rutherford a étudié les propriétés des rayons alpha et bêta et a également découvert des isotopes du thorium et du radium. En 1908, Ernest Rutherford reçoit le prix Nobel pour sa théorie de la transformation des éléments radioactifs. Le scientifique a mené cette étude avec F. Soddy.

En 1907, Resenford retourna en Angleterre, où il devint chef du Département de Physique de l'Université de Manchester. En étudiant la diffusion des rayons alpha, le scientifique a découvert l'existence de noyaux atomiques et déterminé leur taille. Il a fait ce travail avec le futur célèbre physicien Marsden. Sur la base de ces études et des travaux théoriques du physicien danois Niels Bohr, le modèle Bohr-Rutherford de l'atome a été créé.

En 1918, Rutherford fit une autre découverte majeure - il prouva la possibilité de convertir un noyau d'azote en oxygène sous l'influence de particules alpha, confirmant la possibilité de convertir un élément chimique en un autre.

En étudiant les collisions de particules alpha avec des atomes d'hydrogène, Rutherford a fait une autre découverte fondamentale : la radioactivité artificielle.

Fait intéressant, le scientifique considérait cela comme un problème purement scientifique et ne croyait pas à la possibilité utilisation pratiqueénergie nucléaire. Néanmoins, c'est son collaborateur, et plus tard le grand physicien allemand Otto Hahn, qui a découvert la fission de l'uranium, et les travaux de Rutherford ont largement rapproché le début de l'ère nucléaire. En 1919, Ernest Rutherford devient directeur du Laboratoire Cavendish. Il resta à ce poste jusqu'à sa mort. Le laboratoire est devenu une véritable Mecque pour les physiciens du XXe siècle. Beaucoup des plus grands scientifiques de notre époque, qui se considéraient comme des étudiants de Rutherford, y ont travaillé - Blackett, Cockcroft, Chadwick, Kapitsa, Walton. Le scientifique pensait que l'essentiel était de donner à une personne la possibilité de s'ouvrir jusqu'au bout et de montrer de quoi elle était capable. Ainsi, il a été l'initiateur de la construction d'un laboratoire magnétique spécial pour les expériences de P. Kapitsa, et a ensuite réalisé la vente équipement unique en URSS afin que le scientifique puisse y poursuivre ses travaux scientifiques.

En tant que V.I. Grigoriev : « Les travaux d'Ernest Rutherford, qui est souvent appelé à juste titre l'un des titans de la physique de notre siècle, le travail de plusieurs générations de ses étudiants, ont eu un impact énorme non seulement sur la science et la technologie de notre siècle, mais aussi sur la vie de millions de personnes. C'était un optimiste, il croyait aux gens et à la science, à laquelle il a consacré toute sa vie.

Ernest Rutherford est né le 30 août 1871, près de la ville de Nelson (Nouvelle-Zélande), dans la famille de James Rutherford, un migrant écossais.

Ernest était le quatrième enfant de la famille, à côté de lui il y avait aussi 6 fils et 5 filles. Sa mère. Martha Thompson, a travaillé comme enseignante de campagne. Lorsque son père a organisé une entreprise de menuiserie, le garçon a souvent travaillé sous sa direction. Les compétences acquises ont ensuite aidé Ernest dans la conception et la construction d'équipements scientifiques.

Après avoir été diplômé de l'école de Havelock, où la famille vivait à l'époque, il a reçu une bourse pour poursuivre ses études au Nelson Provincial College, où il est entré en 1887. Deux ans plus tard, Ernest réussit l'examen du Canterbury College, une branche de l'Université de Nouvelle-Zélande à Christchurch. Au collège, Rutherford a été fortement influencé par ses professeurs : qui enseignaient la physique et la chimie, E.W. Bickerton et le mathématicien J.H.H. Cuisiner.

Ernest a découvert des capacités brillantes. Après avoir terminé sa quatrième année, il a reçu un prix pour le meilleur travail en mathématiques et a remporté la première place aux examens de maîtrise, non seulement en mathématiques, mais aussi en physique. Devenu maître ès arts en 1892, il ne quitte pas le collège. Rutherford s'est plongé dans son premier travail scientifique indépendant. Il s'intitulait « Magnétisation du fer lors de décharges à haute fréquence » et traitait de la détection des ondes radio à haute fréquence. Afin d'étudier ce phénomène, il a construit un récepteur radio (quelques années avant Marconi) et avec lui a reçu des signaux transmis par des collègues à une distance d'un demi-mille. Les travaux du jeune scientifique ont été publiés en 1894 dans les Actes de l'Institut philosophique de Nouvelle-Zélande.

Les jeunes sujets d'outre-mer les plus doués de la couronne britannique recevaient une bourse spéciale une fois tous les deux ans, ce qui leur permettait d'aller en Angleterre pour se perfectionner en sciences. En 1895, une bourse pour une formation scientifique était vacante. Le premier candidat à cette bourse, le chimiste Maclaurin, a décliné pour des raisons familiales, le deuxième candidat était Rutherford. Arrivé en Angleterre, Rutherford reçut une invitation de J.J. Thomson pour travailler à Cambridge dans le laboratoire Cavendish. Ainsi commença le parcours scientifique de Rutherford.

Thomson a été profondément impressionné par les recherches de Rutherford sur les ondes radio et, en 1896, il a proposé d'étudier conjointement l'effet des rayons X sur les décharges électriques dans les gaz. Parait la même année travail en équipe Thomson et Rutherford "Sur le passage de l'électricité à travers les gaz soumis à l'action des rayons X". L'année suivante a vu la publication du dernier article de Rutherford sur le sujet, "Le détecteur magnétique des ondes électriques et certaines de ses applications". Après cela, il concentre entièrement ses efforts sur l'étude d'une décharge gazeuse. En 1897, paraît son nouvel ouvrage « Sur l'électrification des gaz exposés aux rayons X, et sur l'absorption des rayons X par les gaz et les vapeurs ».

La collaboration avec Thomson a été couronnée de résultats significatifs, dont la découverte par ce dernier de l'électron - une particule qui porte une charge électrique négative. Sur la base de leurs recherches, Thomson et Rutherford ont émis l'hypothèse que lorsque les rayons X traversent un gaz, ils détruisent les atomes de ce gaz, libérant le même numéro particules chargées positivement et négativement. Ils ont appelé ces particules des ions. Après ces travaux, Rutherford a commencé à étudier la structure atomique de la matière.

À l'automne 1898, Rutherford devient professeur à l'Université McGill de Montréal. L'enseignement de Rutherford au début n'a pas été très réussi: les étudiants n'aimaient pas les conférences, que les jeunes et pas encore complètement appris à sentir le professeur d'auditoire sursaturé de détails. Certaines difficultés sont apparues au début et dans les travaux scientifiques du fait que l'arrivée des préparations radioactives commandées a été retardée. Après tout, malgré tous ses efforts, il n'a pas reçu suffisamment de fonds pour construire les instruments nécessaires. Rutherford a construit une grande partie de l'équipement nécessaire aux expériences de ses propres mains.

Néanmoins, il a travaillé assez longtemps à Montréal - sept ans. L'exception était 1900, lorsque Rutherford s'est marié lors d'un bref séjour en Nouvelle-Zélande. Son élue était Mary Georgia Newton, la fille de l'hôtesse de la pension de Christchurch dans laquelle il vivait autrefois. Le 30 mars 1901, la fille unique du couple Rutherford est née. Avec le temps, cela a presque coïncidé avec la naissance d'un nouveau chapitre de la science physique - la physique nucléaire.

"En 1899, Rutherford découvrit l'émanation du thorium, et en 1902-03, avec F. Soddy, il en vint déjà à la loi générale des transformations radioactives", écrit V.I. Grigoriev. - Il faut en dire plus sur cet événement scientifique. Tous les chimistes du monde ont fermement compris que la transformation de certains éléments chimiques en d'autres est impossible, que les rêves des alchimistes de faire de l'or à partir du plomb doivent être enterrés à jamais. Et voici qu'un ouvrage apparaît, dont les auteurs soutiennent que non seulement les transformations des éléments au cours des désintégrations radioactives se produisent, mais qu'il est même impossible de les arrêter ou de les ralentir. De plus, les lois de telles transformations sont formulées. Nous comprenons maintenant que la position d'un élément dans le système périodique de Mendeleïev, et donc ses propriétés chimiques, sont déterminées par la charge du noyau. Au cours de la désintégration alpha, lorsque la charge du noyau diminue de deux unités (la charge "élémentaire" est prise comme unité - le module de la charge de l'électron), l'élément "monte" de deux cellules dans le tableau périodique, avec désintégration bêta électronique - une cellule vers le bas, avec positron - vers le haut d'une cellule. Malgré l'apparente simplicité et même l'évidence de cette loi, sa découverte est devenue l'un des événements scientifiques les plus importants de ce début de siècle.

Dans leur ouvrage classique Radioactivity, Rutherford et Soddy ont abordé la question fondamentale de l'énergie des transformations radioactives. En calculant l'énergie des particules alpha émises par le radium, ils concluent que "l'énergie des transformations radioactives est au moins 20 000 fois, et peut-être même un million de fois supérieure à l'énergie de toute transformation moléculaire". Rutherford et Soddy ont conclu que "l'énergie cachée dans l'atome est plusieurs fois supérieure à l'énergie libérée lors d'une transformation chimique ordinaire". Cette énorme énergie, à leur avis, devrait être prise en compte "lors de l'explication des phénomènes de la physique spatiale". En particulier, la persévérance énergie solaire peut s'expliquer par le fait que les processus de transformation subatomique se déroulent sur le Soleil.

Impossible de ne pas s'étonner de la prévoyance des auteurs qui, dès 1903, entrevoient le rôle cosmique de l'énergie nucléaire. Cette année a été l'année de la découverte d'une nouvelle forme d'énergie, dont Rutherford et Soddy parlaient avec certitude, l'appelant l'énergie intra-atomique.

reçu renommée mondiale scientifique, membre de la Royal Society of London (1903) reçoit une invitation à prendre une chaire à Manchester. Le 24 mai 1907, Rutherford retourna en Europe. Ici, Rutherford a lancé une activité vigoureuse, attirant de jeunes scientifiques de différents pays paix. L'un de ses collaborateurs actifs était le physicien allemand Hans Geiger, le créateur du premier compteur. particules élémentaires. E. Marsden, K. Fajans, G. Moseley, G. Hevesy et d'autres physiciens et chimistes ont travaillé avec Rutherford à Manchester.

En 1908, Rutherford a reçu le prix Nobel de chimie "pour ses recherches sur la désintégration des éléments dans la chimie des substances radioactives". Dans son discours d'ouverture au nom de la Suède Académie royale Sciences KB Hasselberg a souligné le lien entre les travaux menés par Rutherford et les travaux de Thomson, Henri Becquerel, Pierre et Marie Curie. "Les découvertes ont conduit à une conclusion surprenante : un élément chimique... est capable de se transformer en d'autres éléments", a déclaré Hasselberg. Rutherford a noté dans sa conférence Nobel : « Il y a tout lieu de croire que les particules alpha, qui sont si librement éjectées de la plupart des
les substances radioactives sont identiques en masse et en composition et doivent être constituées de noyaux d'atomes d'hélium. On ne peut donc s'empêcher de conclure que les atomes des éléments radioactifs de base, comme l'uranium et le thorium, doivent être constitués au moins en partie d'atomes d'hélium.

Après avoir reçu le prix Nobel, Rutherford a mené des expériences sur le bombardement d'une plaque de fine feuille d'or avec des particules alpha. Les données obtenues le conduisent en 1911 à un nouveau modèle de l'atome. Selon sa théorie, qui est devenue généralement acceptée, les particules chargées positivement sont concentrées dans le centre lourd de l'atome, et les particules chargées négativement (électrons) se trouvent dans l'orbite du noyau, à une distance assez grande de celui-ci. Ce modèle est comme un petit modèle système solaire. Cela implique que les atomes sont composés principalement d'espace vide.

La reconnaissance généralisée de la théorie de Rutherford a commencé lorsque le physicien danois Niels Bohr a rejoint les travaux du scientifique à l'Université de Manchester. Bohr a montré que, selon les termes de Rutherford, les structures peuvent être expliquées par des propriétés physiques un atome d'hydrogène, ainsi que des atomes de plusieurs éléments plus lourds.

Le travail fructueux du groupe Rutherford à Manchester est interrompu par la Première Guerre mondiale. Le gouvernement britannique a nommé Rutherford membre de "l'état-major de l'amiral des inventions et de la recherche" - une organisation créée pour trouver des moyens de combattre les sous-marins ennemis. Dans le cadre de cela, le laboratoire de Rutherford a commencé des recherches sur la propagation du son sous l'eau. Ce n'est qu'à la fin de la guerre que le scientifique a pu restaurer ses recherches sur l'atome.

Après la guerre, il retourna au laboratoire de Manchester et fit en 1919 une autre découverte fondamentale. Rutherford a réussi à réaliser artificiellement la première réaction de transformation des atomes. En bombardant des atomes d'azote avec des particules alpha, Rutherford a obtenu des atomes d'oxygène. À la suite des recherches menées par Rutherford, l'intérêt des spécialistes de la physique atomique pour la nature du noyau atomique s'est fortement accru.

Toujours en 1919, Rutherford s'installe à l'Université de Cambridge, succédant à Thomson en tant que professeur de physique expérimentale et directeur du laboratoire Cavendish, et en 1921, il prend le poste de professeur de sciences naturelles à la Royal Institution de Londres. En 1925, le scientifique a reçu l'Ordre britannique du mérite. En 1930, Rutherford a été nommé président du conseil consultatif du gouvernement pour le Bureau de la recherche scientifique et industrielle. En 1931, il reçoit le titre de Lord et devient membre de la Chambre des Lords du Parlement anglais.

Les étudiants et les collègues se sont souvenus du scientifique comme d'une personne gentille et gentille. Ils admiraient son extraordinaire de manière créative pensant, ils ont rappelé comment il disait joyeusement avant le début de chaque nouvelle étude: "J'espère que c'est un sujet important, car il y a encore tant de choses que nous ne savons pas."

Préoccupé par la politique menée par le gouvernement nazi d'Adolf Hitler, Rutherford devint en 1933 président de l'Academic Relief Council, créé pour aider ceux qui fuyaient l'Allemagne.

Presque jusqu'à la fin de sa vie, il se distingua par une bonne santé et mourut à Cambridge le 20 octobre 1937, après une courte maladie. En reconnaissance des réalisations exceptionnelles dans le développement de la science, le scientifique a été enterré à l'abbaye de Westminster.