Rutherford descoperă nucleul atomic. Rutherford Ernest: biografie, descoperiri și fapte interesante

Ernest Rutherford(1871-1937) - fizician englez, unul dintre creatorii teoriei radioactivității și a structurii atomului, fondator al unei școli științifice, membru corespondent străin al Academiei Ruse de Științe (1922) și membru de onoare al Academiei URSS de Științe (1925). Director al Laboratorului Cavendish (din 1919). A deschis (1899) razele alfa, razele beta și le-a stabilit natura. A creat (1903, împreună cu Frederick Soddy) teoria radioactivității. El a propus (1911) un model planetar al atomului. A realizat (1919) prima reacție nucleară artificială. A prezis (1921) existența neutronului. Premiul Nobel (1908).

Ernest Rutherford s-a născut pe 30 august 1871, la Spring Grove, lângă Brightwater, Insula de Sud, Noua Zeelandă. Originar din Noua Zeelandă, fondatorul fizicii nucleare, autorul modelului planetar al atomului, membru (în 1925-1930 președinte) al Societății Regale din Londra, membru al tuturor academiilor de științe din lume, inclusiv (din 1925) membru străin al Academiei de Științe a URSS, Premiul Nobel pentru Chimie (1908) ), fondator al unei mari școli științifice.

Copilărie

Rutherford Ernest

Ernest s-a născut din roșul James Rutherford și soția sa profesoară, Martha Thompson. Pe lângă Ernest, familia mai avea 6 fii și 5 fiice. Până în 1889, când familia s-a mutat în Pungarehu (Insula de Nord), Ernest a intrat în Colegiul Canterbury, Universitatea Noua Zeelandă (Christchurch, Insula de Sud); înainte de asta a studiat la Foxhill și la Havelock, la Nelson College for Boys.

Abilitățile strălucitoare ale lui Ernest Rutherford au apărut deja în anii de studiu. După absolvirea celui de-al 4-lea an, primește un premiu pentru cel mai bun lucru la matematică și ocupă primul loc la examenele de master, nu numai la matematică, ci și la fizică. Dar, devenind maestru în arte, nu a părăsit facultatea. Rutherford sa cufundat în prima sa lucrare științifică independentă. Avea numele: „Magnetizarea fierului la descărcări de înaltă frecvență”. A fost inventat și fabricat un dispozitiv - un detector magnetic, unul dintre primii receptori undele electromagnetice, care a devenit „biletul lui de intrare” în lumea marilor științe. Și curând a avut loc o schimbare majoră în viața lui.

Cei mai talentați tineri supuși de peste mări ai coroanei britanice o dată la doi ani au primit o bursă specială, numită după Expoziția Mondială din 1851, care a făcut posibilă plecarea în Anglia pentru îmbunătățirea științei. În 1895, s-a decis că doi neozeelandezi, chimistul Maclaurin și fizicianul Rutherford, erau demni de asta. Dar era un singur loc, iar speranțele lui Rutherford erau năruite. Dar circumstanțele familiale l-au forțat pe Maclaurin să refuze călătoria, iar în toamna anului 1895 Ernest Rutherford a ajuns în Anglia, la Laboratorul Cavendish de la Universitatea Cambridge și a devenit primul doctorand al directorului acesteia, Joseph John Thomson.

La Laboratorul Cavendish

tânăr fizician: Lucrez de dimineața până seara.
Rutherford: Și când crezi?

Rutherford Ernest

Joseph John Thomson era până atunci un cunoscut om de știință, membru al Societății Regale din Londra. A apreciat rapid abilitățile remarcabile ale lui Rutherford și l-a implicat în munca sa privind studiul proceselor de ionizare a gazelor sub acțiunea razelor X. Dar deja în vara lui 1898 Rutherford a făcut primii pași în studiul altor raze - razele Becquerel. Radiația sării de uraniu descoperită de acest fizician francez a fost numită mai târziu radioactivă. A. A. Becquerel însuși și soții Curie, Pierre și Maria, s-au implicat activ în studiul acesteia. E. Rutherford s-a alăturat activ acestei cercetări în 1898. El a descoperit că fasciculele Becquerel includ fluxuri de nuclee de heliu încărcate pozitiv (particule alfa) și fluxuri de particule beta - electroni. (Dezintegrarea beta a unor elemente emite mai degrabă pozitroni decât electroni; pozitronii au aceeași masă ca și electronii, dar au o sarcină electrică pozitivă.) Doi ani mai târziu, în 1900, fizicianul francez Villars (1860-1934) a descoperit că sunt emise și raze gamma care nu poartă o sarcină electrică - radiații electromagnetice, mai scurte decât razele X.

La 18 iulie 1898, lucrarea lui Pierre Curie și Marie Curie-Sklodowska a fost prezentată Academiei de Științe din Paris, ceea ce a stârnit interesul excepțional al lui Rutherford. În această lucrare, autorii au subliniat că, pe lângă uraniu, există și alte elemente radioactive (acest termen a fost folosit pentru prima dată). Mai târziu, Rutherford a fost cel care a introdus conceptul de unul dintre principalele semne distinctive astfel de elemente - timpul de înjumătățire.

În decembrie 1897, bursa de expoziție a lui Rutherford a fost extinsă și a putut să-și continue cercetările asupra razelor de uraniu. Dar în aprilie 1898, un post de profesor la Universitatea McGill din Montreal a devenit vacant, iar Rutherford a decis să se mute în Canada. Timpul uceniciei a trecut. Era clar pentru toată lumea și, în primul rând, pentru el însuși, că era deja pregătit pentru munca independentă.

Nouă ani în Canada

Lucky Rutherford, ești mereu pe val!
— Este adevărat, dar nu eu sunt cel care creează valul?

Rutherford Ernest

Mutarea în Canada a avut loc în toamna anului 1898. Predarea lui Ernest Rutherford la început nu a mers prea bine: studenților nu le-au plăcut cursurile, pe care tinerii și încă nu au învățat să le simtă pe profesorul public, suprasaturat cu detalii. Unele dificultăți au apărut la început și în munca stiintifica din cauza faptului că sosirea preparatelor radioactive comandate a fost întârziată. Dar toată asperitatea s-a netezit rapid și a început o serie de succes și noroc. Cu toate acestea, nu se cuvine să vorbim despre succese: totul a fost realizat prin muncă. Și noi oameni și prieteni cu gânduri asemănătoare au fost implicați în această muncă.

În jurul lui Rutherford, atât atunci, cât și în anii următori, s-a format întotdeauna rapid o atmosferă de entuziasm și entuziasm creativ. Munca a fost intensă și veselă și a dus la descoperiri importante. În 1899, Ernest Rutherford a descoperit emanația de toriu, iar în 1902-03, împreună cu F. Soddy, a ajuns deja la legea generală a transformărilor radioactive. Acest eveniment științific trebuie spus mai detaliat.

Toți chimiștii lumii au înțeles ferm că transformarea unor elemente chimice în altele este imposibilă, că visele alchimiștilor de a face aur din plumb ar trebui să fie îngropate pentru totdeauna. Și acum apare o lucrare, ai cărei autori susțin că transformările elementelor în timpul dezintegrarilor radioactive nu numai că au loc, dar că este chiar imposibil să le oprești sau să le încetinești. Mai mult, sunt formulate legile unor astfel de transformări. Înțelegem acum că poziția unui element în sistem periodic Dmitri Mendeleev și, prin urmare, a lui Proprietăți chimice, sunt determinate de sarcina nucleară. În timpul dezintegrarii alfa, când sarcina nucleului scade cu două unități (sarcina „elementară” este luată ca unitate - modulul de încărcare a electronilor), elementul „mișcă” două celule în sus în tabelul periodic, în timpul dezintegrarii beta electronice - o celulă în jos, cu pozitronul - o celulă în sus. În ciuda simplității aparente și chiar a evidenței acestei legi, descoperirea ei a devenit unul dintre cele mai importante evenimente științifice de la începutul secolului nostru.

Acest timp este un eveniment semnificativ și important în viata personala Rutherford: La 5 ani de la logodnă, nunta lui a avut loc cu Mary Georgina Newton, fiica proprietarului pensiunii din Christchurch în care a locuit cândva. La 30 martie 1901 s-a născut singura fiică a cuplului Rutherford. În timp, acest lucru aproape a coincis cu nașterea unui nou capitol în știința fizică - fizica nucleară. Un eveniment important și fericit a fost alegerea lui Rutherford în 1903 ca ​​membru al Societății Regale din Londra.

Modelul planetar al atomului

Dacă un om de știință nu poate explica semnificația muncii sale curatorului care își curăță laboratorul, atunci el însuși nu înțelege ce face.

Rutherford Ernest

Rezultatele căutărilor și descoperirilor științifice ale lui Rutherford au format conținutul a două dintre cărțile sale. Primul dintre ele s-a numit „Radioactivitate” și a fost publicat în 1904. Un an mai târziu, a fost publicat al doilea - „Transformări radioactive”. Iar autorul lor a început deja noi cercetări. El a înțeles deja că radiațiile radioactive provin de la atomi, dar locul de origine a ei a rămas complet neclar. A fost necesar să se investigheze structura atomului. Și aici Ernest Rutherford a apelat la tehnica cu care a început să lucreze cu J. J. Thomson - la transmiterea particulelor alfa. În experimente, s-a investigat modul în care fluxul unor astfel de particule trece prin foi de folie subțire.

Primul model al atomului a fost propus când s-a cunoscut faptul că electronii au o sarcină electrică negativă. Dar ei intră în atomi care sunt în general neutri din punct de vedere electric; ce este un purtător de sarcină pozitivă? J. J. Thomson a propus următorul model pentru a rezolva această problemă: un atom este ceva asemănător cu o picătură încărcată pozitiv cu o rază de o sută de milionime (10) de centimetru, în interiorul căreia se află electroni minusculi încărcați negativ. Sub influența forțelor Coulomb, ele tind să ocupe o poziție în centrul atomului, dar dacă ceva îi scoate din această poziție de echilibru, încep să oscileze, ceea ce este însoțit de radiații (astfel, modelul a explicat și atunci fapt cunoscut al existenţei spectrelor de radiaţii). Din experimente se știa deja că distanțele dintre atomi din solide sunt aproximativ aceleași cu dimensiunile atomilor. Prin urmare, părea evident că particulele alfa cu greu puteau zbura chiar și prin folie subțire, la fel cum o piatră nu putea zbura printr-o pădure în care copacii creșteau aproape unul de celălalt. Dar primele experimente ale lui Rutherford au convins că nu a fost așa. Marea majoritate a particulelor alfa au pătruns în folie, chiar și aproape fără deformare, și doar la unele dintre ele s-a observat această deviere, uneori chiar destul de semnificativă.

Și aici s-a manifestat din nou intuiția excepțională a lui Ernest Rutherford și capacitatea sa de a înțelege limbajul naturii. El respinge hotărât modelul Thomson și propune un model fundamental nou. A fost numit planetar: în centrul atomului, la fel ca Soarele în sistemul solar, există un nucleu, în care, în ciuda dimensiunilor sale relativ mici, este concentrată întreaga masă a atomului. Și în jurul lui, precum planetele care se mișcă în jurul Soarelui, electronii se învârt. Masele lor sunt mult mai mici decât cele ale particulelor alfa, care, prin urmare, aproape că nu se deviază atunci când pătrund în norii de electroni. Și numai atunci când o particulă alfa zboară aproape de un nucleu încărcat pozitiv, forța de respingere Coulomb își poate îndoi brusc traiectoria.

Formula pe care Rutherford a derivat pe baza acestui model a fost în perfect acord cu datele experimentale. În 1903, ideea unui model planetar al atomului a fost raportată Societății de Fizică și Matematică din Tokyo de către teoreticianul japonez Hantaro Nagaoka, care a numit acest model „asemănător cu Saturn”, dar lucrarea sa (despre care Rutherford nu știa ) nu a fost dezvoltată în continuare.

Dar modelul planetar nu era în concordanță cu legile electrodinamicii! Aceste legi, stabilite în principal de scrierile lui Michael Faraday și James Maxwell, afirmă că o sarcină care se mișcă rapid radiază unde electromagnetice și, prin urmare, pierde energie. Un electron din atomul lui E. Rutherford se mișcă rapid în câmpul Coulomb al nucleului și, după cum arată teoria lui Maxwell, ar trebui, după ce și-a pierdut toată energia în aproximativ o zece milione de secundă, să cadă pe nucleu. Aceasta se numește problema instabilității radiative a modelului Rutherford al atomului și Ernest Rutherford a înțeles-o clar când a venit momentul întoarcerii sale în Anglia în 1907.

Întoarce-te în Anglia

Acum vezi că nimic nu se vede. Și de ce nimic nu este vizibil, veți vedea acum.

Rutherford Ernest

Munca lui Rutherford la Universitatea McGill i-a adus o faimă atât de mare încât a luptat pentru a fi invitat să lucreze în centre de cercetare din diferite țări. În primăvara anului 1907 a luat decizia de a părăsi Canada și a ajuns la Universitatea Victoria din Manchester. Lucrările au continuat imediat. Deja în 1908, împreună cu Hans Geiger, Rutherford a creat un nou dispozitiv remarcabil - un contor de particule alfa, care a jucat un rol. rol important pentru a afla că sunt atomi de heliu dublu ionizat. În 1908, Rutherford a primit Premiul Nobel (dar nu pentru fizică, ci pentru chimie).

Între timp, modelul planetar al atomului îi ocupa din ce în ce mai mult gândurile. Și în martie 1912, a început prietenia și colaborarea lui Rutherford cu fizicianul danez Niels Bohr. Bohr - și acesta a fost cel mai mare merit științific al său - a introdus caracteristici fundamental noi în modelul planetar al lui Rutherford - ideea de cuante. Această idee a apărut la începutul secolului datorită lucrării marelui Max Planck, care și-a dat seama că, pentru a explica legile radiației termice, este necesar să presupunem că energia este dusă în porțiuni discrete - cuante. Ideea discretității a fost străină din punct de vedere organic de toată fizica clasică, în special de teoria undelor electromagnetice, dar în curând Albert Einstein și apoi Arthur Compton au arătat că această cuantică se manifestă atât în ​​timpul absorbției, cât și al împrăștierii.

Niels Bohr a prezentat „postulate” care la prima vedere păreau contradictorii în interior: există astfel de orbite în atom, care se deplasează de-a lungul cărora electronul, contrar legilor electrodinamicii clasice, nu radiază, deși are accelerație; Bohr a indicat o regulă pentru găsirea unor astfel de orbite staționare; cuantele de radiație apar (sau sunt absorbite) numai atunci când un electron se deplasează de pe o orbită pe alta, în conformitate cu legea conservării energiei. Atomul Bohr-Rutherford, așa cum a început pe bună dreptate să fie numit, nu numai că a adus o soluție la multe probleme, ci a marcat o descoperire în lumea ideilor noi, care a condus curând la o revizuire radicală a multor idei despre materie și mișcarea ei. Lucrarea lui Niels Bohr „On the Structure of Atoms and Molecules” a fost trimisă la tipărire de Rutherford.

Alchimia secolului XX

Și în acest moment, și mai târziu, când Ernest Rutherford în 1919 acceptă postul de profesor la Universitatea din Cambridge și director al Laboratorului Cavendish, el devine centrul de atracție pentru fizicienii din întreaga lume. Zeci de oameni de știință l-au considerat pe bună dreptate profesorul lor, inclusiv cei care au primit mai târziu premii Nobel: Henry Moseley, James Chadwick, John Douglas Cockcroft, M. Oliphant, V. Geytler, Otto Hahn, Pyotr Leonidovich Kapitsa, Yuli Borisovich Khariton, Georgy Antonovich Gamow.

Trei etape de recunoaștere a adevărului științific: prima - „acest lucru este absurd”, a doua - „este ceva în asta”, a treia - „este bine cunoscut”

Rutherford Ernest

Fluxul de premii și onoruri a devenit din ce în ce mai abundent. În 1914 Rutherfort a primit nobilimea, în 1923 a devenit președinte al Asociației Britanice, din 1925 până în 1930 - președinte al Societății Regale, în 1931 a primit titlul de baron și a devenit Lord Rutherford of Nelson. Dar, în ciuda volumului de muncă din ce în ce mai mare, inclusiv - și nu numai științific, Rutherford continuă atacurile de berbec asupra secretelor atomului și nucleului. Începuse deja experimente care au culminat cu descoperirea transformării artificiale a elementelor chimice și a fisiunii artificiale a nucleelor ​​atomice; în 1920 a prezis existența neutronului și a deuteronului; în 1933 a fost inițiatorul și participantul direct la verificarea experimentală. a relaţiei dintre masă şi energie în procesele nucleare. În aprilie 1932, Ernest Rutherford a susținut activ ideea utilizării acceleratorilor de protoni în studiul reacțiilor nucleare. El poate fi numărat și printre fondatori energie nucleara.

Lucrările lui Ernest Rutherford, care este adesea numit pe bună dreptate unul dintre titanii fizicii ai secolului nostru, opera mai multor generații de studenți ai săi, au avut un impact imens nu numai asupra științei și tehnologiei credinței noastre, ci și asupra vieților noastre. de milioane de oameni. Desigur, Rutherford, mai ales la sfârșitul vieții, nu a putut să nu se întrebe dacă această influență va rămâne benefică. Dar era un optimist, credea în oameni și în știință, căreia și-a dedicat toată viața.

Ernest Rutherford a murit la 19 octombrie 1937, la Cambridge și este înmormântat la Westminster Abbey

Ernest Rutherford - citate

Toate științele sunt împărțite în fizică și colecționare de timbre.

tânăr fizician: Lucrez de dimineața până seara. Rutherford: Și când crezi?

Lucky Rutherford, ești mereu pe val! — Este adevărat, dar nu eu sunt cel care creează valul?

Dacă un om de știință nu poate explica semnificația muncii sale curatorului care își curăță laboratorul, atunci el însuși nu înțelege ce face.

Acum vezi că nimic nu se vede. Și de ce nimic nu este vizibil, veți vedea acum. - dintr-o prelegere cu o demonstrație a dezintegrarii radiului

Sir Ernest Rutherford. Născut la 30 august 1871 în Spring Grove, Noua Zeelandă - a murit la 19 octombrie 1937 la Cambridge. Fizician britanic de origine Noua Zeelandă. Cunoscut ca „părintele” fizicii nucleare. Câștigător al Premiului Nobel pentru Chimie în 1908. În 1911, cu faimosul său experiment privind împrăștierea particulelor α, el a dovedit existența unui nucleu încărcat pozitiv în atomi și a electronilor încărcați negativ în jurul acestuia. Pe baza rezultatelor experimentului, el a creat un model planetar al atomului.

Rutherford s-a născut în Noua Zeelandă în micul sat Spring Grove (ing. Spring Grove), situat în nordul Insulei de Sud, lângă orașul Nelson, în familia unui fermier care cultiva in. Tatăl - James Rutherford, emigrat din Perth (Scoția). Mama - Martha Thompson, originară din Hornchurch, Essex, Anglia. În acest moment, alți scoțieni au emigrat în Quebec (Canada), dar familia Rutherford a avut ghinion și guvernul a oferit un bilet gratuit de vapor cu aburi în Noua Zeelandă, și nu în Canada.

Ernest a fost al patrulea copil dintr-o familie de doisprezece copii. Avea o memorie uimitoare, sănătate și putere. Absolvit cu onoruri școală primară, primind 580 de puncte din 600 posibile și un bonus de 50 de lire sterline pentru a-și continua studiile la Nelson College. O altă bursă ia permis să-și continue studiile la Canterbury College din Christchurch (acum Universitatea din Noua Zeelandă). Pe atunci era o universitate mică, cu 150 de studenți și doar 7 profesori. Rutherford este pasionat de știință și din prima zi începe munca de cercetare.

Teza sa de master, scrisă în 1892, se numea „Magnetizarea fierului în timpul descărcărilor de înaltă frecvență”. Lucrarea a vizat detectarea undelor radio de înaltă frecvență, a căror existență a fost dovedită în 1888 de fizicianul german Heinrich Hertz. Rutherford a inventat și fabricat un dispozitiv - un detector magnetic, unul dintre primii receptori de unde electromagnetice.

După ce a absolvit universitatea în 1894, Rutherford a predat timp de un an la liceu.

Cei mai talentați tineri supuși ai coroanei britanice, care locuiau în colonii, o dată la doi ani li s-a acordat o bursă specială numită după Expoziția Mondială din 1851 - 150 de lire sterline pe an, ceea ce a făcut posibilă plecarea în Anglia pentru progrese ulterioare în ştiinţă. În 1895, Rutherford a primit această bursă, deoarece cel care a primit-o primul - McClaren, a refuzat-o. În toamna aceluiași an, după ce a împrumutat bani pentru un bilet în Marea Britanie, Rutherford a ajuns în Anglia la Laboratorul Cavendish de la Universitatea Cambridge și a devenit primul doctorand al directorului său, Joseph John Thomson.

1895 a fost primul an (la inițiativa lui J. J. Thomson) în care studenții din alte universități au putut continua activitatea științifică în laboratoarele de la Cambridge. Împreună cu Rutherford, John McLennan, John Townsend și Paul Langevin au profitat de această oportunitate înscriindu-se la Laboratorul Cavendish. Cu Langevin, Rutherford a lucrat în aceeași cameră și s-a împrietenit cu el, această prietenie a continuat până la sfârșitul vieții lor.

În același an, 1895, a fost încheiată o logodnă cu Mary Georgina Newton (1876-1945), fiica gazdei pensiunii în care locuia Rutherford. (Nunta a avut loc in 1900, 30 martie 1901 au avut o fiica - Eileen Mary (1901-1930), mai tarziu sotia lui Ralph Fowler, un celebru astrofizician.)

Rutherford plănuia să studieze undele radio sau undele hertziene, să treacă examene de fizică și să obțină o diplomă de master. Dar în anul următor s-a dovedit că oficiul poștal din Marea Britanie a alocat banii lui Marconi pentru aceeași lucrare și a refuzat să o finanțeze la Laboratorul Cavendish. Deoarece bursa nu era suficientă nici măcar pentru mâncare, Rutherford a fost forțat să înceapă să lucreze ca tutore și asistent al lui J. J. Thomson pe tema studiului procesului de ionizare a gazului sub acțiunea razelor X. Împreună cu J. J. Thomson, Rutherford descoperă fenomenul de saturație a curentului în timpul ionizării gazului.

Rutherford a descoperit razele alfa și beta în 1898. Un an mai târziu, Paul Villard a descoperit radiația gamma (numele acestui tip radiatii ionizante, precum și primele două, propuse de Rutherford).

Din vara anului 1898, omul de știință a făcut doar primii pași în cercetare fenomen deschis radioactivitatea uraniului și a toriului. În toamnă, Rutherford, la propunerea lui Thomson, după ce a depășit concurența a 5 persoane, ocupă funcția de profesor la Universitatea McGill din Montreal (Canada) cu un salariu de 500 de lire sterline sau 2.500 de dolari canadieni pe an. La această universitate, Rutherford a colaborat fructuos cu Frederick Soddy, pe atunci un asistent junior de laborator în cadrul Departamentului de Chimie, mai târziu (ca și Rutherford) laureat al premiului Nobel pentru chimie (1921). În 1903, Rutherford și Soddy au prezentat și au demonstrat ideea revoluționară a transformării elementelor în procesul de dezintegrare radioactivă.

După ce a câștigat o mare popularitate datorită muncii sale în domeniul radioactivității, Rutherford devine un om de știință căutat și primește numeroase oferte de muncă în centre de cercetare din întreaga lume. În primăvara anului 1907, a părăsit Canada și a început un post de profesor la Universitatea Victoria (acum Universitatea din Manchester) din Manchester (Anglia), unde salariul său era de aproximativ 2,5 ori mai mare.

În 1908, Rutherford a primit Premiul Nobel pentru Chimie „pentru cercetările sale despre degradarea elementelor în chimie. substanțe radioactive».

După ce a primit vestea că a primit Premiul Nobel pentru Chimie, Rutherford a declarat: „Toată știința este fie fizică, fie colecție de timbre” (Toată știința este fie fizică, fie colecție de timbre).

Un eveniment important și vesel din viața sa a fost alegerea unui om de știință membru al Societății Regale din Londra în 1903, iar din 1925 până în 1930 a fost președinte al acesteia. Din 1931 până în 1933, Rutherford a fost președintele Institutului de Fizică.

În 1914, Rutherford a fost premiat titlu de nobilimeși devine „Sir Ernst”. 12 februarie la ora Palatul Buckingham regele l-a numit cavaler: era îmbrăcat în uniformă de curte și încins cu o sabie.

Stema sa heraldică, aprobată în 1931, egalul Angliei, baronul Rutherford Nelson (așa a început să fie numit mare fizician după ce a fost ridicat la rangul de nobilime) a fost încoronat cu o pasăre kiwi, simbol al Noii Zeelande. Desenul stemei este o imagine a unui exponent - o curbă care caracterizează procesul monoton de scădere a numărului de atomi radioactivi în timp.

Realizări științifice ale lui Rutherford:

Potrivit memoriilor, Rutherford a fost un reprezentant proeminent al școlii experimentale engleze de fizică, care se caracterizează prin dorința de a înțelege esența fenomen fizicși să verifice dacă poate fi explicată prin teorii existente (spre deosebire de școala „germană” a experimentatorilor, care pornește din teoriile existente și caută să le testeze prin experiență).

A folosit puțin formulele și a recurs puțin la matematică, dar a fost un experimentator genial, care amintea de Faraday în această privință. Sărbătorită de Kapitsa calitate importantă Rutherford, ca experimentator, era puterile sale de observație. În special, datorită ei, a descoperit emanația de toriu, observând diferențe în citirile unui electroscop care măsura ionizarea, cu ușa deschisă și închisă în aparat, blocând fluxul de aer. Un alt exemplu este descoperirea de către Rutherford a transmutării artificiale a elementelor, când iradierea nucleelor ​​de azot din aer cu particule alfa a fost însoțită de apariția unor particule de înaltă energie (protoni) care aveau o gamă mai mare, dar erau foarte rare.

1904 - „Radioactivitate”
1905 - „Transformări radioactive”
1930 - „Emisii de substanțe radioactive” (coautor cu J. Chadwick și C. Ellis).

12 studenți din Rutherford au devenit câștigători ai Premiului Nobel pentru fizică și chimie. Unul dintre cei mai talentați studenți ai lui Henry Moseley, care a demonstrat experimental sens fizic Drept periodic, a murit în 1915 la Gallipoli în timpul operațiunii Dardanele. La Montreal, Rutherford a lucrat cu F. Soddy, O. Khan; la Manchester - cu G. Geiger (în special, el l-a ajutat să dezvolte un contor pentru numărarea automată a numărului de particule ionizante), la Cambridge - cu N. Bohr, P. Kapitsa și mulți alți oameni de știință celebri în viitor.

Dupa deschidere elemente radioactive a început studiul activ al naturii fizice a radiațiilor lor. Rutherford a fost capabil să detecteze compoziția complexă a radiațiilor radioactive.

Experiența a fost următoarea. Preparatul radioactiv a fost plasat în partea de jos a unui canal îngust al unui cilindru de plumb, iar o placă fotografică a fost plasată vizavi. Câmpul magnetic a acționat asupra radiației care iese din canal. În acest caz, întreaga instalație a fost în vid.

Într-un câmp magnetic, fasciculul s-a împărțit în trei părți. Cele două componente ale radiației primare au deviat în direcții opuse, ceea ce a indicat că aveau sarcini de semne opuse. A treia componentă a menținut propagarea dreaptă. Radiațiile cu sarcină pozitivă se numesc raze alfa, negative - raze beta, neutre - raze gamma.

Studiind natura radiațiilor alfa, Rutherford a efectuat următorul experiment. În calea particulelor alfa, el a plasat un contor Geiger, care măsura numărul de particule emise într-un anumit timp. După aceea, folosind un electrometru, a măsurat sarcina particulelor emise în același timp. Cunoscând încărcătura totală a particulelor alfa și numărul acestora, Rutherford a calculat sarcina unei astfel de particule. S-a dovedit a fi egal cu două elementare.

Prin deviația particulelor într-un câmp magnetic, el a determinat raportul dintre sarcina acestuia și masa. S-a dovedit că există două unități de masă atomică pe sarcină elementară.

Astfel, s-a constatat că cu o sarcină egală cu două elementare, particula alfa are patru unități de masă atomică. De aici rezultă că radiația alfa este un flux de nuclee de heliu.

În 1920, Rutherford a sugerat că ar trebui să existe o particulă cu o masă egală cu masa unui proton, dar fără sarcină electrică - un neutron. Cu toate acestea, el nu a reușit să detecteze o astfel de particule. Existența sa a fost dovedită experimental de James Chadwick în 1932.

În plus, Rutherford a specificat cu 30% raportul dintre sarcina electronului și masa sa.

Pe baza proprietăților toriului radioactiv, Rutherford a descoperit și explicat transformarea radioactivă a elementelor chimice. Omul de știință a descoperit că activitatea toriului într-o fiolă închisă rămâne neschimbată, dar dacă medicamentul este suflat chiar și cu un flux de aer foarte slab, activitatea sa este redusă semnificativ. S-a sugerat că, simultan cu particulele alfa, toriu emite un gaz radioactiv.

Rezultatele muncii în comun a lui Rutherford și a colegului său Frederick Soddy au fost publicate în 1902-1903 într-o serie de articole din Philosophical Magazine. În aceste articole, după analizarea rezultatelor obținute, autorii au ajuns la concluzia că este posibilă transformarea unor elemente chimice în altele.

Pompând aer dintr-un vas cu toriu, Rutherford a izolat emanația de toriu (gazul cunoscut acum sub numele de toron sau radon-220, unul dintre izotopii radonului) și a investigat capacitatea sa de ionizare. S-a constatat că activitatea acestui gaz scade la jumătate în fiecare minut.

Studiind dependența activității substanțelor radioactive în timp, omul de știință a descoperit legea dezintegrarii radioactive.

Deoarece nucleele atomilor elementelor chimice sunt destul de stabile, Rutherford a sugerat că este nevoie de o cantitate foarte mare de energie pentru a le transforma sau distruge. Primul nucleu supus transformării artificiale este nucleul atomului de azot. Prin bombardarea azotului cu particule alfa de înaltă energie, Rutherford a descoperit apariția protonilor - nucleele atomului de hidrogen.

Rutherford este unul dintre puținii câștigători ai Premiului Nobel care și-a făcut cea mai faimoasă lucrare de când a primit-o. Împreună cu Hans Geiger și Ernst Marsden în 1909, a condus un experiment care a demonstrat existența unui nucleu într-un atom. Rutherford i-a cerut lui Geiger și Marsden în acest experiment să caute particule alfa cu unghiuri de deviere foarte mari, ceea ce nu era așteptat de la modelul atomic al lui Thomson la acea vreme. Astfel de abateri, deși rare, au fost găsite, iar probabilitatea abaterii s-a dovedit a fi o funcție lină, deși în scădere rapidă, a unghiului de abatere.

Rutherford a recunoscut mai târziu că atunci când a sugerat studenților săi să efectueze un experiment privind împrăștierea particulelor alfa la unghiuri mari, el însuși nu a crezut într-un rezultat pozitiv.

Rutherford a reușit să interpreteze datele obținute în urma experimentului, ceea ce l-a determinat să dezvolte un model planetar al atomului în 1911. Conform acestui model, un atom este format dintr-un nucleu foarte mic încărcat pozitiv, care conține cea mai mare parte a masei atomului și electroni ușori care se rotesc în jurul lui.

Pentru dispoziția sa bună, Kapitsa l-a poreclit pe Rutherford „Crocodilul”.În 1931, Krokodil a asigurat 15.000 de lire sterline pentru construcția și echiparea unei clădiri speciale de laborator pentru Kapitsa. În februarie 1933, laboratorul a fost inaugurat la Cambridge. Pe peretele de capăt al unei clădiri cu 2 etaje a fost sculptat în piatră un crocodil imens, acoperind întregul zid. A fost comandat de Kapitza și realizat de celebrul sculptor Eric Gill. Rutherford însuși a explicat că era el. usa din fata deschis cu o cheie aurita în formă de crocodil.

Potrivit lui Yves, Kapitsa a explicat porecla pe care a inventat-o ​​în felul următor: „Acest animal nu se întoarce niciodată înapoi și, prin urmare, poate simboliza înțelegerea lui Rutherford și avansul lui rapid.”. Kapitsa a adăugat că „în Rusia, Crocodilul este privit cu un amestec de groază și admirație”.

În mod interesant, Rutherford, care a descoperit nucleul atomului, a fost sceptic cu privire la perspectivele energiei nucleare: „Toți cei care speră că transformarea nucleelor ​​atomice va deveni o sursă de energie mărturisesc o prostie”.

Ernest Rutherford (fotografie postată mai târziu în articol), baronul Rutherford din Nelson și Cambridge (născut la 30.08.1871 în Spring Grove, Noua Zeelandă - murit la 19.10.1937 la Cambridge, Anglia) este un fizician britanic originar din Noua Zeelandă. , care este considerat cel mai mare experimentator de pe vremea lui Michael Faraday (1791-1867). El a fost o figură centrală în studiul radioactivității, iar conceptul său despre structura atomului a dominat fizica nucleara. A câștigat Premiul Nobel în 1908, a fost președinte al Societății Regale (1925-1930) și al Asociației Britanice pentru Avansarea Științei (1923). În 1925 a fost admis în Ordinul de Merit și în 1931 a fost distins cu noria, a primit titlul de Lord Nelson.

Ernest Rutherford: o scurtă biografie în primii ani de viață

Tatăl lui Ernest, James, la mijlocul secolului al XIX-lea, când era copil, s-a mutat din Scoția în Noua Zeelandă, abia recent stabilit de europeni, unde a studiat agricultură. Mama lui Rutherford - Martha Thompson - a venit din Anglia în adolescentși a lucrat ca profesor de școală până s-a căsătorit și a avut zece copii, dintre care Ernest a fost al patrulea (și al doilea fiu).

Ernest a urmat școli publice gratuite până în 1886, când a câștigat o bursă pentru liceul privat al lui Nelson. Elevul talentat a excelat la aproape toate disciplinele, dar mai ales la matematică. O altă bursă l-a ajutat pe Rutherford să se înscrie în 1890 la Canterbury College, unul dintre cele patru campusuri ale Universității din Noua Zeelandă. Era o instituție de învățământ mică, cu doar opt profesori și mai puțin de 300 de studenți.Tânărul talent a avut norocul să aibă profesori excelenți care i-au stârnit interesul pentru cercetare științifică susținută de dovezi solide.

La sfârșitul a trei ani curs de pregatire Ernest Rutherford a devenit licențiat și a câștigat o bursă pentru un an de studii postuniversitare la Canterbury. Finalizându-l la sfârșitul anului 1893, a primit diploma de Master of Arts - prima diplomă avansată în fizică, matematică și fizică matematică. I s-a cerut să rămână încă un an la Christchurch pentru a efectua experimente independente. Cercetările lui Rutherford privind capacitatea unei descărcări electrice de înaltă frecvență, cum ar fi cea de la un condensator, de a magnetiza fierul la sfârșitul anului 1894 i-au adus o diplomă de licență în științe. În această perioadă s-a îndrăgostit de Mary Newton, fiica femeii în casa căreia s-a stabilit. S-au căsătorit în 1900. În 1895, Rutherford a primit o bursă numită după Expoziția Mondială din 1851 de la Londra. A decis să-și continue cercetările la Laboratorul Cavendish, pe care J. J. Thomson, un expert european de top în domeniu. radiatie electromagnetica preluat în 1884.

Cambridge

Ca recunoaștere a importanței tot mai mari a științei, Universitatea din Cambridge și-a schimbat regulile pentru a permite absolvenților din alte universități să finalizeze o diplomă după doi ani de studiu și după finalizarea unor activități de cercetare acceptabile. Rutherford a fost primul student de cercetare. Ernest, pe lângă faptul că a demonstrat magnetizarea printr-o descărcare oscilativă de fier, a descoperit că acul își pierde o parte din magnetizare într-un câmp magnetic creat de un curent alternativ. Acest lucru a făcut posibilă crearea unui detector de unde electromagnetice nou descoperite. În 1864, fizicianul teoretician scoțian James Clerk Maxwell a prezis existența lor, iar în 1885-1889. Fizicianul german Heinrich Hertz le-a descoperit în laboratorul său. Dispozitivul lui Rutherford pentru detectarea undelor radio era mai simplu și avea potențial comercial. Anul următor, tânărul om de știință a petrecut la Laboratorul Cavendish, mărind raza de acțiune și sensibilitatea instrumentului, care putea primi semnale la o distanță de jumătate de milă. Cu toate acestea, lui Rutherford îi lipsea viziunea intercontinentală și abilitățile antreprenoriale ale italianului Guglielmo Marconi, care a inventat telegraful fără fir în 1896.

Cercetarea ionizării

Fără a abandona vechea lui pasiune pentru particulele alfa, Rutherford a studiat împrăștierea lor ușoară după interacțiunea cu folia. Geiger i s-a alăturat și au primit date mai semnificative. În 1909, când studentul Ernest Marsden căuta un subiect pentru proiectul său de cercetare, Ernest i-a sugerat să studieze unghiurile mari de împrăștiere. Marsden a descoperit că un număr mic de particule α s-au abătut cu mai mult de 90° de la direcția lor inițială, ceea ce l-a determinat pe Rutherford să exclame că acest lucru este aproape la fel de improbabil ca și cum un proiectil de 15 inci tras într-o coală de hârtie absorbantă ar reveni și ar lovi trăgătorul. .

Modelul Atom

Reflectând asupra modului în care o astfel de particulă încărcată grea poate fi deviată prin atracție sau repulsie electrostatică printr-un unghi atât de mare, Rutherford a concluzionat în 1944 că un atom nu poate fi un solid omogen. În opinia sa, a constat în principal din spațiu gol și un miez minuscul în care se concentrează toată masa sa. Rutherford Ernest a confirmat modelul atomului cu numeroase dovezi experimentale. A fost cea mai mare contribuție științifică a lui, dar i s-a acordat puțină atenție în afara orașului Manchester. În 1913 însă, fizicianul danez Niels Bohr a arătat importanța acestei descoperiri. Cu un an mai devreme, vizitase laboratorul lui Rutherford și se întorsese ca membru al facultății în 1914-1916. Radioactivitatea, a explicat el, rezidă în nucleu, în timp ce proprietățile chimice sunt determinate de electronii care orbitează. Modelul atomului lui Bohr a dat naștere unui nou concept de cuante (sau valori discrete ale energiei) în electrodinamica orbitelor, iar el a explicat liniile spectrale ca eliberarea sau absorbția energiei de către electroni pe măsură ce se deplasează de la o orbită la alta. . Henry Moseley, un alt studenți ai lui Rutherford, a explicat în mod similar secvența spectrului de raze X al elementelor prin încărcătura nucleară. Astfel a fost dezvoltată o nouă imagine coerentă a fizicii atomului.

Submarinele și reacția nucleară

Primul Razboi mondial a devastat laboratorul condus de Ernest Rutherford. Fapte interesante din viața unui fizician în această perioadă se referă la participarea sa la dezvoltarea armelor anti-submarine, precum și calitatea de membru al Consiliului Amiralității pentru Invenții și Cercetare Științifică. Când a găsit timp să se întoarcă la lucrările sale științifice anterioare, s-a orientat spre studiul ciocnirii particulelor alfa cu gazele. În cazul hidrogenului, așa cum era de așteptat, detectorul a înregistrat formarea de protoni individuali. Dar protonii au apărut și în timpul bombardamentului atomilor de azot. În 1919, Ernest Rutherford a adăugat o altă descoperire descoperirilor sale: a reușit să provoace artificial o reacție nucleară într-un element stabil.

Întoarce-te la Cambridge

Reacțiile nucleare l-au ocupat pe om de știință de-a lungul carierei sale, care a avut loc din nou la Cambridge, unde în 1919 Rutherford a devenit succesorul lui Thomson ca director al Laboratorului Cavendish al Universității. Ernest l-a adus aici pe colegul său de la Universitatea din Manchester, fizicianul James Chadwick. Împreună au bombardat o serie de elemente ușoare cu particule alfa și au provocat transformări nucleare. Dar nu au reușit să pătrundă în nucleele mai grele, deoarece particulele alfa au fost respinse de ele din cauza aceleiași încărcături, iar oamenii de știință nu au putut determina dacă acest lucru s-a întâmplat separat sau împreună cu ținta. În ambele cazuri, a fost necesară o tehnologie mai avansată.

Energiile mai mari din acceleratoarele de particule necesare pentru a rezolva prima problemă au devenit disponibile la sfârșitul anilor 1920. În 1932, doi studenți ai lui Rutherford - englezul John Cockcroft și irlandezul Ernest Walton - au devenit primii care au provocat de fapt o transformare nucleară. Cu ajutorul unui accelerator liniar de înaltă tensiune, au bombardat litiu cu protoni și l-au împărțit în două particule α. Pentru această lucrare au primit în 1951 Premiul Nobel pentru Fizică. Scoțianul Charles Wilson de la Cavendish a creat o cameră de ceață care a confirmat vizual traiectoria particulelor încărcate, pentru care a fost distins cu același prestigios premiu internațional în 1927. În 1924, fizicianul englez Patrick Blackett a modificat camera de nor pentru a fotografia aproximativ 400.000. ciocniri alfa și a constatat că cele mai multe dintre ele erau elastice obișnuite, iar 8 au fost însoțite de dezintegrare, în care particula α a fost absorbită de nucleul țintă înainte de a fi împărțită în două fragmente. Acesta a fost un pas important în înțelegerea reacțiilor nucleare, pentru care Blackett a fost distins cu Premiul Nobel pentru fizică în 1948.

Descoperirea fuziunii neutrone și termonucleare

Cavendish a devenit, de asemenea, un loc pentru alte lucrări interesante. Existența neutronului a fost prezisă de Rutherford în 1920. După o lungă căutare, în 1932 Chadwick a descoperit această particulă neutră, dovedind că nucleul este format din neutroni și protoni, iar colegul său, fizicianul englez Norman Feder, a arătat curând că neutronii pot provoca reacții nucleare mai ușor decât particulele încărcate. Lucrând cu apă grea descoperită recent în SUA, în 1934 Rutherford, Mark Oliphant din Australia și Paul Harteck din Austria au bombardat deuteriu cu deuteroni și au realizat prima fuziune termonucleară.

Viața în afara fizicii

Omul de știință avea mai multe hobby-uri care nu erau științifice, inclusiv golful și sporturile cu motor. Ernest Rutherford a fost, pe scurt, liberal, dar nu activ din punct de vedere politic, deși a fost președinte al consiliului consultativ al Departamentului de Cercetare Științifică și Industrială al guvernului și a fost președinte pe viață (din 1933) al Consiliului de Asistență Academică, organizație creată. pentru a ajuta oamenii de știință care au fugit din Germania nazistă. În 1931 a devenit egal, dar acest eveniment a fost umbrit de moartea fiicei sale, care a murit cu opt zile mai devreme. Un om de știință remarcabil a murit la Cambridge după o scurtă boală și a fost înmormântat în Westminster Abbey.

Ernest Rutherford: fapte interesante

• A urmat o bursă la Canterbury College, Universitatea din Noua Zeelandă, obținând o diplomă de licență și master și a petrecut doi ani cercetări care au condus la inventarea unui nou tip de radio.
• Ernest Rutherford a fost primul absolvent non-Cambridge căruia i sa permis să efectueze lucrări de cercetare la Laboratorul Cavendish sub conducerea lui Sir J. J. Thomson.
• În timpul Primului Război Mondial, a lucrat la o soluție probleme practice detectarea submarinelor.
• La Universitatea McGill din Canada, Ernest Rutherford, împreună cu chimistul Frederick Soddy, au creat teoria dezintegrarii atomice.
• La Universitatea Victoria din Manchester, el și Thomas Royds au demonstrat că radiația alfa este compusă din ioni de heliu.
• Cercetările lui Rutherford privind dezintegrarea elementelor și a substanțelor radioactive i-au adus Premiul Nobel în 1908.
• Fizicianul și-a condus cel mai faimos experiment Geiger-Marsden, care a demonstrat natura nucleară a atomului, după ce a primit un premiu de la Academia Suedeză.
• Al 104-lea poartă numele lui. element chimic- rutherfordium, care în URSS și Federația Rusă până în 1997 a fost numit kurchatovium.

Unul dintre cei mai faimoși fizicieni, Ernest Resenford, era din Noua Zeelandă. Familia lui nu era bogată, iar Resenford însuși era al patrulea dintre cei doisprezece copii. S-ar părea că un viitor special nu strălucește pentru el, ci dimpotrivă, încă din copilărie, omul de știință s-a străduit pentru educație și, datorită inteligenței și perseverenței sale, a obținut o bursă care îi permite să studieze la unul dintre cele mai bune colegii din tara. În 1894, viitorul fizician a devenit licențiat în științe naturale.

A studiat atât de bine încât i s-a acordat o bursă personală și dreptul de a-și continua studiile în Anglia. Rutherford a venit la Cambridge și a devenit student absolvent la Laboratorul Cavendish. Acolo a continuat să studieze propagarea undelor radio și a făcut pentru prima dată comunicații radio la o distanță de aproximativ un kilometru. Dar problemele pur inginerie nu l-au atras niciodată, iar Rutherford a început să studieze conductivitatea aerului sub influența razelor X nou descoperite. Această muncă, pe care a făcut-o împreună cu JJ Thompson, a dus la descoperirea electronului. După aceea, Rutherford a început să studieze structura atomului.

După ce și-a susținut teza de doctorat, Resenford a plecat în Canada și a ocupat un post de profesor de fizică la Universitatea McGill din Montreal. Acolo a început să studieze radioactivitatea. Rutherford a investigat proprietățile razelor alfa și beta și a descoperit, de asemenea, izotopii de toriu și radiu. În 1908, Ernest Rutherford a primit Premiul Nobel pentru teoria sa privind transformarea elementelor radioactive. Omul de știință a realizat acest studiu împreună cu F. Soddy.

În 1907, Resenford s-a întors în Anglia, unde a devenit șef al Departamentului de Fizică de la Universitatea din Manchester. Studiind împrăștierea razelor alfa, omul de știință a descoperit existența nucleelor ​​atomice și a determinat dimensiunea acestora. A făcut această lucrare împreună cu viitorul celebru fizician Marsden. Pe baza acestor studii și a lucrărilor teoretice ale fizicianului danez Niels Bohr, a fost creat modelul Bohr-Rutherford al atomului.

În 1918, Rutherford a făcut o altă descoperire majoră - a dovedit posibilitatea transformării unui nucleu de azot în oxigen sub influența particulelor alfa, confirmând posibilitatea transformării unui element chimic în altul.

Studiind ciocnirile particulelor alfa cu atomii de hidrogen, Rutherford a făcut o altă descoperire fundamentală - radioactivitatea artificială.

Interesant este că omul de știință a considerat aceasta o problemă pur științifică și nu a crezut în această posibilitate uz practic energie nucleară. Cu toate acestea, colaboratorul său, iar mai târziu marele fizician german Otto Hahn, a fost cel care a descoperit fisiunea uraniului, iar munca lui Rutherford a adus în mare măsură debutul erei nucleare. În 1919, Ernest Rutherford a devenit director al Laboratorului Cavendish. El a rămas în această poziție până la moartea sa. Laboratorul a devenit o adevărată Mecca pentru fizicienii secolului XX. Mulți dintre cei mai mari oameni de știință ai timpului nostru, care se considerau studenți ai lui Rutherford, au lucrat în ea - Blackett, Cockcroft, Chadwick, Kapitsa, Walton. Omul de știință a crezut că principalul lucru este de a oferi unei persoane posibilitatea de a se deschide până la capăt și de a arăta de ce este capabil. Deci, el a fost inițiatorul construcției unui laborator magnetic special pentru experimentele lui P. Kapitsa, iar ulterior a realizat vânzarea echipament unicîn URSS pentru ca omul de știință să-și poată continua munca științifică acolo.

Ca V.I. Grigoriev: „Lucrările lui Ernest Rutherford, care este adesea numit pe bună dreptate unul dintre titanii fizicii ai secolului nostru, opera mai multor generații de studenți ai săi, au avut un impact imens nu numai asupra științei și tehnologiei secolului nostru, ci și asupra vieții a milioane de oameni. Era un optimist, credea în oameni și în știință, căreia și-a dedicat toată viața.”

Ernest Rutherford s-a născut la 30 august 1871, lângă orașul Nelson (Noua Zeelandă), în familia lui James Rutherford, un migrant din Scoția.

Ernest a fost al patrulea copil din familie, pe lângă el mai erau 6 fii și 5 fiice. Mama lui. Martha Thompson, a lucrat ca profesoară de țară. Când tatăl său a organizat o întreprindere de prelucrare a lemnului, băiatul lucra adesea sub conducerea lui. Abilitățile dobândite l-au ajutat ulterior pe Ernest în proiectarea și construcția echipamentelor științifice.

După ce a absolvit școala din Havelock, unde familia locuia la acea vreme, a primit o bursă pentru a-și continua studiile la Nelson Provincial College, unde a intrat în 1887. Doi ani mai târziu, Ernest a promovat examenul la Canterbury College, o filială a Universității din Noua Zeelandă din Christchurch. La facultate, Rutherford a fost foarte influențat de profesorii săi: care predau fizică și chimie, E.W. Bickerton și matematicianul J.H.H. Bucătar.

Ernest a descoperit abilități strălucitoare. După ce a terminat al patrulea an, a primit un premiu pentru cea mai bună lucrare la matematică și a ocupat primul loc la examenele de master, nu numai la matematică, ci și la fizică. După ce a devenit maestru în arte în 1892, nu a părăsit colegiul. Rutherford sa cufundat în prima sa lucrare științifică independentă. S-a numit „Magnetizarea fierului în timpul descărcărilor de înaltă frecvență” și s-a ocupat de detectarea undelor radio de înaltă frecvență. Pentru a studia acest fenomen, a construit un radioreceptor (cu câțiva ani înainte ca Marconi) și cu acesta a primit semnale transmise de colegi de la o distanță de jumătate de milă. Lucrarea tânărului om de știință a fost publicată în 1894 în Proceedings of the Philosophical Institute of New Zealand.

Cei mai talentați tineri supuși de peste mări ai coroanei britanice au primit o bursă specială o dată la doi ani, ceea ce a făcut posibil să meargă în Anglia pentru îmbunătățirea științei. În 1895, o bursă pentru o educație științifică era liberă. Primul candidat la această bursă, chimistul Maclaurin, a refuzat din motive familiale, al doilea candidat a fost Rutherford. Ajuns în Anglia, Rutherford a primit o invitație de la J.J. Thomson să lucreze la Cambridge în laboratorul Cavendish. Astfel a început calea științifică a lui Rutherford.

Thomson a fost profund impresionat de cercetările lui Rutherford asupra undelor radio, iar în 1896 a propus să studieze în comun efectul razelor X asupra descărcărilor electrice din gaze. Apare în același an lucru in echipa Thomson și Rutherford „Despre trecerea energiei electrice prin gazele supuse acțiunii razelor X”. Anul următor a fost publicată lucrarea finală a lui Rutherford pe acest subiect, „Detectorul magnetic al undelor electrice și unele dintre aplicațiile sale”. După aceea, el își concentrează complet eforturile pe studiul unei descărcări de gaze. În 1897, apare noua sa lucrare „Despre electrificarea gazelor expuse la raze X și despre absorbția razelor X de către gaze și vapori”.

Colaborarea cu Thomson a fost încununată cu rezultate semnificative, inclusiv descoperirea de către acesta din urmă a electronului - o particulă care poartă o sarcină electrică negativă. Pe baza cercetărilor lor, Thomson și Rutherford au emis ipoteza că atunci când razele X trec printr-un gaz, ele distrug atomii acelui gaz, eliberând acelasi numar particule încărcate pozitiv și negativ. Ei au numit aceste particule ioni. După această lucrare, Rutherford a început să studieze structura atomică a materiei.

În toamna anului 1898, Rutherford a preluat funcția de profesor la Universitatea McGill din Montreal. Predarea lui Rutherford la început nu a avut prea mult succes: studenților nu le-au plăcut cursurile, pe care tinerii și încă nu le-au învățat pe deplin să-l simtă pe profesorul public suprasaturat cu detalii. Unele dificultăți au apărut la început și în activitatea științifică din cauza faptului că sosirea preparatelor radioactive comandate a fost întârziată. La urma urmei, cu toate eforturile sale, nu a primit suficiente fonduri pentru a construi instrumentele necesare. Rutherford a construit o mare parte din echipamentele necesare experimentelor cu propriile sale mâini.

Cu toate acestea, a lucrat la Montreal destul de mult timp - șapte ani. Excepția a fost anul 1900, când Rutherford s-a căsătorit în timpul unei scurte șederi în Noua Zeelandă. Aleasa lui a fost Mary Georgia Newton, fiica gazdei pensiunii din Christchurch în care a locuit cândva. La 30 martie 1901 s-a născut singura fiică a cuplului Rutherford. În timp, acest lucru aproape a coincis cu nașterea unui nou capitol în știința fizică - fizica nucleară.

„În 1899, Rutherford a descoperit emanația de toriu, iar în 1902-03, împreună cu F. Soddy, a ajuns deja la legea generală a transformărilor radioactive”, scrie V.I. Grigoriev. - Este necesar să spunem mai multe despre acest eveniment științific. Toți chimiștii lumii au înțeles ferm că transformarea unor elemente chimice în altele este imposibilă, că visele alchimiștilor de a face aur din plumb ar trebui să fie îngropate pentru totdeauna. Și acum apare o lucrare, ai cărei autori susțin că transformările elementelor în timpul dezintegrarilor radioactive nu numai că au loc, dar că este chiar imposibil să le oprești sau să le încetinești. Mai mult, sunt formulate legile unor astfel de transformări. Înțelegem acum că poziția unui element în sistemul periodic al lui Mendeleev și, prin urmare, proprietățile sale chimice, sunt determinate de sarcina nucleului. În timpul dezintegrarii alfa, când sarcina nucleului scade cu două unități (sarcina „elementară” este luată ca unitate - modulul sarcinii electronului), elementul „mișcă” două celule în sus în tabelul periodic, cu dezintegrarea beta electronică - o celulă în jos, cu pozitronul - în sus o celulă. În ciuda simplității aparente și chiar a evidenței acestei legi, descoperirea ei a devenit unul dintre cele mai importante evenimente științifice de la începutul secolului nostru.”

În lucrarea lor clasică Radioactivitate, Rutherford și Soddy au atins problema fundamentală a energiei transformărilor radioactive. Calculând energia particulelor alfa emise de radiu, ei ajung la concluzia că „energia transformărilor radioactive este de cel puțin 20.000 de ori și poate chiar de un milion de ori mai mare decât energia oricărei transformări moleculare”. Rutherford și Soddy au concluzionat că „energia ascunsă în atom este de multe ori mai mare decât energia eliberată în transformarea chimică obișnuită”. Această energie uriașă, în opinia lor, ar trebui luată în considerare „când explică fenomenele fizicii spațiale”. În special, persistența energie solara poate fi explicată prin faptul că procesele de transformare subatomică au loc pe Soare.

Este imposibil să nu fii uimit de previziunea autorilor, care încă din 1903 au văzut rolul cosmic al energiei nucleare. Anul acesta a fost anul descoperirii unei noi forme de energie, despre care Rutherford și Soddy au vorbit cu certitudine, numind-o energie intra-atomică.

primit faima mondiala om de știință, membru al Societății Regale din Londra (1903) primește o invitație de a ocupa un scaun la Manchester. Pe 24 mai 1907, Rutherford s-a întors în Europa. Aici Rutherford a lansat o activitate viguroasă, atrăgând tineri oameni de știință din tari diferite pace. Unul dintre colaboratorii săi activi a fost fizicianul german Hans Geiger, creatorul primului contor. particule elementare. E. Marsden, K. Fajans, G. Moseley, G. Hevesy și alți fizicieni și chimiști au lucrat cu Rutherford în Manchester.

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

După ce a primit Premiul Nobel, Rutherford a efectuat experimente privind bombardarea unei plăci de folie subțire de aur cu particule alfa. Datele obținute l-au condus în 1911 la un nou model al atomului. Conform teoriei sale, care a devenit general acceptată, particulele încărcate pozitiv sunt concentrate în centrul greu al atomului, iar particulele încărcate negativ (electroni) se află pe orbita nucleului, la o distanță destul de mare de acesta. Acest model este ca un model minuscul sistem solar. Aceasta implică faptul că atomii sunt alcătuiți în primul rând din spațiu gol.

Recunoașterea pe scară largă a teoriei lui Rutherford a început atunci când fizicianul danez Niels Bohr s-a alăturat lucrării omului de știință la Universitatea din Manchester. Bohr a arătat că, în termenii lui Rutherford, structurile pot fi explicate prin binecunoscute proprietăți fizice un atom de hidrogen, precum și atomi ai mai multor elemente mai grele.

Munca fructuoasă a grupului Rutherford din Manchester a fost întreruptă de primul război mondial. Guvernul britanic l-a numit pe Rutherford membru al „Staffului Amiralului de Invenții și Cercetare” – o organizație creată pentru a găsi mijloace de combatere a submarinelor inamice. În legătură cu aceasta, laboratorul lui Rutherford a început cercetările privind propagarea sunetului sub apă. Abia la sfârșitul războiului omul de știință a reușit să-și reia cercetările asupra atomului.

După război, s-a întors la laboratorul din Manchester și în 1919 a făcut o altă descoperire fundamentală. Rutherford a reușit să efectueze artificial prima reacție de transformare a atomilor. Prin bombardarea atomilor de azot cu particule alfa, Rutherford a obținut atomi de oxigen. Ca urmare a cercetărilor efectuate de Rutherford, interesul specialiştilor în fizica atomică pentru natura nucleului atomic a crescut brusc.

Tot în 1919, Rutherford s-a mutat la Universitatea din Cambridge, succedându-l lui Thomson ca profesor de fizică experimentală și director al Laboratorului Cavendish, iar în 1921 a preluat funcția de profesor de științe naturale la Royal Institution din Londra. În 1925, omul de știință a primit Ordinul Britanic de Merit. În 1930, Rutherford a fost numit președinte al consiliului consultativ al guvernului pentru Biroul de Cercetare Științifică și Industrială. În 1931, a primit titlul de Lord și a devenit membru al Camerei Lorzilor a Parlamentului englez.

Elevii și colegii și-au amintit de om de știință ca pe o persoană drăguță și bună. Îi admirau extraordinarul într-un mod creativ gândindu-se, ei și-au amintit cum a spus fericit înainte de începerea fiecărui nou studiu: „Sper că acesta este un subiect important, deoarece există încă atât de multe lucruri pe care nu le știm”.

Preocupat de politicile urmate de guvernul nazist al lui Adolf Hitler, Rutherford a devenit în 1933 președintele Consiliului Academic de Ajutorare, care a fost înființat pentru a-i ajuta pe cei care au fugit din Germania.

Aproape până la sfârșitul vieții, s-a remarcat prin starea de sănătate bună și a murit la Cambridge pe 20 octombrie 1937, după o scurtă boală. În semn de recunoaștere a realizărilor remarcabile în dezvoltarea științei, omul de știință a fost înmormântat în Westminster Abbey.