Kratka biografija Ernesta Rutherforda. Biografija Ernesta Rutherforda. Podmornice i nuklearna reakcija

56. ERNEST RUTHERFORD (1871–1937) Ernest Rutherford se smatra najvećim eksperimentalnim fizičarom dvadesetog veka. On je središnja figura u našem znanju o radioaktivnosti i čovjek koji je bio pionir nuklearne fizike. Pored njegovog

Kako je Ernest Rutherford klasifikovao nauku? Veći dio 20. vijeka (od 1910-ih do 1960-ih) mnogi fizičari su prezrivo gledali na svoje naučne kolege u drugim oblastima nauke. Kažu da je žena Amerikanca

RUTHERFORD (Rutherford, Ernest, 1871–1937), engleski fizičar 52 Nauke se dijele na fiziku i sakupljanje maraka. Kao što je Raderfordova „čuvena duhovitost“ data u knjizi. Ernest Rutherford J. B. Burksa u Manchesteru (1962). ? Birks J. B. Rutherford u Manchesteru. – London, 1962, str.

BEVIN, Ernest (Bevin, Ernest, 1881–1951), britanski laburistički političar, 1945–1951. Ministar vanjskih poslova29Ako otvorite ovu Pandorinu kutiju, ne zna se kakvi će trojanski konji iskočiti. O Vijeću Evrope; dato u knjizi. R. Barclay "Ernest Bevin i Foreign Office" (1975).

RENAN, Ernest (Renan, Ernest, 1823–1892), francuski istoričar23bGrčko čudo. // Miracle grčki „Molitva Akropolju” (1888) „Dugo nisam više verovao u čudo u doslovnom smislu; a jedinstvena sudbina jevrejskog naroda, koja vodi ka Isusu i hrišćanstvu, činila mi se nečim

Ernest Rutherford rođen 30. avgusta 1871. u Brightwateru, živopisnom mjestu na Novom Zelandu. Bio je četvrto dijete u porodici škotskih imigranata Jamesa Rutherforda i Marthe Thomson, a od dvanaestoro djece pokazao se najdarovitijim. Ernest je briljantno završio osnovnu školu, dobivši 580 bodova od mogućih 600 i bonus od 50 funti za nastavak školovanja.
Na koledžu Nelson, gdje je Ernest Rutherford primljen u peti razred, nastavnici su primijetili njegove izuzetne matematičke sposobnosti. Ali Ernest nije postao matematičar. Nije postao humanitarac, iako je pokazao izuzetne sposobnosti u jezicima i književnosti. Sudbina je htjela da se Ernest zainteresuje za prirodne nauke – fiziku i hemiju.
Nakon što je završio fakultet, Rutherford je upisao Univerzitet u Canterburyju, a već na drugoj godini dao je izvještaj o "Evoluciji elemenata", u kojem je sugerirao da su kemijski elementi složeni sistemi koji se sastoje od istih elementarnih čestica. Ernestov studentski izvještaj nije bio na pravi način cijenjen na univerzitetu, ali njegov eksperimentalni rad, na primjer, stvaranje prijemnika elektromagnetnih valova, iznenadio je čak i velike naučnike. Samo nekoliko meseci kasnije dodeljena mu je "Stipendija 1851", koja je odlikovala najtalentovanije diplomce provincijskih engleskih univerziteta.
Nakon toga, Rutherford je tri godine radio u Cambridgeu, u Cavendish laboratoriji, pod vodstvom poznatog fizičara Josepha-Johna Thomsona. Godine 1898. počeo je proučavati radioaktivnost. Rutherfordovo prvo fundamentalno otkriće u ovoj oblasti – otkriće nehomogenosti zračenja koje emituje uranijum – proslavilo je njegovo ime u naučnom svetu; Zahvaljujući njemu, koncept alfa i beta zračenja je ušao u nauku.
Iste godine, 26-godišnji Rutherford je pozvan u Montreal kao profesor na Univerzitetu McGill, najboljem u Kanadi. Ovaj univerzitet je dobio ime po svom osnivaču - imigrantu iz Škotske, koji je na kraju života uspio da se obogati. Prije nego što je Rutherford otišao u Kanadu, J. Thomson mu je uručio pismo preporuke u kojem je pisalo: „U mojoj laboratoriji nikada nije bilo mladog naučnika s takvim entuzijazmom i sposobnošću za originalno istraživanje kao gospodin Rutherford, i uvjeren sam da ako on će biti izabran, stvoriće izvanrednu školu fizičara u Montrealu..." Tomsonovo predviđanje se obistinilo. Rutherford je radio u Kanadi 10 godina i zapravo je tamo stvorio naučnu školu.
Godine 1903. 32-godišnji naučnik izabran je za člana Londonskog kraljevskog društva - Britanske akademije nauka.
Godine 1907. Rutherford i njegova porodica preselili su se iz Kanade u Englesku da bi zauzeli mjesto profesora na odsjeku za fiziku na Univerzitetu u Manchesteru. Odmah po dolasku, Rutherford je započeo eksperimentalne studije radioaktivnosti. S njim je radio njegov asistent i učenik, njemački fizičar Hans Geiger (1882-1945), koji je razvio jonizacijsku metodu za mjerenje intenziteta zračenja - poznati Gajgerov brojač. Rutherford je izveo niz eksperimenata koji su potvrdili da su alfa čestice dvostruko ionizirani atomi helija. Zajedno sa svojim drugim učenikom, Ernestom Marsdenom (1889-1970), proučavao je posebnosti prolaska alfa čestica kroz tanke metalne ploče. Na osnovu ovih eksperimenata, naučnik je predložio planetarni model atoma: u centru atoma nalazi se jezgro oko kojeg se rotiraju elektroni. Rutherford je predvidio otkriće neutrona, mogućnost cijepanja atomskih jezgri lakih elemenata i umjetne nuklearne transformacije.
Punih 18 godina - od 1919. do kraja života - Rutherford je vodio Cavendish laboratoriju, osnovanu 1874. godine. Prije njega, vodili su ga veliki engleski fizičari Maxwell, Rayleigh i Thomson. Rutherford je živio samo nekoliko godina prije nego što su njemački fizičari Otto Hahn (1879-1968) i Lise Meitner (1878-1968) otkrili fisiju uranijuma.
Prema Patricku Blackettu, jednom od Rutherfordovih najbližih saradnika, ovo otkriće " u određenom smislu, bilo je to posljednje od velikih otkrića nuklearne fizike, koje se razlikuje od fizike čestica. Rutherford nije doživio kulminaciju razvoja pravca koji je zapravo bio područje njegovog naučnog djelovanja.".

30. augusta 1871. rođen je britanski fizičar novozelandskog porijekla, poznat kao "otac" nuklearne fizike i dobitnik Nobelove nagrade za hemiju 1908. Sir Ernest Rutherford.

Odlučili smo se prisjetiti biografije slavnog naučnika i ilustrirati njegove glavne prekretnice u našem izboru fotografija.

Rođen 30. avgusta 1871. godine u gradu Spring Brove (Novi Zeland) u porodici škotskih emigranata. Otac mu je radio kao mehaničar i uzgajivač lana, majka mu je bila učiteljica. Ernest je bio četvrto od 12 Rutherfordove djece i najtalentovaniji.

Kuća V Foxhill , Gdje Ernest potrošeni dio mog detinjstva

“Nauke su podijeljene u dvije grupe – fiziku i skupljanje maraka”

Već na kraju osnovne škole, kao prvi učenik, dobio je bonus od 50 funti sterlinga za nastavak školovanja. Zahvaljujući tome, Rutherford je upisao fakultet u Nelsonu (Novi Zeland).

Portret Rutherforda 1892. godine, kada je bio student na Canterbury Collegeu

Nakon što je završio fakultet, mladić je položio ispite na Univerzitetu u Canterburyju i ovdje je ozbiljno studirao fiziku i hemiju.

« Ako naučnik ne može da objasni šta radi čistačici koja pere pod u njegovoj laboratoriji, onda ni on sam ne razume šta radi.«

Rutherford sa studentima u Montrealu , država Kalifornija. 1899

J. J. Thomson, kao i mnoge izvanredne profesori fizike krajem 19. veka, okupili su grupu bistrih mladih" studenti istraživanja"oko tebe. Direktno među njima je i njegov štićenik Ernest Rutherford.

Učestvovao je u stvaranju naučnog studentskog društva i 1891. godine napravio izveštaj na temu „Evolucija elemenata“, gde je prvi put izneta ideja da su atomi složeni sistemi izgrađeni od istih komponenti.

Hans Geiger bio u Rutherford glavni partner V istraživanja od 1907 do 1913

U vrijeme kada je ideja J. Daltona o nedjeljivosti atoma dominirala fizikom, ova ideja se činila apsurdnom, a mladi Rutherford je čak morao da se izvinjava svojim kolegama zbog “očiglednih gluposti”.

Ernest Rutherford (prvi slijeva u donjem redu) sa kolegama

Istina, 12 godina kasnije Rutherford je dokazao da je bio u pravu. Nakon što je završio fakultet, Ernest je postao profesor u srednjoj školi, ali mu ovo zanimanje očito nije bilo po volji. Rutherford, najbolji diplomac godine, dobio je stipendiju i otišao je u Kembridž, naučni centar Engleske, da nastavi studije.

Rutherford (drugi slijeva u gornjem redu) sa kolegama iz razreda 1896

U laboratoriji Cavendish, Rutherford je stvorio odašiljač za radio komunikaciju u radijusu od 3 km, ali je dao prednost italijanskom inženjeru G. Marconiju za njegov izum, a sam je počeo proučavati ionizaciju plinova i zraka. Naučnik je primetio da uranijumsko zračenje ima dve komponente - alfa i beta zrake. Bilo je to otkrovenje.

Rutherford volio sam dobra igra golf nedjeljom. S lijeva na desno: Ralph Fowler , F. U. Aston , Rutherford , G. I. Taylor

U Montrealu, proučavajući aktivnost torija, Rutherford je otkrio novi gas - radon. Godine 1902., u svom radu "Uzrok i priroda radioaktivnosti", naučnik je prvi put izrazio ideju da je uzrok radioaktivnosti spontani prijelaz nekih elemenata u druge. Otkrio je da su alfa čestice pozitivno nabijene, njihova masa je veća od mase atoma vodika, a njihov naboj je približno jednak naboju dva elektrona, a to podsjeća na atome helija.

Vjenčanje Ernesta I Mary Rutherford , 28 juna 1900 Novi Zeland

Godine 1903. Rutherford je postao član Kraljevskog društva u Londonu, a od 1925. do 1930. bio je njegov predsjednik.

Ernest Rutherford na Solvayskom kongresu 1911

Godine 1904. objavljen je naučnikov temeljni rad "Radioaktivne supstance i njihova zračenja", koji je postao enciklopedija za nuklearne fizičare. Godine 1908. Rutherford je postao nobelovac za svoja istraživanja radioaktivnih elemenata. Ruterford, šef laboratorije za fiziku na Univerzitetu u Mančesteru, stvorio je školu nuklearnih fizičara, svojih učenika.

Rutherford je uvijek oko sebe okupljao grupu sjajnih mladih talenata.Fotografija iz 1910

Zajedno s njima proučavao je atom i 1911. godine konačno došao do planetarnog modela atoma, o čemu je pisao u članku objavljenom u majskom broju časopisa Philosophical Journal. Model nije odmah prihvaćen, uspostavljen je tek nakon što su ga usavršili Rutherfordovi studenti, posebno N. Bohr.

Cockcroft, Rutherford i Walton 1932

Skulptura mladog Ernesta Rutherforda. Memorijal u Novi Zeland

Naučnik je umro 19. oktobra 1937. u Kembridžu. Kao i mnogi velikani Engleske, Ernest Rutherford počiva u katedrali Svetog Pavla, u "Kutku nauke", pored Njutna, Faradaja, Direna, Heršela.

Prva stranica članka E. Rutherforda u časopisu Philosophical Magazine, 6, 21 (1911), u kojoj je prvi put predstavljen koncept „atomskog jezgra”.

Atomsko jezgro, koje je prije 100 godina otkrio E. Rutherford, je vezan sistem protona i neutrona u interakciji. Svako atomsko jezgro je jedinstveno na svoj način. Za opisivanje atomskih jezgara razvijeni su različiti modeli koji opisuju pojedinačne specifične karakteristike atomskih jezgara. Proučavanje svojstava atomskih jezgara otvorilo je novi svijet - subatomski kvantni svijet i dovelo do uspostavljanja novih zakona održanja i simetrije. Znanje stečeno u nuklearnoj fizici široko se koristi u prirodnim naukama od proučavanja živih sistema do astrofizike.

1. 1911. Rutherford otkriva atomsko jezgro.

U junskom izdanju Philosophical Magazina iz 1911. godine objavljeno je djelo E. Rutherforda “Raspršenje α- i β-čestica materijom i struktura atoma” u kojem je koncept "atomsko jezgro".
E. Rutherford je analizirao rezultate rada G. Geigera i E. Marsdena na rasejanju α-čestica na tankoj zlatnoj foliji, u kojima je neočekivano otkriveno da je mali broj α-čestica otklonjen za ugao veći od 90°. Ovaj rezultat je bio u suprotnosti sa tada dominantnim modelom atoma J. J. Thomsona, prema kojem se atom sastojao od negativno nabijenih elektrona i jednake količine pozitivnog elektriciteta ravnomjerno raspoređenog unutar sfere polumjera R ≈ 10 - 8 cm. Da bi se objasnili dobijeni rezultati od Geigera i Marsdena, Rutherford je razvio model za raspršivanje električnog naboja u tački drugog točkastog naboja zasnovan na Coulombovom zakonu i Newtonovim zakonima kretanja i dobio ovisnost vjerovatnoće raspršenja α-čestica pod kutom θ od energije E incidentne α-čestice

Ugaona raspodjela α čestica koju su izmjerili Geiger i Marsden mogla bi se objasniti samo ako pretpostavimo da atom ima centralni naboj raspoređen na području veličine<10 -12 см. Результирующий заряд ядра приблизительно равен Ae/2, где A - вес атома в атомных единицах массы, e - фундаментальная единица заряда. Точность определения величины заряда ядра золота составила ≈ 20%. Так возникла планетарная модель атома, согласно которой атом состоит из массивного положительно заряженного атомного ядра и вращающихся вокруг него электронов. Так как в целом атом электрически нейтрален - положительный заряд ядра компенсировался отрицательным зарядом электронов. Число электронов в атоме определялось величиной заряда ядра Z.

Godine 1910. mladi naučnik po imenu Marsden došao je da radi u Rutherfordovom laboratoriju. Zamolio je Rutherforda da mu da vrlo jednostavan problem. Rutherford ga je uputio da broji alfa čestice koje prolaze kroz materiju i pronađe njihovo rasipanje. Istovremeno, Rutherford je napomenuo da, po njegovom mišljenju, Marsden neće naći ništa uočljivo. Rutherford je svoje razmatranje bazirao na Tomsonovom modelu atoma koji je prihvaćen u to vrijeme. U skladu sa ovim modelom, atom je bio predstavljen sferom veličine 10 -8 cm sa jednako raspoređenim pozitivnim nabojem, u kojem su elektroni bili isprepleteni. Harmonične vibracije potonjeg određivale su emisione spektre. Lako je pokazati da bi alfa čestice trebale lako proći kroz takvu sferu, a posebno rasipanje se nije moglo očekivati. Alfa čestice su potrošile svu energiju na svom putu da izbace elektrone, koji su ionizirali okolne atome.
Marsden je, pod vodstvom Geigera, počeo da vrši svoja zapažanja i ubrzo je primijetio da većina α čestica prolazi kroz materiju, ali još uvijek postoji primjetno rasipanje, a neke čestice kao da se odbijaju. Kada je Rutherford saznao za ovo, rekao je:
— Ovo je nemoguće. To je nemoguće kao što je nemoguće da se metak odbije od papira.
Ova fraza pokazuje koliko je konkretno i figurativno sagledao fenomen.
Marsden i Geiger su objavili svoj rad, a Rutherford je odmah odlučio da je postojeća ideja o atomu pogrešna i da je treba radikalno revidirati.
Proučavajući zakon raspodjele reflektiranih α-čestica, Rutherford je pokušao utvrditi koja je raspodjela polja unutar atoma neophodna da bi se odredio zakon disperzije pod kojim bi se α-čestice mogle čak i vratiti nazad. Došao je do zaključka da je to moguće kada se cijeli naboj koncentriše ne u cijelom volumenu atoma, već u centru. Veličina ovog centra, koji je nazvao jezgrom, vrlo je mala: 10 -12 —10 -13 cm u prečniku. Ali gde onda treba da postavimo elektrone? Rutherford je odlučio da negativno nabijene elektrone treba rasporediti u krug – mogli bi se zadržati rotacijom, čija centrifugalna sila uravnotežuje privlačnu silu pozitivnog naboja jezgra. Prema tome, model atoma nije ništa drugo do određeni solarni sistem, koji se sastoji od jezgra - Sunca i elektrona - planeta. Tako je stvorio svoj model atoma.
Ovaj model je naišao na potpunu zbunjenost, jer je bio u suprotnosti s nekim od tadašnjih, naizgled nepokolebljivih, osnova fizike.

P.L. Kapitsa. "Sjećanja profesora E. Rutherforda"

1909-1911 Eksperimenti G. Geigera i E. Marsdena

G. Geiger i E. Marsden su vidjeli da pri prolasku kroz tanku zlatnu foliju većina α čestica, očekivano, proleti bez skretanja, ali je neočekivano otkriveno da su se neke α čestice skretale pod vrlo velikim uglovima. Neke alfa čestice su čak raspršene u suprotnom smjeru. Proračuni jakosti električnog polja atoma u Thomsonovim i Rutherfordovim modelima pokazuju značajnu razliku između ovih modela. Jačina polja pozitivnog naboja raspoređenog po površini atoma u slučaju Thomsonovog modela je ~10 13 V/m. U Rutherfordovom modelu, pozitivni naboj smješten u centru atoma u području R< 10 -12 см создаёт напряженности поля на 8 порядков больше. Только такое сильное электрического поле массивного заряженного тела может отклонить α-частицы на большие углы, в то время как в слабом электрическом поле модели Томсона это было невозможно.

E. Rutherford, 1911 „To je dobro poznatoα - Iβ -čestice pri sudaru sa atomima supstance doživljavaju skretanje sa pravog puta. Ovo rasipanje je mnogo uočljivije uβ -čestice negoα -čestice, jer imaju znatno niže impulse i energije. Stoga nema sumnje da tako brzo pokretne čestice prodiru u atome na koje nailaze i da su uočena odstupanja posljedica jakog električnog polja koje djeluje unutar atomskog sistema. Obično se pretpostavljalo da se snop raspršujeα - iliβ -zraci koji prolaze kroz tanku ploču materije su rezultat brojnih malih raspršivanja tokom prolaska atoma supstance. Međutim, zapažanja Geigera i Marsdena pokazala su da je to određena količinaα -čestice u jednom sudaru doživljavaju otklon veći od 90°. Jednostavna kalkulacija pokazuje da u atomu mora postojati jako električno polje da bi se stvorio tako veliki otklon tokom jednog sudara.”

1911. E. Rutherford. Atomsko jezgro

α + 197 Au → α + 197 Au

Ernest Rutherford (1891-1937)

Na osnovu planetarnog modela atoma, Rutherford je izveo formulu koja opisuje raspršivanje α čestica na tankoj zlatnoj foliji, u skladu sa rezultatima Geigera i Marsdena. Rutherford je pretpostavio da se α čestice i atomska jezgra s kojima su u interakciji mogu smatrati tačkastim masama i nabojima i da između pozitivno nabijenih jezgara i α čestica djeluju samo elektrostatičke odbojne sile i da je jezgro toliko teško u usporedbi s α česticom da djeluje ne kretati se tokom interakcije. Elektroni rotiraju oko atomskog jezgra na karakterističnoj atomskoj skali od ~10-8 cm i zbog svoje male mase ne utiču na rasipanje α-čestica.

Prvo, Rutherford je dobio zavisnost ugla rasejanja θ α-čestice sa energijom E o udarnom parametru b sudara sa tačkastim masivnim jezgrom. b - parametar udara - minimalna udaljenost na kojoj bi se α-čestica približila jezgru da između njih nema odbojnih sila, θ - ugao rasejanja α-čestice, Z 1 e - električni naboj α-čestice, Z 2 e - jezgra električnog naboja.
Rutherford je zatim izračunao koliki je dio snopa α čestica sa energijom E raspršen za ugao θ u zavisnosti od naboja jezgra Z 2 e i naboja α čestice Z 1 e. Tako je, na osnovu klasičnih zakona Newtona i Coulomb-a, dobijena poznata Rutherfordova formula rasejanja. Glavna stvar u izvođenju formule bila je pretpostavka da atom sadrži masivno pozitivno nabijeno središte, čije su dimenzije R< 10 -12 см.

E. Rutherford, 1911: “Najjednostavnija pretpostavka je da atom ima centralni naboj raspoređen na vrlo mali volumen i da su velika pojedinačna odstupanja posljedica centralnog naboja u cjelini, a ne njegovih sastavnih dijelova. Istovremeno, eksperimentalni podaci nisu dovoljno tačni da negiraju mogućnost postojanja malog dijela pozitivnog naboja u obliku satelita koji se nalaze na određenoj udaljenosti od centra... Treba napomenuti da pronađeni približni vrijednost centralnog naboja atoma zlata (100e) približno se poklapa sa pronađenom vrijednošću koja bi imala atom zlata koji se sastoji od 49 atoma helijuma od kojih svaki nosi naboj od 2e. Možda je ovo samo slučajnost, ali je vrlo primamljivo sa stanovišta emisije atoma helija koji nose dvije jedinice naboja od strane radioaktivne tvari.”

J. J. Thomson i E. Rutherford

E. Rutherford, 1921:„Koncept nuklearne strukture atoma izvorno je nastao iz pokušaja da se objasni raspršivanje α čestica pod velikim uglovima prilikom prolaska kroz tanke slojeve materije. Pošto α čestice imaju veliku masu i veliku brzinu, ova značajna odstupanja su bila izuzetno značajna; oni su ukazivali na postojanje vrlo električno intenzivnih! ili magnetna polja unutar atoma. Da bi se objasnili ovi rezultati, bilo je potrebno pretpostaviti da se atom sastoji od nabijenog masivnog jezgra, vrlo male veličine u odnosu na uobičajeno prihvaćenu vrijednost prečnika atoma. Ovo pozitivno nabijeno jezgro sadrži većinu mase atoma i okruženo je na određenoj udaljenosti negativnim elektronima raspoređenim na određeni način; čiji je broj jednak ukupnom pozitivnom naboju jezgra. U takvim uslovima, u blizini jezgra bi trebalo da postoji veoma intenzivno električno polje i α-čestice, kada se susretnu sa pojedinačnim atomom, prolazeći blizu jezgra, se odbijaju pod značajnim uglovima. Uz pretpostavku da električne sile variraju obrnuto s kvadratom udaljenosti u području uz jezgro, autor je dobio relaciju koja povezuje broj α-čestica raspršenih pod određenim uglom sa nabojem jezgra i energijom α-čestica. -čestica.
Pitanje da li je atomski broj elementa valjana mjera njegovog nuklearnog naboja toliko je važno da se za njegovo rješavanje mora primijeniti svaka moguća metoda. Nekoliko studija je trenutno u toku u Cavendish laboratoriji kako bi se testirala tačnost ovog odnosa. Dve najdirektnije metode zasnivaju se na proučavanju rasejanja brzih α- i β-zraka. Prvi metod koristi Chadwick, koji koristi nove tehnike, a posljednju Crowthar. Dosadašnji rezultati koje je Chadwick dobio u potpunosti potvrđuju istovjetnost atomskog broja sa nuklearnim nabojem u granicama moguće preciznosti eksperimenta, koja za Chadwicka iznosi oko 1%.“

Unatoč činjenici da je kombinacija dva protona i dva neutrona izuzetno stabilna formacija, trenutno se vjeruje da α čestice nisu uključene u jezgro kao nezavisna strukturna formacija. U slučaju α-radioaktivnih elemenata, energija vezivanja α čestice je veća od energije potrebne za odvojeno uklanjanje dva protona i dva neutrona iz jezgra, pa se α čestica može emitovati iz jezgra iako nije prisutna u nukleus kao samostalno obrazovanje.
Rutherfordova pretpostavka da se atomsko jezgro može sastojati od određenog broja atoma helija ili o pozitivno nabijenim satelitima jezgra bila je potpuno prirodno objašnjenje za njegovo otkriće. α radioaktivnost. U to vrijeme još nije postojala ideja da bi čestice mogle nastati kao rezultat različitih interakcija.
Otkriće atomskog jezgra od strane E. Rutherforda 1911. i kasnije proučavanje nuklearnih fenomena radikalno su promijenili naše razumijevanje svijeta oko nas. To je obogatilo nauku novim konceptima i predstavljalo je početak proučavanja subatomske strukture materije.

Sir Ernest Rutherford. Rođen 30. avgusta 1871. u Spring Groveu, Novi Zeland - umro 19. oktobra 1937. u Kembridžu. Britanski fizičar novozelandskog porijekla. Poznat kao "otac" nuklearne fizike. Dobitnik Nobelove nagrade za hemiju 1908. Godine 1911., svojim poznatim eksperimentom raspršivanja α-čestica, dokazao je postojanje pozitivno nabijenog jezgra u atomima i negativno nabijenih elektrona oko njega. Na osnovu rezultata eksperimenta stvorio je planetarni model atoma.

Rutherford je rođen na Novom Zelandu u malom selu Spring Grove, koje se nalazi na sjeveru Južnog ostrva u blizini grada Nelsona, u porodici farmera lana. Otac - James Rutherford, emigrirao iz Pertha (Škotska). Majka - Martha Thompson, porijeklom iz Hornchurcha, Essex, Engleska. U to vrijeme, drugi Škoti su emigrirali u Quebec (Kanada), ali porodica Rutherford nije imala sreće i vlada je obezbijedila besplatnu brodsku kartu za Novi Zeland, a ne za Kanadu.

Ernest je bio četvrto dijete u porodici od dvanaestero djece. Imao je neverovatno pamćenje, odlično zdravlje i snagu. Završio je osnovnu školu s odličnim uspjehom, dobivši 580 bodova od mogućih 600 i bonus od 50 funti za nastavak studija na Nelson koledžu. Još jedna stipendija mu je omogućila da nastavi studije na Canterbury koledžu u Christchurchu (sada Univerzitet Novog Zelanda). U to vrijeme to je bio mali univerzitet sa 150 studenata i samo 7 profesora. Rutherford je strastven za nauku i počinje istraživački rad od prvog dana.

Njegov magistarski rad, napisan 1892. godine, nosio je naslov “Magnetizacija željeza pod visokofrekventnim pražnjenjima”. Rad se odnosio na detekciju visokofrekventnih radio talasa, čije je postojanje 1888. godine dokazao nemački fizičar Heinrich Hertz. Rutherford je izumio i proizveo uređaj - magnetni detektor, jedan od prvih prijemnika elektromagnetnih valova.

Nakon što je 1894. diplomirao na univerzitetu, Rutherford je godinu dana predavao u srednjoj školi.

Najdarovitijim mladim podanicima britanske krune koji žive u kolonijama davana je posebna stipendija nazvana po Svjetskoj izložbi 1851. - 150 funti godišnje - jednom u dvije godine, što im je davalo priliku da odu u Englesku radi daljeg napredovanja u nauci. Godine 1895. Rutherfordu je dodijeljena ova stipendija, jer ju je onaj koji ju je prvi dobio, McClaren, odbio. U jesen iste godine, posudivši novac za brodsku kartu za Veliku Britaniju, Rutherford je stigao u Englesku u Laboratoriju Cavendish na Univerzitetu u Cambridgeu i postao prvi doktorand njenog direktora Josepha Johna Thomsona.

1895. je bila prva godina u kojoj su (na inicijativu J. J. Thomsona) studenti koji su diplomirali na drugim univerzitetima mogli nastaviti naučni rad u laboratorijama Kembridža. Zajedno sa Rutherfordom, John McLennan, John Townsend i Paul Langevin iskoristili su ovu priliku upisom u Cavendish Laboratory. Rutherford je radio u istoj prostoriji sa Langevinom i sprijateljio se s njim, ovo prijateljstvo se nastavilo do kraja njihovog života.

Iste 1895. godine sklopljena je zaruka s Mary Georginom Newton (1876-1945), kćerkom vlasnika pansiona u kojem je Rutherford živio. (Vjenčanje je održano 1900.; 30. marta 1901. dobili su kćer Eileen Mary (1901-1930), kasnije ženu Ralpha Fowlera, poznatog astrofizičara.)

Rutherford je planirao studirati radio ili Hertzian talasni detektor, polagati ispite iz fizike i magistrirati. Ali sljedeće godine se ispostavilo da je pošta britanske vlade dodijelila novac Marconiju za isti posao i odbila ga financirati u laboratoriju Cavendish. Pošto stipendija nije bila dovoljna ni za hranu, Rutherford je bio primoran da počne da radi kao tutor i asistent J. J. Thomsonu na temu proučavanja procesa jonizacije gasova pod uticajem rendgenskih zraka. Zajedno sa J. J. Thomsonom, Rutherford je otkrio fenomen zasićenja struje tokom jonizacije gasa.

Godine 1898. Rutherford je otkrio alfa i beta zrake. Godinu dana kasnije, Paul Villar otkrio je gama zračenje (naziv za ovu vrstu jonizujućeg zračenja, kao i prva dva, predložio je Rutherford).

Od ljeta 1898. naučnik čini prve korake u proučavanju novootkrivenog fenomena radioaktivnosti uranijuma i torijuma. U jesen, Rutherford, na prijedlog Thomsona, nakon što je savladao konkurenciju od 5 ljudi, preuzima mjesto profesora na Univerzitetu McGill u Montrealu (Kanada) sa platom od 500 funti sterlinga ili 2500 kanadskih dolara godišnje. Na ovom univerzitetu Rutherford je plodno sarađivao sa Frederickom Sodijem, u to vrijeme mlađim laboratorijskim asistentom na Odsjeku za hemiju, a kasnije (kao Rutherford) dobitnikom Nobelove nagrade za hemiju (1921). Godine 1903. Rutherford i Soddy su predložili i dokazali revolucionarnu ideju transformacije elemenata kroz proces radioaktivnog raspada.

Pošto je stekao široko priznanje za svoj rad u oblasti radioaktivnosti, Rutherford je postao traženi naučnik i dobio brojne ponude za posao u istraživačkim centrima širom sveta. U proleće 1907. napustio je Kanadu i počeo da radi kao profesor na Univerzitetu Viktorija (sada Univerzitet u Mančesteru) u Mančesteru (Engleska), gde mu je plata porasla za oko 2,5 puta.

Godine 1908. Rutherford je dobio Nobelovu nagradu za hemiju "za svoja istraživanja raspada elemenata u hemiji radioaktivnih supstanci".

Po primitku vijesti da je dobio Nobelovu nagradu za hemiju, Rutherford je izjavio: “Sva nauka je ili fizika ili sakupljanje markica”.

Važan i radostan događaj u njegovom životu bio je izbor naučnika za člana Londonskog kraljevskog društva 1903. godine, a od 1925. do 1930. godine bio je njegov predsjednik. Od 1931. do 1933. Rutherford je bio predsjednik Instituta za fiziku.

Godine 1914. Rutherford je oplemenjen i postao "Sir Ernst". 12. februara, u Bakingemskoj palati, kralj ga je proglasio vitezom: bio je obučen u dvorsku uniformu i opasan mačem.

Vršnjak Engleske, baron Rutherford Nelson (kako je veliki fizičar postao poznat nakon njegovog uzdizanja u rang plemstva), okrunio je svoj heraldički grb, odobren 1931. godine, pticom kivija, simbolom Novog Zelanda. Dizajn grba je slika eksponencijalne krivulje, koja karakterizira monoton proces smanjenja broja radioaktivnih atoma tijekom vremena.

Rutherfordova naučna dostignuća:

Prema memoarima, Rutherford je bio istaknuti predstavnik engleske eksperimentalne škole u fizici, koju karakteriše želja da se shvati suština fizičke pojave i ispita da li se ona može objasniti postojećim teorijama (za razliku od „njemačke” škola eksperimentatora, koja polazi od postojećih teorija i nastoji da testira njihovo iskustvo).

Koristio je malo formula i malo pribjegavao matematici, ali je bio briljantan eksperimentator, koji je u tom pogledu podsjećao na Faradaya. Važan kvalitet Rutherforda kao eksperimentatora koji je primijetio Kapitsa bila je njegova moć zapažanja. Konkretno, zahvaljujući njemu, otkrio je emanaciju torijuma, uočivši razlike u očitanjima elektroskopa, koji je mjerio jonizaciju, kada su vrata uređaja bila otvorena i zatvorena, blokirajući protok zraka. Drugi primjer je Rutherfordovo otkriće umjetne transmutacije elemenata, kada je zračenje jezgri dušika u zraku alfa česticama bilo praćeno pojavom visokoenergetskih čestica (protona), koje su imale veći domet, ali su bile vrlo rijetke.

1904 - “Radioaktivnost”
1905 - “Radioaktivne transformacije”
1930 - “Zračenja radioaktivnih supstanci” (u koautorstvu sa J. Chadwickom i C. Ellisom).

12 Rutherfordovih učenika postali su dobitnici Nobelove nagrade za fiziku i hemiju. Jedan od najtalentovanijih učenika Henryja Moseleya, koji je eksperimentalno pokazao fizičko značenje periodičnog zakona, umro je 1915. na Galipolju tokom operacije Dardanele. U Montrealu, Rutherford je radio sa F. Soddyjem, O. Khanom; u Manchesteru - sa G. Geigerom (posebno, pomogao mu je da razvije brojač za automatsko brojanje broja jonizujućih čestica), u Cambridgeu - sa N. Bohrom, P. Kapitsa i mnogim drugim budućim poznatim naučnicima.

Nakon otkrića radioaktivnih elemenata počelo je aktivno proučavanje fizičke prirode njihovog zračenja. Rutherford je uspio otkriti složeni sastav radioaktivnog zračenja.

Iskustvo je bilo sljedeće. Radioaktivna droga je postavljena na dno uskog kanala olovnog cilindra, a fotografska ploča postavljena je nasuprot. Na zračenje koje je izlazilo iz kanala djelovalo je magnetsko polje. U ovom slučaju, cijela instalacija je bila u vakuumu.

U magnetnom polju, snop se podijelio na tri dijela. Dvije komponente primarnog zračenja bile su skretane u suprotnim smjerovima, što je ukazivalo da imaju naboje suprotnih predznaka. Treća komponenta je sačuvala linearnost propagacije. Zračenje sa pozitivnim nabojem naziva se alfa zračenje, negativno - beta zračenje, neutralno - gama zračenje.

Proučavajući prirodu alfa zračenja, Rutherford je izveo sljedeći eksperiment. Na putu alfa čestica postavio je Geigerov brojač, koji je mjerio broj emitovanih čestica u određenom vremenu. Nakon toga je pomoću elektrometra izmjerio naboj čestica koje su emitovane u isto vrijeme. Znajući ukupan naboj alfa čestica i njihov broj, Rutherford je izračunao naboj jedne takve čestice. Ispostavilo se da je jednak sa dva elementarna.

Skretanjem čestica u magnetskom polju odredio je omjer njenog naboja i mase. Ispostavilo se da postoje dvije jedinice atomske mase po elementarnom naboju.

Tako je utvrđeno da s nabojem jednakim dvama elementarnim, alfa čestica ima četiri atomske jedinice mase. Iz ovoga slijedi da je alfa zračenje tok jezgri helijuma.

Godine 1920. Rutherford je predložio da postoji čestica čija je masa jednaka masi protona, ali bez električnog naboja - neutron. Međutim, on nije bio u mogućnosti da otkrije takvu česticu. Njegovo postojanje eksperimentalno je dokazao James Chadwick 1932.

Osim toga, Rutherford je poboljšao omjer naboja elektrona i njegove mase za 30%.

Na osnovu svojstava radioaktivnog torija, Rutherford je otkrio i objasnio radioaktivnu transformaciju hemijskih elemenata. Naučnik je otkrio da aktivnost torija u zatvorenoj ampuli ostaje nepromijenjena, ali ako se lijek upuhuje čak i vrlo slabom strujom zraka, njegova aktivnost značajno opada. Pretpostavlja se da, istovremeno sa alfa česticama, torijum emituje radioaktivni gas.

Rezultati zajedničkog rada Rutherforda i njegovog kolege Fredericka Soddyja objavljeni su 1902-1903 u brojnim člancima u časopisu Philosophical Magazine. U ovim člancima, nakon analize dobijenih rezultata, autori su došli do zaključka da je moguće transformisati neke hemijske elemente u druge.

Pumpanjem vazduha iz posude koja sadrži torij, Rutherford je izolovao emanaciju torijuma (gasa danas poznatog kao toron ili radon-220, jednog od izotopa radona) i ispitao njegovu jonizujuću sposobnost. Utvrđeno je da se aktivnost ovog plina svake minute smanjuje za polovicu.

Proučavajući zavisnost aktivnosti radioaktivnih supstanci o vremenu, naučnik je otkrio zakon radioaktivnog raspada.

Budući da su jezgra atoma hemijskih elemenata prilično stabilna, Rutherford je sugerirao da su za njihovu transformaciju ili uništenje potrebne vrlo velike količine energije. Prvo jezgro koje je podvrgnuto vještačkoj transformaciji je jezgro atoma dušika. Bombardirajući azot alfa česticama visoke energije, Rutherford je otkrio pojavu protona - jezgara atoma vodika.

Rutherford je jedan od rijetkih dobitnika Nobelove nagrade koji je svoje najpoznatije djelo uradio nakon što ga je dobio. Zajedno sa Hansom Geigerom i Ernstom Marsdenom 1909. godine izveo je eksperiment koji je pokazao postojanje jezgra u atomu. Rutherford je zamolio Geigera i Marsdena da u ovom eksperimentu potraže alfa čestice s vrlo velikim uglovima skretanja, što se nije očekivalo od Thomsonovog modela atoma u to vrijeme. Takva odstupanja, iako rijetka, nađena su, a vjerovatnoća odstupanja je glatka, iako brzo opadajuća, funkcija ugla odstupanja.

Rutherford je kasnije priznao da, kada je predložio svojim studentima da provedu eksperiment o raspršenju alfa čestica pod velikim uglovima, ni sam nije vjerovao u pozitivan rezultat.

Rutherford je bio u stanju da protumači podatke dobijene iz eksperimenta, što ga je dovelo do razvoja planetarnog modela atoma 1911. godine. Prema ovom modelu, atom se sastoji od vrlo male, pozitivno nabijene jezgre, koja sadrži većinu mase atoma, i lakih elektrona koji kruže oko njega.

Kapitsa je prozvao Rutherforda "Krokodil" zbog njegovog dobrog raspoloženja. Godine 1931. Krokodil je osigurao 15 hiljada funti sterlinga za izgradnju i opremanje specijalne laboratorijske zgrade za Kapicu. U februaru 1933. svečano je otvaranje laboratorije održano u Kembridžu. Na krajnjem zidu dvospratne zgrade nalazio se ogroman krokodil uklesan u kamenu, koji je prekrivao cijeli zid. Naručio ga je Kapitsa, a izradio ga je poznati kipar Eric Gill. Sam Rutherford je objasnio da je to on. Ulazna vrata su se otvarala pozlaćenim ključem u obliku krokodila.

Prema Yvesu, Kapitsa je objasnio nadimak koji je izmislio: “Ova životinja se nikada ne okreće unazad i stoga može simbolizirati Rutherfordov uvid i njegov brz napredak naprijed.”. Kapitsa je dodao da "u Rusiji na Krokodila gledaju s mješavinom užasa i divljenja".

Zanimljivo je da je Rutherford, koji je otkrio jezgro atoma, bio skeptičan u pogledu mogućnosti nuklearne energije: “Svako ko se nada da će transformacija atomskih jezgara postati izvor energije, izgovara glupost.”.