Ernest Rutherford - biografia, informações, vida pessoal. Seleção de fotos: "Pai" da física nuclear, Sir Ernest Rutherford

Físico inglês, o primeiro a realizar a transformação artificial de elementos. Sua declaração em 1933 é característica: "Todos os que esperam que as transformações dos núcleos atômicos se tornem uma fonte de energia estão professando um absurdo". Os historiadores da ciência acreditam que este é o único grande erro de um cientista ...

Ernst Rutherford- Vencedor do Prêmio Nobel de Química de 1908 "por sua pesquisa no campo de decaimento de elementos na química de substâncias radioativas". Foi membro de todas as Academias de Ciências do mundo.

Ernest Rutherford nasceu na Nova Zelândia, mas como cientista ocorreu no Reino Unido.

“Entre as frases favoritas de Ernst Rutherford estava esta: “Bom é o experimentador cujos resultados enfurecem os teóricos!” O próprio Rutherford era muito bom nesse sentido. Primeiro ele conseguiu transformar um átomo em outro. Então ele descobriu átomos com massas diferentes, mas as mesmas propriedades químicas - Isótopos. Finalmente, Rutherford descobriu que a maior parte do volume de um átomo é vazio; apenas no centro há um núcleo carregado de enorme densidade.”

Smirnov S.G., Palestras sobre a história da ciência, M., Editora MCNMO, 2012, p.118.

"Uma das primeiras descobertas Rutherford foi que a radiação radioativa do urânio consiste em dois componentes diferentes, que o cientista chamou de raios alfa e beta. Mais tarde, ele demonstrou a natureza de cada componente (eles são compostos de partículas em movimento rápido) e mostrou que também existe um terceiro componente, que ele chamou de raios gama. Uma característica importante da radioatividade é a energia associada a ela. Becquerel, os Curies e muitos outros cientistas consideravam a energia uma fonte externa. Mas Rutherford provou que essa energia - que é muito mais poderosa do que a liberada durante reações químicas, - vem de dentro de átomos de urânio individuais! Com isso, ele lançou as bases para um conceito importante energia Atômica. Os cientistas sempre assumiram que os átomos individuais são indivisíveis e imutáveis. Mas Rutherford (com a ajuda de um jovem assistente muito talentoso Frederica Soddy) foi capaz de mostrar que quando um átomo emite raios alfa ou beta, ele se transforma em um tipo diferente de átomo. No início, os químicos não podiam acreditar. No entanto, Rutherford e Soddy conduziu toda uma série de experimentos com decaimento radioativo e transformou urânio em chumbo.

Rutherford também mediu a taxa de decaimento e formulou o importante conceito de "meia-vida". Isso logo levou à técnica de cálculo radioativo, que se tornou uma das ferramentas científicas mais importantes e encontrou ampla aplicação em geologia, arqueologia, astronomia e muitos outros campos. Esta série impressionante de descobertas trouxe Rutherford em 1908 premio Nobel(mais tarde recebeu o Prêmio Nobel e Soddy), mas sua maior conquista ainda estava por vir. Ele notou que partículas alfa em movimento rápido eram capazes de passar por uma fina folha de ouro (sem deixar vestígios visíveis!), mas eram levemente desviadas. Havia uma suposição de que os átomos de ouro, duros, impenetráveis, como "pequenas bolas de bilhar" - como os cientistas acreditavam anteriormente - eram macios por dentro! Parecia que partículas alfa menores e mais duras podiam passar por átomos de ouro como uma bala de alta velocidade através de gelatina.

Mas Rutherford (trabalhando com Geiger e Marsden, com seus dois jovens assistentes) descobriu que algumas partículas alfa que passavam pela folha de ouro eram desviadas com muita força. Na verdade, alguns até voam de volta! Sentindo que havia algo importante por trás disso, o cientista contou cuidadosamente o número de partículas que voaram em cada direção. Depois, através de uma complexa mas bastante convincente analise matemática ele mostrou a única maneira pela qual os resultados dos experimentos poderiam ser explicados: o átomo de ouro consistia quase inteiramente de espaço vazio, e quase todo massa atômica estava concentrado no centro, no pequeno "núcleo" do átomo!

Com um golpe, o trabalho de Rutherford abalou para sempre nossa visão usual do mundo. Se até mesmo um pedaço de metal - aparentemente o mais difícil de todos os objetos - era basicamente um espaço vazio, então tudo o que considerávamos material, de repente se desfez em minúsculos grãos de areia, correndo no vasto vazio! A descoberta dos núcleos atômicos por Rutherford é a base de todas as teorias modernas da estrutura do átomo. Quando Niels Bohr dois anos depois, ele publicou um famoso trabalho descrevendo o átomo como um sistema solar em miniatura controlado por mecânica quântica, ele usou a teoria nuclear de Rutherford como ponto de partida para seu modelo. Assim o fez Heisenberg e Schrödinger quando eles construíram mais complexos modelos atômicos usando a mecânica clássica e ondulatória.

A descoberta de Rutherford também levou a um novo ramo da ciência: o estudo do núcleo atômico. Nessa área, também, Rutherford estava destinado a se tornar pioneiro. Em 1919, ele conseguiu transformar núcleos de nitrogênio em núcleos de oxigênio, disparando as primeiras partículas alfa em movimento rápido. Foi uma conquista sonhada pelos antigos alquimistas. Logo ficou claro que as transformações nucleares poderiam ser a fonte da energia do Sol. Além disso, a transformação de núcleos atômicos é um processo chave na armas atômicas e em Central nuclear. Consequentemente, a descoberta de Rutherford é de muito mais interesse do que apenas acadêmico.

A personalidade de Rutherford espantava constantemente a todos que o conheciam. Ele era um homem grande com uma voz alta, energia ilimitada e uma marcada falta de modéstia. Quando os colegas notaram a habilidade sobrenatural de Rutherford de estar sempre “na crista da onda” da pesquisa científica, ele imediatamente respondeu: “Por que não? Fui eu quem causou a onda, não foi?" Poucos cientistas se oporiam a essa afirmação."

Michael Hart, 100 great people, M., Veche, 1998, p. 293-295.

“Em 11 de setembro de 1933, no congresso da Associação Britânica para o Avanço da Ciência (um análogo de nossa sociedade “Conhecimento”), Rutherford, conhecido por ter descoberto núcleos atômicos e sua fissão. Rutherford afirmou em seu discurso, no entanto (foi amplamente divulgado nos jornais), que "qualquer um que espera que a energia seja obtida a partir da transformação de átomos está falando bobagem". Em outras palavras, Rutherford negou a realidade do uso da energia atômica (nuclear). Nisso ele não estava sozinho e com toda a razão no sentido de que em 1933 realmente não havia como usar energia nuclear. No entanto, apenas cinco anos depois, a situação mudou completamente - a fissão de urânio foi descoberta e nove anos depois (em 1942) foi lançada a primeira caldeira atômica.

Físico inglês, um dos criadores da teoria da radioatividade e da estrutura do átomo, fundador escola científica, dentro. h.-k. RAS (1922), honra. Academia de Ciências da URSS (1925). Dir. Laboratório Cavendish (desde 1919). Abriu (1899) os raios alfa e beta e estabeleceu sua natureza. Criou (1903, em conjunto com F. Soddy) a teoria da radioatividade. Ele propôs (1911) um modelo planetário do átomo. Realizada (1919) a primeira arte. reação nuclear. Previu (1921) a existência do nêutron. Nob. etc. em química (1908).

Ernest Rutherford é considerado o maior físico experimental do século XX. Ele é Figura central em nosso conhecimento de radioatividade, bem como o homem que lançou as bases para a física nuclear. Além de seu grande significado teórico, suas descobertas receberam uma ampla gama de aplicações, incluindo: arma nuclear, usinas nucleares, cálculos radioativos e pesquisa de radiação. O impacto do trabalho de Rutherford no mundo é enorme. Continua a crescer e é provável que aumente ainda mais no futuro.

Rutherford nasceu e foi criado na Nova Zelândia. Lá ele entrou no Canterbury College e aos vinte e três anos recebeu três diplomas (bacharelado humanidades, solteiro Ciências Naturais, Mestre das artes). No ano seguinte, ele recebeu o direito de estudar na Universidade de Cambridge, na Inglaterra, onde passou três anos como estudante de pesquisa com J. J. Thomson, um dos principais cientistas da época. Aos 27 anos, Rutherford tornou-se professor de física na Universidade McGill, no Canadá. Ele trabalhou lá por nove anos e retornou à Inglaterra em 1907 para chefiar o departamento de física da Universidade de Manchester. Em 1919, Rutherford retornou a Cambridge, desta vez como diretor do Laboratório Cavendish, e permaneceu neste cargo pelo resto de sua vida.

A radioatividade foi descoberta em 1896 pelo cientista francês Antoine Henri Becquerel quando fazia experiências com compostos de urânio. Mas Becquerel logo perdeu o interesse pelo assunto, e a maior parte de nosso conhecimento básico sobre radioatividade vem da extensa pesquisa de Rutherford. (Marie e Pierre Curie descobriram mais dois elementos radioativos - polônio e rádio, mas não fizeram descobertas de importância fundamental.)

Uma das primeiras descobertas de Rutherford foi que a radiação radioativa do urânio consiste em dois componentes diferentes, que o cientista chamou de raios alfa e beta. Mais tarde, ele demonstrou a natureza de cada componente (eles são compostos de partículas em movimento rápido) e mostrou que também existe um terceiro componente, que ele chamou de raios gama.

Uma característica importante da radioatividade é a energia associada a ela. Becquerel, os Curie e muitos outros cientistas consideravam a energia uma fonte externa. Mas Rutherford provou que essa energia - que é muito mais poderosa do que a liberada por reações químicas - vem de dentro dos átomos individuais de urânio! Com isso, ele lançou as bases para o importante conceito de energia atômica.

Os cientistas sempre assumiram que os átomos individuais são indivisíveis e imutáveis. Mas Rutherford (com a ajuda de um jovem assistente muito talentoso, Frederick Soddy) conseguiu mostrar que quando um átomo emite raios alfa ou beta, ele se transforma em um tipo diferente de átomo. No início, os químicos não podiam acreditar. No entanto, Rutherford e Soddy conduziram toda uma série de experimentos com decaimento radioativo e transformaram urânio em chumbo. Rutherford também mediu a taxa de decaimento e formulou o importante conceito de "meia-vida". Isso logo levou à técnica de cálculo radioativo, que se tornou uma das ferramentas científicas mais importantes e foi amplamente utilizada em geologia, arqueologia, astronomia e muitos outros campos.

Essa série impressionante de descobertas rendeu a Rutherford o Prêmio Nobel em 1908 (Soddy mais tarde ganhou o Prêmio Nobel), mas sua maior conquista ainda estava por vir. Ele notou que partículas alfa em movimento rápido eram capazes de passar por uma fina folha de ouro (sem deixar vestígios visíveis!), mas eram levemente desviadas. Foi sugerido que os átomos de ouro, duros, impenetráveis, como "pequenas bolas de bilhar" - como os cientistas acreditavam anteriormente - eram macios por dentro! Parecia que partículas alfa menores e mais duras podiam passar por átomos de ouro como uma bala de alta velocidade através de gelatina.

Mas Rutherford (trabalhando com Geiger e Marsden, seus dois jovens assistentes) descobriu que algumas partículas alfa que passavam pela folha de ouro eram desviadas com muita força. Na verdade, alguns até voam de volta! Sentindo que havia algo importante por trás disso, o cientista contou cuidadosamente o número de partículas que voaram em cada direção. Então, através de uma análise matemática complexa, mas bastante convincente, ele mostrou a única maneira pela qual os resultados dos experimentos poderiam ser explicados: o átomo de ouro consistia quase inteiramente de espaço vazio, e quase toda a massa atômica estava concentrada no centro, em o pequeno "núcleo" do átomo!

Com um golpe, o trabalho de Rutherford abalou para sempre nossa visão usual do mundo. Se até mesmo um pedaço de metal – aparentemente a mais difícil de todas as coisas – era principalmente espaço vazio, então tudo o que pensávamos ser material de repente se desfez em minúsculos grãos de areia correndo no vasto vazio!

A descoberta dos núcleos atômicos por Rutherford é a base de todas as teorias modernas da estrutura do átomo. Quando Niels Bohr publicou seu famoso trabalho dois anos depois descrevendo o átomo como um sistema solar em miniatura governado pela mecânica quântica, ele usou a teoria nuclear de Rutherford como ponto de partida para seu modelo. O mesmo fizeram Heisenberg e Schrödinger quando construíram modelos atômicos mais complexos usando mecânica clássica e ondulatória.

A descoberta de Rutherford também levou a um novo ramo da ciência: o estudo do núcleo atômico. Nessa área, também, Rutherford estava destinado a se tornar pioneiro. Em 1919, ele conseguiu transformar núcleos de nitrogênio em núcleos de oxigênio, disparando as primeiras partículas alfa em movimento rápido. Foi uma conquista sonhada pelos antigos alquimistas.

Logo ficou claro que as transformações nucleares poderiam ser a fonte da energia do Sol. Além disso, a transformação de núcleos atômicos é um processo chave em armas atômicas e usinas nucleares. Consequentemente, a descoberta de Rutherford é de muito mais interesse do que apenas acadêmico.

A personalidade de Rutherford espantava constantemente a todos que o conheciam. Ele era um homem grande com uma voz alta, energia ilimitada e uma marcada falta de modéstia. Quando os colegas notaram a habilidade sobrenatural de Rutherford de estar sempre "na crista de uma onda" da pesquisa científica, ele imediatamente respondeu: "Por que não? Afinal, eu causei a onda, não foi?" Poucos cientistas se oporiam a essa afirmação.

Como V. I. Grigoriev: “As obras de Ernest Rutherford, que muitas vezes é justamente chamado de um dos titãs da física do nosso século, o trabalho de várias gerações de seus alunos, tiveram um enorme impacto não apenas na ciência e tecnologia do nosso século, mas também na vida de milhões de pessoas. Ele era um otimista, acreditava nas pessoas e na ciência, à qual dedicou toda a sua vida.”

Ernest Rutherford nasceu em 30 de agosto de 1871, perto da cidade de Nelson (Nova Zelândia), na família de James Rutherford, um migrante da Escócia.

Ernest era o quarto filho da família, além dele havia também 6 filhos e 5 filhas. A mãe dele. Martha Thompson, trabalhou como professora rural. Quando seu pai organizou uma empresa de marcenaria, o menino muitas vezes trabalhava sob sua liderança. As habilidades adquiridas posteriormente ajudaram Ernest no projeto e construção de equipamentos científicos.

Depois de se formar na escola em Havelock, onde a família morava na época, ele recebeu uma bolsa para continuar seus estudos no Nelson Provincial College, onde ingressou em 1887. Dois anos depois, Ernest passou no exame no Canterbury College, uma filial da Universidade da Nova Zelândia em Christchurch. Na faculdade, Rutherford foi muito influenciado por seus professores: que ensinavam física e química, E.W. Bickerton e o matemático J.H.H. Cozinhar.

Ernest descobriu habilidades brilhantes. Depois de completar seu quarto ano, ele recebeu um prêmio por melhor trabalho em matemática e ficou em primeiro lugar nos exames de mestrado, não só em matemática, mas também em física. Depois de se tornar mestre em artes em 1892, ele não deixou a faculdade. Rutherford mergulhou em seu primeiro trabalho científico independente. Chamava-se "Magnetização do ferro durante descargas de alta frequência" e tratava da detecção de ondas de rádio de alta frequência. Para estudar esse fenômeno, ele construiu um receptor de rádio (poucos anos antes de Marconi) e com ele recebeu sinais transmitidos por colegas a uma distância de meia milha. O trabalho do jovem cientista foi publicado em 1894 na revista Proceedings of the Philosophical Institute of New Zealand.

Os jovens súditos ultramarinos mais talentosos da coroa britânica recebiam uma bolsa especial uma vez a cada dois anos, o que tornava possível ir à Inglaterra para aperfeiçoamento em ciências. Em 1895, uma bolsa para receber Educação Científica. O primeiro candidato a esta bolsa, o químico Maclaurin, recusou por motivos familiares, o segundo candidato foi Rutherford. Chegando à Inglaterra, Rutherford recebeu um convite de J.J. Thomson para trabalhar em Cambridge no laboratório Cavendish. Assim começou o caminho científico de Rutherford.

Thomson ficou profundamente impressionado com a pesquisa de Rutherford sobre ondas de rádio e, em 1896, propôs estudar em conjunto o efeito dos raios X em descargas elétricas em gases. Aparece no mesmo ano trabalho em equipe Thomson e Rutherford "Sobre a passagem de eletricidade através de gases submetidos à ação dos raios X". No ano seguinte, foi publicado o último artigo de Rutherford sobre o assunto, "O Detector Magnético de Ondas Elétricas e Algumas de Suas Aplicações". Depois disso, ele concentra completamente seus esforços no estudo de uma descarga de gás. Em 1897, seu novo emprego"Sobre a eletrificação de gases expostos a raios X e a absorção de raios X por gases e vapores".

A colaboração com a Thomson foi coroada de resultados significativos, incluindo a descoberta por este último do elétron - uma partícula que carrega um carga elétrica. Com base em suas pesquisas, Thomson e Rutherford levantaram a hipótese de que quando os raios X passam por um gás, eles destroem os átomos desse gás, liberando o mesmo número partículas carregadas positiva e negativamente. Eles chamaram essas partículas de íons. Após este trabalho, Rutherford começou a estudar a estrutura atômica da matéria.

No outono de 1898, Rutherford assumiu o cargo de professor na Universidade McGill, em Montreal. O ensino de Rutherford no início não foi muito bem sucedido: os alunos não gostaram das palestras, que os jovens e ainda não aprenderam totalmente para sentir o professor da plateia saturado de detalhes. Algumas dificuldades surgiram no início e no trabalho científico devido ao atraso na chegada das preparações radioativas encomendadas. Afinal, com todos os seus esforços, ele não recebeu recursos suficientes para construir os instrumentos necessários. Rutherford construiu grande parte do equipamento necessário para os experimentos com suas próprias mãos.

No entanto, ele trabalhou em Montreal por muito tempo - sete anos. A exceção foi 1900, quando Rutherford se casou durante uma breve estada na Nova Zelândia. Sua escolhida foi Mary Georgia Newton, filha da anfitriã da pensão em Christchurch em que ele morou. Em 30 de março de 1901, nasceu a única filha do casal Rutherford. Com o tempo, isso quase coincidiu com o nascimento de um novo capítulo na ciência física - a física nuclear.

“Em 1899, Rutherford descobriu a emanação do tório e, em 1902-03, junto com F. Soddy, ele já chegou à lei geral das transformações radioativas”, escreve V.I. Grigoriev. - É necessário dizer mais sobre este evento científico. Todos os químicos do mundo compreenderam firmemente que a transformação de alguns elementos químicos em outros é impossível, que os sonhos dos alquimistas de fazer ouro a partir do chumbo deveriam ser enterrados para sempre. E agora aparece um trabalho, cujos autores argumentam que as transformações dos elementos durante os decaimentos radioativos não apenas ocorrem, mas que é impossível pará-los ou retardá-los. Além disso, as leis de tais transformações são formuladas. Agora entendemos que a posição de um elemento em sistema periódico Mendeleev e, portanto, sua Propriedades quimicas, são determinados pela carga nuclear. Durante o decaimento alfa, quando a carga do núcleo diminui em duas unidades (a carga "elementar" - o módulo da carga do elétron é tomado como uma unidade), o elemento "se move" duas células para cima na tabela periódica, com beta eletrônico decaimento - uma célula abaixo, com pósitron - por célula acima. Apesar da aparente simplicidade e até obviedade dessa lei, sua descoberta se tornou um dos eventos científicos mais importantes do início de nosso século.”

No dele trabalho clássico"Radioatividade" Rutherford e Soddy tocaram na questão fundamental da energia das transformações radioativas. Calculando a energia das partículas alfa emitidas pelo rádio, eles concluem que "a energia das transformações radioativas é pelo menos 20.000 vezes, e talvez até um milhão de vezes maior do que a energia de qualquer transformação molecular". Rutherford e Soddy concluíram que "a energia escondida no átomo é muitas vezes maior do que a energia liberada na transformação química comum". Essa enorme energia, na opinião deles, deve ser levada em consideração “ao explicar os fenômenos da física espacial”. Em particular, a persistência energia solar pode ser explicado pelo fato de que os processos de transformação subatômica estão ocorrendo no Sol.

É impossível não se surpreender com a previsão dos autores, que já em 1903 viram o papel cósmico da energia nuclear. Este ano foi o ano de estreia nova forma energia, sobre a qual Rutherford e Soddy falaram com certeza, chamando-a de energia intra-atômica.

Um cientista mundialmente famoso, membro da Royal Society of London (1903) recebe um convite para ocupar uma cadeira em Manchester. Em 24 de maio de 1907, Rutherford retornou à Europa. Aqui Rutherford lançou uma atividade vigorosa, atraindo jovens cientistas de países diferentes Paz. Um de seus colaboradores ativos foi o físico alemão Hans Geiger, o criador do primeiro contador. partículas elementares. E. Marsden, K. Fajans, G. Moseley, G. Hevesy e outros físicos e químicos trabalharam com Rutherford em Manchester.

Em 1908, Rutherford recebeu o Prêmio Nobel de Química "por sua pesquisa sobre o decaimento de elementos na química de substâncias radioativas". Em seu discurso de abertura em nome da Real Academia Sueca de Ciências, K.B. Hasselberg apontou para a conexão entre o trabalho realizado por Rutherford e o trabalho de Thomson, Henri Becquerel, Pierre e Marie Curie. “As descobertas levaram a uma conclusão surpreendente: Elemento químico... capaz de se transformar em outros elementos”, disse Hasselberg. Rutherford observou em sua palestra do Nobel: “Há todas as razões para acreditar que as partículas alfa, que são tão livremente ejetadas da maioria
substâncias radioativas são idênticas em massa e composição e devem consistir em núcleos de átomos de hélio. Portanto, não podemos deixar de concluir que os átomos dos elementos radioativos básicos, como urânio e tório, devem ser construídos, pelo menos em parte, a partir de átomos de hélio.

Depois de receber o Prêmio Nobel, Rutherford realizou experimentos em bombardear uma placa de folha de ouro fina com partículas alfa. Os dados obtidos o levaram em 1911 a um novo modelo do átomo. De acordo com sua teoria, que se tornou geralmente aceita, partículas carregadas positivamente estão concentradas no centro pesado do átomo, e partículas carregadas negativamente (elétrons) estão na órbita do núcleo, por bastante tempo. longa distância Dele. Este modelo é como um pequeno modelo do sistema solar. Isso implica que os átomos são compostos principalmente de espaço vazio.

O amplo reconhecimento da teoria de Rutherford começou quando o físico dinamarquês Niels Bohr se juntou ao trabalho do cientista na Universidade de Manchester. Bohr mostrou que, nos termos de Rutherford, as estruturas podem ser explicadas por propriedades físicas um átomo de hidrogênio, bem como átomos de vários elementos mais pesados.

O frutífero trabalho do grupo Rutherford em Manchester foi interrompido pela Primeira Guerra Mundial. O governo britânico nomeou Rutherford como membro da "Equipe de Invenções e Pesquisa do Almirante" - uma organização criada para encontrar meios de combater submarinos inimigos. Em conexão com isso, o laboratório de Rutherford iniciou pesquisas sobre a propagação do som sob a água. Somente no final da guerra o cientista conseguiu restaurar sua pesquisa sobre o átomo.

Após a guerra, ele retornou ao laboratório de Manchester e em 1919 fez outra descoberta fundamental. Rutherford conseguiu realizar artificialmente a primeira reação de transformação de átomos. Ao bombardear átomos de nitrogênio com partículas alfa, Rutherford obteve átomos de oxigênio. Como resultado das pesquisas realizadas por Rutherford, o interesse dos especialistas em física atômica pela natureza do núcleo atômico aumentou acentuadamente.

Também em 1919, Rutherford mudou-se para a Universidade de Cambridge, sucedendo Thomson como professor de física experimental e diretor do Laboratório Cavendish, e em 1921 assumiu o cargo de professor de ciências naturais na Instituto Real em Londres. Em 1925, o cientista foi premiado com a Ordem do Mérito Britânica. Em 1930, Rutherford foi nomeado presidente do conselho consultivo do governo para o Escritório de Pesquisa Científica e Industrial. Em 1931, recebeu o título de Lorde e tornou-se membro da Câmara dos Lordes do Parlamento Inglês.

Alunos e colegas se lembravam do cientista como uma pessoa legal e gentil. Eles admiraram sua extraordinária maneira criativa de pensar, lembrando como ele disse alegremente antes do início de cada novo estudo: “Espero que este seja um tópico importante, porque ainda há muitas coisas que não sabemos”.

Preocupado com as políticas seguidas pelo governo nazista de Adolf Hitler, Rutherford em 1933 tornou-se presidente do Academic Relief Council, que foi criado para ajudar aqueles que fugiram da Alemanha.

Quase até o fim de sua vida foi distinguido boa saúde e morreu em Cambridge em 20 de outubro de 1937 após uma curta doença. Em reconhecimento às realizações notáveis ​​no desenvolvimento da ciência, o cientista foi enterrado na Abadia de Westminster.

(1871-1937) físico inglês, fundador física nuclear

Ernest Rutherford nasceu em Spring Grove (agora Brightwater) na Nova Zelândia, em uma família escocesa simples. Seu pai, James Rutherford, era um fabricante de rodas e sua mãe, Martha Thomson, era professora. Ernest era o quarto de doze filhos. Desde a infância, ele era um menino muito observador e trabalhador. Depois de se formar escola primaria como o melhor aluno, Ernest recebeu uma bolsa de estudos para continuar seus estudos no Nelson Provincial College, onde ingressou em 1887 na quinta série. Já aqui se manifestavam suas habilidades excepcionais para a matemática; ele também era bom em física, química, literatura, latim e Francês. Ernest gostava de desenhar quando criança vários mecanismos: construiu modelos de moinhos de água, carros, até fez uma câmera.

Depois de se formar na faculdade, ingressou no Canterbury College da Universidade da Nova Zelândia em Christchurch. Aqui Rutherford começou a estudar física e química com mais seriedade, trabalhou em círculos estudantis e foi até um dos iniciadores da criação de uma sociedade estudantil científica na universidade.

Depois de ler um artigo do físico alemão Heinrich Hertz sobre a descoberta ondas eletromagnéticas, Rutherford decidiu investigar suas propriedades. Mas havia um problema de detectar ondas eletromagnéticas de entrada. Ele conseguiu estabelecer que sua presença pode ser julgada pela desmagnetização do ferro. Foi a primeira descoberta real de Rutherford, de 23 anos.

Em 1894, Ernest se formou na faculdade com honras e recebeu um mestrado em física e matemática. Ele se tornou um professor de física do ensino médio, mas não se destacou neste campo. Em 1895, foi agraciado com a maior bolsa de estudos - a "bolsa de 1851", que possibilitou estudar nos melhores laboratórios do país. No outono de 1895 Rutherford veio para Cambridge - Centro de Ciência Inglaterra - e começou a trabalhar no Laboratório Cavendish sob a orientação do notável físico inglês Joseph John Thomson (1856-1940).

Ernest continua sua pesquisa no campo das ondas eletromagnéticas e, em 1896, consegue estabelecer comunicação por rádio a uma distância de cerca de 3 quilômetros. Lado prático pouco interessava às radiocomunicações e, por isso, interrompeu seu trabalho nessa área e entregou o transmissor ao engenheiro italiano G. Marconi, que o utilizou em suas pesquisas. Nesta época, Rutherford, juntamente com J. J. Thomson, começou a trabalhar no estudo da ionização de gases e ar. métodos diferentes incluindo raios-X. Mas após a descoberta da radioatividade por Becquerel em 1896, Rutherford começou a comparar os raios de Roentgen e Becquerel.

Em 1898 foi nomeado professor de física na Universidade McGill em Montreal e chegou ao Canadá em setembro daquele ano. Ele trabalhou na McGill University por 9 anos - até 1907 - e fez muito descobertas importantes. Em 1898, Rutherford começou a estudar a radiação de urânio, cujos resultados foram publicados em 1899 no artigo "A radiação do urânio e a condutividade elétrica criada por ele". Investigando a radiação de urânio em um campo magnético, Rutherford descobriu que consiste em dois componentes. O primeiro componente, que se desvia em uma direção e é facilmente absorvido por uma folha de papel, ele chamou de raios alfa, e o segundo, que se desvia na direção oposta e tem maior poder de penetração, raios beta.

Em 1900, Villars descobriu outro componente na radiação do urânio, que não se desviava em um campo magnético e tinha o maior poder de penetração, era chamado de raios gama. Em 1900, enquanto estudava a radioatividade do tório, Rutherford descobriu novo gás mais tarde chamado de radônio. Juntamente com o físico e químico inglês Frederick Soddy, em 1902-1903 ele desenvolveu a teoria decaimento radioativo e estabeleceu a lei das transformações radioativas. Rutherford previu a existência de elementos transurânicos. O resultado do trabalho de nove anos do cientista em Montreal são mais de 50 publicados artigos científicos e o livro "Radioatividade", que resumia todo o conhecimento conhecido pela ciência sobre esse fenômeno.

O nome de Rutherford se torna conhecido e ele recebe um convite para assumir o cargo de professor de física da Universidade de Manchester e diretor do laboratório de física. Em 24 de maio de 1907, Ernest Rutherford retornou à Europa e começou a trabalhar para desvendar a natureza das partículas alfa e sua passagem pela matéria, cujo estudo começou no Canadá. Pela pesquisa sobre a transformação de elementos e a química de substâncias radioativas, ele recebeu o Prêmio Nobel de Química em 1908.

Em Manchester, Rutherford cria uma equipe de destacados pesquisadores de todo o mundo, entre os quais o físico alemão Hans Geiger (1882-1945), o físico inglês Henry Moseley (1887-1915), o físico neozelandês, na época finalista estudante do ano, Ernest Marsden (1889-1970) e outros cientistas. Em uma atmosfera de criatividade científica coletiva, a maior descobertas científicas Rutherford. Em 1908, junto com Geiger, ele projetou um dispositivo para registrar partículas carregadas individuais, chamado de contador Geiger. Em 1909 descobriu a natureza das partículas alfa: são átomos de hélio duplamente ionizados. Em 1911, com base nos resultados de experimentos realizados por seus alunos Marsden e Geiger, ele estabeleceu a lei de espalhamento de partículas alfa por átomos de vários elementos, o que o levou em maio de 1911 a criar um novo modelo do átomo - planetário. De acordo com este modelo, um átomo é como sistema solar: no centro há um núcleo positivo maciço com um diâmetro de cerca de 10 12 cm, em torno do qual os elétrons negativos giram em órbitas circulares. O número de cargas positivas elementares contidas no núcleo atômico coincide com o número de série do elemento na tabela de D. I. Mendeleev, sua camada contém o mesmo número de elétrons, pois o átomo como um todo é eletricamente neutro.

Antes que Rutherford pudesse exclamar: “Agora eu sei como é um átomo!”, Marsden e Geiger tiveram que registrar e contar mais de 2 milhões de cintilações (flashes) de partículas alfa quase invisíveis.

Em 1912, o notável físico dinamarquês Niels Bohr veio para Manchester. Ele conseguiu eliminar as contradições modelo planetárioátomo proposto por Rutherford. Como resultado de seu trabalho, surgiu o modelo do átomo de Rutherford-Bohr, que marcou o início da física quântica e nuclear.

Em 1914, Rutherford apresentou a ideia de transformação artificial de núcleos atômicos. Mas o início do primeiro Guerra Mundial interrompeu a pesquisa e espalhou a equipe amigável para diferentes países em guerra uns com os outros. O próprio Rutherford estava envolvido em pesquisa militar e estava desenvolvendo métodos acústicos luta contra submarinos alemães. No front, em 1915, aos 28 anos, Henry Moseley foi morto - um de seus melhores alunos, que glorificou seu nome com uma grande descoberta na espectroscopia de raios X. James Chadwick estava em cativeiro alemão, Marsden lutou na França e Niels Bohr retornou a Copenhague. Somente após a guerra Rutherford pôde retomar sua pesquisa.

Em 1919, mudou-se para Cambridge, onde ocupou o cargo de professor na Universidade de Cambridge e sucedeu seu professor J. J. Thomson, tornando-se diretor do Laboratório Cavendish. O cientista ocupou esse cargo até o fim de sua vida. A pesquisa em andamento traz resultados brilhantes: uma reação nuclear artificial foi realizada convertendo nitrogênio em oxigênio, que lançou as bases física moderna grãos. Em 1920, Rutherford previu a existência do nêutron, uma partícula neutra igual em massa a um núcleo de hidrogênio. Tal partícula foi descoberta em 1932 por seu aluno e colaborador Chadwick, que, em conexão com isso, tornou-se Prêmio Nobel. O Laboratório Cavendish, liderado por Rutherford, tornou-se uma Meca científica para físicos de todos os países.

Ele tratava seus alunos com um cuidado excepcional, chamando-os carinhosamente de "meninos", não permitia que trabalhassem no laboratório por mais de seis da tarde e nos fins de semana não permitia que trabalhassem. Ele guiava seus alunos como um "pai de família bem-humorado", e eles carinhosamente chamavam seu professor de "papai". Todos os dias, Rutherford reunia funcionários para uma xícara de chá para discutir não apenas problemas científicos e resultados de experimentos, mas também questões de política, arte e literatura. O grande cientista estava completamente desprovido de qualquer rigidez, esnobismo e desejo de criar uma atmosfera de admiração ao seu redor.

Os físicos soviéticos Yu. B. Khariton, A. I. Leipunsky, K. D. Sinelnikov, L. D. Landau e outros também estudaram com ele. Em 1921, um jovem físico soviético Pyotr Leonidovich Kapitsa (1894-1984) veio para Rutherford em Cambridge e trabalhou lá por 13 anos. Tornou-se um colaborador ativo e amigo de Rutherford, correspondeu às expectativas de seu professor, alcançando excelentes resultados científicos. Em 1971, por iniciativa de P. L. Kapitsa, por ocasião do centenário do nascimento de um cientista em nosso país, medalha de aniversário Rutherford e publicou uma coleção de suas obras.

Ele era membro de todas as academias de ciências do mundo, desde 1925 - um membro estrangeiro da Academia de Ciências União Soviética; de 1903 um membro da Royal Society de Londres, e de 1925 a 1930 - seu presidente. Em 1931 foi feito barão e tornou-se Lord Nelson. O grande experimentador recebeu todos os prêmios do mundo científico por seus méritos científicos.

Ernest Rutherford morreu em 19 de outubro de 1937 aos 66 anos. Sua morte foi uma grande perda para a ciência, inúmeros estudantes e toda a humanidade. O grande físico está enterrado na Abadia de Westminster - na Catedral de São Paulo, ao lado dos túmulos de I. Newton, M. Faraday, C. Darwin, V. Herschel, em uma das naves da catedral, chamada de "Science Corner ".

Ernest Rutherford (foto postada posteriormente no artigo), Baron Rutherford of Nelson and Cambridge (nascido em 30/08/1871 em Spring Grove, Nova Zelândia - falecido em 19/10/1937 em Cambridge, Inglaterra) é um físico britânico originário da Nova Zelândia , que é considerado o maior experimentador desde a época de Michael Faraday (1791-1867). Ele era uma figura central no campo da radioatividade, e seu conceito da estrutura do átomo dominava a física nuclear. Tornou-se laureado com o Nobel em 1908, foi presidente sociedade Real(1925-1930) e a Associação Britânica para o Avanço da Ciência (1923). Em 1925 foi admitido na Ordem do Mérito e em 1931 foi agraciado com um título de nobreza, recebeu o título de Lord Nelson.

Ernest Rutherford: uma breve biografia nos primeiros anos de vida

O pai de Ernest, James, mudou-se da Escócia ainda criança, em meados do século XIX, para Nova Zelândia, recentemente colonizado por europeus, onde trabalhou agricultura. A mãe de Rutherford - Martha Thompson - veio da Inglaterra quando adolescente e trabalhou professor da escola até que ela se casou e teve dez filhos, dos quais Ernest foi o quarto (e segundo filho).

Ernest frequentou escolas públicas gratuitas até 1886, quando ganhou uma bolsa de estudos para ensino médio Nelson. O aluno superdotado se destacou em quase todas as disciplinas, mas especialmente em matemática. Outra bolsa ajudou Rutherford a se matricular em 1890 no Canterbury College, um dos quatro campi da Universidade da Nova Zelândia. era pequeno instituição educacional, que tinha apenas oito professores em seu quadro, mas tinha menos de 300 alunos. Para um jovem talento Tive a sorte de ter excelentes professores que despertaram nele o interesse pela pesquisa científica respaldado por provas sólidas.

Após a conclusão de um curso de três anos de estudo, Ernest Rutherford tornou-se bacharel e ganhou uma bolsa de estudos para um ano de pós-graduação em Canterbury. Completando-o no final de 1893, recebeu o grau de Mestre em Artes - o primeiro grau em física, matemática e física matemática. Ele foi convidado a ficar mais um ano em Christchurch para realizar experimentos independentes. A pesquisa de Rutherford sobre a capacidade de uma descarga elétrica de alta frequência, como a de um capacitor, de magnetizar o ferro no final de 1894 lhe rendeu um diploma de bacharel em ciências. Durante este período ele se apaixonou por Mary Newton, a filha da mulher em cuja casa ele se estabeleceu. Eles se casaram em 1900. Em 1895, Rutherford recebeu uma bolsa de estudos com o nome da Exposição Mundial de 1851 em Londres. Ele decidiu continuar sua pesquisa no Laboratório Cavendish, que J. J. Thomson, um dos principais especialistas europeus no campo radiação eletromagnética assumiu em 1884.

Cambridge

Em reconhecimento à crescente importância da ciência, a Universidade de Cambridge mudou suas regras para permitir que graduados de outras instituições concluam um diploma após dois anos de estudo e a conclusão de um trabalho de pesquisa aceitável. Rutherford foi o primeiro estudante de pesquisa. Ernest, além de demonstrar a magnetização por uma descarga oscilatória de ferro, descobriu que a agulha perde parte de sua magnetização em um campo magnético criado por corrente alternada. Isso tornou possível criar um detector de ondas eletromagnéticas recém-descobertas. Em 1864, o físico teórico escocês James Clerk Maxwell previu sua existência, e em 1885-1889. O físico alemão Heinrich Hertz os descobriu em seu laboratório. O dispositivo de Rutherford para detectar ondas de rádio era mais simples e tinha potencial comercial. No ano seguinte, o jovem cientista passou no Laboratório Cavendish, aumentando o alcance e a sensibilidade do instrumento, que podia receber sinais a uma distância de meia milha. No entanto, Rutherford não tinha a visão intercontinental e as habilidades empreendedoras do italiano Guglielmo Marconi, que inventou o telégrafo sem fio em 1896.

Pesquisa de ionização

Sem abandonar sua antiga paixão por partículas alfa, Rutherford estudou sua leve dispersão após a interação com a folha. Geiger juntou-se a ele e eles obtiveram dados mais significativos. Em 1909, quando o estudante de graduação Ernest Marsden estava procurando um tópico para seu projeto de pesquisa, Ernest sugeriu que ele estudasse grandes ângulos de espalhamento. Marsden descobriu que um pequeno número de partículas α desviou mais de 90° de sua direção original, levando Rutherford a exclamar que isso era quase tão improvável quanto se um projétil de 15 polegadas disparado contra uma folha de papel de seda ricocheteasse e atingisse o atirador. .

Modelo de átomo

Refletindo sobre como uma partícula carregada tão pesada pode ser desviada por atração ou repulsão eletrostática através de um ângulo tão grande, em 1944 Rutherford chegou à conclusão de que um átomo não pode ser homogêneo. sólido. Em sua opinião, consistia principalmente de espaço vazio e um pequeno núcleo no qual toda a sua massa está concentrada. Rutherford Ernest confirmou o modelo do átomo com inúmeras evidências experimentais. Foi sua maior contribuição científica, mas pouca atenção foi dada a ela fora de Manchester. Em 1913, porém, o físico dinamarquês Niels Bohr mostrou a importância dessa descoberta. Um ano antes, ele havia visitado o laboratório de Rutherford e retornado como membro do corpo docente em 1914-1916. A radioatividade, explicou ele, reside no núcleo, enquanto as propriedades químicas são determinadas pelos elétrons em órbita. O modelo do átomo de Bohr deu origem a um novo conceito de quanta (ou valores discretos de energia) na eletrodinâmica das órbitas, e ele explicou as linhas espectrais como a liberação ou absorção de energia pelos elétrons à medida que se movem de uma órbita para outra . Henry Moseley, outro dos muitos alunos de Rutherford, também explicou a sequência do espectro de raios X dos elementos pela carga nuclear. Assim, uma nova imagem coerente da física do átomo foi desenvolvida.

Submarinos e reação nuclear

A Primeira Guerra Mundial devastou o laboratório dirigido por Ernest Rutherford. Fatos interessantes da vida de um físico durante este período relacionam-se à sua participação no desenvolvimento de armas antissubmarinas, bem como a participação no Conselho do Almirantado para Invenções e Pesquisa Científica. Quando ele tomou o tempo para retornar ao seu anterior trabalho científico, em seguida, assumiu o estudo da colisão de partículas alfa com gases. No caso do hidrogênio, como esperado, o detector registrou a formação de prótons individuais. Mas os prótons também apareceram durante o bombardeio de átomos de nitrogênio. Em 1919, Ernest Rutherford acrescentou outra descoberta às suas descobertas: ele conseguiu provocar artificialmente uma reação nuclear em um elemento estável.

Regresso a Cambridge

As reações nucleares ocuparam o cientista ao longo de sua carreira, que aconteceu novamente em Cambridge, onde em 1919 Rutherford se tornou o sucessor de Thomson como diretor do Laboratório Cavendish da Universidade. Ernest trouxe aqui seu colega da Universidade de Manchester, o físico James Chadwick. Juntos, eles bombardearam vários elementos leves com partículas alfa e causaram transformações nucleares. Mas eles não conseguiram penetrar nos núcleos mais pesados, porque as partículas alfa foram repelidas por eles devido à mesma carga, e os cientistas não conseguiram determinar se isso aconteceu separadamente ou em conjunto com o alvo. Em ambos os casos, era necessária uma tecnologia mais avançada.

As energias mais altas em aceleradores de partículas necessárias para resolver o primeiro problema tornaram-se disponíveis no final da década de 1920. Em 1932, dois estudantes de Rutherford - o inglês John Cockcroft e o irlandês Ernest Walton - tornaram-se os primeiros a realmente causar uma transformação nuclear. Com a ajuda de um acelerador linear de alta voltagem, eles bombardearam o lítio com prótons e o dividiram em duas partículas α. Por este trabalho, eles receberam o Prêmio Nobel de Física de 1951. O escocês Charles Wilson em Cavendish criou uma câmara de neblina que confirmou visualmente a trajetória de partículas carregadas, pela qual recebeu o mesmo prestigioso prêmio internacional em 1927. Em 1924, o físico inglês Patrick Blackett modificou a câmara de nuvens para fotografar cerca de 400.000 colisões alfa e descobriram que a maioria delas eram elásticas comuns, e 8 eram acompanhadas de decaimento, em que a partícula α era absorvida pelo núcleo alvo antes de ser dividida em dois fragmentos. Se tornou passo importante na compreensão das reações nucleares, pelas quais Blackett recebeu o Prêmio Nobel de Física de 1948.

Descoberta do nêutron e da fusão termonuclear

Cavendish tornou-se o palco para outras trabalhos interessantes. A existência do nêutron foi prevista por Rutherford em 1920. Depois de uma longa busca, em 1932 Chadwick descobriu essa partícula neutra, provando que o núcleo consiste em nêutrons e prótons, e seu colega, o físico inglês Norman Feder, logo mostrou que nêutrons podem causar reações nucleares mais leves que as partículas carregadas. Trabalhando com água pesada descoberta recentemente nos EUA, em 1934 Rutherford, Mark Oliphant da Austrália e Paul Harteck da Áustria bombardearam deutério com deutérios e realizaram a primeira fusão termonuclear.

A vida fora da física

O cientista tinha vários hobbies não científicos, incluindo golfe e automobilismo. Ernest Rutherford era, em suma, liberal, mas não era politicamente ativo, embora tenha servido como presidente conselho de especialistas Departamento de Pesquisa Científica e Industrial do governo e foi presidente vitalício (desde 1933) do Conselho de Assistência Acadêmica, uma organização criada para ajudar cientistas que fugiram de Alemanha nazista. Em 1931 ele se tornou um par, mas este evento foi ofuscado pela morte de sua filha, que morreu oito dias antes. Um notável cientista morreu em Cambridge após uma curta doença e foi enterrado na Abadia de Westminster.

Ernest Rutherford: fatos interessantes

• Ele freqüentou o Canterbury College, Universidade da Nova Zelândia com uma bolsa de estudos, obtendo um bacharelado e mestrado, e passou dois anos pesquisando que levaram à invenção de um novo tipo de rádio.
• Ernest Rutherford foi o primeiro graduado não-Cambridge que foi autorizado a realizar trabalhos de pesquisa no Laboratório Cavendish sob Sir J. J. Thomson.
• Durante a Primeira Guerra Mundial, ele trabalhou para resolver os problemas práticos de detecção de submarinos.
• Na Universidade McGill, no Canadá, Ernest Rutherford, junto com o químico Frederick Soddy, criou a teoria do decaimento atômico.
• Na Universidade de Victoria, em Manchester, ele e Thomas Royds provaram que a radiação alfa é composta de íons de hélio.
• A pesquisa de Rutherford sobre o decaimento de elementos e substâncias radioativas lhe rendeu o Prêmio Nobel em 1908.
• Seu mais famoso experimento Geiger-Marsden, que demonstrou natureza nuclearátomo, o físico passou depois de receber o prêmio da Academia Sueca.
• O 104º elemento químico, rutherfordium, foi nomeado em sua homenagem, que foi chamado de kurchatovium na URSS e na Federação Russa até 1997.