Біографія
Ернест Резерфорд (30 серпня 1871, Спрінг Грув - 19 жовтня 1937, Кембридж) - британський фізик новозеландського походження.
Відомий як «батько» ядерної фізики, створив планетарну модель атома. Лауреат Нобелівської премії з хімії 1908
Резерфорд народився в невеликому новозеландському селищі Спрінг-Грув (англ. Spring Grove) поблизу міста Нельсона. Батько - Джеймс Розерфорд, мати - Марта Томсон. Ернест був четвертою дитиною в сім'ї з дванадцяти. Успішно закінчив коледж в Нельсона, отримавши 580 балів з 600 можливих і премію в 50 фунтів стерлінгів для продовження навчання в Кентерберійському Коледжі в місті Крайстчерч.
У 1895 році, після отримання ступеня бакалавра природничих наук і двох років досліджень в передовій області електрики, Резерфорд вирушив до Англії для подальшого навчання в Кавендішськой лабораторії Кембріджського університету (1895 - 1898).
Ернест Резерфорд вважається найбільшим фізиком-експериментатором двадцятого сторіччя. Він є центральною фігурою в наших знаннях в області радіоактивності, а також людиною, який започаткував ядерній фізиці.
Крім свого величезного теоретичного значення його відкриття отримали широкий спектр застосування, включаючи: ядерна зброя, атомні електростанції, радіоактивні обчислення і дослідження радіації. Вплив праць Резерфорда на світ величезна. Воно продовжує зростати і, схоже, ще збільшиться в майбутньому.
Резерфорд народився і виріс в Новій Зеландії. Там він вступив до Кентерберійський коледж і до двадцяти трьох років отримав три ступеня (бакалавра гуманітарних наук, бакалавра природничих наук, магістра гуманітарних наук).
На наступний рік йому присудили право на навчання в Кембріждском університеті в Англії, де він провів три роки як студент-дослідник під керівництвом Дж. Дж. Томсона, одного з провідних учених того часу. У двадцять сім років Резерфорд став професором фізики в університеті Макджіл в Канаді.
Там він працював дев'ять років і в 1907 році повернувся до Англії, щоб очолити фізичний факультет Манчестерського університету. У 1919 році Резерфорд повернувся в Кембридж, цього разу як директор Кавендішської лабораторії, і залишався на цій посаді до кінця життя.
Відкриття Резерфорда
Радіоактивність була відкрита в 1896 році французьким ученим Антуаном Анрі Беккерелем, коли він проводив експерименти з урановими сполуками. Але незабаром Беккерель втратив інтерес до цього предмету, і велика частина наших основних знань в області радіоактивності відбувається з широких досліджень Резерфорда. (Марі і П'єр Кюрі відкрили ще два радіоактивних елементи - полоній і радій, але не зробили відкриттів фундаментального значення.)
Одне з перших відкриттів Резерфорда полягало в тому, що радіоактивне випромінювання урану складається з двох різних компонентів, які вчений назвав альфа- і бета-промені. Пізніше він продемонстрував природу кожного компонента (вони складаються з об'єктів, що швидко частинок) і показав, що існує ще й третій компонент, який назвав гамма-променями.
Важлива риса радіоактивності - це пов'язана з нею енергія. Беккерель, подружжя Кюрі і безліч інших вчених вважали енергію зовнішнім джерелом. Але Резерфорд довів, що дана енергія - яка набагато могутніше, ніж звільняється при хімічних реакціях, - виходить зсередини окремих атомів урану! Цим він поклав початок важливої концепції атомної енергії.
Вчені завжди припускали, ніби окремі атоми неподільні і незмінні. Але Резерфорд (за допомогою дуже талановитого молодого помічника Фредеріка Содді) зміг показати, що коли атом випускає альфа- або бета-промені, він перетворюється в атом іншого сорту.
Спочатку хіміки не могли в це повірити. Однак Резерфорд і Содді провели цілу серію експериментів з радіоактивним розпадом і трансформували уран в свинець.
Також Резерфорд виміряв швидкість розпаду і сформулював важливу концепцію "напіврозпаду". Це невдовзі призвело до техніки радіоактивного обчислення, яке стало одним з найважливіших наукових інструментів і знайшло широке застосування в геології, археології, астрономії та в багатьох інших областях.
Ця приголомшлива серія відкриттів принесла Резерфорду в 1908 році Нобелівську премію (пізніше Нобелівську премію отримав і Содді), але його найбільше досягнення було ще попереду. Він зауважив, що бистродвіжущиеся альфа-частинки здатні проходити крізь тонку золоту фольгу (не полишаючи видимих слідів!), Але при цьому злегка відхиляються.
Виникло припущення, що атоми золота, тверді, непроникні, як "крихітні більярдні кулі" - як раніше вважали вчені, - були м'якими всередині! Все виглядало так, ніби менші і тверді альфа-частинки можуть проходити крізь атоми золота як високошвидкісна куля через желе.
Але Резерфорд (працюючи з Гейгером і Марсденом, своїми двома молодими помічниками) виявив, що деякі альфа-частинки, проходячи крізь золоту фольгу, відхиляються дуже сильно. Фактично деякі взагалі відлітають назад. Відчувши, що за цим криється щось важливе, вчений ретельно порахував кількість частинок, полетіли в кожному напрямку.
Потім шляхом складного, але цілком переконливого математичного аналізу він показав єдиний шлях, яким можна було пояснити результати експериментів: атом золота складався майже повністю з порожнього простору, а практично вся атомна маса була сконцентрована в центрі, в маленькому "ядрі" атома.
Значення для науки
Відкриття Резерфордом атомних ядер є основою всіх сучасних теорій будови атома. Коли Нільс Бор через два роки опублікував знамениту працю, що описує атом як мініатюрну сонячну систему, керовану квантовою механікою, він використовував для своєї моделі в якості відправної точки ядерну теорію Резерфорда. Так само вчинили Гейзенберг і Шредінгер, коли вони сконструювали більш складні атомні моделі, використовуючи класичну та хвильову механіку.
Відкриття Резерфорда також призвело до появи нової гілки науки: вивчення атомного ядра. У цій області Резерфорду теж судилося стати піонером. У 1919 році він домігся успіху при трансформуванні ядер азоту в ядра кисню, обстрілюючи перші швидкорухомих альфа-частками. Це було досягнення, про яке мріяли стародавні алхіміки.
Незабаром стало ясно, що ядерні трансформації можуть бути джерелом енергії Сонця. Більше того, трансформація атомних ядер є ключовим процесом в атомній зброї і на атомних електростанціях. Отже, відкриття Резерфорда викликає набагато більший інтерес, ніж просто академічний.
Особистість Резерфорда постійно вражала всіх, хто з ним зустрічався. Він був великим людиною з гучним голосом, безмежній енергією і помітним недоліком скромності.
Коли колеги відзначали надприродну здатність Резерфорда завжди перебувати "на гребені хвилі" наукових досліджень, він відразу відповідав: "А чому б і ні? Адже це я викликав хвилю, чи не так?" Небагато вчені стали б заперечувати проти цього твердження.
Джерела:
- - біографія Е. Резерфорда;
- - стаття про Е. Резерфорді у Вікіпедії;
- - повна біографія Е. Резерфорда.