Що зробив Резерфорд. Резерфорд відкриває атомне ядро

Резерфорд ЕРНЕСТ

(1871 р - 1937 г.)

Геніальний англійський фізик і хімік Ернест Резерфорд народився 30 серпня 1871 року в Спрінг-Гроув, неподалік від міста Нельсон в Новій Зеландії. Він був четвертою дитиною в багатодітній родині Джеймса і Марти Резерфорд (уродженої Томпсон).

Батько Ернеста працював колісним майстром, інженером, будівельником, мельником. У 1843 році в пошуках кращого життя він переселився до Нової Зеландії з Шотландії. Мати Ернеста, Марта Томпсон, була шкільною вчителькою і переїхала в тринадцятирічному віці в Нельсон з Англії.

У дитинстві Резерфорд вів життя, типову для сільського хлопчиська, допомагав доїти корів, збирати дрова. По суботах разом з іншими дітьми майбутній вчений майстрував рогатки і плавав наввипередки. Оскільки батько часто змінював роботу, сім'ї доводилося весь час переїжджати.

У віці 10 років Ернест пішов до місцевої школи Фоксхілла, де прочитав першу наукову книгу. У цьому році він провів свій перший досвід з вимірювання швидкості звуку, наведений в підручнику.

У 1887 році Ернест надійшов в Нельсон-коледж і незабаром став одним з кращих учнів. Особливо молодого Резерфорда цікавила математика. Багато вільного часу Ернест приділяв грі в регбі, але це не завадило йому отримати одну з десяти шкільних стипендій, що дає можливість вступити в Кентерберійський коледж в Крайчестере (філія Новозеландського університету), одному з найбільших міст Нової Зеландії.

У 1892 році Ернесту Резерфорду була присуджена ступінь бакалавра гуманітарних наук. Улюбленими предметами майбутнього вченого в коледжі були фізика і хімія. Він краще за всіх здав іспити з цих предметів і став бакалавром природничих наук.

У своїй магістерській роботі Ернест досліджував високочастотні радіохвилі, відкриті близько десяти років тому. Для вивчення цього явища Резерфорд сконструював бездротовий радіоприймач, за допомогою якого отримував сигнали з відстані більше півмилі.

До двадцяти трьох років Ернест Резерфорд мав уже три наукові ступені. У той час найбільш обдарованим молодим заморським підданим Британії раз в два роки надавали спеціальну стипендію імені Всесвітньої виставки 1851 року, яка давала можливість удосконалюватися в науках в Англії. У 1895 році серед претендентів на отримання однієї стипендії було дві кандидатури - хіміка Маклорен і фізика Резерфорда.

Стипендію присудили Маклореном, але сімейні обставини не дозволили йому поїхати в Англію. Доля виявилася прихильна до Резерфорда, і восени 1895 року він за запрошенням Дж. Дж. Томсона переїхав до Англії, в Кавендішської лабораторію Кембриджського університету. У Кембриджі Резерфорд став першим докторантом директора лабораторії Джозефа Джона Томсона.

На той час Томсон був всесвітньо відомим вченим, членом Лондонського королівського товариства. Робота Резерфорда по дослідженню радіохвиль справила враження на знаменитого фізика, і він запропонував молодому вченому спільно вивчати процеси іонізації газів під дією рентгенівських променів, відкритих роком раніше Вільгельмом Рентгеном.

У 1896 році вчені опублікували спільну роботу «Про проходження електрики через гази, піддані дії променів Рентгена». У наступному році Резерфорд видав свою роботу «Магнітний детектор електричних хвиль і деякі його застосування». У цьому ж році він написав статтю «Про електризації газів, схильних до дії рентгенівських променів, і про поглинання рентгенівського випромінювання газами і парами».

Працюючи в Кавендішської лабораторії, Резерфорд уважно стежив за відкриттями інших фізиків і хіміків. Після того як в Паризької академії наук П'єр Кюрі і Марія Склодовська-Кюрі представили результати своїх досліджень, які довели, що крім урану існують і інші радіоактивні елементи, молодий вчений почав самостійні роботи в цій галузі. Він провів перші дослідження променів Беккереля і виявив неоднорідність випромінювання, що випускається ураном.

Спираючись на свої власні результати, Ернест Резерфорд і Дж. Дж. Томсон припустили, що під дією рентгенівських променів руйнуються атоми газу і з'являються негативно і позитивно заряджені частинки. Ці частинки вчені назвали іонами. Спільні праці вчених привели також до відкриття електрона - атомної частки, що несе негативний електричний заряд.

У грудні 1897 року Резерфорд продовжили стипендію імені Всесвітньої виставки, і він почав серйозно займатися дослідженням атомної структури. Однак коли в квітні 1898 року звільнилося місце професора Мак-Гіллского університету в Монреалі і молодому вченому запропонували цю посаду, він дав згоду. Восени 1898 Резерфорд почав викладати в Мак-Гіллском університеті.

У Канаді тоді ще двадцятисемирічний професор зробив безліч геніальних відкриттів. У 1899 році він виявив, що радіоактивний торій випускає газоподібний радіоактивний продукт. Це явище вчений назвав «еманацією» (випусканням). В результаті подальших досліджень було встановлено, що два інших радіоактивних елементи - радій і актиній - теж виробляють еманацію.

Вчений показав, що існують, принаймні, два види випромінювання. Перше з них, яке легко поглиналося, він назвав альфа-випромінюванням, а друге, що володіє більшою проникаючою здатністю, - бета-випромінюванням.

Проаналізувавши результати досліджень, Резерфорд зробив висновок, що всі відомі науці радіоактивні елементи випускають альфа- і бета-промені. Оскільки через певний період часу радіоактивність елементів зменшувалася, вчений припустив, що всі радіоактивні елементи належать до одного сімейства атомів. Таким чином, їх можна класифікувати за періодом зменшення їх радіоактивності.

У 1902-1903 роках Резерфорд, разом з Фредеріком Содді, одним із засновників радіохімії, продовжив дослідження в даній області. Вчені відкрили загальний закон радіоактивних перетворень, висловили його в математичній формі, ввели поняття «період напіврозпаду», а також виклали основні положення створеної ними теорії радіоактивності.

За Резерфорда і Содді, радіоактивність виникала в тому випадку, коли атом відкидав частку самого себе. В результаті втрати атом одного хімічного елемента перетворювався в атом іншого.

Відкриття вчених увійшли до переліку найважливіших наукових подій XX століття. Всі колишні аксіоми про неподільність і незмінності атомів були зруйновані. Вчені сформулювали закони перетворень, з яких випливало, що перетворення хімічних елементів при радіоактивних розпадах не тільки відбуваються, але і уповільнити або припинити їх не є можливим.

Досліджуючи радіоактивні перетворення, Резерфорд і Содді підрахували енергію альфа-часток, що випускаються радієм, і зробили висновок, що енергія радіоактивних перетворень у багато тисяч, а може, і мільйонів разів перевищує енергію будь-якого молекулярного перетворення. На думку вчених, цю енергію необхідно було враховувати при будь-яких явищах космічної фізики, зокрема, сталість сонячної енергії вони пояснювали тим, що на Сонці відбуваються процеси субатомного перетворення.

У 1903 році Резерфорд провів ряд експериментів, які доводять його теорію, а також показав, що альфа-частинки несуть позитивний заряд.

Роботи Резерфорда принесли йому величезну популярність. У 1903 році він був обраний членом Лондонського королівського товариства.

У 1904 році Резерфорд написав книгу «Радіоактивність», в якій представив і сформулював результати своїх досліджень. У наступному році він опублікував свою другу книгу «Радіоактивні перетворення». Резерфорда стали запрошувати на роботу різні університети і науково-дослідні центри різних країн. У 1907 році він вирішив змінити місце проживання і повернувся в Англію. 24 травня 1907 Резерфорд приїхав в Манчестер, де зайняв пост професора фізики в Манчестерському університеті.

У Манчестері Резерфорд продовжив свої дослідження. За допомогою Гейгера він організував при університеті школу з вивчення радіоактивності. У 1908 році Резерфорд допоміг Гансу Гейгера створити лічильник альфа-частинок і в наступному році довів, що альфа-частинки є двічі іонізованими атомами гелію.

У 1908 році «за проведені ним дослідження в області розпаду елементів у хімії радіоактивних речовин» Резерфорда була присуджена Нобелівська премія з хімії. У презентаційній промові президент Шведської королівської академії наук К. Б. Хассельберг вказав на велике значення відкриттів вченого.

У своїй Нобелівської лекції «Хімічна природа альфа-частинок в радіоактивних речовинах», прочитаної 11 грудня 1908, Резерфорд припустив, що альфа-частинки ідентичні за масою і складом і складаються з ядер атомів гелію. З цього випливає, що атоми радіоактивних елементів також частково складаються з атомів гелію.

Після отримання Нобелівської премії Резерфорд почав досліджувати будову атома. Він звернувся до методики, яку застосовував разом з Дж. Дж. Томсоном в Кавендішської лабораторії, - до просвічування альфа-частками. Вчений разом з асистентами Гансом Гейгером і Ернстом Марсденом провів ряд дослідів, в яких бомбардував пластинку тонкої золотої фольги альфа-частинками, випромінюваними ураном. У той час фізики вважали, що відстані між атомами в твердих тілах приблизно такі ж, як і розміри атомів. Звідси можна було зробити висновок, що альфа-частинки не зможуть пролетіти навіть крізь тонку фольгу.

Вже перші досліди Резерфорда спростували цей висновок - більшість альфа-частинок пронизувала фольгу, майже не відхиляючись. Але приблизно в одному з 8000 випадків вони відхилялися від очікуваного напрямку в навіть більшою мірою, ніж це допускалося теорією, немов стикаючись з якоюсь перешкодою. Ця дивовижна аномалія виявилася початковим пунктом в розробці ядерної моделі атома.

Після того як Дж. Дж. Томсон відкрив, що електрони мають негативний електричний заряд, він запропонував модель атома у вигляді позитивно зарядженої краплі радіусом в стомільйонний частку (10,8) сантиметри, всередині якої знаходяться крихітні негативно заряджені електрони. Позитивні і негативні заряди рівномірно розподілялися в атомі і, отже, не могли значною мірою змінювати напрямок руху альфа-частинок.

Виходячи зі своїх дослідів, в 1911 році Резерфорд відмовився від моделі Томсона і запропонував нову модель атома. Свої ідеї він виклав у статті «Розсіювання альфа- і бета-випромінювань в речовині і структура атома» травневого номера журналу «Philosophical Magazin» - вісника безлічі геніальних відкриттів.

За Резерфорда, в центрі атома знаходиться ядро, в якому зосереджені позитивно заряджені частинки і яке становить всю масу атома. Негативно заряджені частинки (електрони) розміщені на орбіті ядра, на досить великій відстані від нього. Оскільки маси електронів значно менше мас альфа-частинок, останні майже не відхиляються, пронизуючи електронні хмари. І тільки в тому випадку, коли альфа-частинки пролітає близько від позитивно зарядженого ядра, кулоновская сила відштовхування різко змінює її траєкторію.

Модель Резерфорда, яка на сьогоднішній день є загальноприйнятою, нагадувала крихітну модель Сонячної системи і отримала назву «планетарної моделі атома».

Після того як в 1913 році один і співробітник Резерфорда датський фізик Нільс Бор вніс в планетарну модель ідею квантів, модель атома отримала світове визнання. Бор припустив, що в атомі існують орбіти, рухаючись по яких електрон отримує прискорення, і вказав правило для знаходження таких стаціонарних орбіт. При переході електрона з однієї орбіти на іншу відповідно до закону збереження енергії з'являються кванти випромінювання.

Теорія Нільса Бора усунула головний недолік планетарної моделі атома - електродинамічну неминучість падіння обертового електрона на ядро.

Під час Першої світової війни англійський уряд призначив Резерфорда членом громадянського комітету Управління винаходів і досліджень британського адміралтейства. У його обов'язки входило винахід методу виявлення підводних човнів супротивника за допомогою акустики.

Після війни Ернест Резерфорд повернувся в манчестерську лабораторію.

У 1919 році геніальний вчений здійснив першу штучну ядерну реакцію. Після бомбардування атомів водню, а потім і азоту, альфа-частками Резерфорд виявив, що при цьому утворюються атоми кисню. В результаті бомбардування стався розпад стійкого атома. Спираючись на дослідження Резерфорда і використовуючи результати своїх досліджень, в 1934 році Фредерік і Ірен Жоліо-Кюрі відкрили штучну радіоактивність.

До цього часу Резерфорд придбав славу видатного фізика-практика за всю історію фізики, одного з найгеніальніших людей свого часу.

У 1919 році Ернест Резерфорд став наступником Томсона, отримавши посади професора експериментальної фізики Кембриджського університету і директора Кавендішської лабораторії. Через два роки він став професором природничих наук в Королівському інституті в Лондоні. Ще через два роки, в 1923 році, Резерфорд стає президентом Британської асоціації сприяння розвитку науки, а з 1925 по 1930 рік є президентом Лондонського королівського товариства. У 1930 році вчений був призначений головою урядового консультативної ради Управління наукових і промислових досліджень.

Ернест Резерфорд був не лише геніальним вченим, але і талановитим організатором. Перебуваючи на керівних посадах, він привертав до своїх робіт багатьох молодих фізиків, удостоєних згодом Нобелівських премій. Перед ним схиляли голову все видатні фізики тієї епохи. Коли колеги відзначили його здатність завжди перебувати «на гребені хвилі» наукових досліджень, він відповів: «А чому б і ні? Адже це я викликав хвилю, чи не так? » Мало хто заперечував проти цього твердження. Резерфорда вважали своїм учителем десятки вчених зі світовим ім'ям: П. Л. Капіца, Г. Мозлі, Дж. Чедвік, Дж. Кокрофт, М. Оліфант, В. Гейтлер, О. Ган, Ю. Б. Харитон і ін.

Незважаючи на вік і зайнятість, Резерфорд весь час продовжував свої дослідження. У 1920 році він передбачив існування нейтрона (відкритого його учнем Джеймсом Чедвиком в 1932 році), існування атома водню з атомною масою, що дорівнює двом (дейтерію), ввів поняття «протон», в 1933 році ініціював експериментальну перевірку взаємозв'язку маси і енергії в ядерних процесах .

У своїй останній експериментальній роботі в 1934 році Резерфорд спільно з Маркусом Оліфант і Паулем Хартек відкрив тритій - надважкий ізотоп водню.

До самої смерті Ернест Резерфорд зберігав гарний настрій і відрізнявся міцним здоров'ям. Він блискуче виробляв в розумі складні математичні обчислення, дивуючи своїх колег і співробітників.

Після нетривалої хвороби знаменитий учений помер у Кембриджі 19 жовтня 1937 року і був похований у Вестмінстерському абатстві неподалік від могили Ісаака Ньютона, Чарльза Дарвіна і Майкла Фарадея.

Ернест Резерфорд народився 30 серпня 1871 року в Брайтуотере, мальовничому містечку Нової Зеландії. Він був четвертою дитиною в сім'ї вихідців з Шотландії Джеймса Резерфорда і Марти Томсон, і з дванадцяти дітей він виявився найбільш обдарованим. Ернест блискуче закінчив початкову школу, отримавши 580 балів з 600 можливих і премію в 50 фунтів стерлінгів для продовження освіти.
У коледжі в Нельсона, де Ернеста Резерфорда взяли в п'ятий клас, вчителі звернули увагу на його виняткові математичні здібності. Але математиком Ернест не став. Не став він і гуманітарієм, хоча виявляв неабиякі здібності до мов і літератури. Доля вирішує було розпорядитися, щоб Ернест захопився природничими науками - фізикою і хімією.
Після закінчення коледжу Резерфорд надійшов в Кентерберійський університет, і вже на другому курсі він виступив з доповіддю "Еволюція елементів", в якому висловив припущення, що хімічні елементи являють собою складні системи, що складаються з одних і тих же елементарних частинок. Студентський доповідь Ернеста не був належним чином оцінений в університеті, проте його експериментальні роботи, наприклад, створення приймача електромагнітних хвиль, здивували навіть великих вчених. Лише через декілька місяців йому була присуджена "стипендія 1851 року", якою відзначалися найталановитіші випускники провінційних англійських університетів.
Після цього Резерфорд протягом трьох років працював в Кембриджі, в Кавендішської лабораторії, під керівництвом відомого фізика Джозефа-Джона Томсона. У 1898 р він почав вивчати радіоактивність. Перше ж фундаментальне відкриття Резерфорда в цій області - виявлення неоднорідності випромінювання, що випускається ураном - зробило його ім'я відомим у науковому світі; завдяки йому в науку увійшло поняття про альфа- і бета-випромінювання.
У тому ж році 26-річного Резерфорда запросили в Монреаль як професор Мак-Гіллского університету - кращого в Канаді. Цей університет отримав назву по імені свого засновника - переселенця з Шотландії, якому під кінець життя вдалося розбагатіти. Перед від'їздом Резерфорда в Канаду Дж. Томсон вручив йому рекомендаційного листа, де було написано: "У моїй лабораторії ще ніколи не було молодого вченого з таким ентузіазмом і здібностями до оригінальних досліджень, як пан Резерфорд, і я впевнений, що, якщо він буде обраний , то створить видатну школу фізиків в Монреалі ... ". Передбачення Томсона збулося. Резерфорд пропрацював в Канаді 10 років і дійсно створив там наукову школу.
У 1903 р 32-річний вчений був обраний членом Лондонського Королівського товариства - британської Академії наук.
У 1907 р Резерфорд разом з родиною переїжджає з Канади до Англії, щоб зайняти посаду професора кафедри фізики Манчестерського університету. Відразу ж після приїзду Резерфорд зайнявся експериментальними дослідженнями радіоактивності. Разом з ним працював його помічник і учень, німецький фізик Ханс Гейгер (1882-1945), який розробив іонізаційний метод вимірювання інтенсивності випромінювання - широко відомий лічильник Гейгера. Резерфорд зробив серію досвідів, які підтвердили, що альфа-частинки являють собою двічі іонізованниє атоми гелію. Разом з іншим своїм учнем, Ернестом Марсденом (1889-1970), він досліджував особливості проходження альфа-частинок через тонкі металеві пластинки. На підставі цих дослідів вчений запропонував планетарну модель атома: в центрі атома - ядро, навколо якого обертаються електрони. Резерфорд передбачив відкриття нейтрона, можливість розщеплення атомних ядер легких елементів і штучних ядерних перетворень.
Протягом 18 років - з 1919 року і до кінця свого життя - Резерфорд очолював засновану в 1874 році Кавендішської лабораторію. До нього нею керували великі англійські фізики Максвелл, Релей і Томсон. Резерфорд не дожив всього декількох років до того, як німецькі фізики Отто Ган (1879-1968) і Лізі Майтнер (Майтнер) (1878-1968) відкрили розподіл урану.
За словами Патріка Блекетт, одного з найближчих співробітників Резерфорда, це відкриття " в даному разі стало останнім з великих відкриттів в ядерній фізиці, що відрізняється від фізики елементарних частинок. Резерфорд не дожив до кульмінаційного пункту розвитку напрямку, яке фактично було областю його наукової діяльності".

ЕРНЕСТ Резерфорд

Ернест Резерфорд народився 30 серпня 1871 року поблизу міста Нелсон (Нова Зеландія) в сім'ї переселенця з Шотландії. Ернест був четвертим з дванадцяти дітей. Мати його працювала сільською вчителькою. Батько майбутнього вченого організував деревообробне підприємство. Під керівництвом батька хлопчик отримав хорошу підготовку для роботи в майстерні, що згодом допомогло йому при конструюванні і споруді наукової апаратури.

Закінчивши школу в Хавелок, де в цей час жила сім'я, він отримав стипендію для продовження освіти в коледжі провінції Нельсон, куди вступив в 1887 році. Через два роки Ернест здав іспит в Кентерберійський коледж - філія Новозеландського університету в Крайчестере. У коледжі на Резерфорда дуже вплинули його вчителя: викладач фізики й хімії Е. У. Бікертон і математик Дж. Х. Х. Кук. Після того як в 1892 році Резерфорду була присуджена ступінь бакалавра гуманітарних наук, він залишився в Кентербері-коледжі і продовжив свої заняття завдяки отриманій стипендії з математики. На наступний рік він став магістром гуманітарних наук, краще всіх здавши іспити з математики та фізики. Його магістерська робота стосувалася виявлення високочастотних радіохвиль, існування яких було доведено близько десяти років тому. Для того щоб вивчити це явище, він сконструював бездротовий радіоприймач (за кілька років до того, як це зробив Марконі) і з його допомогою одержував сигнали, передані колегами з відстані півмилі.

У 1894 році в «Известиях філософського інституту Нової Зеландії» з'явилася його перша друкована праця «намагнічених заліза високочастотними розрядами». У 1895 році виявилася вакантною стипендія для отримання наукового освіти, перший кандидат на цю стипендію відмовився за сімейними обставинами, другим кандидатом був Резерфорд. Приїхавши до Англії, Резерфорд одержав запрошення Дж. Дж. Томсона працювати в Кембриджі в лабораторії Кавендіша. Так почався науковий шлях Резерфорда.

На Томсона справило глибоке враження проведене Резерфордом дослідження радіохвиль, і він в 1896 році запропонував спільно вивчати вплив рентгенівських променів на електричні розряди в газах. У тому ж році з'являється спільна робота Томсона і Резерфорда «Про проходження електрики через гази, піддані дії променів Рентгена». У наступному році виходить у світ заключна стаття Резерфорда «Магнітний детектор електричних хвиль і деякі його застосування». Після цього він повністю зосереджує свої сили на дослідженні газового розряду. У 1897 році з'являється і його нова робота «Про електризації газів, схильних до дії рентгенівських променів, і про поглинання рентгенівського випромінювання газами і парами».

Їх співпраця увінчалася вагомими результатами, включаючи відкриття Томсоном електрона - атомної частки, що несе негативний електричний заряд. Спираючись на свої дослідження, Томсон і Резерфорд висунули припущення, що, коли рентгенівські промені проходять через газ, вони руйнують атоми цього газу, вивільняючи однакове число позитивно і негативно заряджених частинок. Ці частинки вони назвали іонами. Після цієї роботи Резерфорд зайнявся вивченням атомної структури.

У 1898 році Резерфорд прийняв місце професора Макгіллского університету в Монреалі, де почав серію важливих експериментів, що стосуються радіоактивного випромінювання елемента урану. Резерфорда при проведенні його вельми трудомістких експериментів досить часто долало пригнічено настрій. Адже при всіх зусиллях він не отримував достатніх коштів для побудови необхідних приладів. Багато необхідної для дослідів апаратури Резерфорд побудував власними руками. Він працював в Монреалі досить довго - сім років. Виняток склала 1900 рік, коли під час короткої поїздки в Нову Зеландію Резерфорд одружився на Мері Ньютон. Пізніше у них народилася дочка.

У Канаді він зробив фундаментальні відкриття: їм була відкрита еманація торію і розгадана природа так званої індукованої радіоактивності; спільно з Содді він відкрив радіоактивний розпад і його закон. Тут їм була написана книга «Радіоактивність».

У своїй класичній праці Резерфорд і Содді торкнулися фундаментального питання про енергію радіоактивних перетворень. Підраховуючи енергію випускаються радієм альфа-частинок, вони приходять до висновку, що «енергія радіоактивних перетворень, по крайней мере, в 20 000 разів, а може, і в мільйон разів перевищує енергію будь-якого молекулярного перетворення» Резерфорд і Содді зробили висновок, що «енергія , прихована в атомі, у багато разів більше енергії, що звільняється при звичайному хімічному перетворенні ». Ця величезна енергія, на їхню думку, повинна враховуватися «при поясненні явищ космічної фізики». Зокрема, сталість сонячної енергії можна пояснити тим, «що на Сонці йдуть процеси субатомного перетворення».

Не можна не здивуватися прозорливості авторів, які побачили ще в 1903 році космічну роль ядерної енергії. Цей рік став роком відкриття цієї нової форми енергії, про яку з такою певністю висловлювалися Резерфорд і Содді, назвавши її внутрішньоатомної енергією.

Величезний розмах наукової роботи Резерфорда в Монреалі, їм було опубліковано як особисто, так і спільно з іншими вченими 66 статей, не рахуючи книги «Радіоактивність», яка принесла Резерфорду славу першокласного дослідника. Він отримує запрошення зайняти кафедру в Манчестері. 24 травня 1907 Резерфорд повернувся до Європи. Почався новий період його життя.

У Манчестері Резерфорд розгорнув бурхливу діяльність, залучаючи молодих вчених з різних країн світу. Одним з його діяльних співробітників був німецький фізик Ганс Гейгер, творець першого лічильника елементарних частинок (лічильника Гейгера). У Манчестері з Резерфордом працювали Е. Марсден, К. Фаянс, Г. Мозлі, Г. Хевеши та інші фізики і хіміки.

Що приїхав в Манчестер в 1912 році Нільс Бор пізніше згадував про цей період: «У цей час навколо Резерфорда групувалося велике число молодих фізиків з різних країн світу, залучених його надзвичайною обдарованістю як фізика і рідкісними здібностями як організатора наукового колективу».

У 1908 році Резерфорд була присуджена Нобелівська премія з хімії «за проведені ним дослідження в області розпаду елементів у хімії радіоактивних речовин». У своїй вступній промові від імені Шведської королівської академії наук К. Б. Хассельберг вказав на зв'язок між роботою, проведеною Резерфордом, і роботами Томсона, Анрі Беккереля, П'єра і Марі Кюрі. "Відкриття привели до приголомшливого висновку: хімічний елемент ... здатний перетворюватися в інші елементи», - сказав Хассельберг. У своїй Нобелівській лекції Резерфорд відзначив: «Є всі підстави вважати, що альфа-частинки, які так вільно викидаються з більшості радіоактивних речовин, ідентичні за масою і складом і повинні складатися з ядер атомів гелію. Ми, отже, не можемо не прийти до висновку, що атоми основних радіоактивних елементів, таких як уран і торій, повинні будуватися, принаймні частково, з атомів гелію ».

Після отримання Нобелівської премії Резерфорд зайнявся вивченням явища, яке спостерігалося при бомбардуванні пластинки тонкої золотої фольги альфа-частинками, випромінюваними таким радіоактивним елементом, як уран. Виявилося, що за допомогою кута відбиття альфа-частинок можна вивчати структуру стійких елементів, з яких складається пластинка. Відповідно до прийнятого тоді уявленням, модель атома була подібна до пудингу з родзинками: позитивні і негативні заряди були рівномірно розподілені усередині атома і, отже, не могли значною мірою змінювати напрямок руху альфа-частинок. Резерфорд, однак, зауважив, що певні альфа-частинки відхилялися від очікуваного напрямку в значно більшому ступені, ніж це допускалося теорією. Працюючи з Ернестом Марсденом, студентом Манчестерського університету, учений підтвердив, що досить велика кількість альфа-частинок відхиляється далі, ніж очікувалося, причому деякі під кутом більш ніж 90 градусів.

Розмірковуючи над цим явищем. Резерфорд в 1911 році запропонував нову модель атома. Згідно з його теорією, яка сьогодні стала загальноприйнятою, позитивно заряджені частинки зосереджені у важкому центрі атома, а негативно заряджені (електрони) знаходяться на орбіті ядра, на досить великій відстані від нього. Ця модель, подібна дрібної моделі Сонячної системи, має на увазі, що атоми складаються головним чином з порожнього простору.

Широке визнання теорії Резерфорда почалося, коли до роботи вченого в Манчестерському університеті підключився датський фізик Нільс Бор. Бор показав, що в термінах пропонованої Резерфордом структури можуть бути пояснені загальновідомі фізичні властивості атома водню, а також атомів декількох більш важких елементів.

Плідна робота Резерфордовского групи в Манчестері була перервана Першою світовою війною. Війна розкидала дружний колектив з різних, ворогуючим один з одним країнам. Був убитий Мозлі, тільки що прославив своє ім'я великим відкриттям в спектроскопії рентгенівських променів, Чедвік нудився в німецькому полоні. Англійське уряд призначив Резерфорда членом «адміральського штабу винаходів і досліджень» - організації, створеної для вишукування коштів боротьби з підводними човнами супротивника. У лабораторії Резерфорда в зв'язку з цим почалися дослідження поширення звуку під водою, щоб дати теоретичне обгрунтування для визначення місцезнаходження підводних човнів. Лише після закінчення війни вчений зміг відновити свої дослідження, але вже в іншому місці.

Після війни він повернувся в манчестерську лабораторію і в 1919 році зробив ще одне фундаментальне відкриття. Резерфорду вдалося провести штучним шляхом першу реакцію перетворення атомів. Бомбардуючи атоми азоту альфа-частками. Резерфорд відкрив, що при цьому утворюються атоми кисню. Це нове спостереження стало ще одним доказом спроможності атомів до перетворення. При цьому, в даному випадку з ядра атома азоту, виділяється протон - частка, що несе одиничний позитивний заряд. В результаті проведених Резерфордом досліджень різко зріс інтерес фахівців з атомної фізики до природи атомного ядра.

У 1919 році Резерфорд перейшов до Кембриджського університету, ставши наступником Томсона як професор експериментальної фізики і директора Кавендішської лабораторії, а в 1921-му обійняв посаду професора природничих наук у Королівському інституті в Лондоні. У 1925 році вчений був нагороджений британським орденом «За заслуги». У 1930 році Резерфорд був призначений головою урядового консультативної ради Управління наукових і промислових досліджень. У 1931 році він отримав звання лорда і став членом палати лордів британського парламенту.

Резерфорд прагнув до того, щоб науковим підходом до виконання всіх доручених йому завдань сприятиме примноженню слави його батьківщини. Він постійно і з великим успіхом доводив в авторитетних органах необхідність всілякої державної підтримки науки і проведення дослідницької роботи.

Перебуваючи на вершині своєї кар'єри, учений залучав до роботи у своїй лабораторії в Кембриджі багато талановитих молодих фізиків, в тому числі П. М. Блекетт, Джона Кокрофта, Джеймса Чедвіка і Ернеста Уолтона. Побував в цій лабораторії і радянський вчений Капіца.

В одному з листів Капіца називає Резерфорда Крокодилом. Справа в тому, що у Резерфорда був гучний голос, і він не вмів керувати ним. Могутній голос метра, котра знайшла кого-небудь в коридорі, попереджав тих, хто знаходився в лабораторіях, про його наближення, і співробітники встигали «зібратися з думками». У «Спогадах про професора Резерфорді» Капіца писав: «Зовнішня він був досить щільний, зростання вище середнього, очі у нього були блакитні, завжди дуже веселі, особа дуже виразне. Він був рухливий, голос у нього був гучний, він погано вмів його модулювати, все знали про це, і за інтонацією можна було судити - в дусі професор чи ні. У всій його манері спілкування з людьми відразу з першого слова кидалися в очі його щирість і безпосередність. Відповіді його були завжди короткі, ясні і точні. Коли йому що-небудь розповідали, він негайно реагував, що б це не було. З ним можна було обговорювати будь-яку проблему - він відразу починав охоче говорити про неї ».

Незважаючи на те що у самого Резерфорда залишалося через це менше часу на активну дослідницьку роботу, його глибока зацікавленість у проведених дослідженнях і чітке керівництво допомагали підтримувати високий рівень робіт, що здійснюються в його лабораторії.

Резерфорд мав здатність виявляти найбільш важливі проблеми своєї науки, роблячи предметом дослідження ще невідомі зв'язки в природі. Поряд із властивим йому як теоретику даром передбачення Резерфорд мав практичної жилкою. Саме завдяки їй він був завжди точний в поясненні спостережуваних явищ, якими б незвичайними вони на перший погляд не здавалися.

Учні та колеги згадували про вченого як про милого, добру людину. Вони захоплювалися його надзвичайним творчим способом мислення, згадували, як він із задоволенням говорив перед початком кожного нового дослідження: «Сподіваюся, що це важлива тема, оскільки існує ще так багато речей, яких ми не знаємо».

Стурбований політикою, що проводиться нацистським урядом Адольфа Гітлера, Резерфорд в 1933 році став президентом Академічної ради допомоги, який був створений для надання сприяння тим, хто втік з Німеччини.

Майже до кінця життя він відрізнявся міцним здоров'ям і помер в Кембриджі 19 жовтня 1937 після нетривалої хвороби. У визнання видатних заслуг у розвитку науки вчений був похований у Вестмінстерському абатстві.

З книги 100 великих нобелівських лауреатів автора Мусский Сергій Анатолійович

ЕРНЕСТ Резерфорд (1871- 1937) Як пише В.І. Григор'єв: «Праці Ернеста Резерфорда, якого нерідко справедливо називають одним з титанів фізики нашого століття, роботи декількох поколінь його учнів справили величезний вплив не тільки на науку і техніку нашого століття, а й на

З книги Думки, афоризми і жарти знаменитих чоловіків автора

Ернест Резерфорд (1871-1937) англійський фізик Науки діляться на фізику і збирання марок. * * * Діалог між молодим фізиком і Резерфордом: - Я працюю з ранку до вечора. - А коли ж ви думаєте? * * * Три стадії визнання наукової істини: перша - «це абсурд», друга - «в цьому

З книги Велика Радянська Енциклопедія (БЛ) автора Вікіпедія

Блох Ернест Блох (Bloch) Ернест (24.7.1880, Женева, - 16.7.1959, Портленд, штат Орегон), швейцарський і американський композитор, скрипаль, диригент і педагог. Серед його вчителів - Е. Жак-Далькроз і Е. Ізаї. Професор Женевської консерваторії (1911-15). Виступав як симфонічний диригент в

З книги Велика Радянська Енциклопедія (КР) автора Вікіпедія

З книги Велика Радянська Енциклопедія (ЛА) автора Вікіпедія

З книги Великий словник цитат і крилатих виразів автора Душенко Костянтин Васильович

Резерфорд Ернест (Rutherford, Ernest, 1871-1937), британський фізик 23 ** А коли ж ви думаєте? Відповідь молодому фізику, який заявив, що працює з ранку до

З книги Всесвітня історія в висловах і цитатах автора Душенко Костянтин Васильович

56. ЕРНЕСТ Резерфорд (1871-1937) Ернест Резерфорд вважається найбільшим фізиком-експериментатором двадцятого століття. Він є центральною фігурою в наших знаннях в області радіоактивності, а також людиною, який поклав початок ядерної фізики. Крім свого

З книги автора

Як класифікував науки Ернест Резерфорд? Протягом більшої частини ХХ століття (з 1910-х по 1960-ті роки) багато фізиків зверхньо дивилися на своїх вчених побратимів, що займаються дослідженнями в інших областях природознавства. Розповідають, що, коли дружина американського

З книги автора

Резерфорд (Резефорд), Ернест (Rutherford, Ernest, 1871-1937), англійський фізик 52 Науки діляться на фізику і збирання марок. Як «знаменита гострота» Резерфорда наведено в кн. Дж. Б. Бёркса «Ернест Резерфорд в Манчестері» (1962). ? Birks J. B. Rutherford at Manchester. - London, 1962, p.

З книги автора

Бевіном, Ернест (Bevin, Ernest, 1881-1951), британський політик-лейборист, в 1945-1951 рр. міністр закордонних дел29Еслі відкрити цей ящик Пандори, невідомо, що за троянські коні звідти вискочат.О Раді Європи; наведено в кн. Р. Барклі «Ернест Бевин і Міністерство закордонних справ» (1975).

З книги автора

Рена, Ернест (Renan, Ernest, 1823-1892), французький історік23бГреческое диво. // Miracle grec. «Молитва до Акрополя» (1888) «Я давно вже більше не вірив в чудо в буквальному сенсі; а єдина в своєму роді доля єврейського народу, що веде до Ісуса і християнства, здавалася мені чимось

Як пише В.І. Григор'єв: «Праці Ернеста Резерфорда, якого нерідко справедливо називають одним з титанів фізики нашого століття, роботи декількох поколінь його учнів справили величезний вплив не тільки на науку і техніку нашого століття, а й на життя мільйонів людей. Він був оптимістом, вірив в людей і в науку, якій присвятив усе життя ».

Ернест Резерфорд народився 30 серпня 1871 року поблизу міста Нелсон (Нова Зеландія), в сім'ї переселенця з Шотландії колісного майстра Джеймса Резерфорда.

Ернест був четвертою дитиною в сім'ї, крім нього було ще б синів і 5 дочок. Мати його. Березня Томпсон, працювала сільською вчителькою. Коли батько організував деревообробне підприємство, хлопчик часто працював під його керівництвом. Отримані навички згодом допомогли Ернесту при конструюванні і споруді наукової апаратури.

Ернест виявив блискучі здібності. Після закінчення четвертого курсу він удостоївся нагороди за кращу роботу з математики і посів перше місце на магістерських іспитах, причому не тільки з математики, а й з фізики. Ставши в 1892 році магістром мистецтв, він не покинув коледж. Резерфорд поринув у свою першу самостійну наукову роботу. Вона мала назву «Магнетізація заліза при високочастотних розрядах» і стосувалася виявлення високочастотних радіохвиль. Для того щоб вивчити це явище, він сконструював радіоприймач (за кілька років до того, як це зробив Марконі) і з його допомогою одержував сигнали, передані колегами з відстані півмилі. Робота молодого вченого була опублікована в 1894 році в «Известиях філософського інституту Нової Зеландії».

Найбільш обдарованим молодим заморським підданим британської корони один раз в два роки надавалася особлива стипендія, що давала можливість поїхати для удосконалення в науках в Англію. У 1895 році виявилася вакантною стипендія для отримання наукового освіти. Перший кандидат на цю стипендію хімік Маклорен відмовився за сімейними обставинами, другим кандидатом був Резерфорд. Приїхавши до Англії, Резерфорд одержав запрошення Дж.Дж. Томсона працювати в Кембриджі в лабораторії Кавендіша. Так почався науковий шлях Резерфорда.

На Томсона справило глибоке враження проведене Резерфордом дослідження радіохвиль, і він в 1896 році запропонував спільно вивчати вплив рентгенівських променів на електричні розряди в газах. У тому ж році з'являється спільна робота Томсона і Резерфорда «Про проходження електрики через гази, піддані дії променів Рентгена». Наступного року вийшла в світ заключна стаття Резерфорда по цій тематиці «Магнітний детектор електричних хвиль і деякі його застосування». Після цього він повністю зосереджує свої сили на дослідженні газового розряду. У 1897 році з'являється і його нова робота «Про електризації газів, схильних до дії рентгенівських променів, і про поглинання рентгенівського випромінювання газами і парами».

Співпраця з Томсоном увінчалася вагомими результатами, включаючи відкриття останнім електрона - частки, що несе негативний електричний заряд. Спираючись на свої дослідження, Томсон і Резерфорд висунули припущення, що, коли рентгенівські промені проходять через газ, вони руйнують атоми цього газу, вивільняючи однакове число позитивно і негативно заряджених частинок. Ці частинки вони назвали іонами. Після цієї роботи Резерфорд зайнявся вивченням атомної структури речовини.

Восени 1898 Резерфорд зайняв місце професора Макгілльского університету в Монреалі. Викладання Резерфорда на перших порах йшло не дуже успішно: студентам не сподобалися лекції, які молодий і ще не цілком навчився відчувати аудиторію професор перенасичувати деталями. Деякі труднощі виникли спочатку і в науковій роботі через те, що затримувалося прибуття замовлених радіоактивних препаратів. Адже при всіх зусиллях він не отримував достатніх коштів для побудови необхідних приладів. Багато необхідної для дослідів апаратури Резерфорд побудував власними руками.

Проте він працював в Монреалі досить довго - сім років. Виняток склала 1900 рік, коли під час короткого перебування в Новій Зеландії Резерфорд одружився. Його обраницею стала Мері Джорджії Ньютон, дочка господині того пансіону в Крайстчерчі, в якому він колись жив. 30 березня 1901 народилася єдина дочка подружжя Резерфорд. За часом це майже збіглося з народженням нової глави в фізичній науці -Фізика ядра.

«У 1899 році Резерфорд відкриває еманацію торію, а в 1902-03 роках він разом з Ф. Содді вже приходить до загального закону радіоактивних перетворень, - пише В.І. Григор'єв. - Про це науковому подію потрібно сказати докладніше. Все хіміки світу твердо засвоїли, що перетворення одних хімічних елементів в інші неможливо, що мрії алхіміків робити золото зі свинцю слід поховати навіки. І ось з'являється робота, автори якої стверджують, що перетворення елементів при радіоактивних розпадах не тільки відбуваються, але і що навіть ні припинити, ні сповільнити їх неможливо. Більш того, формулюються закони таких перетворень. Ми тепер розуміємо, що положення елемента в періодичній системі Менделєєва, а значить, і його хімічні властивості, визначаються зарядом ядра. При альфа розпаді, коли заряд ядра зменшується на дві одиниці (за одиницю приймається «елементарний» заряд -модуль заряду електрона), елемент «переміщається» на дві клітинки вгору в таблиці Менделєєва, при електронному бета розпаді - на одну клітинку вниз, при позитронному - на клітинку вгору. Незважаючи на гадану простоту і навіть очевидність цього закону, його відкриття стало одним з найважливіших наукових подій початку ХХ століття ».

У своїй класичній праці «Радіоактивність» Резерфорд і Содді торкнулися фундаментального питання про енергію радіоактивних перетворень. Підраховуючи енергію випускаються радієм альфа частинок, вони приходять до висновку, що «енергія радіоактивних перетворень, по крайней мере, в 20000 разів, а може, і в мільйон разів перевищує енергію будь-якого молекулярного перетворення». Резерфорд і Содді зробили висновок, що «енергія, прихована в атомі, у багато разів більше енергії, що звільняється при звичайному хімічному перетворенні». Ця величезна енергія, на їхню думку, повинна враховуватися «при поясненні явищ космічної фізики». Зокрема, сталість сонячної енергії можна пояснити тим, «що на Сонці йдуть процеси субатомного перетворення».

Не можна не здивуватися прозорливості авторів, які побачили ще в 1903 році космічну роль ядерної енергії. Цей рік став роком відкриття нової форми енергії, про яку з упевненістю висловлювалися Резерфорд і Содді, назвавши її внутрішньоатомної енергією.

Що здобув світову славу вчений, член Лондонського королівського товариства (1903) отримує запрошення зайняти кафедру в Манчестері. 24 травня 1907 Резерфорд повернувся до Європи. Тут Резерфорд розгорнув бурхливу діяльність, залучаючи молодих вчених з різних країн світу. Одним з його діяльних співробітників був німецький фізик Ганс Гейгер, творець першого лічильника елементарних частинок. У Манчестері з Резерфордом працювали Е. Марсден, К. Фаянс, Г. Мозлі, Г. Хевеши та інші фізики і хіміки.

У 1908 році Резерфорд у була присуджена Нобелівська премія з хімії «за проведені ним дослідження в області розпаду елементів у хімії радіоактивних речовин». У своїй вступній промові від імені Шведської королівської академії наук К.Б. Хассельберг вказав на зв'язок між роботою, проведеною Резерфордом, і роботами Томсона, Анрі Беккереля, П'єра і Марії Кюрі. "Відкриття привели до приголомшливого висновку: хімічний елемент ... здатний перетворюватися в інші елементи», - сказав Хассельберг. У своїй Нобелівської лекції Резерфорд відзначив: «Є всі підстави вважати, що альфа частинки, які так вільно викидаються з більшості
радіоактивних речовин, ідентичні за масою і складом і повинні складатися з ядер атомів гелію. Ми, отже, не можемо не прийти до висновку, що атоми основних радіоактивних елементів, таких як уран і торій, повинні будуватися, принаймні частково, з атомів гелію ».

Після отримання Нобелівської премії Резерфорд провів експерименти по бомбардуванні пластинки тонкої золотої фольги альфа частинками. Отримані дані привели його в 1911 році до нової моделі атома. Згідно з його теорією, що стала загальноприйнятою, позитивно заряджені частинки зосереджені у важкому центрі атома, а негативно заряджені (електрони) знаходяться на орбіті ядра, на досить великій відстані від нього. Ця модель подібна дрібної моделі Сонячної системи. Вона має на увазі, що атоми складаються головним чином з порожнього простору.

Широке визнання теорії Резерфорда почалося, коли до роботи вченого в Манчестерському університеті підключився датський фізик Нільс Бор. Бор показав, що в термінах, запропонованих Резерфордом, структури можуть бути пояснені загальновідомими фізичними властивостями атома водню, а також атомів декількох більш важких елементів.

Плідна робота Резерфордовского групи в Манчестері була перервана Першою світовою війною. Англійське уряд призначив Резерфорда членом «адміральського штабу винаходів і досліджень» - організації, створеної для вишукування коштів боротьби з підводними човнами супротивника. У лабораторії Резерфорда в зв'язку з цим почалися дослідження по поширенню звуку під водою. Лише після закінчення війни вчений зміг відновити свої дослідження атома.

Після війни він повернувся в манчестерську лабораторію і в 1919 році зробив ще одне фундаментальне відкриття. Резерфорду вдалося провести штучним шляхом першу реакцію перетворення атомів. Бомбардуючи атоми азоту альфа частками, Резерфорд одержав атоми кисню. В результаті проведених Резерфордом досліджень різко зріс інтерес фахівців з атомної фізики до природи атомного ядра.

У тому ж 1919 році Резерфорд перейшов до Кембриджського університету, ставши наступником Томсона як професор експериментальної фізики і директора Кавендішської лабораторії, а в 1921 му обійняв посаду професора природничих наук у Королівському інституті в Лондоні. У 1925 році вчений був нагороджений британським орденом «За заслуги». У 1930 році Резерфорд був призначений головою урядового консультативної ради управління наукових і промислових досліджень. У 1931 році він отримав звання лорда і став членом палати лордів британського парламенту.

Майже до кінця життя він відрізнявся міцним здоров'ям і помер в Кембриджі 20 жовтня 1937 після нетривалої хвороби. У визнання видатних заслуг у розвитку науки вчений був похований у Вестмінстерському абатстві.

У вашому браузері відключений Javascript.
Щоб зробити розрахунки, Вам потрібно включити елементи ActiveX!

19 жовтня 1937 помер видатний фізик Ернест Резерфорд. Всі досліди, поставлені вченим, носили фундаментальний характер і відрізнялися винятковою простотою і ясністю. Ми зробили підбірку найбільш значущих відкриттів Резерфорда.

Одним з перших відкриттів Резерфорда стали компоненти радіоактивного випромінювання в 1898 році. Вчений назвав їх альфа-і бета-променями. Пізніше він продемонстрував природу кожного компонента (вони складаються з об'єктів, що швидко частинок), а також показав, що існує ще й третій компонент, який назвав гамма-променями. До нього подружжя Кюрі і безліч інших вчених вважали енергію зовнішнім джерелом. Однак Резерфорд з'ясував, що потужна енергія виходить зсередини окремих атомів урану! Цим своїм відкриттям він поклав початок важливої \u200b\u200bконцепції атомної енергії.

Ставши професором університету Макгілла в Монреалі (Канада), Резерфорд плідно співпрацює з Фредеріком Содді, в той час молодшим лаборантом хімічного факультету. Їх робота дала революційні плоди. У 1903 році Резерфорд і Содді висунули і довели ідею про перетворенні елементів в процесі радіоактивного розпаду. До цього вчені вважали, що окремі атоми неподільні і незмінні. Однак Резерфорд з помічником зміг показати, що коли атом випускає альфа-або бета-промені, він перетворюється в атом іншого сорту. Так, в ході безлічі експериментів він трансформував уран в свинець. Крім того, Резерфорд виміряв швидкість розпаду і сформулював важливу концепцію «напіврозпаду». Це незабаром привело до техніки радіоактивного обчислення, яка стала одним з найважливіших наукових інструментів і знайшла широке застосування в геології, археології, астрономії та в багатьох інших областях. Саме ця приголомшлива низка відкриттів принесла вченому в 1908 році Нобелівську премію.

Наступне відкриття назавжди потрясло звичне бачення світу. Почалося все з того, що під час дослідів Резерфорд зауважив, що деякі альфа-частинки, проходячи крізь золоту фольгу, відхиляються дуже сильно. Фактично деякі взагалі відлітають назад. Вчений відразу зрозумів, що за цим криється щось важливе і продовжив вивчати атоми. Він знайшов єдиний шлях, що пояснює результати експериментів: атом золота складався майже повністю з пустого простору, а практично вся атомна маса була сконцентрована в центрі, в маленькому «Ядрі» атома. Відзначимо, що раніше атоми золота вважали твердими, непроникними як «крихітні більярдні кулі». Відкриття вразило вчених. Воно є основою всіх сучасних теорій будови атома. До речі, на дослідженнях Резерфорда грунтувався Нільс Бор, що описує атом як мініатюрну сонячну систему, керовану квантовою механікою. Він використовував для своєї моделі в якості відправної точки ядерну теорію Резерфорда.

Після відкриття з'явилася нова гілка науки: вивчення атомного ядра. До речі, в ній вченому теж судилося стати першопрохідцем. У 1919 році він домігся успіху при трансформуванні ядер азоту в ядра кисню, обстрілюючи перші швидкорухомих альфа-частками. Саме про це досягнення мріяли вчені до Резерфорда. Стало ясно, що ядерні трансформації можуть бути джерелом енергії Сонця. А трансформація атомних ядер є ключовим процесом в атомну зброю і на атомних електростанціях.