Rutherford Ernest (tahun hidup: 1871-08-30 - 1937-10-19) - Ahli fizik Inggeris, pencipta model planet atom, pengasas fizik nuklear. Beliau adalah ahli Royal Society of London, dan dari 1925 hingga 1930 - dan presidennya. Lelaki ini ialah pemenang Hadiah Nobel dalam Kimia, yang diterimanya pada tahun 1908.
Saintis masa depan dilahirkan dalam keluarga James Rutherford, seorang tukang roda, dan Martha Thompson, seorang guru. Selain dia, keluarga itu mempunyai 5 anak perempuan dan 6 anak lelaki.
Latihan dan anugerah pertama
Sebelum keluarga itu berpindah dari Pulau Selatan New Zealand ke Pulau Utara pada tahun 1889, Rutherford Ernest belajar di Christchurch, di Kolej Canterbury. Sudah pada masa ini, kebolehan cemerlang saintis masa depan telah diturunkan. Selepas menamatkan pengajian dari tahun ke-4, Ernest telah dianugerahkan untuk kerja terbaik dalam bidang matematik, dan juga mendapat tempat pertama dalam peperiksaan sarjana dalam fizik dan matematik.
Penciptaan pengesan magnet
Menjadi sarjana seni, Rutherford tidakmeninggalkan kolej. Dia terjun ke dalam kerja saintifik bebas mengenai kemagnetan besi. Dia membangunkan dan mengeluarkan peranti khas - pengesan magnetik, yang menjadi salah satu penerima gelombang elektromagnet pertama di dunia, serta "tiket masuk" Rutherford kepada sains yang hebat. Perubahan penting tidak lama lagi berlaku dalam hidupnya.
Rutherford pergi ke England
Mata pelajaran muda yang paling berbakat dalam mahkota Inggeris dari New Zealand telah diberikan biasiswa kepada mereka setiap dua tahun. Pameran Dunia 1851, yang memungkinkan untuk pergi ke England untuk mempelajari sains. Pada tahun 1895, telah diputuskan bahawa dua warga New Zealand layak mendapat penghormatan sedemikian - ahli fizik Rutherford dan ahli kimia Maclaurin. Namun, hanya ada satu tempat, dan harapan Ernest musnah. Nasib baik, Maclaurin terpaksa meninggalkan perjalanan ini atas sebab keluarga, dan Rutherford Ernest tiba di England pada musim luruh tahun 1895. Di sini dia mula bekerja di Universiti Cambridge (di Makmal Cavendish) dan menjadi pelajar kedoktoran pertama J. Thomson, pengarahnya (gambar di bawah).
Kajian sinar Becquerel
Thomson pada masa itu sudah pun seorang saintis terkenal, salah seorang ahli Royal Society of London, dihormati oleh semua orang. Dia dengan cepat menghargai kebolehan Rutherford dan menariknya untuk bekerja pada kajian pengionan gas di bawah pengaruh sinar-X, yang dijalankannya. Walau bagaimanapun, sudah pada tahun 1898, pada musim panas, Ernest mengambil langkah pertamanya dalam bidang penyelidikan yang lain. Dia berminat dengan "sinar becquerel". Pelepasan garam uranium, terbukaBecquerel, seorang ahli fizik Perancis, kemudiannya dikenali sebagai radioaktif. Saintis Perancis, serta Curies, terlibat secara aktif dalam penyelidikannya. Pada tahun 1898 Rutherford Ernest menyertai kerja itu. Saintis ini mendapati bahawa rasuk ini termasuk aliran nukleus helium, bercas positif (zarah alfa), serta aliran elektron (zarah beta).
Kajian lanjut tentang sinar uranium
Karya Curies telah dibentangkan kepada Akademi Sains Paris pada 18 Julai 1898, yang menimbulkan minat besar Rutherford. Di dalamnya, penulis menegaskan bahawa sebagai tambahan kepada uranium, terdapat unsur radioaktif lain (istilah ini digunakan untuk kali pertama pada masa itu). Rutherford kemudiannya memperkenalkan konsep separuh hayat - salah satu ciri membezakan utama unsur-unsur ini.
Ernest pada Disember 1897 melanjutkan biasiswa pameran. Ahli sains mendapat peluang untuk mengkaji lebih lanjut sinar uranium. Walau bagaimanapun, pada April 1898, jawatan profesor di Universiti McGill tempatan menjadi kosong di Montreal, dan Ernest memutuskan untuk pergi ke Kanada. Masa untuk perantisan telah berlalu. Jelas kepada semua orang bahawa Rutherford bersedia untuk bekerja sendiri.
Berpindah ke Kanada dan pekerjaan baharu
Pada musim luruh tahun 1898, dia berpindah ke Kanada. Pada mulanya, pengajaran Rutherford tidak begitu berjaya: pelajar tidak menyukai kuliah, yang profesor muda, yang belum belajar untuk merasakan penonton sepenuhnya, terlalu tepu dengan butiran. Terdapat juga beberapa kesukaran dalam kerja saintifik kerana fakta bahawa ketibaan persediaan radioaktif yang dipesan oleh Rutherford telah ditangguhkan. Walau bagaimanapun, semuakekasaran itu tidak lama lagi licin, dan Ernest memulakan coretan nasib baik dan kejayaan. Walau bagaimanapun, hampir tidak sesuai untuk bercakap tentang kejayaan: segala-galanya dicapai dengan kerja keras, yang melibatkan rakan baharunya dan orang yang berfikiran sama.
Penemuan hukum transformasi radioaktif
Di sekitar Rutherford telah membentuk suasana semangat dan semangat kreatif. Kerja itu menggembirakan dan sengit, ia membawa kepada kejayaan besar. Rutherford menemui pancaran torium pada tahun 1899. Bersama-sama dengan Soddy pada 1902-1903, dia telah mencapai undang-undang am yang terpakai untuk semua transformasi radioaktif. Perlu diperkatakan lebih sedikit tentang peristiwa saintifik yang penting ini.
Para saintis di seluruh dunia benar-benar mengetahui pada masa itu bahawa adalah mustahil untuk menukar satu unsur kimia kepada unsur lain, jadi impian ahli alkimia untuk mengekstrak emas daripada plumbum harus terkubur selama-lamanya. Dan kemudian sebuah karya muncul di mana ia berhujah bahawa semasa pereputan radioaktif, transformasi unsur-unsur bukan sahaja berlaku, tetapi ia tidak boleh diperlahankan atau dihentikan. Lebih-lebih lagi, undang-undang transformasi ini telah digubal. Hari ini kita faham bahawa caj nukleus yang menentukan sifat kimia unsur dan kedudukannya dalam sistem berkala Mendeleev. Apabila cas nukleus berkurangan sebanyak dua unit, yang berlaku semasa pereputan alfa, ia "bergerak" ke atas 2 sel dalam jadual berkala. Ia mengalihkan satu sel ke bawah dalam pereputan beta elektronik, dan satu sel ke atas dalam pereputan positron. Walaupun undang-undang ini jelas dan kesederhanaannya, penemuan ini merupakan salah satu peristiwa terpenting dalam sains pada awal 20abad.
Perkahwinan dengan Mary Georgina Newton, kelahiran seorang anak perempuan
Pada masa yang sama, satu peristiwa penting berlaku dalam kehidupan peribadi Ernest. 5 tahun selepas pertunangan dengan Mary Georgina Newton, saintis Ernest Rutherford berkahwin dengannya, yang biografinya pada masa ini telah ditandai dengan pencapaian yang ketara. Gadis ini adalah anak perempuan kepada pemilik rumah tumpangan di Christchurch yang pernah dia tinggal. Pada tahun 1901, pada 30 Mac, satu-satunya anak perempuan dalam keluarga Rutherford dilahirkan. Peristiwa ini hampir bertepatan dengan kelahiran lembaran baru dalam sains fizik - fizik nuklear. Dan selepas 2 tahun, Rutherford menjadi ahli Royal Society of London.
Buku Rutherford, percubaan pada kerajang lut sinar dengan zarah alfa
Ernest mencipta 2 buku di mana dia meringkaskan hasil carian dan pencapaian saintifiknya. Yang pertama diterbitkan di bawah tajuk "Radioactivity" pada tahun 1904. "Transformasi radioaktif" muncul setahun kemudian. Penulis buku-buku ini memulakan penyelidikan baru pada masa ini. Dia menyedari bahawa sinaran radioaktif terpancar dari atom, tetapi tempat kejadiannya masih tidak jelas. Ia adalah perlu untuk mengkaji peranti kernel. Dan kemudian Ernest beralih kepada teknik transiluminasi dengan zarah alfa, yang mana dia memulakan kerjanya dengan Thomson. Eksperimen mengkaji bagaimana aliran zarah ini melalui kepingan kerajang nipis.
Model pertama atom Thomson
Model pertama atom telah dicadangkan apabila diketahui bahawa elektron mempunyai cas negatif. Namun, mereka masuk ke dalam atom,secara umumnya neutral secara elektrik. Jadi mesti ada sesuatu dalam komposisinya yang membawa cas positif. Untuk menyelesaikan masalah ini, Thomson mencadangkan model berikut: atom adalah sesuatu seperti setitik, bercas positif, dengan jejari seratus juta sentimeter. Di dalamnya terdapat elektron kecil dengan cas negatif. Di bawah pengaruh kuasa Coulomb, mereka cenderung untuk mengambil kedudukan di tengah-tengah atom, tetapi jika sesuatu tidak mengimbangi mereka, mereka berayun, disertai dengan radiasi. Model ini menjelaskan kewujudan spektrum pelepasan, fakta yang diketahui pada masa itu. Telah menjadi jelas daripada eksperimen bahawa dalam pepejal jarak antara atom adalah lebih kurang sama dengan saiznya. Oleh itu, nampak jelas bahawa zarah alfa tidak boleh terbang melalui kerajang, sama seperti batu tidak boleh terbang melalui hutan di mana pokok-pokok tumbuh hampir antara satu sama lain. Walau bagaimanapun, eksperimen pertama yang dibuat oleh Rutherford meyakinkan bahawa ini tidak begitu. Kebanyakan zarah alfa, hampir tanpa pesongan, menembusi kerajang, dan hanya sedikit yang mempamerkan pesongan, kadangkala ketara. Ernest Rutherford sangat berminat dengan perkara ini. Fakta menarik memerlukan kajian lanjut.
model planet Rutherford
Dan kemudian intuisi Rutherford dan keupayaan saintis ini untuk memahami bahasa alam semula jadi muncul. Ernest dengan tegas menolak model atom Thomson. Eksperimen Rutherford membawa kepada fakta bahawa dia mengemukakan sendiri, yang dipanggil planet. Menurutnya, di tengahbagi atom ialah nukleus, di mana seluruh jisim atom tertentu tertumpu, walaupun saiznya agak kecil. Dan di sekeliling nukleus, seperti planet yang beredar mengelilingi matahari, elektron bergerak. Jisim mereka adalah jauh lebih kecil daripada zarah alfa, dan itulah sebabnya yang terakhir ini praktikalnya tidak menyimpang apabila mereka menembusi awan elektron. Dan hanya apabila zarah alfa terbang menghampiri nukleus bercas positif, daya tolakan Coulomb boleh membengkokkan trajektori pergerakannya secara mendadak. Ini adalah teori Rutherford. Ia sememangnya satu penemuan yang hebat.
Hukum elektrodinamik dan model planet
Pengalaman Rutherford sudah cukup untuk meyakinkan ramai saintis tentang kewujudan model planet. Walau bagaimanapun, ternyata ia tidak begitu jelas. Formula Rutherford, yang diperolehnya berdasarkan model ini, adalah konsisten dengan data yang diperoleh semasa eksperimen. Bagaimanapun, dia menafikan undang-undang elektrodinamik!
Undang-undang ini, yang ditubuhkan terutamanya oleh karya Maxwell dan Faraday, menyatakan bahawa cas yang bergerak pada kadar dipercepatkan memancarkan gelombang elektromagnet dan kehilangan tenaga kerana ini. Dalam atom Rutherford, elektron bergerak dalam medan Coulomb nukleus pada kadar yang dipercepatkan dan, menurut teori Maxwell, ia mesti kehilangan semua tenaganya dalam sepersepuluh juta saat, dan kemudian jatuh ke nukleus. Walau bagaimanapun, ini tidak berlaku. Akibatnya, formula Rutherford menyangkal teori Maxwell. Ernest mengetahui perkara ini apabila tiba masanya untuk kembali ke England pada tahun 1907.
Berpindah ke Manchester dan terima Hadiah Nobel
Karya Ernest di McGillUniversiti menyumbang kepada fakta bahawa dia menjadi sangat terkenal. Rutherford mula bersaing dengan jemputan ke pusat saintifik di negara yang berbeza. Saintis pada musim bunga tahun 1907 memutuskan untuk meninggalkan Kanada dan tiba di Manchester, di Universiti Victoria, di mana dia meneruskan penyelidikannya. Bersama H. Geiger, beliau mencipta pembilang zarah alfa pada tahun 1908 - peranti baharu yang memainkan peranan penting dalam mengetahui bahawa zarah alfa ialah atom helium, terion dua kali ganda. Rutherford Ernest, yang penemuannya sangat penting, menerima Hadiah Nobel pada tahun 1908 (dalam bidang kimia, bukan dalam fizik!).
Kerjasama dengan Niels Bohr
Sementara itu, corak planet semakin menguasai fikirannya. Dan pada Mac 1912, Rutherford mula bekerjasama dan berkawan dengan Niels Bohr. Kelebihan terbesar Bohr (fotonya dibentangkan di bawah) ialah dia memperkenalkan ciri-ciri asas baharu ke dalam model planet - idea quanta.
Dia mengemukakan "postulatan" yang kelihatan bertentangan secara dalaman pada pandangan pertama. Menurutnya, atom mempunyai orbit. Elektron, bergerak di sepanjang mereka, tidak memancar, bertentangan dengan hukum elektrodinamik, walaupun ia mempunyai pecutan. Ahli sains ini menunjukkan peraturan yang membolehkan orbit ini ditemui. Dia mendapati bahawa kuanta radiasi muncul hanya apabila elektron bergerak dari orbit ke orbit. Model atom Rutherford-Bohr menyelesaikan banyak masalah, dan juga menjadi satu kejayaan ke dalam dunia idea baharu. Penemuannya membawa kepada semakan radikal idea tentang jirim, tentang pergerakannya.
Aktiviti yang lebih meluas
Pada tahun 1919Rutherford menjadi profesor di Universiti Cambridge dan pengarah Makmal Cavendish. Berpuluh-puluh saintis menganggapnya sebagai guru mereka, termasuk mereka yang kemudiannya memenangi Hadiah Nobel. Ini ialah J. Chadwick, G. Moseley, M. Oliphant, J. Cockcroft, O. Gan, V. Geytler, Yu. B. Khariton, P. L. Kapitsa, G. Gamov dan lain-lain. Aliran penghormatan dan anugerah menjadi semakin melimpah. Pada tahun 1914, Rutherford menerima golongan bangsawan. Beliau menjadi Presiden Persatuan British pada tahun 1923, dan dari 1925 hingga 1930 adalah Presiden Persatuan Diraja. Ernest menerima gelaran baron pada tahun 1931 dan menjadi tuan. Walau bagaimanapun, walaupun beban kerja yang semakin tinggi, dan bukan sahaja yang saintifik, dia terus menyerang misteri nukleus dan atom.
Kami menawarkan anda satu fakta menarik berkaitan aktiviti saintifik Rutherford. Adalah diketahui bahawa Ernest Rutherford menggunakan kriteria berikut semasa memilih pekerjanya: dia memberi tugas kepada orang yang datang kepadanya buat kali pertama, dan jika pekerja baharu kemudian bertanya apa yang perlu dilakukan seterusnya, dia serta-merta dipecat.
Saintis telah pun memulakan eksperimen, yang berakhir dengan penemuan pembelahan tiruan nukleus atom dan transformasi tiruan unsur kimia. Pada tahun 1920, Rutherford meramalkan kewujudan deuteron dan neutron, dan pada tahun 1933 menjadi pemula dan peserta dalam eksperimen untuk menguji hubungan antara tenaga dan jisim dalam proses nuklear. Pada tahun 1932, pada bulan April, beliau menyokong idea menggunakan pemecut proton dalam kajian tindak balas nuklear.
Kematian Rutherford
Karya Ernest Rutherford dan hasil kerja pelajarnya, yang dimiliki oleh beberapa generasi, mempunyai kesan yang besar terhadap sains dan teknologi, ke atas kehidupan berjuta-juta orang. Saintis yang hebat itu, sudah tentu, tidak dapat mengelak daripada memikirkan sama ada pengaruh ini akan menjadi positif. Walau bagaimanapun, dia seorang yang optimis, secara suci percaya pada sains dan manusia. Ernest Rutherford, yang biografi ringkasnya telah kami jelaskan, meninggal dunia pada 1937, pada 19 Oktober. Dia dikebumikan di Westminster Abbey.
