Rutherford Ernest (Lebensjahre: 30.08.1871 - 19.10.1937) - Englischer Physiker, Erfinder des Planetenmodells des Atoms, Begründer der Kernphysik. Er war Mitglied der Royal Society of London und von 1925 bis 1930 - und deren Präsident. Dieser Mann ist der Gewinner des Nobelpreises für Chemie, den er 1908 erhielt.
Der zukünftige Wissenschaftler wurde in die Familie von James Rutherford, einem Meister auf Rädern, und Martha Thompson, einer Lehrerin, hineingeboren. Neben ihm hatte die Familie 5 Töchter und 6 Söhne.
До того как в 1889 году семья переселилась из Rutherford Ernest, Neuseelands Südinsel im Norden, studierte in Christchurch am Canterbury College. Bereits zu diesem Zeitpunkt zeigten sich die brillanten Fähigkeiten des zukünftigen Wissenschaftlers. Nach Abschluss des 4. Studienjahres erhielt Ernest den Preis für die beste Arbeit auf dem Gebiet der Mathematik und belegte den 1. Platz bei den Masterprüfungen in Physik und Mathematik.
Rutherford wurde ein Meister der Künste und verließ ihn nichtCollege. Er stürzte sich in unabhängige wissenschaftliche Arbeiten zur Magnetisierung von Eisen. Er entwickelte und produzierte ein spezielles Gerät - einen Magnetdetektor, der zu einem der ersten elektromagnetischen Wellenempfänger der Welt wurde, sowie Rutherfords "Eintrittskarte" für die große Wissenschaft. Eine wichtige Veränderung ereignete sich bald in seinem Leben.
Der begabteste junge EngländerKronen aus Neuseeland erhielten ein zweijährliches Stipendium. Die Weltausstellung von 1851, die es ermöglichte, nach England zu gehen, um dort Wissenschaften zu studieren. 1895 wurde entschieden, dass zwei Neuseeländer eine solche Auszeichnung verdienen - der Physiker Rutherford und der Chemiker Macloren. Es gab jedoch nur einen Ort, und Ernests Hoffnungen brachen zusammen. Glücklicherweise musste Macloren diese Reise aus familiären Gründen ablehnen, und Rutherford Ernest kam im Herbst 1895 nach England. Hier begann er seine Arbeit an der Universität von Cambridge (im Cavendishev Laboratory) und wurde der erste Doktorand von J. Thomson, dessen Direktor (siehe Abbildung unten).
Thomson war zu diesem Zeitpunkt bereits ein berühmter Wissenschaftler.eines der Mitglieder der angesehenen Royal Society of London. Er erkannte Rutherfords Fähigkeiten schnell und brachte ihn dazu, sich mit der von ihm durchgeführten Untersuchung der Gasionisation unter dem Einfluss von Röntgenstrahlen zu befassen. Bereits 1898, im Sommer, machte Ernest seine ersten Schritte in einem anderen Studienbereich. Er interessierte sich für die "Becquerel-Strahlen". Die von Becquerel, einem Physiker aus Frankreich, entdeckte Strahlung von Uransalz wurde später als radioaktiv bekannt. Der französische Wissenschaftler sowie die Curie-Ehegatten waren aktiv an seiner Studie beteiligt. 1898 trat auch Rutherford Ernest in die Arbeit ein. Dieser Wissenschaftler entdeckte, dass diese Strahlen Flüsse von positiv geladenen Heliumkernen (Alpha-Teilchen) sowie Flüsse von Elektronen (Beta-Teilchen) umfassen.
In der Pariser Akademie der Wissenschaften war der 18. Juli 1898präsentierte die Arbeit der Curie-Ehegatten, die großes Interesse bei Rutherford weckte. Darin wiesen die Autoren darauf hin, dass es neben Uran noch andere radioaktive Elemente gibt (genau zu diesem Zeitpunkt wurde dieser Begriff erstmals verwendet). Rutherford führte später das Konzept der Halbwertszeit ein - eines der Hauptmerkmale dieser Elemente.
Эрнесту в декабре 1897 году продлили выставочную Stipendium. Der Wissenschaftler hatte die Möglichkeit, die Strahlen des Urans weiter zu untersuchen. Im April 1898 wurde jedoch ein Professor an der örtlichen McGill-Universität in Montreal freigelassen, und Ernest beschloss, nach Kanada zu gehen. Die Lehrzeit ist abgelaufen. Es war allen klar, dass Rutherford bereit war, selbständig zu arbeiten.
Осенью 1898 года состоялся переезд в Канаду.Zunächst war Rutherfords Unterricht nicht sehr erfolgreich: Die Studenten mochten die Vorlesungen nicht, die der junge Professor, der noch nicht gelernt hatte, wie man das Publikum voll und ganz fühlt, mit Details übersättigt hatte. Die wissenschaftliche Arbeit stieß auch aufgrund der verspäteten Ankunft der von Rutherford bestellten radioaktiven Materialien auf einige Schwierigkeiten. Alle Unebenheiten wurden jedoch bald beseitigt, und für Ernest begann eine Spur von Glück und Erfolg. Über Erfolge lässt sich jedoch kaum sprechen: Alles wurde durch harte Arbeit geleistet, an der seine neuen Freunde und Gleichgesinnten beteiligt waren.
Вокруг Резерфорда уже тогда сформировалась eine Atmosphäre der kreativen Begeisterung und Hingabe. Die Arbeit war freudig und intensiv und führte zu großem Erfolg. Rutherford entdeckte 1899 die Emanation von Thorium. Zusammen mit Soddy kam er 1902-1903 zu einem allgemeinen Gesetz, das auf alle radioaktiven Umwandlungen anwendbar ist. Es sollte detaillierter über dieses wichtige wissenschaftliche Ereignis gesprochen werden.
Wissenschaftler auf der ganzen Welt begriffen zu dieser Zeit fest, dassEs ist unmöglich, ein chemisches Element in ein anderes umzuwandeln. Deshalb sollten Sie die Träume der Alchemisten für immer begraben, um aus Blei Gold zu gewinnen. Und dann erschien eine Arbeit, in der festgestellt wurde, dass bei radioaktiven Zerfällen die Transformationen von Elementen nicht nur stattfinden, sondern auch nicht verlangsamt oder gestoppt werden können. Darüber hinaus wurden die Gesetze dieser Transformationen formuliert. Heute verstehen wir, dass es die Ladung des Kerns ist, die die chemischen Eigenschaften des Elements und seine Position im Periodensystem bestimmt. Wenn die Kernladung um zwei Einheiten abnimmt, was während des Alpha-Zerfalls auftritt, "wandert" sie 2 Zellen im Periodensystem nach oben. Es verschiebt eine Zelle mit dem Elektronen-Beta-Zerfall nach unten und eine Zelle mit dem Positronenzerfall nach oben. Trotz der Offensichtlichkeit dieses Gesetzes und seiner scheinbaren Einfachheit war diese Entdeckung eines der wichtigsten Ereignisse in der Wissenschaft des frühen 20. Jahrhunderts.
В это же время произошло важное событие в личной Ernests Leben. 5 Jahre nach der Verlobung mit Mary Georgina heiratete Newton ihren Wissenschaftler Ernest Rutherford, dessen Biografie zu diesem Zeitpunkt bereits durch bedeutende Erfolge gekennzeichnet war. Dieses Mädchen war die Tochter der Gastgeberin des Gästehauses in Christchurch, in dem er einst lebte. Am 30. März 1901 wurde die einzige Tochter der Familie Rutherford geboren. Dieses Ereignis fiel fast zeitgleich mit der Geburt eines neuen Kapitels in der Physik zusammen - der Kernphysik. Nach zwei Jahren wurde Rutherford Mitglied der Royal Society of London.
Ernest erstellte 2 Bücher, in denen er zusammenfassteihre wissenschaftlichen Recherchen und Erfolge. Die erste erschien 1904 unter dem Namen "Radioaktivität". "Radioaktive Transformationen" erschienen ein Jahr später. Der Autor dieser Bücher begann zu dieser Zeit neue Forschungen. Er erkannte, dass die radioaktive Strahlung von den Atomen ausging, aber der Ort ihres Ursprungs blieb absolut unklar. Es war notwendig, die Struktur des Kernels zu studieren. Und dann wandte sich Ernest der Methode der Übertragung durch Alphateilchen zu, mit der er seine Arbeit bei Thomson begann. In den Experimenten wurde untersucht, wie der Fluss dieser Partikel durch dünne Folienbahnen verläuft.
Das erste Atommodell wurde vorgeschlagen, als es wurdeEs ist bekannt, dass Elektronen eine negative Ladung haben. Sie treten jedoch in Atome ein, die in der Regel elektrisch neutral sind. Also sollte in seiner Zusammensetzung etwas sein, das eine positive Ladung trägt. Um dieses Problem zu lösen, schlug Thomson das folgende Modell vor: Ein Atom ist so etwas wie ein positiv geladener Tropfen, dessen Radius ein Hundertmillionstel Zentimeter beträgt. Darin befinden sich winzige Elektronen mit einer negativen Ladung. Sie bemühen sich unter dem Einfluss von Coulomb-Kräften, eine Position im Zentrum des Atoms einzunehmen, aber wenn etwas sie aus dem Gleichgewicht bringt, erzeugen sie Schwingungen, die von Strahlung begleitet werden. Dieses Modell erklärte die Existenz von Emissionsspektren - eine Tatsache, die zu dieser Zeit bekannt war. Experimente haben bereits gezeigt, dass in Festkörpern die Abstände zwischen Atomen in etwa ihrer Größe entsprechen. Daher schien es offensichtlich, dass Alphateilchen nicht durch die Folie fliegen können, so wie ein Stein nicht durch einen Wald fliegen kann, in dem Bäume fast dicht beieinander wachsen. Die ersten von Rutherford durchgeführten Experimente überzeugten jedoch, dass dies nicht der Fall war. Die meisten Alphateilchen drangen fast ohne Abweichung in die Folie ein, und nur einige zeigten eine Abweichung, die manchmal signifikant war. Ernest Rutherford war daran sehr interessiert. Interessante Fakten erforderten weitere Studien.
Und dann tauchte Rutherfords Intuition wieder auf unddie Fähigkeit dieses Wissenschaftlers, die Sprache der Natur zu verstehen. Ernest lehnte das von Thomson vorgeschlagene Atommodell entschieden ab. Rutherfords Experimente führten dazu, dass er seine eigenen vorstellte, die man planetarisch nannte. Ihr zufolge befindet sich im Zentrum des Atoms der Kern, in dem sich die gesamte Masse dieses Atoms trotz seiner geringen Größe konzentriert. Und um den Kern bewegen sich Elektronen wie Planeten, die die Sonne umkreisen. Ihre Masse ist deutlich geringer als die der Alphateilchen, weshalb diese beim Eindringen der Elektronenwolken praktisch nicht abweichen. Und nur wenn ein Alpha-Teilchen in der Nähe eines positiv geladenen Kerns fliegt, kann die Coulomb-Abstoßungskraft die Flugbahn seiner Bewegung stark verzerren. Das ist Rutherfords Theorie. Das war natürlich eine großartige Entdeckung.
Опыта Резерфорда было достаточно для того, чтобы überzeugen viele Wissenschaftler von der Existenz eines Planetenmodells. Es stellte sich jedoch heraus, dass es nicht so einfach ist. Rutherfords Formel, die er basierend auf diesem Modell ableitete, stimmte mit den Daten überein, die während des Experiments erhalten wurden. Sie widerlegte jedoch die Gesetze der Elektrodynamik!
Diese Gesetze, die hauptsächlich festgelegt wurdenDie Arbeiten von Maxwell und Faraday argumentieren, dass die Ladung beschleunigt elektromagnetische Wellen aussendet und dadurch Energie verliert. Im Rutherford-Atom bewegt sich ein Elektron im Coulomb-Feld des Kerns beschleunigt und muss nach Maxwells Theorie die gesamte Energie in einem Zehnmillionstel einer Sekunde verlieren und dann auf den Kern fallen. Dies ist jedoch nicht geschehen. Folglich widerlegte Rutherfords Formel Maxwells Theorie. Ernest wusste davon, als es 1907 Zeit war, nach England zurückzukehren.
Ernests Arbeit an der McGill Universitydazu beigetragen, dass er sehr berühmt wurde. Rutherford begann zu wetteifern, Forschungszentren in verschiedenen Ländern zu besuchen. Der Wissenschaftler beschloss im Frühjahr 1907, Kanada zu verlassen und kam nach Manchester an die University of Victoria, wo er seine Forschungen fortsetzte. Zusammen mit H. Geiger schuf er 1908 einen Alphateilchenzähler - ein neues Gerät, das eine wichtige Rolle bei der Aufklärung spielte, dass Alphateilchen Heliumatome sind, die zweimal ionisiert werden. Rutherford Ernest, dessen Entdeckungen von großer Bedeutung waren, erhielt 1908 den Nobelpreis (in Chemie, nicht in Physik!).
Inzwischen beschäftigte ihn das PlanetenmodellGedanken sind stärker. Und im März 1912 begann Rutherford, mit Niels Bohr zusammenzuarbeiten und sich anzufreunden. Bohrs größte Errungenschaft (sein Foto ist unten dargestellt) bestand darin, dass er grundlegend neue Merkmale in das Planetenmodell einführte - die Idee der Quanten.
Er brachte die "Postulate" vor, die zuerst schienenintern widersprüchlich aussehen. Seiner Meinung nach gibt es Umlaufbahnen in einem Atom. Ein sich auf ihnen bewegendes Elektron emittiert entgegen den Gesetzen der Elektrodynamik nicht, obwohl es eine Beschleunigung aufweist. Dieser Wissenschaftler wies auf die Regel hin, nach der diese Bahnen gefunden werden können. Er fand heraus, dass Strahlungsquanten nur dann auftreten, wenn ein Elektron von Umlaufbahn zu Umlaufbahn übergeht. Das Rutherford-Bohr-Atommodell löste viele Probleme und wurde auch zum Durchbruch in die Welt der neuen Ideen. Ihre Entdeckung führte zu einer radikalen Überarbeitung der Vorstellungen von Materie und ihrer Bewegung.
1919 wurde Rutherford Professor.Cambridge University sowie der Direktor des Cavendish Laboratory. Dutzende von Wissenschaftlern betrachteten ihn zu Recht als ihren Lehrer, darunter auch mit Nobelpreisen. Dies sind J. Chadwick, G. Mosley, M. Oliphant, J. Cockcroft, O. Gan, V. Geitler, Yu.B. Hariton, P.L. Kapitsa, G. Gamow und andere Die Zahl der Ehrungen und Auszeichnungen nahm zu. 1914 erhielt Rutherford den Adel. Er wurde 1923 Präsident der British Association und war von 1925 bis 1930 Präsident der Royal Society. Ernest erhält 1931 den Titel eines Barons und wird Lord. Trotz der zunehmenden und nicht nur wissenschaftlichen Belastungen greift er weiterhin die Geheimnisse von Kern und Atom an.
Wir bieten Ihnen eine interessante Tatsache im Zusammenhang mitRutherfords wissenschaftliche Aktivitäten. Es ist bekannt, dass Ernest Rutherford bei der Auswahl der Mitarbeiter das folgende Kriterium verwendete: Er gab der Person, die zum ersten Mal zu ihm kam, eine Aufgabe, und wenn der neue Mitarbeiter danach daran interessiert war, was als nächstes zu tun ist, wurde er sofort entlassen.
Der Wissenschaftler hat bereits Experimente damit begonnenendete mit seiner Entdeckung der künstlichen Spaltung von Atomkernen und der künstlichen Umwandlung chemischer Elemente. 1920 sagte Rutherford die Existenz eines Deuterons und eines Neutrons voraus und 1933 initiierte und beteiligte er sich an einem Experiment, um die Beziehung zwischen Energie und Masse in Kernprozessen zu verifizieren. Im April 1932 unterstützte er die Idee, Protonenbeschleuniger für die Untersuchung von Kernreaktionen einzusetzen.
Riesige Auswirkungen auf Wissenschaft und Technologie, auf das LebenMillionen von Menschen hatten die Werke von Ernest Rutherford und die Arbeit seiner Schüler, die mehreren Generationen angehören. Der große Wissenschaftler konnte natürlich nicht anders, als darüber nachzudenken, ob dieser Einfluss positiv sein würde. Er war jedoch ein Optimist, der fest an die Wissenschaft und an die Menschen glaubte. Ernest Rutherford, dessen kurze Biographie von uns beschrieben wurde, starb am 19. Oktober 1937. Er wurde in Westminster Abbey beigesetzt.
