Ernest Rutherford on loistava tiedemies, joka on sitoutunutuseita todella suuria löytöjä kemiassa ja fysiikassa. Mikä saavutus käänsi fysiikan uudelle kehityspolulle? Mitä hiukkasia Rutherford löysi? Lisätietoja tutkijan elämäkerrasta ja tieteellisestä toiminnasta on myöhemmin artikkelissa.
Rutherfordin elämäkerta alkaa pienelläSpring Groven kaupunki Uudessa -Seelannissa. Siellä vuonna 1871 tuleva fyysikko ja tiedemies syntyi maahanmuuttajaperheeseen. Hänen isänsä, syntyessään skotlantilainen, oli puutyöläinen ja hänellä oli oma yritys. Häneltä Rutherford hankki suunnittelutaitoja, jotka olivat hyödyllisiä myöhempää työtä varten.
Ensimmäiset menestykset tapahtuvat jo koulussa, missäerinomaisen tutkimuksen hän sai stipendin yliopistoon. Ensin Ernest Rutherford opiskelee Nelson Collegessa ja sitten Canterburyyn. Erinomaisen muistin ja loistavan tiedon ansiosta hän on selvästi erilainen kuin muut opiskelijat.
Rutherford saa palkinnon matematiikasta, kirjoittaaensimmäinen tieteellinen työ fysiikassa "Raudan magnetointi korkeataajuisissa purkauksissa". Työnsä yhteydessä hän keksi yhden ensimmäisistä laitteista magneettiaaltojen havaitsemiseksi.
Vuonna 1895 fyysikko Rutherford riitelee kemikon kanssaMaclaurin maailmanmessuille. Sattumalta kilpailija kieltäytyy palkinnosta, ja Rutherford saa hyvän mahdollisuuden valloittaa tieteellisen maailman. Hän lähtee Englantiin Cavendishin laboratoriossa ja hänestä tulee tohtori Joseph Thomsonin johdolla.
Englantiin saapuessaan opiskelijalla on tuskin tarpeeksi todistuksiaapurahoja. Hän alkaa ansaita rahaa opettajana. Rutherfordin tieteellinen neuvonantaja huomasi heti sen valtavan potentiaalin, eikä erehtynyt. Thomson kutsui nuoren fyysikon tutkimaan kaasun ionisaatiota röntgensäteillä. Yhdessä tutkijat havaitsivat, että nykyisen kylläisyyden ilmiö esiintyy.
Työskenneltyään menestyksekkäästi Thomsonin kanssa hän syveneeBecquerelin säteiden tutkimuksessa, jota Maria Sklodowska-Curie kutsui myöhemmin radioaktiiviseksi. Tällä hetkellä hän tekee ensimmäisen tärkeän löydön, joka paljastaa aiemmin tuntemattomien hiukkasten olemassaolon, ja tutkii uraanin ja toriumin ominaisuuksia.
Myöhemmin hänestä tulee yliopiston professoriMontreal. Yhdessä Frederick Soddyn kanssa tiedemies esittää ajatuksen elementtien muuttumisesta hajoamisprosessissa. Samaan aikaan Rutherford kirjoitti tieteelliset teokset "Radioaktiivisuus" ja "Radioaktiiviset muunnokset", jotka toivat hänelle mainetta. Hänestä tulee Royal Societyin jäsen ja hänelle myönnetään aateliston arvonimi.
Tutkimukseksi radioaktiivisten elementtien hajoamisesta vuonna1908 Ernest Rutherford saa Nobelin palkinnon. Tutkija löysi toriumin syntymisen, elementtien keinotekoisen transmutaation typpisydämien säteilytyksen aikana ja kirjoitti kolme teosta. Yksi hänen tärkeimmistä saavutuksistaan on atomin ytimen mallin luominen.
Radioaktiivisen säteilyn tutkimuksessa Rutherford oliei ensimmäinen. Ennen häntä fyysikko Becquerel ja Curies hallitsivat tätä aluetta aktiivisesti. Radioaktiivisuusilmiö löydettiin sitten aivan äskettäin, ja energiaa pidettiin ulkoisena lähteenä. Tutkiessaan huolellisesti uraanisuoloja ja niiden ominaisuuksia Rutherford huomasi, että Becquerelin löytämät säteet ovat epähomogeenisia.
Rutherfordin kalvokokeet osoittivat senradioaktiivinen säde on jaettu useisiin hiukkasvirtoihin. Yksi alumiinifolion virta pystyy absorboimaan, toinen voi kulkea sen läpi. Jokainen niistä on joukko pieniä elementtejä, joita tiedemies kutsuu alfa- ja beetahiukkasiksi tai säteiksi. Kaksi vuotta myöhemmin ranskalainen Villard löysi kolmannen säteilyn, jota hän kutsui gammasäteiksi Rutherfordin esimerkin mukaisesti.
Mitä hiukkasia Rutherford löysisuuri vaikutus ydinfysiikan kehitykseen. Läpimurto tehtiin ja todistettiin, että energia tulee itse uraaniatomeista. Alfahiukkaset määriteltiin positiivisesti varautuneiksi heliumatomeiksi, beetahiukkaset olivat elektroneja. Myöhemmin löydetyt gammahiukkaset ovat sähkömagneettista säteilyä.
Rutherfordin löytö antoi sysäyksen paitsifysiikkaa, mutta myös itseään. Hän jatkaa radioaktiivisuuden opiskelua Montrealin yliopistossa Kanadassa. Yhdessä kemisti Soddyn kanssa he tekevät sarjan kokeita, joiden avulla he huomaavat, että atomi muuttuu hiukkasten päästön aikana.
Kuten keskiaikaiset alkemistit, tiedemiehetmuuntamalla uraani lyijyksi ja tekemällä uusi tieteellinen läpimurto. Näin löydettiin radioaktiivinen hajoaminen. Laki, jonka mukaan hajoaminen tapahtuu, Rutherfor ja Soddy kuvaavat teoksissa "Radioaktiivinen muutos" ja "Vertaileva tutkimus radiumin ja toriumin radioaktiivisuudesta".
Tutkijat määrittelevät riippuvuudenhajoamisnopeus näytteen radioaktiivisten atomien lukumäärästä ja kuluneesta ajasta. Huomattiin, että hajoamisaktiivisuus vähenee eksponentiaalisesti ajan myötä. Jokainen aine vie oman aikansa. Hajoamisnopeuden perusteella Rutherford pystyi muotoilemaan puolihajoamisen periaatteen.
1900 -luvun alussa monetkokeita atomien luonteen ja radioaktiivisuuden tutkimiseksi. Rutherford ja Villard löytävät alfa-, beeta- ja gammasäteitä, ja Joseph Thomson puolestaan löytää elektronin. Se mittaa varauksen suhdetta elektronin massaan ja varmistaa, että hiukkanen on osa atomia.
Löytönsä perusteella Thomson luo mallinatomi. Tutkija uskoo, että jälkimmäisellä on pallomainen muoto, jonka koko pinnalle positiivisesti varautuneet hiukkaset jakautuvat. Pallon sisällä on negatiivisesti varautuneita elektroneja.
Muutamaa vuotta myöhemmin Rutherford kiistää teorianopettajasi. Hän väittää, että atomilla on positiivisesti varautunut ydin. Ja sen ympärillä, kuten planeetat auringon ympärillä, elektronit pyörivät Coulombin voimien vaikutuksesta.
Rutherford oli erinomainen kokeilija.Siksi epäillessään Thomsonin mallia hän päätti kumota sen empiirisesti. Thomsonin atomin piti näyttää pallomaiselta elektronipilveltä. Sitten alfahiukkasten pitäisi kulkea vapaasti kalvon läpi.
Kokeilua varten Rutherford suunnitteli laitteenlyijylaatikosta, jossa on pieni reikä, joka sisältää radioaktiivista materiaalia. Laatikko absorboi alfahiukkasia kaikkiin suuntiin paitsi reikään. Tämä loi suunnatun hiukkasvirran. Edessä oli useita lyijyverkkoja, joissa oli aukkoja tietyn kurssin poikkeavien hiukkasten seulomiseksi.
Selkeästi keskittynyt alfa -säde kulkee läpikaikki esteet oli suunnattu hyvin ohuelle kultakalvolle. Hänen takanaan oli loisteputki. Jokainen hiukkasten kosketus sen kanssa rekisteröitiin salaman muodossa. Joten oli mahdollista arvioida hiukkasten taipuma sen jälkeen, kun se oli kulkenut kalvon läpi.
Rutherfordin itsensä yllätykseksi monia hiukkasiapoikkeaa suurista kulmista, jotkut jopa 180 astetta. Tämä antoi tutkijalle mahdollisuuden ehdottaa, että suurin osa atomista koostuu sen sisällä olevasta tiheästä aineesta, jota myöhemmin kutsuttiin ytimeksi.
Rutherfordin koekaavio:
Rutherfordin ydinmalli oli alun perin alttiinakritiikkiä, koska se oli klassisen elektrodynamiikan lakien vastaista. Pyörimisen aikana elektronien on menetettävä energiaa ja lähetettävä sähkömagneettisia aaltoja, mutta näin ei tapahdu, mikä tarkoittaa, että ne ovat levossa. Tässä tapauksessa elektronien pitäisi pudota ytimeen eikä pyöriä sen ympärillä.
Niels Bohrin tehtävänä oli käsitellä tätä ilmiötä.Hän toteaa, että jokaisella elektronilla on oma kiertorata. Vaikka elektroni on päällä, se ei säteile energiaa, mutta sillä on kiihtyvyys. Tutkija esittelee kvanttien käsitteen - energiaosat, jotka vapautuvat, kun elektronit siirtyvät toisille kiertoradille.
Siten Niels Bohrista tuli yksiuuden tieteenalan - kvanttifysiikan - perustajia. Rutherfordin mallin oikeellisuus on todistettu. Tämän seurauksena aineen käsite ja sen liike on muuttunut täysin. Ja mallia kutsutaan joskus Bohr-Rutherfordin atomiksi.
Ernest Rutherford sai Nobelin palkinnon ennen kuin hän teki elämänsä tärkeimmän saavutuksen - hän löysi atomin ytimen ja perusti atomin planetaarisen mallin.
Rutherfordin maamerkki löytö johti uuden atomin tutkimuksen haaraan. Sitä kutsutaan ydinfysiikaksi.
Fyysikko hallitsi paitsi tutkimusta myösopetuslahjakkuutta. Hänen oppilaistaan 12 oli fysiikan ja kemian Nobel -palkinnon voittajia. Heidän joukossaan ovat Frederick Soddy, Henry Moseley, Otto Hahn ja muut kuuluisat persoonallisuudet.
Tutkijalle hyvitetään usein typen löytyminen, mikäon virheellinen. Loppujen lopuksi täysin erilainen Rutherford tuli kuuluisaksi tästä. Kaasun löysi kasvitieteilijä ja kemisti Daniel Rutherford, joka asui vuosisata aikaisemmin kuin erinomainen fyysikko.
Brittiläinen tiedemies Ernest Rutherford tuli kuuluisaksikollegoiden keskuudessa kokeilunhalu. Koko elämänsä ajan tiedemies teki monia kokeita, joiden ansiosta hän pystyi löytämään alfa- ja beetahiukkasia, muotoilemaan hajoamisen ja puoliintumisajan lain ja kehittämään atomin planeetamallin. Ennen häntä uskottiin, että energia on ulkoinen lähde. Mutta sen jälkeen kun tiedemaailma sai selville, mitä hiukkasia Rutherford löysi, fyysikot muuttivat mielensä. Tiedemiehen saavutukset auttoivat saavuttamaan valtavia edistysaskeleita fysiikan ja kemian kehityksessä ja myös osaltaan sellaisen ydinfysiikan teollisuuden syntymiseen.
