Ernest Rutherford - genialny naukowiec, który popełniłkilka naprawdę wielkich odkryć w chemii i fizyce. Jakie osiągnięcie zmieniło fizykę na nową ścieżkę rozwoju? Jakie cząstki odkrył Rutherford? Dowiedz się więcej o biografii i działalności naukowej badacza w dalszej części artykułu.
Biografia Rutherforda zaczyna się od małejmiasto Spring Grove w Nowej Zelandii. Tam w 1871 roku przyszły fizyk i naukowiec urodził się w rodzinie imigrantów. Jego ojciec, Szkot z urodzenia, był mistrzem stolarki i miał własne przedsiębiorstwo. Od niego Rutherford nabył przydatne umiejętności projektowe do dalszej pracy.
Первые успехи происходят уже в школе, где за Otrzymał doskonałe stypendium naukowe na studia. Ernest Rutherford najpierw studiuje w Nelson College, a następnie wchodzi do Canterbury. Posiadając cudowną pamięć i błyskotliwą wiedzę, wyróżnia się na tle innych studentów.
Rutherford otrzymuje nagrodę z matematyki - piszepierwsza praca naukowa z fizyki „Magnetyzacja żelaza w wyładowaniach o wysokiej częstotliwości”. W związku ze swoją pracą wymyśla jedno z pierwszych urządzeń do wykrywania fal magnetycznych.
W 1895 roku fizyk Rutherford kłóci się z chemikiemMaclaurin za World Fair Fellowship. Przypadkowo rywal odmawia przyznania nagrody, a Rutherford ma dużą szansę na podbój świata nauki. Wyjeżdża do Anglii w Cavendish Laboratory i uzyskuje doktorat pod kierunkiem Josepha Thomsona.
Przybywając do Anglii, student ledwo ma wystarczająco dużo wydanychstypendia. Zaczyna zarabiać jako korepetytor. Doradca naukowy Rutherforda natychmiast zauważył jego ogromny potencjał i nie pomylił się. Thomson zaprosił młodego fizyka do zbadania jonizacji gazu za pomocą promieni rentgenowskich. Naukowcy wspólnie odkryli, że stwarza to zjawisko nasycenia prądu.
Po udanej współpracy z Thomsonem pogłębia sięw badaniu promieni Becquerela, które Maria Skłodowska-Curie nazwała później radioaktywnymi. W tym czasie dokonuje swojego pierwszego ważnego odkrycia, ujawniając istnienie nieznanych wcześniej cząstek, bada właściwości uranu i toru.
Później zostaje profesorem uniwersytetu wMontreal. Naukowiec wraz z Frederickiem Soddy wysunął ideę przemiany pierwiastków w procesie rozpadu. W tym samym czasie Rutherford pisze prace naukowe „Radioaktywność” i „Przemiany radioaktywne”, które przyniosły mu sławę. Zostaje członkiem Royal Society i otrzymuje tytuł szlachecki.
Do badań rozpadu pierwiastków promieniotwórczych w1908 Ernest Rutherford otrzymuje Nagrodę Nobla. Naukowiec odkrył emanację toru, sztuczną transmutację pierwiastków podczas napromieniania jąder azotu i napisał trzy tomy prac. Jednym z jego najważniejszych osiągnięć jest stworzenie modelu jądra atomowego.
W badaniu promieniowania radioaktywnego Rutherford byłnie pierwszy. Przed nim ten obszar był aktywnie opanowywany przez fizyka Becquerela i Curie. Zjawisko radioaktywności zostało wówczas odkryte całkiem niedawno, a energię uznano za źródło zewnętrzne. Dokładnie badając sole uranu i ich właściwości, Rutherford zauważył, że promienie odkryte przez Becquerela są niejednorodne.
Eksperyment na folii Rutherforda to pokazałwiązka promieniotwórcza jest podzielona na kilka strumieni cząstek. Jeden strumień folii aluminiowej jest w stanie wchłonąć, drugi może przez niego przejść. Każdy z nich to zestaw małych pierwiastków zwanych przez naukowców cząstkami alfa i beta lub promieniami. Dwa lata później Francuz Villars odkrył trzeci rodzaj promieni, który nazwał promieniami gamma, na wzór Rutherforda.
Jakie cząsteczki odkrył Rutherfordogromny wpływ na rozwój fizyki jądrowej. Dokonano przełomu i udowodniono, że energia pochodzi z samych atomów uranu. Cząsteczki alfa zostały zdefiniowane jako dodatnio naładowane atomy helu, cząstki beta były elektronami. Odkryte później cząstki gamma to promieniowanie elektromagnetyczne.
Odkrycie Rutherforda dało impuls nie tylkonauki fizyczne, ale także dla siebie. Kontynuuje studia nad radioaktywnością na Uniwersytecie w Montrealu w Kanadzie. Wraz z chemikiem Sodym przeprowadzają serię eksperymentów, za pomocą których zauważają, że atom zmienia się podczas emisji jego cząstek.
Jak średniowieczni alchemicy, naukowcyprzetwarzanie uranu w ołów, co stanowi kolejny przełom naukowy. W ten sposób odkryto rozpad radioaktywny. Prawo, zgodnie z którym zachodzi rozpad, Rutherfor i Soddy opisali w pracach „Transformacja radioaktywna” i „Badania porównawcze radioaktywności radu i toru”.
Badacze definiują uzależnienieszybkość rozpadu liczby radioaktywnych atomów w próbce, a także upływającego czasu. Zauważono, że aktywność rozpadu spada wykładniczo w czasie. Każda substancja ma swój własny czas. Opierając się na tempie rozpadu, Rutherford był w stanie sformułować zasadę półrozpadu.
Na początku XX wieku wielueksperymenty mające na celu zbadanie natury atomów i radioaktywności. Rutherford i Villard odkrywają promienie alfa, beta i gamma, a Joseph Thomson z kolei odkrywa elektron. Mierzy stosunek ładunku do masy elektronu i upewnia się, że cząstka jest częścią atomu.
Na podstawie swojego odkrycia Thomson tworzy modelatom. Naukowiec uważa, że ten ostatni ma kulisty kształt, na całej powierzchni którego rozmieszczone są dodatnio naładowane cząstki. W kulce znajdują się ujemnie naładowane elektrony.
Kilka lat później Rutherford obala teorięTwój nauczyciel. Twierdzi, że atom ma jądro naładowane dodatnio. A wokół niego, podobnie jak planety wokół Słońca, elektrony krążą pod wpływem sił Coulomba.
Rutherford był wybitnym eksperymentatorem.Dlatego wątpiwszy w model Thomsona, postanowił empirycznie go obalić. Atom Thomsona miał wyglądać jak kulista chmura elektronów. Następnie cząsteczki alfa powinny swobodnie przechodzić przez folię.
Do eksperymentu Rutherford zaprojektował urządzeniez ołowianej skrzynki z małym otworem zawierającym materiał radioaktywny. Pudełko absorbowało cząsteczki alfa we wszystkich kierunkach, z wyjątkiem miejsca, w którym znajdowała się dziura. Stworzyło to ukierunkowany strumień cząstek. Przed nimi było kilka ekranów ołowianych ze szczelinami do odfiltrowywania cząstek, które odbiegały od danego kursu.
Jasno zogniskowany przechodzący promień alfawszystkie przeszkody były skierowane na bardzo cienki arkusz złotej folii. Za nią był fluorescencyjny ekran. Każdy kontakt cząsteczek z nim rejestrowany był w postaci błysku. Można więc było ocenić ugięcie cząstek po przejściu przez folię.
Ku zaskoczeniu samego Rutherforda wiele cząstekodchylane pod dużymi kątami, niektóre nawet o 180 stopni. Pozwoliło to naukowcowi założyć, że większość atomu składa się z gęstej materii wewnątrz niego, którą później nazwano jądrem.
Schemat eksperymentu Rutherforda:
Model jądrowy Rutherforda został początkowo poddanykrytyka, ponieważ była sprzeczna z prawami klasycznej elektrodynamiki. Elektrony obracając się muszą tracić energię i emitować fale elektromagnetyczne, ale tak się nie dzieje, co oznacza, że są w spoczynku. W takim przypadku elektrony powinny paść na jądro, a nie krążyć wokół niego.
Zajęcie się tym zjawiskiem należało do Nielsa Bohra.Ustala, że każdy elektron ma swoją własną orbitę. Gdy elektron jest na nim, nie promieniuje energią, ale ma przyspieszenie. Naukowiec wprowadza pojęcie kwantów - porcji energii, które są uwalniane, gdy elektrony przemieszczają się na inne orbity.
Tym samym Niels Bohr stał się jednym zzałożyciele nowej gałęzi nauki - fizyki kwantowej. Udowodniono poprawność modelu Rutherforda. W rezultacie koncepcja materii i jej ruchu uległa całkowitej zmianie. Model jest czasami nazywany atomem Bohra-Rutherforda.
Ernest Rutherford otrzymał Nagrodę Nobla, zanim dokonał najważniejszego osiągnięcia swojego życia - odkrył jądro atomowe i ustalił planetarny model atomu.
Przełomowe odkrycie Rutherforda doprowadziło do powstania nowej gałęzi badań nad strukturą jądra atomowego. Nazywa się to fizyką jądrową lub jądrową.
Fizyk posiadał nie tylko badania, ale takżetalent nauczania. Dwunastu jego uczniów było laureatami Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki i chemii. Wśród nich są Frederick Soddy, Henry Moseley, Otto Hahn i inne znane osobistości.
Naukowcowi często przypisuje się odkrycie azotu, któryjest błędne. W końcu zasłynął z tego zupełnie inny Rutherford. Gaz odkrył botanik i chemik Daniel Rutherford, który żył sto lat wcześniej niż wybitny fizyk.
Brytyjski naukowiec Ernest Rutherford stał się sławnywśród kolegów pragnienie eksperymentowania. Przez całe życie naukowiec przeprowadził wiele eksperymentów, dzięki którym udało mu się odkryć cząstki alfa i beta, sformułować prawo rozpadu i półtrwania oraz opracować planetarny model atomu. Przed nim wierzono, że energia jest źródłem zewnętrznym. Ale po tym, jak świat naukowy dowiedział się, jakie cząstki odkrył Rutherford, fizycy zmienili zdanie. Osiągnięcia naukowca pomogły poczynić ogromne postępy w rozwoju fizyki i chemii, a także przyczyniły się do powstania takiej branży jak fizyka jądrowa.
