Радерфорд Ернест: биографија, експерименти, откритија

Радерфорд Ернест (години на животот: 30.08.1871 - 19.10.1937) - англиски физичар, креатор на планетарниот модел на атомот, основач на нуклеарната физика. Тој беше член на Кралското друштво во Лондон, а од 1925 до 1930 година - и неговиот претседател. Овој човек е сопственик на Нобеловата награда за хемија, која ја добил во 1908 година.

Идниот научник е роден во семејството на Џејмс Ратерфорд, колеџ господар, и Марта Томпсон, наставник. Во прилог на него, семејството имаше 5 ќерки и 6 синови.

Обука и први награди

Пред семејството да се пресели од Јужниот остров на Нов Зеланд на север во 1889 година, Радерфорд студирал во Крајстчерч, на колеџот Кентербери. Веќе во тоа време, откриени се брилијантни способности на идниот научник. По завршувањето на 4-тата година, Ернест ја доби наградата за најдобра работа од областа на математиката, а исто така го освои првото место на магистерските испитувања по физика и математика.

Пронајдокот на магнетниот детектор

Станувајќи господар на уметноста, Ратерфорд не го напуштил колеџот. Тој се потопуваше во независна научна работа за намалувањето на железото. Тој дизајнираше и изработи специјален уред - магнетски детектор, кој стана еден од првите приемници на електромагнетни бранови во светот, како и "влезница" на Ратерфорд во голема наука. Во неговиот живот, важна промена се случи наскоро.

Ратерфорд заминува за Англија

Најдаречните млади субјекти на англиската круна од Нов Зеланд добија двојазична стипендија за нив. Светската изложба од 1851 година, која даде можност да оди во Англија за да ги проучува науките. Во 1895 година беше одлучено дека двајца Нова Зеландера заслужуваат таква чест - физичарот Радерфорд и хемичар Макларин. Сепак, имаше само едно место, а надежите на Ернест паднаа. За среќа, Меклоурин беше принуден од семејни околности да го напуштат ова патување, а Радерфорд Ернест во есента 1895 година пристигна во Англија. Овде почна да работи на Универзитетот во Кембриџ (во Кавендиш лабораторијата) и стана прв докторант на J. Thomson, нејзин директор (на сликата подолу).

Проучување на зраците на Бекерел

Томсон од тоа време веќе бил познат научник, еден од членовите на почитуваното кралско друштво во Лондон. Тој брзо ги оценил способностите на Рутерфорд и го привлекол кон работата на проучувањето на јонизирането на гасовите под дејство на Х-зраци, кои ги спровел. Сепак, веќе во 1898 година, во текот на летото, Ернест ги прави своите први чекори во друга област на истражување. Тој беше заинтересиран за Бекереловите зраци. Зрачењето на ураниумовата сол, откриено од Бекерел, физичар од Франција, подоцна станало познато како радиоактивно. Францускиот научник, како и двојката Кири, активно се вклучи во неговото истражување. Во 1898 година, Ернест Ратерфорд се придружил во работата. Овој научник открил дека овие греди вклучуваат струи на хелиумските јадра, позитивно наелектризирани (алфа честички) и електронски флукс (бета честички).

Понатамошно проучување на ураниум

На 18 јули 1898 година, работата на двојката Кири била презентирана на Париската академија на науките, што предизвикало голем интерес на Радерфорд. Во него, авторите укажале дека, покрај ураниумот, постојат и други радиоактивни (овој термин првпат се користел токму тогаш) елементи. Подоцна Радерфорд го претстави концептот на полуживот - една од главните одлики на овие елементи.

Ернест во декември 1897 година ја продолжи стипендијата за изложба. Научниците добија можност да ги проучуваат ураниумските зраци. Сепак, во април 1898 година, местото на професорот на локалниот универзитет Мекгил беше испразнето во Монтреал, а Ернест одлучи да замине во Канада. Време е за учење. На сите беше јасно дека Ратерфорд веќе беше подготвен да работи самостојно.

Преселба во Канада и нова работа

Во есента 1898 година се случи трансфер во Канада. Во почетокот, учењето на Радерфорд не беше многу добро: на учениците не му се допадна предавањето, кое младиот професор, кој сѐ уште не научил како целосно да ја почувствува публиката, беше презаситен со детали. Во научната работа, имаше и некои потешкотии поради фактот што доаѓањето на радиоактивни препарати наредено од Ратерфорд беше одложено. Меѓутоа, набрзо се стврднаа сите нервози, а за Ернест започна серија успеси и успеси. Сепак, тешко е да се зборува за успех: сè беше постигнато со напорна работа, во која беа вклучени неговите нови пријатели и истомисленици.

Откривање на законот за радиоактивни трансформации

Околу Rutherford, дури и тогаш, беше формирана атмосфера на креативен ентузијазам и ентузијазам. Работата беше радосна и напната, доведе до голем успех. Радерфорд во 1899 година открил еманација на ториум. Заедно со Soddy во 1902-1903 тој дојде на општ закон применлив за сите радиоактивни трансформации. Треба да кажеме малку повеќе за овој важен научен настан.

Научниците од целиот свет во тоа време цврсто сфатија дека е невозможно да се претворат некои хемиски елементи во други, па затоа е неопходно засекогаш да се закопаат соништата на алхемичарите за да се извлече злато од олово. И сега имаше работа во која се тврди дека во текот на радиоактивното распаѓање, трансформацијата на елементите не се одвива само, но не може да се забави ниту да престане. Покрај тоа, беа формулирани законите на овие трансформации. Денес ние разбираме дека тоа е задолжен за јадрото кое ги одредува хемиските својства на елементот и неговата положба во периодниот систем на Менделеев. Кога нуклеарното полнење се намалува за две единици , кое се јавува за време на алфа распаѓање, тој "се движи" нагоре од 2 клетки во периодниот систем. Една ќелија надолу се раселува со електронска бета распаѓање, а на ќелијата нагоре - со позитронот. И покрај очигледноста на овој закон и неговата навидум едноставност, ова откритие беше еден од најважните настани во науката на почетокот на 20 век.

Бракот на Марија Георгин Њутн, раѓањето на нејзината ќерка

Во исто време, имаше важен настан во личниот живот на Ернест. Пет години по ангажирањето со Марија Џоргина Њутн, научникот Ернест Радерфорд се омажи за неа, чија биографија веќе беше обележана со значителни достигнувања до тоа време. Оваа девојка била ќерка на водителка на пансионот во Крајстчерч, каде што некогаш живеел. Во 1901 година, на 30 март, е родена единствената ќерка во семејството на Рутерфорд. Овој настан речиси се совпадна со раѓањето во физиката на ново поглавје - физиката на јадрото. И две години подоцна, Ратерфорд стана член на Кралското друштво во Лондон.

Книги на Радерфорд, експерименти на транслуценција на фолија од алфа честички

Ернест создаде две книги во кои ги сумираше резултатите од неговите научни истражувања и достигнувања. Првиот излезе под името "Радиоактивност" во 1904 година. "Радиоактивните трансформации" се појави една година подоцна. Авторот на овие книги започна во тоа време новото истражување. Тој сфатил дека од атомите произлегоа радиоактивното зрачење, но местото на неговото потекло останува апсолутно нејасно. Беше потребно да се проучи структурата на јадрото. И тогаш Ернест се сврте кон методот на пренос со алфа честички, со што ја започна својата работа со Томсон. Во експериментите, проучувавме како протокот на овие честички поминува низ тенки листови од фолија.

Првиот атомски модел предложен од Томсон

Првиот модел на атомот беше предложен, кога се дозна дека електроните имаа негативен полнеж. Сепак, тие влегуваат во атомите кои се генерално електрично неутрални. Значи мора да има нешто во неговиот состав што носи позитивен полнеж. За да се реши овој проблем, Томсон го предложи следниов модел: атомот е нешто како капка, позитивно наелектризирана, чиј радиус е сто милионити сантиметар. Во него има мали електрони со негативен полнеж. Тие имаат тенденција да ја окупираат позицијата во самиот центар на атомот под дејство на кулонските сили, но ако нешто ги попречува, тие осцилираат, придружено со зрачење. Овој модел го објасни постоењето на спектрите на зрачење - факт кој во тоа време бил познат. Од експериментите веќе стана јасно дека во цврстите тела растојанијата меѓу атомите се приближно исти како и нивните димензии. Затоа, изгледаше очигледно, дека алфа честичките не можат да летаат низ фолијата, исто како што каменот не лета низ шумата во која дрвјата растат блиску еден до друг. Сепак, првите експерименти извршени од Ратерфорд убедиле дека ова не е така. Поголемиот дел од алфа честичките, речиси отстапувајќи, ја ширеа фолијата, и само во некои случаи имаше отстапување, понекогаш значајно. Ова е многу заинтересирано за Ернест Ратерфорд. Интересни факти бараа понатамошно истражување.

Планетарен модел на Ратерфорд

И тогаш повторно се појави интуицијата на Радерфорд и способноста на овој научник да го разбере јазикот на природата. Ернест решително одби од предложениот Томсон модел на атомот. Експериментите на Радерфорд доведоа до фактот што тој го изложи својот, наречен планетарен. Според него, во центарот на атомот постои јадро во кое целата маса на даден атом е концентрирана, и покрај неговата прилично мала големина. И околу јадрото, како и планетите кои се вртат околу сонцето, електроните се движат. Нивните маси се многу помали отколку кај алфа честичките, и затоа вторите практично не отстапуваат од продирањето на облаците на електроните. И само кога алфа-честичката лета минатото јадро, позитивно наелектризирана, кулонската одбивна сила е способна остро да ја искривува траекторијата на движењето. Ова е теоријата на Ратерфорд. Несомнено, тоа беше големо откритие.

Законите на електродинамиката и планетарниот модел

Искуството на Радерфорд било доволно за да се убедат многу научници за постоењето на планетарниот модел. Сепак, се покажа дека тоа не е толку недвосмислено. Формулата Радерфорд, која ја добива врз основа на овој модел, беше во согласност со податоците добиени за време на експериментот. Сепак, таа ги побива законите на електродинамиката!

Овие закони, кои беа утврдени главно од делата на Максвел и Фарадеј, тврдат дека обвивката, забрзано се движи, емитира електромагнетни бранови и ја губи енергијата поради тоа. Во атомот Rutherford, електроните се движат во кулоновското поле на јадрото забрзано и, според Максвеловата теорија, мора да ја изгуби целата енергија во десет милионити дел од секунда, а потоа да падне врз јадрото. Сепак, ова не се случи. Како резултат на тоа, формулата на Радерфорд ја оспори теоријата на Максвел. Ернест го знаеше тоа кога во 1907 година беше време да се врати во Англија.

Се пресели во Манчестер и ја доби Нобеловата награда

Работата на Ернест на Универзитетот Мекгил придонесе за фактот дека тој стана многу познат. Радерфорд почна да се натпреварува да ги покани научните центри во различни земји. Научник во пролетта 1907 година решил да ја напушти Канада и пристигнал во Манчестер, на Универзитетот во Викторија, каде што продолжил со студиите. Заедно со H.Geiger, тој во 1908 година создал контраст на честички со алфа - нов уред кој играл важна улога во одредувањето на тоа дека алфа честичките се атоми на хелиум кои се двапати јонизирани. Радерфорд Ернест, чии откритија беа од голема важност, во 1908 година ја доби Нобеловата награда (во хемијата, а не во физиката!).

Соработка со Нилс Бор

Во меѓувреме, планетарниот модел се повеќе ги зафати своите мисли. И во март 1912, Ратерфорд почнал да соработува и да се дружи со Нилс Бор. Најголемата заслуга на Бор (неговата фотографија е претставена подолу) беше тоа што тој вовел фундаментално нови функции во планетарниот модел - идејата за квантите.

Тој предложи "постулати", кои на прв поглед се чинеше внатрешно контрадикторни. Според него, постојат орбити во атомот. Електронот, кој се движи по нив, не емитува, спротивно на законите на електродинамиката, иако има забрзување. Овој научник укажа на правилото со кое можете да ги најдете овие орбити. Тој открил дека квантите на зрачење се појавуваат само кога електронот преминува од орбитата до орбитата. Моделот на Rutherford-Bora атомот реши многу проблеми, а исто така стана пробив во светот на нови идеи. Неговото откритие доведе до радикална ревизија на идеите за материјата, за неговото движење.

Понатамошни обемни активности

Во 1919 година, Рутерфорд стана професор на Универзитетот во Кембриџ, како и директор на лабораторијата Кевендиш. Десетици научници со право го сметаа за нивниот учител, вклучувајќи ги потоа и Нобеловите награди. Тие се Џ. Чедвик, Г. Мозли, М. Олифант, Ј. Кокрот, О. Ган, В. Гејтлер, Ю.Б. Khariton, PL Капица, Г. Гамов и други. Протокот на почести и награди стана повеќе изобилство. Во 1914 година, Ратерфорд го добива благородништвото. Тој стана претседател на Британската асоцијација во 1923 година, а од 1925 до 1930 година бил претседател на Кралското друштво. Насловот на барон Ернест добива во 1931 година и станува господар. Сепак, и покрај се поголемите притисоци, а не само научни, тој продолжува да ги напаѓа тајните на јадрото и атомот.

Ви нудиме еден интересен факт поврзан со научната работа на Ратерфорд. Познато е дека Ернест Ратерфорд го искористил следниов критериум кога ги избрал своите вработени: тој му дал на лицето кое дошло до него за прв пат задача, и ако новиот вработен потоа бил заинтересиран за тоа што следно да го стори, веднаш бил отпуштен.

Научниците веќе започнаа експерименти кои завршиле со откривањето на вештачко разделување на атомските јадра и вештачката конверзија на хемиските елементи. Во 1920 година, Ратерфорд го предвидел постоењето на deuteron и неутрон, а во 1933 година иницирал и учествувал во експеримент за да ја потврди постоечката интерконекција помеѓу енергијата и масата во нуклеарните процеси. Во 1932 година, во април, тој ја поддржа идејата за користење на протонски акцелератори во студијата на нуклеарните реакции.

Смрт на Ратерфорд

Големото влијание врз науката и технологијата, врз животите на милиони луѓе, беше обезбедено од делата на Ернест Ратерфорд и работата на неговите ученици кои припаѓале на неколку генерации. Големиот научник, се разбира, не можеше да помогне да се размислува дали ова влијание би било позитивно. Сепак, тој беше оптимист, цврсто веруваше во науката и во луѓето. Ернест Ратерфорд, чија кратка биографија ја опишавме, почина во 1937 година, на 19 октомври. Беше погребан во Вестминстерската опатија.