Cosa scoprì Rutherford? Rutherford Ernest: biografia, esperienze, scoperte. Ulteriori studi sui raggi dell'uranio

Ernest Rutherford nacque il 30 agosto 1871 nel villaggio di Spring Grove (noto anche come Brightwater) vicino a Nelson, Nuova Zelanda, nella famiglia del contadino James Rutherford e di sua moglie Martha Thomson (originaria di Hornchurch, Essex, Inghilterra).

Alla nascita, Ernest fu erroneamente registrato sotto il nome Ernest (dall'inglese "earnest" - "serious"). Da bambino, Ernest andò a scuola a Havelock, dopo di che continuò i suoi studi al college a Nelson. Lavora duro per entrare al Canterbury College, che faceva parte dell'Università della Nuova Zelanda. Al college, Ernest Rutherford diventa il capo del club di discussione e prende parte attiva alla vita studentesca.

Al Canterbury College, Rutherford riceve istruzione superiore difendere la laurea e il master sul campo discipline umanistiche, nonché una laurea in scienze, dopodiché, per due anni, si è dedicato con passione alla ricerca nel campo dell'ingegneria elettrica. Nel 1895 si recò in Inghilterra per migliorare il suo livello di istruzione, dove dal 1895 al 1898 lavorò presso il Cavendish Laboratory dell'Università di Cambridge. Fa un passo avanti significativo (e detiene il record per un po') scoprendo la distanza che determina la lunghezza di un'onda elettromagnetica.

Opere, ricerche e contributi alla scienza

Nel 1898, Rutherford sostituì Hugh Longbourn Callendar come professore di fisica, fondato con il patrocinio di William MacDonald, alla McGill University. Fu qui che Rutherford raggiunse l'apice delle sue attività di ricerca. Il suo lavoro alla McGill University culminò con la ricezione del Premio Nobel per la Chimica nel 1908.

Rutherford è impegnato nella ricerca approfondita e nello studio pratico del fenomeno della radioattività. Durante questo periodo, nel 1899, introdusse i concetti di particelle alfa e beta. Lo scienziato descrive questo tipo di radiazione come due tipi distinti (facilmente distinguibili) di flussi di particelle provenienti dagli elementi torio e uranio. Basandosi sul loro potere penetrante, Rutherford delinea chiaramente le differenze tra questi raggi di radiazione.

Nel 1900, ha conseguito un dottorato in scienze presso l'Università della Nuova Zelanda. Dal 1900 al 1903 a progetto di ricerca Rutherford sul tema della trasmutazione elementare alla McGill University è affiancato dal ricercatore junior Frederick Soddy.

Rutherford scopre e descrive accuratamente che la radiazione è una conseguenza della decomposizione spontanea degli atomi. Lo scienziato osserva molto dettagliatamente, e successivamente descrive, che un campione di materiale radioattivo impiega un certo tempo per ridurre di 2 volte la sua radioattività. Rutherford chiama questo periodo “emivita”.

Questa scoperta verrà successivamente ricevuta uso pratico: Prendendo come unità di misura il tasso uniforme di decadimento della materia, verrà determinata l'età del pianeta Terra, che risulta essere molto più antica dell'età ipotizzata dagli scienziati dell'epoca.

Nel 1903 Rutherford scoprì che la radiazione (già scoperta) emessa dal radio ancora senza nome (scoperto nel 1900 dal chimico francese Paul Villard) ha caratteristica distintiva(da radiazioni alfa e beta), non precedentemente descritte. Anche lui se ne accorge il nuovo tipo la radiazione ha un grande potere penetrante e, senza perdere tempo, le dà il nome di “radiazione gamma”. Nel 1907 Rutherford fu nominato professore di fisica all'Università di Manchester. A Manchester, lo scienziato continua a lavorare con le radiazioni alfa. Insieme a Hans Geiger, sviluppa uno schermo riflettente al solfuro di zinco e una camera di ionizzazione progettata per contare le particelle alfa.

Nel 1907, Rutherford, insieme a Thomas Royds, condusse un esperimento chimico che prevedeva il passaggio dei raggi alfa attraverso una stretta finestra in un tubo a vuoto. I raggi generano invariabilmente una scarica di scintilla nel tubo, dando luogo alla formazione di uno spettro che cambia natura allo stesso modo dei raggi alfa accumulati nel tubo. L'esperimento mostra inoltre come inizia a formarsi uno spettro puro di gas elio. Ne consegue che i raggi alfa quasi non ionizzano gli atomi, o meglio, i nuclei degli atomi di elio.

Nel 1909 unì le forze con Hans Geiger ed Ernest Marsden e condusse l'esperimento Geiger-Marsden, volto a scoprire e dimostrare visivamente la vera natura nucleare degli atomi. L'esperimento viene effettuato per ottenere risultati chiaramente definiti riguardo alle proprietà delle particelle alfa. Rutherford suggerisce che Geiger e Marsden ottengano la deflessione delle particelle alfa a grandi angoli (non c'erano risultati predeterminati dell'esperimento, poiché, al momento della sua condotta, non esisteva la minima teoria al riguardo). Sono state trovate le deviazioni desiderate, ma erano di natura unica e avevano una funzione regolare e chiaramente organizzata dell'angolo di deviazione. L'interpretazione e i risultati di questo esperimento nel 1911 portano alla presentazione del modello dell'atomo di Rutherford. Secondo la sua teoria, anche un piccolo nucleo carico positivamente ha elettroni che orbitano attorno ad esso. Nel 1919, Rutherford andò al Cavendish Laboratory, dove condusse (per la prima volta nella storia) un esperimento sulla trasmutazione di una sostanza in un'altra, trasformando l'azoto in ossigeno mediante una reazione nucleare. Ha condotto questo esperimento insieme a Niels Bohr, proponendo una teoria sull'esistenza dei neutroni e sulla loro presunta capacità di compensare la proprietà repulsiva dei protoni caricati positivamente, generando una forza di attrazione nucleare che impedisce al nucleo di decadere.

Nel 1932, questa teoria dell'esistenza dei neutroni fu dimostrata da James Chadwick, che ricevette il Premio Nobel per la fisica nel 1935 per questa scoperta.

Vita privata

Nel 1900 Rutherford sposò Maria Georgina Newton. Hanno una figlia, Eileen Maria.

Premi e riconoscimenti

Nel 1908, Rutherford ricevette il Premio Nobel per le sue scoperte rivoluzionarie e gli studi di successo sul processo di decadimento delle sostanze e sulle risultanti proprietà chimiche delle sostanze radioattive. Nel 1914 Rutherford fu nominato cavaliere. Nel 1916, lo scienziato ricevette la medaglia Sir James Hector. Nel 1919 Rutherford tornò al Laboratorio Cavendish dell'Università di Cambridge, dove fu nominato capo del laboratorio. Durante questo periodo, divenne il mentore scientifico di numerosi ricercatori: James Chadwick, John Douglas Cockcroft, Edward Victor Appleton e Thomas Sinton Walton, ognuno dei quali ricevette un premio Nobel per il lavoro nel campo delle reazioni atomiche, la scoperta del neutrone, dimostrazioni visive ed esperimenti chimici su particelle elementari e ionosfera. Nel 1925, Rutherford ricevette l'Ordine onorario al merito della Gran Bretagna. Nel 1931 ricevette il titolo onorifico di Barone Rutherford di Nelson e Cambridge nella contea di Cambridge.

Dopo la sua morte, Rutherford ebbe l'onore di essere sepolto nell'Abbazia di Westminster, accanto a J. J. Thomson e Sir Isaac Newton.

Morte

Ernest Rutherford soffriva di un'ernia ombelicale e, come segno di onore speciale (come portatore dell'Ordine al merito britannico), solo un chirurgo titolato poteva operarlo. A causa della lunga ricerca di un candidato adatto, il tempo andò perso e il 19 ottobre 1937 Rutherford morì improvvisamente in ospedale.

Punteggio biografico

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Il 30 agosto 1871 nasceva il fisico britannico di origine neozelandese, noto come il “padre” della fisica nucleare e vincitore del Premio Nobel per la chimica nel 1908, Sir Ernest Rutherford.

Abbiamo deciso di ricordare la biografia del famoso scienziato e di illustrarne le principali tappe nella nostra selezione di foto.

Nato il 30 agosto 1871 nella città di Spring Brove (Nuova Zelanda) da una famiglia di emigranti scozzesi. Suo padre lavorava come meccanico e coltivatore di lino, sua madre era un'insegnante. Ernest era il quarto dei 12 figli di Rutherford e il più talentuoso.

Casa V Foxhill , Dove Ernesto parte spesa della mia infanzia

"Le scienze sono divise in due gruppi: fisica e filatelia"

Già alla fine della scuola elementare, come primo allievo, riceveva un bonus di 50 sterline per proseguire gli studi. Grazie a ciò, Rutherford entrò nel college di Nelson (Nuova Zelanda).

Ritratto di Rutherford nel 1892, quando era studente al Canterbury College

Dopo la laurea, il giovane ha superato gli esami all'Università di Canterbury e qui ha studiato seriamente fisica e chimica.

« Se uno scienziato non riesce a spiegare cosa fa a una donna delle pulizie che pulisce il pavimento del suo laboratorio, allora lui stesso non capisce cosa fa.«

Rutherford con gli studenti a Montreal , Stato della California. 1899

JJ Thomson, come molti eccezionali professori di fisica, alla fine del XIX secolo, riunivano un gruppo di giovani brillanti" studenti ricercatori"intorno a te. Direttamente tra loro c'è il suo protetto Ernest Rutherford.

Partecipò alla creazione di una società studentesca scientifica e nel 1891 fece un rapporto sul tema "Evoluzione degli elementi", dove per la prima volta fu espressa l'idea che gli atomi sono sistemi complessi costruiti dagli stessi componenti.

Hans Geiger era al Rutherford socio principale V ricerca dal 1907 al 1913

In un momento in cui l'idea di J. Dalton dell'indivisibilità dell'atomo dominava la fisica, questa idea sembrava assurda e il giovane Rutherford dovette persino scusarsi con i suoi colleghi per "evidenti sciocchezze".

Ernesto Rutherford (il primo da sinistra nella fila in basso) con i colleghi

È vero che 12 anni dopo Rutherford dimostrò di avere ragione. Dopo la laurea all'università, Ernest divenne insegnante di scuola superiore, ma questa occupazione chiaramente non era di suo gradimento. Rutherford, il miglior laureato dell'anno, ottenne una borsa di studio e andò a Cambridge, il centro scientifico dell'Inghilterra, per continuare i suoi studi.

Rutherford (secondo da sinistra nella fila in alto) con i compagni di classe nel 1896

Al Laboratorio Cavendish, Rutherford creò un trasmettitore per la comunicazione radio entro un raggio di 3 km, ma diede la priorità all'ingegnere italiano G. Marconi per la sua invenzione, e lui stesso iniziò a studiare la ionizzazione dei gas e dell'aria. Lo scienziato ha notato che la radiazione dell'uranio ha due componenti: i raggi alfa e beta. È stata una rivelazione.

Rutherford mi è piaciuto bel gioco golf di domenica. Da sinistra a destra: Ralph Fowler , F. U. Aston , Rutherford , G. E. Taylor

A Montreal, studiando l'attività del torio, Rutherford scoprì un nuovo gas: il radon. Nel 1902, nella sua opera "La causa e la natura della radioattività", lo scienziato espresse per la prima volta l'idea che la causa della radioattività è la transizione spontanea di alcuni elementi ad altri. Ha scoperto che le particelle alfa sono caricate positivamente, la loro massa è maggiore di quella di un atomo di idrogeno e la loro carica è approssimativamente uguale alla carica di due elettroni, e questo ricorda gli atomi di elio.

Nozze Ernesta E Maria Rutherford , 28 Giugno 1900 Nuova Zelanda

Nel 1903 Rutherford divenne membro della Royal Society di Londra e dal 1925 al 1930 ne fu presidente.

Ernest Rutherford al Congresso Solvay del 1911

Nel 1904 fu pubblicata l'opera fondamentale dello scienziato "Sostanze radioattive e loro radiazioni", che divenne un'enciclopedia per i fisici nucleari. Nel 1908 Rutherford divenne premio Nobel per le sue ricerche sugli elementi radioattivi. Il capo del laboratorio di fisica dell'Università di Manchester, Rutherford, creò una scuola di fisici nucleari, suoi studenti.

Rutherford ha sempre raccolto attorno a sé un gruppo di giovani talenti brillanti.Foto del 1910

Insieme a loro studiò l'atomo e nel 1911 arrivò finalmente al modello planetario dell'atomo, di cui scrisse in un articolo pubblicato nel numero di maggio del Philosophical Journal. Il modello non fu accettato immediatamente, ma fu stabilito solo dopo essere stato perfezionato dagli studenti di Rutherford, in particolare da N. Bohr.

Cockcroft, Rutherford e Walton nel 1932

Scultura del giovane Ernest Rutherford. Memoriale dentro Nuova Zelanda

Lo scienziato morì il 19 ottobre 1937 a Cambridge. Come molti grandi uomini d'Inghilterra, Ernest Rutherford riposa nella cattedrale di St. Paul, nello "Science Corner", accanto a Newton, Faraday, Durenne, Herschel.

Ernest Rutherford (vita: 30/08/1871 - 19/10/1937) - fisico inglese, creatore del modello planetario dell'atomo, fondatore della fisica nucleare. Fu membro della Royal Society di Londra e, dal 1925 al 1930, il suo presidente. Quest'uomo è il proprietario di cui ha ricevuto nel 1908.

Il futuro scienziato nacque nella famiglia di James Rutherford, un carraio, e Martha Thompson, un'insegnante. Oltre a lui, la famiglia aveva 5 figlie e 6 figli.

Formazione e primi riconoscimenti

Prima che la famiglia si trasferisse dal nord nel 1889, Ernest Rutherford studiò a Christchurch al Canterbury College. Già in questo momento furono rivelate le brillanti capacità del futuro scienziato. Dopo aver completato il 4° anno, Ernest ha ricevuto un premio per lavoro migliore in matematica, e ha ottenuto anche il 1° posto negli esami di master in fisica e matematica.

Invenzione del rilevatore magnetico

Essendo diventato un Master of Arts, Rutherford non lasciò il college. Si è immerso in un lavoro scientifico indipendente sulla magnetizzazione del ferro. Ha sviluppato e prodotto un dispositivo speciale: un rilevatore magnetico, che è diventato uno dei primi ricevitori di onde elettromagnetiche al mondo, nonché il "biglietto d'ingresso" di Rutherford alla grande scienza. Ben presto avvenne un cambiamento importante nella sua vita.

Rutherford va in Inghilterra

Ai giovani sudditi della corona inglese più talentuosi provenienti dalla Nuova Zelanda veniva assegnata una borsa di studio ogni due anni. L'Esposizione Mondiale del 1851, che offrì l'opportunità di recarsi in Inghilterra per studiare scienze. Nel 1895 fu deciso che due neozelandesi fossero degni di un tale onore: il fisico Rutherford e il chimico Maclaurin. Tuttavia, c'era solo un posto e le speranze di Ernest furono deluse. Fortunatamente Maclaurin fu costretto ad abbandonare questo viaggio per motivi familiari e Rutherford Ernest arrivò in Inghilterra nell'autunno del 1895. Qui iniziò a lavorare all'Università di Cambridge (presso il Cavendish Laboratory) e divenne il primo studente di dottorato di J. Thomson, il suo direttore (nella foto sotto).

Studio dei raggi di Becquerel

Thomson a quel tempo era già uno dei membri della rispettata Royal Society di Londra. Apprezzò rapidamente le capacità di Rutherford e lo reclutò per lavorare sullo studio della ionizzazione dei gas sotto l'influenza dei raggi X, che effettuò. Tuttavia, già nell’estate del 1898, Ernest muove i primi passi in un altro settore di ricerca. Si interessò ai raggi di Becquerel. La radiazione del sale di uranio, scoperta dal fisico francese Becquerel, divenne in seguito nota come radioattiva. Lo scienziato francese, così come i Curie, furono attivamente coinvolti nelle sue ricerche. Nel 1898 anche Rutherford Ernest si unì all'opera. Questo scienziato ha scoperto che questi raggi includono flussi di nuclei di elio, caricati positivamente (particelle alfa), nonché flussi di elettroni (particelle beta).

Ulteriori studi sui raggi dell'uranio

Il lavoro dei Curie fu presentato all'Accademia delle Scienze di Parigi il 18 luglio 1898, cosa che suscitò il grande interesse di Rutherford. In esso gli autori sottolineano che oltre all'uranio ci sono altri elementi radioattivi (questo termine fu usato per la prima volta allora). Rutherford in seguito introdusse il concetto di uno dei principali caratteristiche distintive questi elementi.

La borsa di studio per la mostra di Ernest fu prorogata nel dicembre 1897. Lo scienziato ha avuto l'opportunità di studiare ulteriormente i raggi dell'uranio. Tuttavia, nell'aprile 1898, un posto come professore presso la locale McGill University divenne disponibile a Montreal ed Ernest decise di andare in Canada. Il tempo dell'apprendistato è passato. Era chiaro a tutti che Rutherford era pronto a lavorare in modo indipendente.

Trasferirsi in Canada e un nuovo lavoro

Nell'autunno del 1898 ebbe luogo il trasferimento in Canada. All'inizio, l'insegnamento di Rutherford non ebbe molto successo: agli studenti non piacevano le lezioni, che il giovane professore, che non aveva ancora imparato a comprendere appieno il pubblico, saturava di dettagli. IN lavoro scientifico Ci furono anche alcune difficoltà dovute al fatto che l'arrivo dei farmaci radioattivi ordinati da Rutherford fu ritardato. Tuttavia, tutti gli spigoli furono presto smussati e per Ernest iniziò una serie di buona fortuna e successo. Tuttavia, non è affatto appropriato parlare di successi: tutto è stato ottenuto grazie al duro lavoro, in cui sono stati coinvolti i suoi nuovi amici e persone che la pensano allo stesso modo.

Scoperta della legge delle trasformazioni radioattive

Intorno a Rutherford si era già formata un'atmosfera di entusiasmo creativo e passione. Il lavoro è stato gioioso e intenso, ha portato a un grande successo. Rutherford scoprì l'emanazione del torio nel 1899. Insieme a Soddy nel 1902-1903 giunse ad una legge generale applicabile a tutte le trasformazioni radioattive. Vale la pena dire qualcosa in più su questo importante evento scientifico.

Gli scienziati di tutto il mondo a quel tempo capivano fermamente che era impossibile trasformare un elemento chimico in un altro, quindi i sogni degli alchimisti di estrarre l'oro dal piombo dovevano essere sepolti per sempre. E poi è apparso un lavoro in cui si sosteneva che durante i decadimenti radioattivi non solo si verificano trasformazioni di elementi, ma non possono essere né rallentate né fermate. Inoltre, furono formulate le leggi di queste trasformazioni. Oggi capiamo che è la carica del nucleo che determina le proprietà chimiche di un elemento e la sua posizione nella tavola periodica di Mendeleev. Quando diminuisce di due unità, cosa che avviene durante il decadimento alfa, si “sposta” verso l'alto di 2 spazi nella tavola periodica. Si sposta di una cella verso il basso durante il decadimento beta elettronico e di una cella verso l'alto durante il decadimento del positrone. Nonostante l'ovvietà di questa legge e la sua apparente semplicità, questa scoperta fu uno degli eventi più importanti della scienza dell'inizio del XX secolo.

Matrimonio con Mary Georgina Newton, nascita di una figlia

Allo stesso tempo, si verificò un evento importante nella vita personale di Ernest. 5 anni dopo il suo fidanzamento con Mary Georgina Newton, la sposò lo scienziato Ernest Rutherford, la cui biografia a quel tempo era già segnata da risultati significativi. Questa ragazza era la figlia del proprietario della pensione a Christchurch dove un tempo viveva. Nel 1901, il 30 marzo, nacque l'unica figlia della famiglia Rutherford. Questo evento praticamente coincise nel tempo con la nascita di un nuovo capitolo della scienza fisica: la fisica nucleare. E dopo 2 anni, Rutherford divenne membro della Royal Society di Londra.

I libri di Rutherford, esperimenti sulla lamina transilluminante con particelle alfa

Ernest ha creato 2 libri in cui ha riassunto i risultati della sua ricerca scientifica e dei suoi risultati. Il primo fu pubblicato con il titolo "Radioattività" nel 1904. "Trasformazioni radioattive" apparve un anno dopo. L'autore di questi libri ha iniziato nuove ricerche in questo momento. Si rese conto che è dagli atomi che viene radiazione radioattiva, tuttavia, il luogo della sua origine è rimasto assolutamente oscuro. Era necessario studiare la struttura del kernel. E poi Ernest si rivolse al metodo della transilluminazione con particelle alfa, con il quale iniziò il suo lavoro con Thomson. Gli esperimenti hanno esaminato come il flusso di queste particelle passa attraverso sottili fogli di alluminio.

Il primo modello dell'atomo di Thomson

Il primo modello dell'atomo fu proposto quando si seppe che gli elettroni hanno una carica negativa. Tuttavia, si verificano in atomi che sono generalmente elettricamente neutri. Ciò significa che deve esserci qualcosa nella sua composizione che trasporta una carica positiva. Per risolvere questo problema, Thomson propose il seguente modello: un atomo è qualcosa come una goccia, caricata positivamente, il cui raggio è un centomilionesimo di centimetro. Contiene minuscoli elettroni con una carica negativa. Sotto l'influenza delle forze di Coulomb, tendono ad occupare una posizione proprio al centro dell'atomo, ma se qualcosa li sbilancia, oscillano accompagnati dalla radiazione. Questo modello spiegava l'esistenza degli spettri di emissione, un fatto già noto all'epoca. Dagli esperimenti è già diventato chiaro che nei solidi le distanze tra gli atomi sono approssimativamente uguali alle loro dimensioni. Sembrava ovvio, quindi, che le particelle alfa non potessero volare attraverso un foglio, proprio come una pietra non poteva volare attraverso una foresta in cui gli alberi crescevano quasi uno vicino all'altro. Tuttavia, i primissimi esperimenti condotti da Rutherford convinsero che non era così. La maggior parte delle particelle alfa sono penetrate nel foglio quasi senza deflessione, e solo poche hanno mostrato una deflessione, talvolta significativa. Ernest Rutherford si interessò molto a questo. Fatti interessanti richiedevano ulteriori studi.

Modello planetario di Rutherford

E poi l'intuizione di Rutherford e la capacità di questo scienziato di comprendere il linguaggio della natura si sono manifestate di nuovo. Ernest rifiutò decisamente il modello dell'atomo di Thomson. Gli esperimenti di Rutherford lo portarono a proporre i suoi, chiamati planetari. Secondo esso, al centro dell'atomo vi è un nucleo in cui è concentrata l'intera massa dell'atomo, nonostante le sue dimensioni piuttosto ridotte. E attorno al nucleo, come i pianeti che ruotano attorno al Sole, gli elettroni si muovono. Le loro masse sono significativamente inferiori a quelle delle particelle alfa, ed è per questo che queste ultime praticamente non si deviano quando penetrano nelle nuvole di elettroni. E solo quando una particella alfa vola vicino a un nucleo carico positivamente la forza repulsiva di Coulomb è capace di piegare bruscamente la traiettoria del suo movimento. Questa è la teoria di Rutherford. È stata sicuramente una grande scoperta.

Leggi dell'elettrodinamica e modello planetario

L'esperienza di Rutherford bastò a convincere molti scienziati dell'esistenza del modello planetario. Tuttavia, si è scoperto che la questione non è così chiara. La formula di Rutherford, che derivò sulla base di questo modello, era coerente con i dati ottenuti durante l'esperimento. Tuttavia, ha confutato le leggi dell'elettrodinamica!

Queste leggi, stabilite principalmente dai lavori di Maxwell e Faraday, affermano che una carica accelerata emette onde elettromagnetiche e a causa di ciò perde energia. In un atomo di Rutherford, l'elettrone si muove accelerato nel campo di Coulomb del nucleo e, secondo la teoria di Maxwell, dovrebbe perdere tutta la sua energia in un decimilionesimo di secondo, dopodiché cadrà sul nucleo. Comunque, questo non è successo. Di conseguenza, la formula di Rutherford confutava la teoria di Maxwell. Ernest lo sapeva quando arrivò il momento di tornare in Inghilterra nel 1907.

Trasferirsi a Manchester e vincere il Premio Nobel

Il lavoro di Ernest alla McGill University lo ha reso molto famoso. Rutherford iniziò a gareggiare tra loro per essere invitato nei centri scientifici paesi diversi. Lo scienziato decise di lasciare il Canada nella primavera del 1907 e arrivò a Manchester, presso l'Università di Victoria, dove continuò le sue ricerche. Insieme a H. Geiger, nel 1908 creò un contatore di particelle alfa, un nuovo dispositivo che funzionava ruolo importante nello scoprire che le particelle alfa sono atomi di elio doppiamente ionizzati. Rutherford Ernest, le cui scoperte furono di grande importanza, ricevette il Premio Nobel nel 1908 (per la chimica, non per la fisica!).

Collaborazione con Niels Bohr

Nel frattempo, il modello planetario occupava sempre più i suoi pensieri. E così, nel marzo 1912, Rutherford iniziò a collaborare e ad essere amico di Niels Bohr. Il merito più grande di Bohr (la sua foto è presentata di seguito) è stato quello di aver introdotto caratteristiche fondamentalmente nuove nel modello planetario: l'idea dei quanti.

Ha avanzato “postulati” che a prima vista sembravano internamente contraddittori. Secondo lui, nell'atomo ci sono orbite. Un elettrone, muovendosi lungo di essi, non si irradia, contrariamente alle leggi dell'elettrodinamica, sebbene abbia accelerazione. Questo scienziato ha indicato una regola secondo la quale è possibile trovare queste orbite. Ha scoperto che i quanti di radiazione compaiono solo quando un elettrone si sposta da un'orbita all'altra. risolto molti problemi e divenne anche una svolta nel mondo delle nuove idee. La sua scoperta portò ad una revisione radicale delle idee sulla materia e sul suo movimento.

Ulteriori attività estese

Nel 1919 Rutherford divenne professore all'Università di Cambridge e anche direttore del Cavendish Laboratory. Decine di scienziati lo consideravano giustamente il loro maestro, compresi quelli che in seguito ricevettero il premio Nobel. Questi sono J. Chadwick, G. Moseley, M. Oliphant, J. Cockroft, O. Gan, W. Geitler, Yu.B. Khariton, P.L. Kapitsa, G. Gamow e altri Il flusso di riconoscimenti e premi divenne sempre più abbondante. Nel 1914 Rutherford fu nobilitato. Divenne presidente della British Association nel 1923 e dal 1925 al 1930 fu presidente della Royal Society. Ernesto ricevette il titolo di Barone nel 1931 e ne divenne signore. Tuttavia, nonostante le pressioni sempre più elevate, e non solo scientifiche, egli continua ad attaccare i segreti del nucleo e dell'atomo.

Te ne offriamo uno fatto interessante, Relativo a attività scientifica Rutherford. È noto che Ernest Rutherford utilizzava il seguente criterio nella scelta dei suoi dipendenti: affidava un compito alla persona che veniva da lui per la prima volta e se il nuovo dipendente si chiedeva poi cosa fare dopo, veniva immediatamente licenziato.

Lo scienziato ha già iniziato gli esperimenti, che si sono conclusi con la scoperta della scissione artificiale dei nuclei atomici e della trasformazione artificiale degli elementi chimici. Nel 1920 Rutherford predisse l'esistenza del deutone e del neutrone e nel 1933 avviò e partecipò a un esperimento per testare la relazione tra energia e massa nei processi nucleari. Nell'aprile 1932 sostenne l'idea di utilizzare acceleratori di protoni nello studio delle reazioni nucleari.

Morte di Rutherford

Le opere di Ernest Rutherford e il lavoro dei suoi studenti, appartenenti a diverse generazioni, hanno avuto un enorme impatto sulla scienza e sulla tecnologia, sulla vita di milioni di persone. Il grande scienziato, ovviamente, non poteva fare a meno di chiedersi se questa influenza sarebbe stata positiva. Tuttavia, era un ottimista e credeva fermamente nella scienza e nelle persone. Ernest Rutherford breve biografia che abbiamo descritto, morì nel 1937, il 19 ottobre. Fu sepolto nell'Abbazia di Westminster.

RUTHERFORD Ernesto
(Rutherford E.)

(30.VIII.1871 - 19.X.1937)

Fisico inglese, membro della Royal Society di Londra (dal 1903), suo presidente nel 1925-1930.
Nato a Spring Grove (ora Brightwater) in Nuova Zelanda. Laureato al Canterbury College, Università della Nuova Zelanda a Christchurch (1894).
Nel 1895-1898. lavorò al Cavendish Laboratory dell'Università di Cambridge sotto la direzione del fisico J. J. Thomson, nel 1898-1907. - Professore alla McGill University di Montreal (Canada), 1907-1919. -Università di Manchester.
Dal 1919 - Professore all'Università di Cambridge e direttore del Laboratorio Cavendish.

La ricerca scientifica è dedicata alla fisica atomica e nucleare ed è direttamente correlata alla chimica.

Gettato le basi del moderno insegnamenti sulla radioattività E teorie della struttura atomica.
Dimostrò (1899) che l'uranio emette due tipi di raggi e li chiamò raggi alfa e beta. Scoperta (1900) l'emanazione del torio (thoron).
Insieme a F. Soddy, sviluppò (1902) i principi di base della teoria del decadimento radioattivo, che giocò un ruolo decisivo nello sviluppo della dottrina della radioattività.
Insieme a Soddy, scoprì (1902) un nuovo elemento radio torio-X (radio-224) e dimostrò l'inerzia chimica di due gas radioattivi: radon-220 e radon-222.
Insieme a Soddy, diede una chiara formulazione (1903) della legge delle trasformazioni radioattive, esprimendola in forma matematica, e introdusse il concetto " metà vita".
Ha dimostrato sperimentalmente la teoria del decadimento radioattivo. Insieme al fisico tedesco G. Geiger, progettò (1908) un dispositivo per registrare singole particelle cariche e dimostrò (1909) che le particelle alfa sono atomi di elio doppiamente ionizzati.
Formulò la legge della dispersione delle particelle alfa da parte di atomi di vari elementi e suggerì (1911) l'esistenza di un nucleo carico positivamente in un atomo.
Proposto (1911) modello planetario dell'atomo.
Mostrò (1914) l'identità degli spettri dei raggi X degli isotopi, dimostrando così l'uguaglianza dei numeri atomici degli isotopi di un dato elemento.
Atomi di azoto bombardati (1919) con particelle alfa, a seguito delle quali si trasformarono in atomi di ossigeno. Così ha effettuato trasformazione artificiale degli elementi.
Predisse (1920) l'esistenza e le possibili proprietà del neutrone, l'esistenza di un atomo di idrogeno di massa 2 (deuterio) e propose di chiamare protone il nucleo dell'atomo di idrogeno.
Insieme a J. Chadwick distrusse i nuclei di boro, fluoro, sodio, alluminio e fosforo mediante bombardamento con particelle alfa (1921), iniziando così lo studio delle trasformazioni nucleari artificiali.

Ha creato una grande scuola di fisici.

Presidente della British Association for the Advancement of Science (1923). Membro di numerose accademie delle scienze e società scientifiche. Membro onorario straniero dell'Accademia delle scienze dell'URSS (dal 1925).

premio Nobel(1908).

Basato su materiali tratti dal libro di riferimento biografico "Outstanding Chemists of the World" (autori V.A. Volkov e altri) - Mosca, "Scuola superiore", 1991.

(1871-1937) Fisico inglese, fondatore della fisica nucleare

Ernest Rutherford nacque a Spring Grove (oggi Brightwater) in Nuova Zelanda, da una semplice famiglia scozzese. Suo padre, James Rutherford, era un carraio e sua madre, Martha Thomson, era un'insegnante. Ernest era il quarto figlio di dodici figli. Fin dall'infanzia era un ragazzo molto attento e laborioso. Dopo la laurea scuola elementare Essendo il miglior studente, Ernest ricevette una borsa di studio per continuare i suoi studi al Nelson Provincial College, dove entrò in quinta elementare nel 1887. Già qui si manifestarono le sue eccezionali capacità per la matematica; era bravo anche in fisica, chimica, letteratura, latino e francese. Da bambino, Ernest amava progettare vari meccanismi: costruiva modelli di mulini ad acqua, automobili e persino una macchina fotografica.

Dopo la laurea, ha frequentato il Canterbury College dell'Università della Nuova Zelanda a Christchurch. Qui Rutherford inizia a studiare più seriamente fisica e chimica, lavora nei circoli studenteschi ed è persino uno dei promotori della creazione di una società studentesca scientifica all'università.

Dopo aver letto un articolo del fisico tedesco Heinrich Hertz sulla scoperta delle onde elettromagnetiche, Rutherford decise di indagare sulle loro proprietà. Ma è sorto un problema nel rilevamento delle onde elettromagnetiche in arrivo. Ha potuto stabilire che la loro presenza può essere giudicata dalla smagnetizzazione del ferro. Questa fu la prima vera scoperta del ventitreenne Rutherford.

Nel 1894, Ernest si laureò al college con lode e conseguì un master in fisica e matematica. Divenne insegnante di fisica al liceo, ma non ebbe successo in questo campo. Nel 1895 gli fu assegnata la borsa di studio più grande: la "borsa di studio 1851", che offrì l'opportunità di stage nei migliori laboratori del paese. Nell'autunno del 1895, Rutherford arrivò a Cambridge, il centro scientifico dell'Inghilterra, e iniziò a lavorare al Cavendish Laboratory sotto la guida dell'eccezionale fisico inglese Joseph John Thomson (1856-1940).

Ernest continua le sue ricerche nel campo delle onde elettromagnetiche e nel 1896 riesce a stabilire una comunicazione radio a una distanza di circa 3 chilometri. Il lato pratico delle comunicazioni radio lo interessava poco, e quindi interruppe il suo lavoro in questo settore e donò il trasmettitore all'ingegnere italiano G. Marconi, che lo usò nelle sue ricerche. In questo momento, Rutherford, insieme a J. J. Thomson, iniziò a lavorare sullo studio della ionizzazione dei gas e dell'aria utilizzando vari metodi, inclusi i raggi X. Ma dopo la scoperta della radioattività da parte di Becquerel nel 1896, Rutherford iniziò a confrontare i raggi di Roentgen e Becquerel.

Nel 1898 ottenne un posto come professore di fisica alla McGill University di Montreal e arrivò in Canada nel settembre dello stesso anno. Lavorò alla McGill University per 9 anni - fino al 1907 - e fece molte importanti scoperte. Nel 1898, Rutherford iniziò la ricerca sulla radiazione dell'uranio, i cui risultati furono pubblicati nel 1899 nell'articolo "Radiazione dell'uranio e conduttività elettrica creata da esso". Studiando la radiazione dell'uranio in un campo magnetico, Rutherford scoprì che è composta da due componenti. Chiamò raggi alfa la prima componente, che devia in una direzione e viene facilmente assorbita da un foglio di carta, e raggi beta la seconda, che devia nella direzione opposta e ha un potere penetrante maggiore.

Nel 1900 Villard scoprì nella radiazione dell'uranio un altro componente che non deviava in un campo magnetico e aveva il maggiore potere di penetrazione: i raggi gamma. Nel 1900, mentre studiava la radioattività del torio, Rutherford scoprì un nuovo gas, in seguito chiamato radon. Insieme al fisico e chimico inglese Frederick Soddy, nel 1902-1903 sviluppò la teoria del decadimento radioattivo e stabilì la legge delle trasformazioni radioattive. Rutherford predisse l'esistenza degli elementi transuranici. Il risultato del lavoro di nove anni dello scienziato a Montreal è più di 50 pubblicati articoli scientifici e il libro “Radioattività”, che riassumeva tutta la conoscenza conosciuta dalla scienza su questo fenomeno.

Il nome di Rutherford diventa famoso e riceve un invito a ricoprire la carica di professore nel dipartimento di fisica dell'Università di Manchester e direttore del laboratorio di fisica. Il 24 maggio 1907 Ernest Rutherford tornò in Europa e iniziò a lavorare per svelare la natura delle particelle alfa e il loro passaggio attraverso la materia, il cui studio iniziò in Canada. Per le sue ricerche sulla trasformazione degli elementi e sulla chimica delle sostanze radioattive gli venne assegnato il Premio Nobel per la Chimica nel 1908.

A Manchester, Rutherford creò un team di eccezionali ricercatori provenienti da tutto il mondo, tra cui il fisico tedesco Hans Geiger (1882-1945), il fisico inglese Henry Moseley (1887-1915), il fisico neozelandese, allora studente dell'ultimo anno , Ernest Marsden (1889-1970) e altri scienziati. In un'atmosfera di creatività scientifica collettiva, il più grande scoperte scientifiche Rutherford. Nel 1908, lui e Geiger progettarono un dispositivo per la registrazione di singole particelle cariche, chiamato contatore Geiger. Nel 1909 scoprì la natura delle particelle alfa: sono atomi di elio doppiamente ionizzati. Nel 1911, sulla base dei risultati degli esperimenti condotti dai suoi studenti Marsden e Geiger, stabilì la legge di diffusione delle particelle alfa da parte di atomi di vari elementi, che lo portò nel maggio 1911 alla creazione di un nuovo modello dell'atomo: planetario. Secondo questo modello, l'atomo è simile al sistema solare: al centro c'è un massiccio nucleo positivo con un diametro di circa 10 12 cm, attorno al quale ruotano gli elettroni negativi su orbite circolari. Il numero di cariche positive elementari contenute nel nucleo atomico coincide con il numero di serie dell'elemento nella tabella di D.I. Mendeleev; il suo guscio contiene lo stesso numero di elettroni, poiché l'atomo nel suo insieme è elettricamente neutro.

Prima che Rutherford potesse esclamare: "Ora so che aspetto ha un atomo!", Marsden e Geiger dovettero rilevare e contare più di 2 milioni di scintillazioni (bagliori) appena visibili di particelle alfa.

Nel 1912, l'eccezionale fisico danese Niels Bohr venne a Manchester. Riuscì a eliminare le contraddizioni nel modello planetario dell'atomo proposto da Rutherford. Il suo lavoro ha portato al modello dell'atomo di Rutherford-Bohr, che ha gettato le basi per la fisica quantistica e nucleare.

Nel 1914 Rutherford propose l'idea di trasformare artificialmente i nuclei atomici. Ma il primo che è iniziato Guerra mondiale interruppe la ricerca e disperse la squadra amichevole in diversi paesi in guerra tra loro. Lo stesso Rutherford era coinvolto nella ricerca militare e stava sviluppando metodi acustici per combattere i sottomarini tedeschi. Al fronte nel 1915, all'età di 28 anni, venne ucciso Henry Moseley, uno dei suoi migliori studenti, che rese celebre il suo nome con un'importante scoperta nel campo della spettroscopia a raggi X. James Chadwick era prigioniero in Germania, Marsden combatteva in Francia e Niels Bohr tornò a Copenaghen. Solo dopo la guerra Rutherford poté riprendere le sue ricerche.

Nel 1919 si trasferì a Cambridge, dove assunse l'incarico di professore all'Università di Cambridge e succedette al suo insegnante J. J. Thomson, diventando direttore del Cavendish Laboratory. Lo scienziato ha ricoperto questo incarico fino alla fine della sua vita. La continua ricerca porta risultati brillanti: è stata effettuata una reazione nucleare artificiale convertendo l'azoto in ossigeno, che ha gettato le basi della moderna fisica nucleare. Nel 1920 Rutherford predisse l’esistenza del neutrone, una particella neutra di massa uguale a un nucleo di idrogeno. Una particella del genere fu scoperta nel 1932 dal suo studente e collaboratore Chadwick, che in relazione a ciò divenne vincitore del Nobel. Guidato da Rutherford, il Laboratorio Cavendish divenne una Mecca scientifica per i fisici di tutti i paesi.

Trattava i suoi studenti con eccezionale cura, chiamandoli affettuosamente "ragazzi", e non permetteva loro di lavorare in laboratorio più a lungo delle sei di sera, e nei fine settimana non permetteva loro di lavorare affatto. Guidava i suoi studenti come un “padre di famiglia benevolo” e loro chiamavano amorevolmente il loro insegnante “papà”. Ogni giorno Rutherford riuniva i suoi dipendenti davanti a una tazza di tè per discutere non solo di problemi scientifici e risultati di esperimenti, ma anche di questioni di politica, arte e letteratura. Il grande scienziato era completamente privo di rigidità, snobismo e desiderio di creare attorno a sé un'atmosfera di ammirazione.

Anche i fisici sovietici Yu. B. Khariton, A. I. Leipunsky, K. D. Sinelnikov, L. D. Landau e altri studiarono con lui. Nel 1921, il giovane fisico sovietico Pyotr Leonidovich Kapitsa (1894-1984) arrivò a Rutherford a Cambridge e lavorò lì per 13 anni. Divenne un attivo collaboratore e amico di Rutherford, realizzò le speranze del suo insegnante, ottenendo risultati scientifici eccezionali. Nel 1971, su iniziativa di P. L. Kapitsa, in occasione del centenario della nascita dello scienziato nel nostro paese, fu emessa una medaglia commemorativa di Rutherford e fu pubblicata una raccolta delle sue opere.

Era membro di tutte le accademie delle scienze del mondo, dal 1925 - membro straniero dell'Accademia delle scienze dell'Unione Sovietica; dal 1903 membro della Royal Society di Londra e dal 1925 al 1930 ne fu presidente. Nel 1931 fu creato barone e divenne Lord Nelson. Il grande sperimentatore ha ricevuto tutti i premi del mondo scientifico per i suoi risultati scientifici.

Ernest Rutherford morì il 19 ottobre 1937 all'età di 66 anni. La sua morte fu un'enorme perdita per la scienza, per numerosi studenti e per tutta l'umanità. Il grande fisico è sepolto nell'Abbazia di Westminster - nella Cattedrale di St. Paul, accanto alle tombe di I. Newton, M. Faraday, C. Darwin, W. Herschel, in una delle navate della cattedrale, chiamata “L'angolo della scienza” ”.