Rutherford Ernest (lewensjare: 1871-30-08 - 1937-19-10) - Engelse fisikus, skepper van die planetêre model van die atoom, stigter van kernfisika. Hy was 'n lid van die Royal Society of London, en van 1925 tot 1930 - en sy president. Hierdie man is die wenner van die Nobelprys in Chemie, wat hy in 1908 ontvang het.
Die toekomstige wetenskaplike is gebore in die familie van James Rutherford, 'n wielmaker, en Martha Thompson, 'n onderwyser. Benewens hom het die gesin 5 dogters en 6 seuns gehad.
Opleiding en eerste toekennings
Voordat die gesin in 1889 van Nieu-Seeland se Suid-eiland na die Noord-eiland verhuis het, het Rutherford Ernest in Christchurch, by Canterbury College, gestudeer. Reeds op hierdie tydstip is die briljante vermoëns van die toekomstige wetenskaplike geopenbaar. Nadat hy van die 4de jaar gegradueer het, is Ernest bekroon vir die beste werk op die gebied van wiskunde, en het ook 'n 1ste plek in die meestersgraad-eksamen in fisika en wiskunde behaal.
Uitvinding van die magnetiese detektor
Rutherford het nie 'n meester in kuns geword niekollege verlaat. Hy het hom gedompel in onafhanklike wetenskaplike werk oor die magnetisering van yster. Hy het’n spesiale toestel ontwikkel en vervaardig –’n magnetiese detektor, wat een van die wêreld se eerste ontvangers van elektromagnetiese golwe geword het, asook Rutherford se “toegangskaartjie” tot groot wetenskap. 'n Belangrike verandering het gou in sy lewe plaasgevind.
Rutherford gaan na Engeland
Die mees begaafde jong onderdane van die Engelse kroon van Nieu-Seeland het elke twee jaar 'n beurs aan hulle gegee. Die Wêreldtentoonstelling van 1851, wat dit moontlik gemaak het om na Engeland te gaan om die wetenskappe te studeer. In 1895 is besluit dat twee Nieu-Seelanders so 'n eer waardig is - die fisikus Rutherford en die chemikus Maclaurin. Daar was egter net een plek, en Ernest se hoop is verpletter. Gelukkig is Maclaurin gedwing om hierdie reis om familieredes te laat vaar, en Rutherford Ernest het in die herfs van 1895 in Engeland aangekom. Hier het hy by die Universiteit van Cambridge (in die Cavendish Laboratory) begin werk en die eerste doktorale student van J. Thomson, die direkteur daarvan (foto hieronder) geword.
Studie van Becquerel-strale
Thomson was teen daardie tyd reeds 'n bekende wetenskaplike, een van die lede van die Royal Society of London, wat deur almal gerespekteer is. Hy het vinnig Rutherford se vermoëns waardeer en hom gelok om te werk aan die studie van die ionisasie van gasse onder die invloed van X-strale, wat hy uitgevoer het. Maar reeds in 1898, in die somer, gee Ernest sy eerste treë in 'n ander gebied van navorsing. Hy was geïnteresseerd in "becquerel strale". Emissie van uraan sout, oopBecquerel, 'n Franse fisikus, het later as radioaktief bekend geword. Die Franse wetenskaplike, sowel as die Curies, was aktief betrokke by sy navorsing. In 1898 het Rutherford Ernest by die werk aangesluit. Hierdie wetenskaplike het ontdek dat hierdie strale strome heliumkerne insluit, positief gelaai (alfa-deeltjies), sowel as strome elektrone (beta-deeltjies).
Verdere studie van uraanstrale
Die werk van die Curies is op 18 Julie 1898 aan die Parys Akademie vir Wetenskappe voorgelê, wat groot belangstelling by Rutherford gewek het. Daarin het die skrywers daarop gewys dat daar benewens uraan ook ander radioaktiewe (hierdie term is net toe vir die eerste keer gebruik) elemente is. Rutherford het later die konsep van halfleeftyd bekendgestel - een van die belangrikste onderskeidende kenmerke van hierdie elemente.
Ernest het in Desember 1897 die uitstallingsbeurs verleng. Die wetenskaplike het die geleentheid gekry om die strale van uraan verder te bestudeer. In April 1898 het 'n professoraat by die plaaslike McGill Universiteit egter in Montreal vakant geraak, en Ernest het besluit om na Kanada te gaan. Die tyd vir vakleerlingskap is verby. Dit was vir almal duidelik dat Rutherford gereed was om op sy eie te werk.
Verhuis na Kanada en nuwe werk
In die herfs van 1898 het hy na Kanada verhuis. Aanvanklik was Rutherford se onderrig nie baie suksesvol nie: die studente het nie van die lesings gehou nie, wat die jong professor, wat nog nie geleer het om die gehoor ten volle te voel nie, oorversadig was met besonderhede. Daar was ook 'n paar probleme in wetenskaplike werk as gevolg van die feit dat die aankoms van die radioaktiewe preparate wat deur Rutherford bestel is, vertraag is. Maar almaldie grofheid het gou glad geword, en Ernest het 'n streep van goeie geluk en sukses begin. Dit is egter kwalik gepas om oor sukses te praat: alles is bereik deur harde werk, wat sy nuwe vriende en eendersdenkende mense betrek het.
Ontdekking van die wet van radioaktiewe transformasies
Rondom Rutherford het toe reeds 'n atmosfeer van kreatiewe entoesiasme en passie gevorm. Die werk was vreugdevol en intens, dit het tot groot sukses gelei. Rutherford het die emanasie van torium in 1899 ontdek. Saam met Soddy het hy in 1902-1903 reeds by 'n algemene wet uitgekom wat van toepassing is op alle radioaktiewe transformasies. Dit moet 'n bietjie meer oor hierdie belangrike wetenskaplike gebeurtenis gesê word.
Wetenskaplikes regoor die wêreld het op daardie stadium vas geleer dat dit onmoontlik was om een chemiese element in 'n ander te verander, so die drome van alchemiste om goud uit lood te haal, moet vir ewig begrawe word. En toe verskyn 'n werk waarin aangevoer is dat tydens radioaktiewe verval die transformasies van elemente nie net plaasvind nie, maar hulle kan nie vertraag of gestop word nie. Boonop is die wette van hierdie transformasies geformuleer. Vandag verstaan ons dat dit die lading van die kern is wat die chemiese eienskappe van die element en sy posisie in die periodieke stelsel van Mendeleev bepaal. Wanneer die lading van die kern met twee eenhede afneem, wat tydens alfa-verval plaasvind, "beweeg" dit 2 selle op in die periodieke tabel. Dit skuif een sel af in elektroniese beta-verval, en een sel op in positron-verval. Ten spyte van die duidelikheid van hierdie wet en die oënskynlike eenvoud daarvan, was hierdie ontdekking een van die belangrikste gebeurtenisse in die wetenskap aan die begin van die 20eeu.
Huwelik met Mary Georgina Newton, geboorte van 'n dogter
Terselfdertyd het 'n belangrike gebeurtenis in Ernest se persoonlike lewe plaasgevind. 5 jaar na die verlowing met Mary Georgina Newton, het die wetenskaplike Ernest Rutherford met haar getrou, wie se biografie teen hierdie tyd reeds deur beduidende prestasies gekenmerk is. Hierdie meisie was die dogter van die eienaar van die losieshuis in Christchurch waar hy eens gewoon het. In 1901, op 30 Maart, is die enigste dogter in die Rutherford-gesin gebore. Hierdie gebeurtenis het amper mettertyd saamgeval met die geboorte van 'n nuwe hoofstuk in fisiese wetenskap - kernfisika. En na 2 jaar het Rutherford 'n lid van die Royal Society of London geword.
Rutherford se boeke, eksperimente op deurskynende foelie met alfa-deeltjies
Ernest het 2 boeke geskep waarin hy die resultate van sy wetenskaplike soektogte en prestasies opgesom het. Die eerste is in 1904 onder die titel "Radioaktiwiteit" gepubliseer. "Radioaktiewe transformasies" het 'n jaar later verskyn. Die skrywer van hierdie boeke het in hierdie tyd met nuwe navorsing begin. Hy het besef dat dit van die atome af radioaktiewe straling afkomstig is, maar die plek van die voorkoms daarvan het absoluut onduidelik gebly. Dit was nodig om die toestel van die kern te bestudeer. En toe wend Ernest hom tot die tegniek van verligting met alfa-deeltjies, waarmee hy sy werk met Thomson begin het. Die eksperimente het bestudeer hoe die vloei van hierdie deeltjies deur dun velle foelie gaan.
Thomson se eerste model van die atoom
Die eerste model van die atoom is voorgestel toe dit bekend geword het dat elektrone 'n negatiewe lading het. Hulle gaan egter in atome in,is oor die algemeen elektries neutraal. Daar moet dus iets in sy samestelling wees wat 'n positiewe lading dra. Om hierdie probleem op te los, het Thomson die volgende model voorgestel: 'n atoom is iets soos 'n druppel, positief gelaai, met 'n radius van honderd miljoenste van 'n sentimeter. Binne dit is klein elektrone met 'n negatiewe lading. Onder die invloed van Coulomb-kragte is hulle geneig om 'n posisie in die middel van die atoom in te neem, maar as iets hulle onbalanseer, ossilleer hulle, gepaardgaande met bestraling. Hierdie model het die bestaan van emissiespektra verduidelik, 'n feit wat destyds bekend was. Dit het reeds uit eksperimente duidelik geword dat in vaste stowwe die afstande tussen atome ongeveer dieselfde is as hul groottes. Dit het dus vanselfsprekend gelyk dat alfa-deeltjies nie deur 'n foelie kan vlieg nie, net soos 'n klip nie deur 'n woud kan vlieg waar die bome amper naby mekaar gegroei het nie. Die heel eerste eksperimente wat Rutherford gemaak het, het egter oortuig dat dit nie so was nie. Die meeste van die alfa-deeltjies, byna sonder defleksie, het die foelie binnegedring, en slegs 'n paar het defleksie getoon, soms betekenisvol. Ernest Rutherford was baie geïnteresseerd hierin. Interessante feite het verdere studie vereis.
Rutherford planetêre model
En toe verskyn Rutherford se intuïsie en die vermoë van hierdie wetenskaplike om die taal van die natuur te verstaan weer. Ernest het Thomson se model van die atoom beslis verwerp. Rutherford se eksperimente het daartoe gelei dat hy sy eie voorgestel het, die planetêre genoem. Volgens haar in die sentrumvan 'n atoom is die kern waarin die hele massa van 'n gegewe atoom gekonsentreer is, ten spyte van sy taamlik klein grootte. En rondom die kern, soos planete wat om die son wentel, beweeg elektrone. Hulle massas is aansienlik minder as dié van alfadeeltjies, en daarom wyk laasgenoemde feitlik nie af wanneer hulle elektronwolke binnedring nie. En slegs wanneer 'n alfa-deeltjie naby 'n positief gelaaide kern vlieg, kan die Coulomb-afstotende krag die trajek van sy beweging skerp buig. Dit is Rutherford se teorie. Dit was beslis 'n wonderlike ontdekking.
Die wette van elektrodinamika en die planetêre model
Rutherford se ervaring was genoeg om baie wetenskaplikes te oortuig van die bestaan van 'n planetêre model. Dit het egter geblyk dat dit nie so ondubbelsinnig is nie. Rutherford se formule, wat hy op grond van hierdie model afgelei het, was in ooreenstemming met die data wat tydens die eksperiment verkry is. Sy het egter die wette van elektrodinamika weerlê!
Hierdie wette, wat hoofsaaklik deur die werke van Maxwell en Faraday ingestel is, bepaal dat 'n lading wat teen 'n versnelde tempo beweeg, elektromagnetiese golwe uitstraal en energie verloor as gevolg hiervan. In Rutherford se atoom beweeg die elektron teen 'n versnelde tempo in die Coulomb-veld van die kern en volgens Maxwell se teorie moet dit al sy energie binne 'n tienmiljoenste van 'n sekonde verloor en dan op die kern val. Dit het egter nie gebeur nie. Gevolglik het Rutherford se formule Maxwell se teorie weerlê. Ernest het dit geweet toe dit tyd was om na Engeland terug te keer in 1907.
Beweeg na Manchester en ontvang die Nobelprys
Ernest se werk in McGillUniversiteit het daartoe bygedra dat hy baie bekend geword het. Rutherford het begin meeding met uitnodigings na wetenskaplike sentrums in verskillende lande. Die wetenskaplike het in die lente van 1907 besluit om Kanada te verlaat en in Manchester aangekom, by die Universiteit van Victoria, waar hy sy navorsing voortgesit het. Saam met H. Geiger het hy in 1908 'n alfa-deeltjie-teller geskep - 'n nuwe toestel wat 'n belangrike rol gespeel het om uit te vind dat alfa-deeltjies heliumatome is, dubbel geïoniseer. Rutherford Ernest, wie se ontdekkings van groot belang was, het die Nobelprys in 1908 ontvang (in chemie, nie in fisika nie!).
Samewerking met Niels Bohr
Intussen het die planetêre patroon sy gedagtes meer en meer in beslag geneem. En in Maart 1912 het Rutherford begin saamwerk en bevriend geraak met Niels Bohr. Die grootste verdienste van Bohr (sy foto word hieronder aangebied) was dat hy fundamenteel nuwe kenmerke in die planetêre model ingebring het - die idee van kwanta.
Hy het "postulate" voorgehou wat met die eerste oogopslag intern teenstrydig gelyk het. Volgens hom het die atoom wentelbane. 'n Elektron wat langs hulle beweeg, straal nie uit nie, in stryd met die wette van elektrodinamika, hoewel dit versnelling het. Hierdie wetenskaplike het 'n reël uitgewys waarvolgens hierdie wentelbane gevind kan word. Hy het uitgevind dat stralingskwanta slegs verskyn wanneer 'n elektron van wentelbaan na wentelbaan beweeg. Die Rutherford-Bohr-model van die atoom het baie probleme opgelos, en het ook 'n deurbraak in die wêreld van nuwe idees geword. Die ontdekking daarvan het gelei tot 'n radikale hersiening van idees oor materie, oor sy beweging.
Verdere uitgebreide aktiwiteite
In 1919Rutherford het 'n professor aan die Universiteit van Cambridge geword en direkteur van die Cavendish Laboratory. Tientalle wetenskaplikes het hom tereg as hul onderwyser beskou, insluitend diegene wat later Nobelpryse gewen het. Dit is J. Chadwick, G. Moseley, M. Oliphant, J. Cockcroft, O. Gan, V. Geytler, Yu. B. Khariton, P. L. Kapitsa, G. Gamov en ander Die vloei van eerbewyse en toekennings het al hoe meer geword. In 1914 het Rutherford die adelstand ontvang. Hy het in 1923 president van die Britse Vereniging geword, en van 1925 tot 1930 was hy president van die Royal Society. Ernest ontvang die titel van baron in 1931 en word 'n heer. Ten spyte van steeds hoër werkladings, en nie net wetenskaplikes nie, gaan hy egter voort om die geheimenisse van die kern en die atoom aan te val.
Ons bied jou een interessante feit wat verband hou met die wetenskaplike aktiwiteite van Rutherford. Dit is bekend dat Ernest Rutherford die volgende maatstaf gebruik het toe hy sy werknemers gekies het: hy het die persoon wat vir die eerste keer na hom gekom het 'n taak gegee, en as 'n nuwe werknemer dan vra wat om volgende te doen, is hy dadelik afgedank.
Die wetenskaplike het reeds met eksperimente begin, wat geëindig het met die ontdekking van die kunsmatige splitsing van atoomkerne en die kunsmatige transformasie van chemiese elemente. In 1920 het Rutherford die bestaan van die deuteron en neutron voorspel, en in 1933 het hy die inisieerder en deelnemer aan 'n eksperiment geword om die verwantskap tussen energie en massa in kernprosesse te toets. In 1932, in April, het hy die idee ondersteun om protonversnellers in die studie van kernreaksies te gebruik.
Dood van Rutherford
Die werke van Ernest Rutherford en die werk van sy studente, wat aan verskeie generasies behoort, het 'n groot impak op wetenskap en tegnologie, op die lewens van miljoene mense gehad. Die groot wetenskaplike kon natuurlik nie anders as om te dink of hierdie invloed positief sou wees nie. Hy was egter 'n optimis, wat heilig in die wetenskap en in mense geglo het. Ernest Rutherford, wie se kort biografie ons beskryf het, is in 1937 op 19 Oktober oorlede. Hy is in Westminster Abbey begrawe.
