Биография на Ръдърфорд. По прякор "Крокодил" Трудове, изследвания и приноси в науката

Ърнест Ръдърфорд (живот: 30.08.1871 - 19.10.1937) - английски физик, създател на планетарния модел на атома, основател на ядрената физика. Той е член на Лондонското кралско общество и от 1925 до 1930 г. е негов президент. Този човек е собственикът, който е получил през 1908 г.

Бъдещият учен е роден в семейството на Джеймс Ръдърфорд, колар и Марта Томпсън, учителка. Освен него семейството имало 5 дъщери и 6 сина.

Обучение и първи награди

Преди семейството да се премести от Север през 1889 г., Ърнест Ръдърфорд учи в Крайстчърч в Кентърбъри Колидж. Още по това време бяха разкрити блестящите способности на бъдещия учен. След завършване на 4-та година Ърнест е награден за най-добра работа в областта на математиката, а също така заема 1-во място на магистърските изпити по физика и математика.

Изобретяване на магнитния детектор

След като стана магистър по изкуствата, Ръдърфорд не напусна колежа. Той се потопи в независима научна работа върху намагнитването на желязото. Той разработи и произведе специално устройство - магнитен детектор, което стана един от първите в света приемници на електромагнитни вълни, както и "входния билет" на Ръдърфорд към голямата наука. Скоро в живота му настъпи важна промяна.

Ръдърфорд отива в Англия

Най-талантливите млади поданици на английската корона от Нова Зеландия получаваха стипендия на всеки две години. Световното изложение от 1851 г., което предоставя възможност за пътуване до Англия за изучаване на наука. През 1895 г. е решено, че двама новозеландци са достойни за такава чест - физикът Ръдърфорд и химикът Маклорен. Имаше обаче само едно място и надеждите на Ърнест бяха попарени. За щастие Маклорин беше принуден да се откаже от това пътуване по семейни причини и Ръдърфорд Ърнест пристигна в Англия през есента на 1895 г. Тук той започва работа в университета в Кеймбридж (в лабораторията Кавендиш) и става първият докторант на Дж. Томсън, негов директор (на снимката по-долу).

Изследване на лъчите на Бекерел

По това време Томсън вече е един от членовете на уважаваното Кралско общество в Лондон. Той бързо оценява способностите на Ръдърфорд и го наема да работи по изследването на йонизацията на газове под въздействието на рентгенови лъчи, което той извършва. Въпреки това, още през лятото на 1898 г. Ърнест прави първите си стъпки в друга област на изследване. Той се интересува от лъчите на Бекерел. Радиацията от урановата сол, открита от Бекерел, физик от Франция, по-късно става известна като радиоактивна. Френският учен, както и семейство Кюри, участват активно в неговите изследвания. През 1898 г. Ръдърфорд Ърнест също се присъединява към работата. Този учен открива, че тези лъчи включват потоци от хелиеви ядра, положително заредени (алфа-частици), както и потоци от електрони (бета-частици).

По-нататъшно изследване на уранови лъчи

Работата на семейство Кюри е представена на Парижката академия на науките на 18 юли 1898 г., което предизвиква голям интерес у Ръдърфорд. В него авторите посочиха, че освен урана има и други радиоактивни (тогава за първи път се използва този термин) елементи. По-късно Ръдърфорд въвежда концепцията за една от основните отличителни черти на тези елементи.

Стипендията за изложба на Ърнест е удължена през декември 1897 г. Ученият получи възможността да проучи допълнително лъчите на урана. Въпреки това през април 1898 г. в Монреал се отваря позиция като професор в местния университет Макгил и Ърнест решава да отиде в Канада. Времето за чиракуване отмина. На всички беше ясно, че Ръдърфорд е готов да работи самостоятелно.

Преместване в Канада и нова работа

През есента на 1898 г. се извършва преместването в Канада. Първоначално преподаването на Ръдърфорд не беше много успешно: студентите не харесаха лекциите, които младият професор, който все още не се беше научил да разбира напълно публиката, пренасищаше с подробности. Някои трудности възникнаха и в научната работа поради факта, че пристигането на радиоактивни лекарства, поръчани от Ръдърфорд, беше забавено. Всички грапавини обаче скоро бяха изгладени и за Ърнест започна поредица от късмет и успех. Въпреки това, едва ли е уместно да се говори за успехи: всичко беше постигнато чрез упорит труд, в който участваха новите му приятели и съмишленици.

Откриване на закона за радиоактивните превръщания

Около Ръдърфорд вече се е образувала атмосфера на творчески ентусиазъм и страст. Работата беше радостна и интензивна, доведе до голям успех. Ръдърфорд открива еманацията на торий през 1899 г. Заедно със Соди през 1902-1903 г. той достига до общ закон, приложим към всички радиоактивни трансформации. Струва си да кажем малко повече за това важно научно събитие.

По онова време учените от цял ​​свят твърдо разбраха, че е невъзможно да се превърне един химичен елемент в друг, така че мечтите на алхимиците да извличат злато от олово трябва да бъдат погребани завинаги. И тогава се появи работа, в която се твърди, че по време на радиоактивни разпади не само се случват трансформации на елементи, но те не могат нито да бъдат забавени, нито спрени. Освен това бяха формулирани законите на тези трансформации. Днес разбираме, че зарядът на ядрото е това, което определя химичните свойства на елемента и неговото положение в периодичната таблица на Менделеев. Когато намалее с две единици, което се случва по време на алфа разпад, той се „премества“ с 2 места нагоре в периодичната таблица. Той измества една клетка надолу по време на електронен бета-разпад и една клетка нагоре по време на позитронно разпадане. Въпреки очевидността на този закон и привидната му простота, това откритие е едно от най-важните събития в науката от началото на 20 век.

Брак с Мери Джорджина Нютон, раждане на дъщеря

В същото време в личния живот на Ърнест се случи важно събитие. 5 години след годежа си с Мери Джорджина Нютон, ученият Ърнест Ръдърфорд се жени за нея, чиято биография по това време вече е белязана от значителни постижения. Това момиче беше дъщеря на собственика на пансиона в Крайстчърч, където някога е живял. През 1901 г., на 30 март, се ражда единствената дъщеря в семейство Ръдърфорд. Това събитие практически съвпадна във времето с раждането на нова глава във физическата наука - ядрената физика. И след 2 години Ръдърфорд става член на Кралското общество в Лондон.

Книгите на Ръдърфорд, експерименти върху трансилюминационно фолио с алфа частици

Ърнест създава 2 книги, в които обобщава резултатите от своите научни изследвания и постижения. Първият е публикуван под заглавието „Радиоактивност“ през 1904 г. „Радиоактивни трансформации“ се появи година по-късно. Авторът на тези книги започна нови изследвания по това време. Той разбра, че радиоактивното лъчение се излъчва от атомите, но мястото на произхода му остава абсолютно неясно. Беше необходимо да се проучи структурата на ядрото. И тогава Ърнест се обърна към метода на трансилюминация с алфа частици, с който започна работата си с Томсън. Експериментите изследваха как потокът от тези частици преминава през тънки листове фолио.

Първият модел на атома на Томсън

Първият модел на атома беше предложен, когато стана известно, че електроните имат отрицателен заряд. Те обаче се срещат в атоми, които обикновено са електрически неутрални. Това означава, че в състава му трябва да има нещо, което носи положителен заряд. За да реши този проблем, Томсън предложи следния модел: атомът е нещо като капка, положително заредена, чийто радиус е стомилионна от сантиметъра. Той съдържа малки електрони с отрицателен заряд. Под въздействието на кулоновите сили те се стремят да заемат позиция в самия център на атома, но ако нещо ги извади от равновесие, те трептят, придружени от излъчване. Този модел обяснява съществуването на емисионни спектри, факт, който е известен по това време. От експериментите вече стана ясно, че в твърдите тела разстоянията между атомите са приблизително същите като техните размери. Следователно изглеждаше очевидно, че алфа частиците не могат да прелетят през фолио, точно както камък не може да прелети през гора, в която дърветата растат почти близо едно до друго. Но още първите експерименти, извършени от Ръдърфорд, убедиха, че това не е така. Повечето от алфа частиците проникнаха във фолиото почти без отклонение и само няколко показаха отклонение, понякога значително. Ърнест Ръдърфорд много се заинтересува от това. Интересни факти изискват допълнително проучване.

Планетен модел на Ръдърфорд

И тогава отново се прояви интуицията на Ръдърфорд и способността на този учен да разбира езика на природата. Ърнест решително отхвърли модела на атома на Томсън. Експериментите на Ръдърфорд го накараха да предложи свой собствен, наречен планетарен. Според нея в центъра на атома има ядро, в което е съсредоточена цялата маса на атома, въпреки доста малкия му размер. И около ядрото, като планети, въртящи се около Слънцето, се движат електрони. Техните маси са значително по-малки от тези на алфа частиците и затова последните практически не се отклоняват, когато проникват в електронни облаци. И само когато алфа-частица лети близо до положително заредено ядро, силата на отблъскване на Кулон е способна рязко да изкриви траекторията на нейното движение. Това е теорията на Ръдърфорд. Със сигурност беше голямо откритие.

Закони на електродинамиката и планетарен модел

Опитът на Ръдърфорд беше достатъчен, за да убеди много учени в съществуването на планетарния модел. Оказа се обаче, че не е толкова еднозначно. Формулата на Ръдърфорд, която той изведе въз основа на този модел, беше в съответствие с данните, получени по време на експеримента. Тя обаче опроверга законите на електродинамиката!

Тези закони, които са установени главно от трудовете на Максуел и Фарадей, гласят, че ускореният заряд излъчва електромагнитни вълни и поради това губи енергия. В атома на Ръдърфорд електронът се движи ускорено в полето на Кулон на ядрото и според теорията на Максуел той трябва да загуби цялата си енергия за десет милионна част от секундата, след което ще падне върху ядрото. Това обаче не се случи. Следователно формулата на Ръдърфорд опровергава теорията на Максуел. Ърнест знаеше това, когато дойде времето да се върне в Англия през 1907 г.

Преместване в Манчестър и спечелване на Нобелова награда

Работата на Ърнест в университета Макгил го направи много известен. Ръдърфорд започват да се надпреварват помежду си да бъдат канени в научни центрове в различни страни. Ученият решава да напусне Канада през пролетта на 1907 г. и пристига в Манчестър, в Университета на Виктория, където продължава изследванията си. Заедно с Х. Гайгер, той създава брояч на алфа частици през 1908 г., ново устройство, което изиграва важна роля в откриването, че алфа частиците са двойно йонизирани хелиеви атоми. Ръдърфорд Ърнест, чиито открития са от голямо значение, получава Нобелова награда през 1908 г. (по химия, не по физика!).

Сътрудничество с Нилс Бор

Междувременно планетарният модел все повече занимаваше мислите му. И така през март 1912 г. Ръдърфорд започва да си сътрудничи и да бъде приятел с Нилс Бор. Най-голямата заслуга на Бор (неговата снимка е представена по-долу) беше, че той въведе фундаментално нови характеристики в планетарния модел - идеята за квантите.

Той изложи „постулати“, които на пръв поглед изглеждаха вътрешно противоречиви. Според него в атома има орбити. Електронът, движещ се по тях, не излъчва, противно на законите на електродинамиката, въпреки че има ускорение. Този учен посочи правило, по което могат да бъдат намерени тези орбити. Той откри, че радиационните кванти се появяват само когато един електрон се движи от орбита на орбита. реши много проблеми и също така стана пробив в света на новите идеи. Откриването му доведе до радикална ревизия на представите за материята и нейното движение.

Допълнителни обширни дейности

През 1919 г. Ръдърфорд става професор в Кеймбриджкия университет, а също и директор на Кавендишката лаборатория. Десетки учени с право го смятаха за свой учител, включително тези, които по-късно получиха Нобелови награди. Това са J. Chadwick, G. Moseley, M. Oliphant, J. Cockroft, O. Gan, W. Geitler, Yu.B. Харитон, П.Л. Капица, Г. Гъмов и др.. Потокът от отличия и награди става все по-изобилен. През 1914 г. Ръдърфорд е облагороден. През 1923 г. става президент на Британската асоциация, а от 1925 до 1930 г. е президент на Кралското общество. Ърнест получава титлата барон през 1931 г. и става лорд. Но въпреки все по-големия натиск, и то не само научен, той продължава да атакува тайните на ядрото и атома.

Предлагаме ви един интересен факт, свързан с научната дейност на Ръдърфорд. Известно е, че Ърнест Ръдърфорд е използвал следния критерий при избора на служителите си: той е давал задача на този, който е дошъл при него за първи път, и ако новият служител след това се е чудел какво да прави, веднага е бил уволняван.

Ученият вече е започнал експерименти, които завършиха с откритието му за изкуственото разцепване на атомните ядра и изкуствената трансформация на химичните елементи. През 1920 г. Ръдърфорд предсказва съществуването на деутрона и неутрона, а през 1933 г. той инициира и участва в експеримент за тестване на връзката между енергия и маса в ядрените процеси. През април 1932 г. той подкрепя идеята за използване на протонни ускорители при изследване на ядрени реакции.

Смъртта на Ръдърфорд

Трудовете на Ърнест Ръдърфорд и работата на неговите ученици, принадлежащи към няколко поколения, оказаха огромно влияние върху науката и технологиите, върху живота на милиони хора. Големият учен, разбира се, не можеше да не се запита дали това влияние ще бъде положително. Въпреки това той беше оптимист и твърдо вярваше в науката и хората. Ърнест Ръдърфорд, чиято кратка биография описахме, почина през 1937 г., на 19 октомври. Погребан е в Уестминстърското абатство.

На 30 август 1871 г. е роден британският физик от новозеландски произход, известен като „бащата” на ядрената физика и носител на Нобелова награда за химия от 1908 г., сър Ърнест Ръдърфорд.

Решихме да си припомним биографията на известния учен и да илюстрираме основните й етапи в нашата селекция от снимки.

Роден на 30 август 1871 г. в град Спринг Броув (Нова Зеландия) в семейство на шотландски емигранти. Баща му работел като механик и ленар, майка му била учителка. Ърнест беше четвъртото от 12-те деца на Ръдърфорд и най-талантливият.

Къща V Фоксхил , Където Ърнест изразходвана част от моето детство

„Науките се делят на две групи – физика и колекциониране на марки“

Още в края на основното училище, като първи ученик, той получава бонус от 50 лири стерлинги, за да продължи образованието си. Благодарение на това Ръдърфорд влезе в колежа в Нелсън (Нова Зеландия).

Портрет на Ръдърфорд през 1892 г., когато той е студент в Кентърбъри Колидж

След като завършва колеж, младежът издържа изпити в университета в Кентърбъри и тук сериозно изучава физика и химия.

« Ако един учен не може да обясни какво прави на чистачката, която мие пода в лабораторията му, значи самият той не разбира какво прави.«

Ръдърфорд със студентив Монреал , щат Калифорния. 1899 г

Дж. Дж. Томсън, като много изключителнипрофесори по физика в края на 19 век, събра група от ярки млади " студенти изследователи"около вас. Пряко сред тях е и неговото протежеЪрнест Ръдърфорд.

Той участва в създаването на научно студентско дружество и през 1891 г. прави доклад на тема „Еволюция на елементите“, където за първи път се изказва идеята, че атомите са сложни системи, изградени от едни и същи компоненти.

Ханс Гайгер беше на Ръдърфорд основен партньор V изследвания от 1907 г до 1913г

Във време, когато идеята на Дж. Далтън за неделимостта на атома доминираше във физиката, тази идея изглеждаше абсурдна и младият Ръдърфорд дори трябваше да се извини на колегите си за „очевидни глупости“.

Ърнест Ръдърфорд (първият отляво в долния ред) с колеги

Вярно, 12 години по-късно Ръдърфорд доказа, че е прав. След като завършва университета, Ърнест става учител в гимназията, но тази професия явно не му харесва. Ръдърфорд, най-добрият завършил годината, получава стипендия и той отива в Кеймбридж, научния център на Англия, за да продължи обучението си.

Ръдърфорд (вторият отляво в горния ред) със съученици през 1896 г

В Кавендишката лаборатория Ръдърфорд създава предавател за радиовръзка в радиус от 3 км, но дава предимство на италианския инженер Г. Маркони за изобретението си, а самият той започва да изучава йонизацията на газове и въздух. Ученият забелязал, че радиацията на урана има два компонента - алфа и бета лъчи. Това беше откровение.

Ръдърфорд аз обичах добра игра голф в неделя. От ляво на дясно: Ралф Фаулър , Е. U. Астън , Ръдърфорд , Ж. И. Тейлър

В Монреал, докато изучава активността на тория, Ръдърфорд открива нов газ - радон. През 1902 г. в работата си „Причината и природата на радиоактивността“ ученият за първи път изрази идеята, че причината за радиоактивността е спонтанният преход на едни елементи към други. Той установи, че алфа частиците са положително заредени, масата им е по-голяма от тази на водороден атом и зарядът им е приблизително равен на заряда на два електрона и това напомня на атомите на хелий.

Сватба Ернеста И Дева Мария Ръдърфорд , 28 юни 1900 г Нова Зеландия

През 1903 г. Ръдърфорд става член на Лондонското кралско общество и от 1925 до 1930 г. е негов президент.

Ърнест Ръдърфорд на Конгреса на Солвей през 1911 г

През 1904 г. е публикуван фундаменталният труд на учения „Радиоактивни вещества и техните лъчения“, който се превръща в енциклопедия за ядрените физици. През 1908 г. Ръдърфорд става Нобелов лауреат за изследването си на радиоактивни елементи. Ръководителят на лабораторията по физика в университета в Манчестър Ръдърфорд създава школа от ядрени физици, негови ученици.

Ръдърфорд винаги събира група от ярки млади таланти около себе си.Снимка от 1910г

Заедно с тях той изучава атома и през 1911 г. най-накрая стига до планетарния модел на атома, за който пише в статия, публикувана в майския брой на Philosophical Journal. Моделът не беше приет веднага, той беше създаден едва след като беше усъвършенстван от учениците на Ръдърфорд, по-специално Н. Бор.

Кокрофт, Ръдърфорд и Уолтън през 1932 г

Скулптура на младия Ърнест Ръдърфорд. Мемориал в Нова Зеландия

Ученият умира на 19 октомври 1937 г. в Кеймбридж. Подобно на много велики мъже на Англия, Ърнест Ръдърфорд почива в катедралата "Св. Павел", в "Научния ъгъл", до Нютон, Фарадей, Дюрен, Хершел.

Нобелова награда за химия, 1908 г

Английският физик Ърнест Ръдърфорд е роден в Нова Зеландия, близо до Нелсън. Той беше едно от 12 деца на колар и строителен работник Джеймс Ръдърфорд, шотландец, и Марта (Томпсън) Ръдърфорд, английска учителка. Първо, Р. посещава начални и средни местни училища, а след това става стипендиант в Нелсън Колидж, частно висше училище, където се показва като талантлив студент, особено по математика. Благодарение на академичния си успех Р. получава още една стипендия, която му позволява да влезе в Кентърбъри Колидж в Крайстчърч, един от най-големите градове в Нова Зеландия.

В колежа Р. е силно повлиян от своите учители: E.U., който преподава физика и химия. Бикертън и математикът J.H.H. Готвач. След като Р. получава бакалавърска степен по изкуства през 1892 г., той остава в Кентърбъри Колидж и продължава обучението си благодарение на стипендия по математика. На следващата година става магистър по изкуствата, като издържа най-добре изпитите по математика и физика. Магистърската му теза се отнасяше до детектирането на високочестотни радиовълни, чието съществуване беше доказано преди десетина години. За да проучи това явление, той конструира безжичен радиоприемник (няколко години преди Гулиелмо Маркони) и с негова помощ получава сигнали, предавани от колеги от разстояние половин миля.

През 1894 г. Р. получава бакалавърска степен по естествени науки. Традиция в Кентърбъри Колидж беше, че всеки студент, който завърши магистърска степен по изкуства и остане в колежа, трябваше да продължи да учи и да получи бакалавърска степен. След това Р. преподава за кратко в едно от училищата за момчета в Крайстчърч. Благодарение на изключителните си способности към науката, Р. получава стипендия в университета в Кеймбридж в Англия, където учи в лабораторията Кавендиш, един от водещите световни центрове за научни изследвания.

В Кеймбридж Р. работи под ръководството на английския физик Дж. Томсън. Томсън беше дълбоко впечатлен от изследванията на Р. върху радиовълните и през 1896 г. той предложи съвместно изследване на ефекта на рентгеновите лъчи (открити една година по-рано от Вилхелм Рентген) върху електрическите разряди в газовете. Тяхното сътрудничество доведе до значителни резултати, включително откритието на Томсън за електрона, атомна частица, която носи отрицателен електрически заряд. Въз основа на своите изследвания Томсън и Р. предположиха, че когато рентгеновите лъчи преминават през газ, те разрушават атомите на газа, освобождавайки равен брой положително и отрицателно заредени частици. Те нарекоха тези частици йони. След тази работа Р. започва да изучава атомната структура.

През 1898 г. Р. приема позицията на професор в университета Макгил в Монреал (Канада), където започва серия от важни експерименти относно радиоактивното излъчване на елемента уран. Скоро той открива два вида това лъчение: излъчването на алфа лъчи, които проникват само на кратко разстояние, и бета лъчи, които проникват на много по-голямо разстояние. Тогава Р. откри, че радиоактивният торий излъчва газообразен радиоактивен продукт, който той нарече "еманация" (емисия - Ред.).

Допълнителни изследвания показват, че два други радиоактивни елемента - радий и актиний - също произвеждат еманация. Въз основа на тези и други открития Р. стигна до две важни заключения за разбирането на природата на радиацията: всички известни радиоактивни елементи излъчват алфа и бета лъчи и, което е по-важно, радиоактивността на всеки радиоактивен елемент намалява след определен определен период от време . Тези открития дадоха основание да се предположи, че всички радиоактивни елементи принадлежат към едно и също семейство атоми и че тяхната класификация може да се основава на периода на намаляване на тяхната радиоактивност.

Въз основа на по-нататъшни изследвания, проведени в университета Макгил през 1901...1902 г., Р. и неговият колега Фредерик Соди очертаха основните положения на създадената от тях теория за радиоактивността. Според тази теория радиоактивността възниква, когато един атом загуби частица от себе си, която се изхвърля с голяма скорост, и тази загуба трансформира атом на един химичен елемент в атом на друг. Теорията, предложена от Р. и Соди, противоречи на редица съществуващи идеи, включително отдавна приетата концепция, че атомите са неделими и непроменими частици.

Р. провежда допълнителни експерименти, за да получи резултати, които потвърждават теорията, която изгражда. През 1903 г. той доказва, че алфа частиците носят положителен заряд. Тъй като тези частици имат измерима маса, "изхвърлянето" им от атома е критично за превръщането на един радиоактивен елемент в друг. Създадената теория също позволява на Р. да предвиди скоростта, с която различни радиоактивни елементи ще се превърнат в това, което той нарича дъщерен материал. Ученият бил убеден, че алфа частиците са неразличими от ядрото на атома на хелия. Потвърждението за това дойде, когато Соди, който тогава работеше с английския химик Уилям Рамзи, откри, че радиевите еманации съдържат хелий, предполагаемата алфа частица.

През 1907 г. П., опитвайки се да бъде по-близо до центъра на научните изследвания, заема поста професор по физика в университета в Манчестър (Англия). С помощта на Ханс Гайгер, който по-късно става известен като изобретател на брояча на Гайгер, Р. създава школа за изучаване на радиоактивността в Манчестър.

През 1908 г. Р. е удостоен с Нобелова награда за химия „за изследванията си в областта на разпадането на елементи в химията на радиоактивните вещества“. Във встъпителната си реч от името на Кралската шведска академия на науките К.Б. Хаселберг посочи връзката между работата, извършена от П., и работата на Томсън, Анри Бекерел, Пиер и Мария Кюри. „Откритията доведоха до зашеметяващо заключение: химичен елемент... е способен да се трансформира в други елементи“, каза Хаселберг. В своята нобелова лекция Р. отбеляза: „Има всички основания да се смята, че алфа-частиците, които са толкова свободно изхвърлени от повечето радиоактивни вещества, са идентични по маса и състав и трябва да се състоят от ядра на хелиеви атоми. Следователно не можем да не стигнем до заключението, че атомите на основните радиоактивни елементи, като уран и торий, трябва да са изградени, поне отчасти, от атоми на хелий.

След като получава Нобеловата награда, Р. започва да изучава явлението, което се наблюдава, когато тънка пластина от златно фолио е бомбардирана с алфа частици, излъчвани от радиоактивен елемент като уран. Оказа се, че с помощта на ъгъла на отражение на алфа частиците е възможно да се изследва структурата на стабилните елементи, които изграждат плочата. Според приетите тогава идеи моделът на атома приличаше на пудинг със стафиди: положителните и отрицателните заряди бяха равномерно разпределени вътре в атома и следователно не можеха значително да променят посоката на движение на алфа-частиците. П. обаче забеляза, че някои алфа частици се отклоняват от очакваната посока в много по-голяма степен, отколкото се допуска от теорията. Работейки с Ърнест Марсдън, студент от университета в Манчестър, ученият потвърди, че доста голям брой алфа частици са били отклонени по-далеч от очакваното, някои под ъгли над 90 градуса.

Размишлявайки върху това явление, Р. през 1911 г. предложи нов модел на атома. Според неговата теория, която днес е общоприета, положително заредените частици са концентрирани в тежкия център на атома, а отрицателно заредените (електрони) са в орбита около ядрото, на доста голямо разстояние от него. Този модел, подобно на малък модел на слънчевата система, предполага, че атомите са съставени предимно от празно пространство. Широкото признание на теориите на Р. започва през 1913 г., когато датският физик Нилс Бор се присъединява към работата на учения в университета в Манчестър. Бор показа, че по отношение на структурата, предложена от Р., могат да бъдат обяснени добре известните физични свойства на водородния атом, както и на атомите на няколко по-тежки елементи.

Когато избухва Първата световна война, Р. е назначен за член на гражданския комитет на Службата за изобретения и изследвания на Британското адмиралтейство и изучава проблема с локализирането на подводници с помощта на акустика. След войната той се завръща в лабораторията в Манчестър и през 1919 г. прави друго фундаментално откритие. Докато изучава структурата на водородните атоми, като ги бомбардира с високоскоростни алфа частици, той забелязва сигнал на своя детектор, който може да се обясни като резултат от задвижване на ядрото на водороден атом от сблъсък с алфа частица. Точно същият сигнал обаче се появи, когато ученият замени водородните атоми с азотни атоми. Р. обяснява причината за това явление, като казва, че бомбардировката причинява разпадането на стабилен атом. Тези. В процес, подобен на естествения разпад, причинен от радиация, алфа частица избива един протон (ядрото на водороден атом) от нормално стабилното ядро ​​на азотен атом и му придава чудовищна скорост. Допълнителни доказателства в полза на тази интерпретация на това явление са получени през 1934 г., когато Фредерик Жолио и Ирен Жолио-Кюри откриват изкуствената радиоактивност.

През 1919 г. Р. се премества в университета в Кеймбридж, ставайки наследник на Томсън като професор по експериментална физика и директор на лабораторията Кавендиш, а през 1921 г. заема позицията на професор по естествени науки в Кралския институт в Лондон. През 1930 г. Р. е назначен за председател на правителствения консултативен съвет на Службата за научни и промишлени изследвания. На върха на кариерата си, ученият привлича много талантливи млади физици да работят в неговата лаборатория в Кеймбридж, вкл. следобед Блекет, Джон Кокрофт, Джеймс Чадуик и Ърнест Уолтън. Въпреки факта, че това остави на самия Р. по-малко време за активна изследователска работа, дълбокият му интерес към провежданите изследвания и ясното ръководство помогнаха да се поддържа високо ниво на работата, извършвана в неговата лаборатория. Студенти и колеги си спомниха учения като мил, мил човек. Наред с дарбата на предвидливост, присъща на него като теоретик, Р. имаше практическа жилка. Благодарение на нея той винаги е бил точен в обяснението на наблюдаваните явления, колкото и необичайни да изглеждат на пръв поглед.

Загрижен за политиката, провеждана от нацисткото правителство на Адолф Хитлер, Р. през 1933 г. става президент на Съвета за академична помощ, който е създаден, за да помага на избягалите от Германия.

През 1900 г., по време на кратко пътуване до Нова Зеландия, Р. се жени за Мери Нютон, която му ражда дъщеря. Радва се на добро здраве почти до края на живота си и умира в Кеймбридж през 1937 г. след кратко боледуване. Р. е погребан в Уестминстърското абатство близо до гробовете на Исак Нютон и Чарлз Дарвин.

Сред наградите, получени от Р., са медалът на Румфорд (1904) и медалът на Копли (1922) на Лондонското кралско общество, както и британският орден за заслуги (1925). През 1931 г. ученият е удостоен с титлата. Р. е удостоен с почетни степени от университетите Нова Зеландия, Кеймбридж, Уисконсин, Пенсилвания и Макгил. Бил е член-кореспондент на Кралското общество на Гьотинген, както и член на Новозеландския философски институт и Американското философско дружество. Академията на науките на Сейнт Луис, Кралското общество на Лондон и Британската асоциация за напредък на науката.

Лауреати на Нобелова награда: Енциклопедия: Прев. от англ. – М.: Прогрес, 1992.
© The H.W. Wilson Company, 1987 г.
© Превод на руски с допълнения, издателство "Прогрес", 1992 г.

Ърнест Ръдърфорд е смятан за най-великия физик експериментатор на ХХ век. Той е централна фигура в нашите познания за радиоактивността и човекът, който е пионер в ядрената физика. В допълнение към огромното им теоретично значение, неговите открития имаха широк спектър от приложения, включително: ядрени оръжия, атомни електроцентрали, радиоактивно смятане и радиационни изследвания. Влиянието на работата на Ръдърфорд върху света е огромно. Продължава да расте и изглежда ще се увеличава още повече в бъдеще.

Ръдърфорд е роден и израснал в Нова Зеландия. Там той постъпва в Кентърбъри Колидж и до двадесет и три годишна възраст получава три степени (бакалавър по изкуства, бакалавър по наука, магистър по изкуства). На следващата година той получава място да учи в Университета на Кеймбридж в Англия, където прекарва три години като студент-изследовател при J. J. Thomson, един от водещите учени на деня. На двадесет и седем години Ръдърфорд става професор по физика в университета Макгил в Канада. Той работи там девет години и през 1907 г. се завръща в Англия, за да оглави катедрата по физика в университета в Манчестър. През 1919 г. Ръдърфорд се завръща в Кеймбридж, този път като директор на лабораторията Кавендиш, пост, на който остава до края на живота си.

Радиоактивността е открита през 1896 г. от френския учен Антоан Анри Бекерел, докато той експериментира с уранови съединения. Но Бекерел скоро загуби интерес към темата и голяма част от основните ни познания за радиоактивността идват от обширните изследвания на Ръдърфорд. (Мария и Пиер Кюри откриха още два радиоактивни елемента, полоний и радий, но не направиха открития от фундаментално значение.)

Едно от първите открития на Ръдърфорд е, че радиоактивното излъчване от урана се състои от два различни компонента, които ученият нарича алфа и бета лъчи. По-късно той демонстрира природата на всеки компонент (те се състоят от бързо движещи се частици) и показа, че има и трети компонент, който той нарече гама лъчи.

Важна характеристика на радиоактивността е свързаната с нея енергия. Бекерел, Кюри и много други учени смятат енергията за външен източник. Но Ръдърфорд доказа, че тази енергия - която е много по-мощна от тази, освободена от химичните реакции - идва от отделните атоми на урана! С това той положи основата на важната концепция за атомната енергия.

Учените винаги са приемали, че отделните атоми са неделими и непроменими. Но Ръдърфорд (с помощта на много талантлив млад асистент, Фредерик Соди) успя да покаже, че когато един атом излъчва алфа или бета лъчи, той се трансформира в различен вид атом. Първоначално химиците не можеха да повярват. Ръдърфорд и Соди обаче провеждат цяла поредица от експерименти с радиоактивно разпадане и превръщат урана в олово. Ръдърфорд също измерва скоростта на разпадане и формулира важната концепция за "полуживот". Това скоро доведе до техниката на радиоактивното смятане, която се превърна в един от най-важните научни инструменти и намери широко приложение в геологията, археологията, астрономията и много други области.

Тази зашеметяваща поредица от открития донесе на Ръдърфорд Нобелова награда през 1908 г. (Соди по-късно ще спечели Нобелова награда), но най-голямото му постижение тепърва предстои. Той забеляза, че бързо движещите се алфа частици успяха да преминат през тънко златно фолио (без да оставят видими следи!), но бяха леко отклонени. Предполага се, че златните атоми, твърди, непроницаеми, като „малки билярдни топки“ - както учените вярваха преди - са меки отвътре! Изглеждаше, че по-малки, по-твърди алфа частици могат да преминат през златни атоми като високоскоростен куршум през желе.

Но Ръдърфорд (работещ с Гайгер и Марсдън, двамата му млади асистенти) откри, че някои алфа частици се отклоняват много силно, когато преминават през златно фолио. Всъщност някои дори летят назад! Чувствайки, че има нещо важно зад това, ученият внимателно преброи броя на частиците, летящи във всяка посока. След това, чрез сложен, но доста убедителен математически анализ, той показа единствения начин, по който резултатите от експериментите могат да бъдат обяснени: златният атом се състои почти изцяло от празно пространство и почти цялата атомна маса е концентрирана в центъра, в малкото „ядро“ на атома!

Най-доброто от деня

С един удар работата на Ръдърфорд разтърси завинаги нашата конвенционална представа за света. Ако дори парче метал - на пръв поглед най-твърдият от всички обекти - беше основно празно пространство, тогава всичко, което смятахме за съществено, внезапно се разпадна на малки песъчинки, тичащи наоколо в необятната празнота!

Откритието на Ръдърфорд за атомните ядра е в основата на всички съвременни теории за структурата на атома. Когато Нилс Бор публикува прочутата си работа две години по-късно, описвайки атома като миниатюрна слънчева система, управлявана от квантовата механика, той използва ядрената теория на Ръдърфорд като отправна точка за своя модел. Същото направиха Хайзенберг и Шрьодингер, когато конструираха по-сложни атомни модели, използвайки класическата и вълновата механика.

Откритието на Ръдърфорд доведе и до появата на нов клон на науката: изследването на атомното ядро. В тази област Ръдърфорд също е предопределен да стане пионер. През 1919 г. той успява да трансформира азотните ядра в кислородни ядра, като бомбардира първите с бързо движещи се алфа частици. Това е постижение, за което са мечтали древните алхимици.

Скоро стана ясно, че ядрените трансформации могат да бъдат източник на енергия от Слънцето. Освен това трансформацията на атомните ядра е ключов процес в атомните оръжия и атомните електроцентрали. Следователно откритието на Ръдърфорд е от много повече от академичен интерес.

Личността на Ръдърфорд непрекъснато учудваше всеки, който го срещаше. Той беше едър мъж със силен глас, безгранична енергия и забележима липса на скромност. Когато колегите отбелязаха необичайната способност на Ръдърфорд винаги да бъде "на гребена на вълната" на научните изследвания, той незабавно отговори: "Защо не? В крайна сметка аз предизвиках вълната, нали?" Малко учени биха оспорили това твърдение.

Английски физик, първият извършил изкуствена трансформация на елементи. Типично е изявлението му от 1933 г.: „Всеки, който се надява, че трансформациите на атомните ядра ще станат източник на енергия, изповядва глупости.“ Историците на науката смятат, че това е единствената голяма грешка на учения...

Ернст Ръдърфорд- носител на Нобелова награда за химия за 1908 г. "за изследванията си в областта на разпадането на елементи в химията на радиоактивните вещества." Бил е член на всички академии на науките в света.

Ърнест Ръдърфорде роден в Нова Зеландия, но става учен във Великобритания.

„Сред любимите поговорки на Ернст Ръдърфорд беше това: „Добрият експериментатор е този, чиито резултати вбесяват теоретиците!“Самият Ръдърфорд беше много добър в този смисъл. Първо, той успя да трансформира един атом в друг. Тогава открива атоми с различни маси, но еднакви химични свойства – Изотопи. Накрая Ръдърфорд открива, че по-голямата част от обема на атома е празен; само в центъра има заредено ядро ​​с огромна плътност.

Смирнов С.Г., Лекции по история на науката, М., Издателство МЦНМО, 2012 г., стр.118.

„Едно от първите открития Ръдърфордбеше, че радиоактивното излъчване на урана се състои от два различни компонента, които ученият нарече алфа и бета лъчи. По-късно той демонстрира природата на всеки компонент (те се състоят от бързо движещи се частици) и показа, че има и трети компонент, който той нарече гама лъчи. Важна характеристика на радиоактивността е свързаната с нея енергия. Бекерел, Кюрии много други учени смятаха енергията за външен източник. Но Ръдърфорд доказа, че тази енергия - която е много по-мощна от тази, освободена от химичните реакции - идва от отделните атоми на урана! С това той положи основата на важната концепция за атомната енергия. Учените винаги са приемали, че отделните атоми са неделими и непроменими. Но Ръдърфорд (с помощта на много талантлив млад асистент Фредерика Соди) успя да покаже, че когато атом излъчва алфа или бета лъчи, той се трансформира в различен вид атом. Първоначално химиците не можеха да повярват. Въпреки това Ръдърфорд и Содипроведе цяла поредица от експерименти с радиоактивно разпадане и трансформира урана в олово.

Ръдърфорд също измерва скоростта на разпадане и формулира важната концепция за "полуживот". Това скоро доведе до техниката на радиоактивното смятане, която се превърна в един от най-важните научни инструменти и намери широко приложение в геологията, археологията, астрономията и много други области. Тази зашеметяваща поредица от открития донесе на Ръдърфорд Нобеловата награда през 1908 г. (по-късно Нобеловата награда беше присъдена на Соди), но най-голямото му постижение тепърва предстои. Той забеляза, че бързо движещите се алфа частици успяха да преминат през тънко златно фолио (без да оставят видими следи!), но бяха леко отклонени. Предполага се, че златните атоми, твърди, непроницаеми, като „малки билярдни топки“ - както учените вярваха преди - са меки отвътре! Изглеждаше, че по-малки, по-твърди алфа частици могат да преминат през златни атоми като високоскоростен куршум през желе.

Но Ръдърфорд (работейки с ГайгерИ Марсдън, двамата му млади асистенти) откриха, че някои алфа частици, преминаващи през златно фолио, се отклоняват много силно. Всъщност някои дори летят назад! Чувствайки, че има нещо важно зад това, ученият внимателно преброи броя на частиците, летящи във всяка посока. След това, чрез сложен, но доста убедителен математически анализ, той показа единствения начин, по който резултатите от експериментите могат да бъдат обяснени: златният атом се състои почти изцяло от празно пространство и почти цялата атомна маса е концентрирана в центъра, в малкото „ядро“ на атома!

С един удар работата на Ръдърфорд разтърси завинаги нашата конвенционална представа за света. Ако дори парче метал - на пръв поглед най-твърдият от всички обекти - беше основно празно пространство, тогава всичко, което смятахме за съществено, внезапно се разпадна на малки песъчинки, тичащи наоколо в необятната празнота! Откритието на Ръдърфорд за атомните ядра е в основата на всички съвременни теории за структурата на атома. Кога Нилс Бордве години по-късно той публикува известен труд, описващ атома като миниатюрна слънчева система, управлявана от квантовата механика, използвайки ядрената теория на Ръдърфорд като отправна точка за своя модел. Ние направихме същото ХайзенбергИ Шрьодингер, когато са конструирали по-сложни атомни модели, използвайки класическата и вълновата механика.

Откритието на Ръдърфорд доведе и до появата на нов клон на науката: изследването на атомното ядро. В тази област Ръдърфорд също е предопределен да стане пионер. През 1919 г. той успява да трансформира азотните ядра в кислородни ядра, като бомбардира първите с бързо движещи се алфа частици. Това е постижение, за което са мечтали древните алхимици. Скоро стана ясно, че ядрените трансформации могат да бъдат източник на енергия от Слънцето. Освен това трансформацията на атомните ядра е ключов процес в атомните оръжия и атомните електроцентрали. Следователно откритието на Ръдърфорд е от много повече от академичен интерес.

Личността на Ръдърфорд непрекъснато учудваше всеки, който го срещаше. Той беше едър мъж със силен глас, безгранична енергия и забележима липса на скромност. Когато колеги отбелязаха необичайната способност на Ръдърфорд винаги да бъде „на гребена на вълната“ на научните изследвания, той веднага отговори: „Защо не? В крайна сметка аз бях този, който предизвика вълната, нали?“ Малко учени биха възразили срещу това твърдение."

Майкъл Харт, 100 велики хора, М., „Вече”, 1998 г., стр. 293-295.

„На 11 септември 1933 г. на конгреса на Британската асоциация за развитие на науката (аналог на нашето общество на знанието), Ръдърфорд,както е известно, той откри атомните ядра и тяхното делене. Ръдърфорд обаче заяви в речта си (това беше широко разпространено във вестниците), че „всеки, който очаква да се получи енергия от трансформацията на атомите, говори глупости“. С други думи, Ръдърфордотрече реалността на използването на атомна (ядрена) енергия.В това той не беше сам и беше абсолютно прав в смисъл, че през 1933 г. наистина не е имало видим начин за използване на ядрената енергия. Но само пет години по-късно ситуацията се промени напълно - беше открито деленето на уран, а девет години по-късно (през 1942 г.) започна да работи първият атомен котел.