Rutherford Ernest (yaşam yılları: 1871-30-08 - 1937-19-10) - İngiliz fizikçi, atomun gezegensel modelinin yaratıcısı, nükleer fiziğin kurucusu. Londra Kraliyet Cemiyeti'nin bir üyesiydi ve 1925'ten 1930'a kadar - ve onun başkanıydı. Bu adam 1908'de aldığı Nobel Kimya Ödülü'nün sahibi.
Geleceğin bilim insanı, bir tekerlek ustası olan James Rutherford ve bir öğretmen olan Martha Thompson'ın ailesinde doğdu. Onun dışında ailenin 5 kızı ve 6 oğlu vardı.
Eğitim ve ilk ödüller
Aile 1889'da Yeni Zelanda'nın Güney Adası'ndan Kuzey Adasına taşınmadan önce, Rutherford Ernest Christchurch'te Canterbury College'da okudu. Zaten bu zamanda, geleceğin bilim insanının parlak yetenekleri ortaya çıktı. 4. sınıftan mezun olduktan sonra matematik alanında en iyi çalışma ödülüne layık görülen Ernest, ayrıca fizik ve matematikte yüksek lisans sınavlarında 1. oldu.
Manyetik dedektörün icadı
Bir sanat ustası olan Rutherford,kolejden ayrıldı. Demirin manyetizasyonu üzerine bağımsız bilimsel çalışmalara daldı. Özel bir cihaz geliştirdi ve üretti - dünyanın ilk elektromanyetik dalga alıcılarından biri olan bir manyetik dedektör ve Rutherford'un büyük bilime "giriş bileti". Yakında hayatında önemli bir değişiklik oldu.
Rutherford İngiltere'ye gidiyor
İngiliz tacının Yeni Zelandalı en yetenekli genç konularına her iki yılda bir burs verildi. Bilimleri incelemek için İngiltere'ye gitmeyi mümkün kılan 1851 Dünya Sergisi. 1895'te, iki Yeni Zelandalı'nın böyle bir onura layık olduğuna karar verildi - fizikçi Rutherford ve kimyager Maclaurin. Ancak tek bir yer vardı ve Ernest'in umutları suya düştü. Neyse ki, Maclaurin ailevi nedenlerden dolayı bu geziyi terk etmek zorunda kaldı ve Rutherford Ernest 1895 sonbaharında İngiltere'ye geldi. Burada Cambridge Üniversitesi'nde (Cavendish Laboratuvarı'nda) çalışmaya başladı ve direktörü J. Thomson'ın ilk doktora öğrencisi oldu (aşağıda resmedilmiştir).
Becquerel ışınlarının incelenmesi
Thomson o zamana kadar zaten tanınmış bir bilim insanıydı, Londra Kraliyet Cemiyeti'nin üyelerinden biriydi ve herkes tarafından saygı duyuluyordu. Rutherford'un yeteneklerini çabucak takdir etti ve gerçekleştirdiği X-ışınlarının etkisi altında gazların iyonlaşması üzerine yapılan çalışmalara dahil etti. Ancak, zaten 1898'de, yaz aylarında, Ernest başka bir araştırma alanında ilk adımlarını atıyor. "Becquerel ışınları" ile ilgilendi. Uranyum tuzu emisyonu, açıkFransız fizikçi Becquerel daha sonra radyoaktif olarak tanındı. Fransız bilim adamı ve Curies, araştırmalarına aktif olarak katıldı. 1898'de Rutherford Ernest çalışmaya katıldı. Bu bilim adamı, bu ışınların, pozitif yüklü (alfa parçacıkları) helyum çekirdeği akışlarının yanı sıra elektron akışlarını (beta parçacıkları) içerdiğini keşfetti.
Uranyum ışınlarının daha fazla incelenmesi
Curilerin çalışması, Rutherford'un büyük ilgisini çeken 18 Temmuz 1898'de Paris Bilimler Akademisi'ne sunuldu. Yazarlar, içinde uranyuma ek olarak başka radyoaktif elementlerin (bu terim ilk kez o zaman kullanıldı) olduğuna dikkat çekti. Rutherford daha sonra yarı ömür kavramını tanıttı - bu unsurların ana ayırt edici özelliklerinden biri.
Ernest Aralık 1897'de sergi bursunu genişletti. Bilim adamı, uranyum ışınlarını daha fazla inceleme fırsatı buldu. Ancak, Nisan 1898'de, yerel McGill Üniversitesi'ndeki bir profesörlük Montreal'de boşaldı ve Ernest Kanada'ya gitmeye karar verdi. Çıraklık dönemi geçti. Rutherford'un kendi başına çalışmaya hazır olduğu herkes için açıktı.
Kanada'ya taşınmak ve yeni bir iş
1898 sonbaharında Kanada'ya taşındı. İlk başta, Rutherford'un öğretimi çok başarılı değildi: öğrenciler, henüz izleyiciyi tam olarak hissetmeyi öğrenmemiş olan genç profesörün ayrıntılarla aşırı doygun olduğu dersleri beğenmediler. Rutherford tarafından sipariş edilen radyoaktif preparatların gelişinin gecikmesi nedeniyle bilimsel çalışmalarda da bazı zorluklar vardı. Ancak, hepsipürüzlülük kısa sürede düzeldi ve Ernest iyi şanslar ve başarı serisine başladı. Bununla birlikte, başarı hakkında konuşmak pek uygun değil: her şey, yeni arkadaşları ve benzer düşünen insanları içeren sıkı çalışmayla elde edildi.
Radyoaktif dönüşümler yasasının keşfi
Rutherford'un çevresinde zaten yaratıcı bir coşku ve tutku atmosferi oluştu. İş neşeli ve yoğundu, büyük başarılara yol açtı. Rutherford, 1899'da toryum yayılımını keşfetti. 1902-1903'te Soddy ile birlikte, tüm radyoaktif dönüşümler için geçerli olan genel bir yasaya zaten ulaştı. Bu önemli bilimsel olay hakkında biraz daha söylenmeli.
Dünyanın dört bir yanındaki bilim adamları, o zaman bir kimyasal elementi diğerine dönüştürmenin imkansız olduğunu kesin olarak öğrendiler, bu nedenle simyacıların kurşundan altın çıkarma hayalleri sonsuza dek gömülmeli. Ve sonra, radyoaktif bozunmalar sırasında elementlerin dönüşümlerinin sadece meydana gelmediğini, aynı zamanda yavaşlatılamayacağını veya durdurulamayacağını iddia eden bir çalışma ortaya çıktı. Ayrıca, bu dönüşümlerin yasaları formüle edildi. Bugün, elementin kimyasal özelliklerini ve Mendeleev'in periyodik sistemindeki konumunu belirleyen çekirdeğin yükü olduğunu anlıyoruz. Alfa bozunması sırasında meydana gelen çekirdeğin yükü iki birim azaldığında, periyodik tablodaki 2 hücre yukarı "hareket eder". Elektronik beta bozunmasında bir hücreyi aşağı, pozitron bozunmasında bir hücreyi yukarı kaydırır. Bu yasanın açıklığına ve görünürdeki basitliğine rağmen, bu keşif 20. yüzyılın başında bilimdeki en önemli olaylardan biriydi.yüzyıl.
Mary Georgina Newton ile evlilik, bir kızın doğumu
Aynı zamanda Ernest'in özel hayatında önemli bir olay meydana geldi. Mary Georgina Newton ile nişanlanmasından 5 yıl sonra, bilim adamı Ernest Rutherford, bu zamana kadar biyografisi zaten önemli başarılarla işaretlenmiş olan onunla evlendi. Bu kız, bir zamanlar yaşadığı Christchurch'teki pansiyonun ev sahibesinin kızıydı. 1901'de 30 Mart'ta Rutherford ailesindeki tek kız doğdu. Bu olay, fizik biliminde yeni bir bölümün doğuşuyla neredeyse aynı zamana denk geldi - nükleer fizik. Ve 2 yıl sonra Rutherford, Londra Kraliyet Cemiyeti'nin bir üyesi oldu.
Rutherford'un kitapları, alfa parçacıklarıyla yarı saydam folyo deneyleri
Ernest, bilimsel araştırmalarının ve başarılarının sonuçlarını özetlediği 2 kitap oluşturdu. İlki 1904'te "Radyoaktivite" başlığı altında yayınlandı. "Radyoaktif dönüşümler" bir yıl sonra ortaya çıktı. Bu kitapların yazarı şu anda yeni araştırmalara başladı. Radyoaktif radyasyonun atomlardan yayıldığını fark etti, ancak oluşum yeri kesinlikle belirsizliğini koruyordu. Çekirdeğin cihazını incelemek gerekliydi. Daha sonra Ernest, Thomson'la birlikte çalışmaya başladığı alfa parçacıkları ile transillüminasyon tekniğine döndü. Deneyler, bu parçacıkların akışının ince folyo tabakalarından nasıl geçtiğini inceledi.
Thomson'ın ilk atom modeli
Atomun ilk modeli, elektronların negatif bir yüke sahip olduğu bilindiğinde önerildi. Ancak, atomlara girerler,genellikle elektriksel olarak nötrdür. Öyleyse, bileşiminde pozitif bir yük taşıyan bir şey olmalı. Thomson bu sorunu çözmek için şu modeli önerdi: Atom, bir damla gibi, pozitif yüklü, yarıçapı santimetrenin yüz milyonda biri olan bir şeydir. İçinde negatif yüklü küçük elektronlar var. Coulomb kuvvetlerinin etkisi altında, atomun tam merkezinde bir pozisyon alma eğilimindedirler, ancak bir şey onları dengesizleştirirse, radyasyon eşliğinde salınırlar. Bu model, o zamanlar bilinen bir gerçek olan emisyon spektrumlarının varlığını açıkladı. Katılarda atomlar arasındaki mesafelerin boyutlarıyla yaklaşık olarak aynı olduğu deneylerden zaten açıkça anlaşılmıştır. Bu nedenle, ağaçların neredeyse birbirine yakın büyüdüğü bir ormanda bir taşın uçamaması gibi, alfa parçacıklarının da bir folyodan geçemeyeceği açıktı. Ancak Rutherford tarafından yapılan ilk deneyler bunun böyle olmadığına ikna oldu. Alfa parçacıklarının çoğu folyoyu neredeyse hiç sapma olmadan deldi ve sadece birkaçı bazen önemli ölçüde sapma gösterdi. Ernest Rutherford bununla çok ilgilendi. İlginç gerçekler daha fazla çalışma gerektiriyor.
Rutherford gezegen modeli
Ve sonra Rutherford'un sezgisi ve bu bilim insanının doğanın dilini anlama yeteneği yeniden ortaya çıktı. Ernest, Thomson'ın atom modelini kararlılıkla reddetti. Rutherford'un deneyleri, gezegen denen kendi deneylerini ortaya koymasına yol açtı. Ona göre merkezdeBir atomun, oldukça küçük boyutuna rağmen, belirli bir atomun tüm kütlesinin yoğunlaştığı çekirdektir. Ve çekirdeğin etrafında, güneşin etrafında dönen gezegenler gibi elektronlar hareket eder. Kütleleri, alfa parçacıklarınınkinden önemli ölçüde daha azdır ve bu nedenle ikincisi, elektron bulutlarına girdiklerinde pratik olarak sapmazlar. Ve yalnızca bir alfa parçacığı pozitif yüklü bir çekirdeğe yakın uçtuğunda, Coulomb itme kuvveti hareketinin yörüngesini keskin bir şekilde bükebilir. Bu Rutherford'un teorisidir. Kesinlikle harika bir keşifti.
Elektrodinamik yasaları ve gezegen modeli
Rutherford'un deneyimi, birçok bilim insanını bir gezegen modelinin varlığına ikna etmeye yetti. Ancak, o kadar açık olmadığı ortaya çıktı. Rutherford'un bu modele dayalı olarak elde ettiği formül, deney sırasında elde edilen verilerle tutarlıydı. Ancak, elektrodinamik yasalarını çürüttü!
Temel olarak Maxwell ve Faraday'ın çalışmalarıyla oluşturulan bu yasalar, ivmeli bir hızla hareket eden bir yükün elektromanyetik dalgalar yaydığını ve bu nedenle enerji kaybettiğini belirtir. Rutherford atomunda elektron, çekirdeğin Coulomb alanında hızlandırılmış bir hızla hareket eder ve Maxwell'in teorisine göre, tüm enerjisini saniyenin on milyonda biri kadar bir sürede kaybetmeli ve sonra çekirdeğe düşmelidir. Ancak bu olmadı. Sonuç olarak, Rutherford'un formülü Maxwell'in teorisini çürüttü. Ernest, 1907'de İngiltere'ye dönme zamanı geldiğinde bunu biliyordu.
Manchester'a taşın ve Nobel Ödülü'nü al
Ernest'in McGill'deki işiÜniversite onun çok ünlü olmasına katkıda bulundu. Rutherford, farklı ülkelerdeki bilim merkezlerine davetiyelerle rekabet etmeye başladı. 1907 baharında bilim adamı Kanada'dan ayrılmaya karar verdi ve araştırmasına devam ettiği Victoria Üniversitesi'nde Manchester'a geldi. H. Geiger ile birlikte 1908'de bir alfa parçacık sayacı yarattı - alfa parçacıklarının helyum atomları olduğunu ve iki kat iyonize olduğunu bulmada önemli bir rol oynayan yeni bir cihaz. Buluşları büyük önem taşıyan Rutherford Ernest, 1908'de Nobel Ödülü'nü aldı (fizikte değil, kimyada!).
Niels Bohr ile işbirliği
Bu arada, gezegen düzeni zihnini giderek daha fazla meşgul ediyordu. Ve Mart 1912'de Rutherford, Niels Bohr ile işbirliği yapmaya ve arkadaş olmaya başladı. Bohr'un en büyük değeri (fotoğrafı aşağıda sunulmuştur), gezegen modeline temel olarak yeni özellikler katmasıydı - kuantum fikri.
İlk bakışta kendi içinde çelişkili görünen "varsayımlar" ortaya koydu. Ona göre atomun yörüngeleri vardır. Yanlarında hareket eden bir elektron, ivmeye sahip olmasına rağmen, elektrodinamik yasalarına aykırı olarak yayılmaz. Bu bilim adamı, bu yörüngelerin bulunabileceği bir kurala dikkat çekti. Radyasyon kuantumunun yalnızca bir elektron yörüngeden yörüngeye hareket ettiğinde ortaya çıktığını buldu. Atomun Rutherford-Bohr modeli birçok sorunu çözdü ve aynı zamanda yeni fikirler dünyasında bir atılım oldu. Keşfi, madde ve hareketi hakkındaki fikirlerin radikal bir şekilde gözden geçirilmesine yol açtı.
Daha kapsamlı aktiviteler
1919'daRutherford, Cambridge Üniversitesi'nde profesör ve Cavendish Laboratuvarı'nın direktörü oldu. Düzinelerce bilim adamı, daha sonra Nobel Ödülü kazananlar da dahil olmak üzere, onu haklı olarak öğretmenleri olarak gördü. Bunlar J. Chadwick, G. Moseley, M. Oliphant, J. Cockcroft, O. Gan, V. Geytler, Yu. B. Khariton, P. L. Kapitsa, G. Gamov ve diğerleri. Onur ve ödüllerin akışı gitgide çoğaldı. 1914'te Rutherford asaleti aldı. 1923'te British Association'ın başkanı oldu ve 1925'ten 1930'a kadar Royal Society'nin başkanıydı. Ernest, 1931'de baron unvanını alır ve bir lord olur. Ancak, sadece bilimsel olanlara değil, her zamankinden daha yüksek iş yüklerine rağmen, çekirdeğin ve atomun gizemlerine saldırmaya devam ediyor.
Size Rutherford'un bilimsel faaliyetleriyle ilgili ilginç bir gerçek sunuyoruz. Ernest Rutherford'un çalışanlarını seçerken şu kriteri kullandığı biliniyor: Kendisine ilk kez gelen kişiye bir görev verdi ve yeni bir çalışan daha sonra ne yapacağını sorarsa hemen işten atıldı.
Bilim adamı, atom çekirdeğinin yapay bölünmesinin ve kimyasal elementlerin yapay dönüşümünün keşfiyle sonuçlanan deneylere çoktan başladı. 1920'de Rutherford, döteron ve nötronun varlığını öngördü ve 1933'te nükleer süreçlerde enerji ve kütle arasındaki ilişkiyi test etmek için bir deneyin başlatıcısı ve katılımcısı oldu. 1932'de, Nisan ayında, nükleer reaksiyonların incelenmesinde proton hızlandırıcıları kullanma fikrini destekledi.
Rutherford'un Ölümü
Ernest Rutherford'un eserleri ve birkaç kuşaktan öğrencilerinin çalışmaları, bilim ve teknoloji üzerinde, milyonlarca insanın hayatında büyük bir etki yarattı. Büyük bilim adamı, elbette, bu etkinin olumlu olup olmayacağını düşünmeden edemedi. Ancak, bilime ve insanlara kutsal bir şekilde inanan bir iyimserdi. Kısa biyografisini anlattığımız Ernest Rutherford, 1937'de 19 Ekim'de öldü. Westminster Abbey'e gömüldü.
