Какое образование получил эрнест резерфорд. Эрнест резерфорд биография
Эрнест Резерфорд
Биография
Эрнест Резерфорд – исследователь, разработавший основы и фундаментальные тезисы ядерной физики. Изыскания ученого были сосредоточены в области строения атома и особенностей радиоактивных элементов. Он работал над созданием теории о заряде ядра атома и электронов, окружающих его. Полученные выводы помогли создать модель атома планетарного формата, ставшую громким открытием 20-го века. Физик также изучал нюансы радиоактивного излучения.
В 1908-м Резерфорд стал лауреатом Нобелевской премии за работы по превращению элементов и изучение радиоактивных веществ. С 1925 по 1930 годы занимал должность президента Лондонского Королевского общества.
Детство и юность
Эрнест родился в Новой Зеландии, в Спринг-Груве, рядом с городом Нелсон 30 августа 1871 года и был британцем по национальности. Отец, шотландец по происхождению, зарабатывал колесным ремеслом, а мать преподавала в сельской школе. Ребенок рос в многодетной семье с 6 братьями и 5 сестрами.
Первым рабочим местом для него стало деревообрабатывающее предприятие, основанное отцом. Полученные в детстве знания и навыки будущий ученый использовал в дальнейшем для создания оборудования, необходимого при физических опытах.
Памятник Эрнесту Резерфорду в детстве / Alan Liefting, Википедия
Эрнест учился в Хавелоке, а в 1887-м получил стипендию, позволившую продолжить образование в Нелсоне. Юноша демонстрировал большую тягу к знаниям и интерес ко всему, что его окружает. Он поступил в Кентерберийский колледж и начал углубляться в химию и физику. Педагоги быстро оценили потенциал ученика. Через 4 года Резерфорда наградили за лучшую работу по математике и физике. В 1892-м Эрнест стал магистром искусств и занялся исследованиями, подкрепляя их опытами.
Его первый труд называется «Магнетизация железа при высокочастотных разрядах». Эксперименты были связаны с исследованием высокочастотных радиоволн. Ученый сконструировал радиоприемник, опередив его официального создателя Маркони. Устройство Резерфорда оказалось первым в мире магнитным детектором.
Эрнест Резерфорд в молодости / Википедия
С его помощью Эрнест получал сигналы, которые коллеги передавали, находясь в полумиле от него. Полученные сведения он описал в научной статье для газеты «Известия философского института Новой Зеландии» в 1894 году.
В 1895-м Резерфорд получил высочайшую награду: грант на обучение в Великобритании. Такой шанс выпадал редкому английскому подданному. Эрнест оказался в числе 2 счастливчиков, между которыми предстояло сделать выбор, и ему повезло: соперник не смог отправиться в поездку. Физик воспользовался возможностью и стал в Англии сотрудником Кавендишевской лаборатории.
Научная деятельность
Биография Резерфорда складывалась удачным образом. Став подчиненным физика Джона Томсона, обладавшего авторитетом в научном сообществе, он нашел покровителя. Томсон приобщил его к изучению ионизации газов под воздействием рентгена.
Опыт Резерфорда. Учебный фильм по атомной физике
Уже к 1898 году Резерфорд увлекся собственными разработками, изучая «лучи Беккереля». Так называлось урановое радиоактивное излучение. Эрнест понял, что оно дополняет положительные альфа-частицы и электроны бета-частиц. Аналогичные исследования вели Пьер и Мария Кюри.
Супруги написали труд, который презентовали в 1898 году Парижской академии наук. Он привлек внимание Резерфорда идеей о существовании нескольких радиоактивных элементов. Эрнест сделал выводы о периоде полураспада, который уточняет характеристику веществ, и стал первооткрывателем процесса полураспада.
В 1898 году, узнав, что в канадском Монреале вакантна должность профессора Макuиллского университета, Резерфорд перебрался на новое место. Так он окончательно отстранился от покровительства Томсона. Не имея педагогического опыта, Эрнест демонстрировал слабые способности в преподавательской деятельности. Но общительный ученый завел новые знакомства, и среди его приятелей оказались единомышленники, готовые участвовать в научных изысканиях.
Эрнест Резерфорд в Университете Макгилла в 1905 году / Wellcome Images
Партнерство с Фредериком Содди позволило в 1902-1903 годах сформулировать закон о радиоактивных превращениях. Он гласит, что периоды распадов не ведут к модификации элементов и их нельзя замедлить или остановить. Напарники разработали и законы превращений. Впоследствии эти данные дополнил Дмитрий Менделеев с помощью периодической системы. Так выяснилось, что химические свойства вещества зависят от заряда ядра его атома.
Эрнест Резерфорд издал 2 научных труда: «Радиоактивность», выпущенный в 1904-м, и «Радиоактивные превращения» 1905-го. Физик решил, что атомы являются источником радиоактивного излучения, и продолжил изучение устройства ядра. Он ставил опыты по просвечиванию золотой фольги альфа-частицами, интересуясь потоками частиц и их поведением.
Ученый первым выдвинул предположение о строении атома. Резерфорд предположил, что атом напоминает каплю с положительным зарядом, а внутри нее находятся отрицательно заряженные электроны. Ученый доказывал, что, двигаясь под воздействием кулоновских сил, электроны пытаются попасть в центр атома, а при выходе из равновесия создают колебания и излучение.
Строение атома. Опыты Резерфорда
Обоснования Резерфорда объясняли наличие спектров излучения, о которых уже знал мир. Опыты позволили уяснить, что атомы твердых тел имеют такой же размер, что и люфт между ними. Исследователь считал, что ядро расположено в центре и несет в себе всю массу частицы, а вокруг него в постоянном движении находятся электроны. Так он изобрел планетарную модель атома.
Эрнест Резерфорд был убедителен, но об однозначности суждений возникали споры. Его модель не стыковалась с законами электродинамики, выведенными Джеймсом Максвеллом и Майклом Фарадеем. Они доказали, что ускоренно движущийся заряд теряет энергию из-за электромагнитного излучения, поэтому Резерфорд продолжил изыскания.
В 1907 году ученый переехал в Манчестер. Здесь он уже был известен благодаря достижениям. Резерфорда наперебой звали в международные научные центры, но он предпочел университет Виктории, где возобновил работу. В 1908-м совместно с Хансом Гейгером он изобрел счетчик альфа-частиц.
Эрнест Резерфорд на Сольвеевском конгрессе 1911 года (стоит 4-й справа) / Benjamin Couprie, Википедия
С 1912-го Резерфорд вел совместную работу с Нильсом Бором, который придумал теорию квантов, свидетельствующую о наличии у атомов орбит. В соответствии с рассуждениями ученых электроны двигаются вокруг ядра по орбите. Модель атома авторства Резерфорда и Бора стала прорывом в науке и заставила пересмотреть устоявшиеся представления о материи и ее движении. В 1919 году Резерфорд стал профессором Кембриджского университета и руководил Кавендишевской лабораторией. Его послужной список пополнялся, количество учеников увеличивалось, как и перечень наград, которых удостаивали физика.
В 1914 году Резерфорд стал дворянином, а в 1931-м получил титул барона и стал лордом. В этот период он работал над экспериментами по расщеплению ядра атома и превращением химических элементов. В 1920-м физик стал первым, кто заговорил о существовании дейтрона и нейтрона, а в 1933-м начал участвовать в опытах, посвященных изучению взаимосвязи массы и энергии.
Личная жизнь
Эрнест Резерфорд был счастлив в личной жизнь, женившись на Мэри Джорджине Ньютон, хозяйке пансиона в Крайстчерче, где проживал физик. Отношения супругов выдержали проверку временем: между помолвкой и свадьбой прошло 5 лет. Мэри вышла замуж за Эрнеста в 1895 году, когда он уже был известен в научном сообществе. В 1901-м на свет появилась единственная дочь пары Эйлин Мэри.
Смерть
Сын колесного мастера, Эрнест Резерфорд сделал весомый вклад в науку. Добившись высот, он оказался знаковой персоной своей эпохи. Поэтому, когда оказалось, что физик страдает от пупочной грыжи, лечить его было решено с привилегиями. Интересный факт: необходимую операцию готовы были поручить только титулованному хирургу, как того требовали приличия в отношении обладателя британского ордена «За заслуги».
Могила Эрнеста Резерфорда / H. Tait, Википедия
Выбор врача был непростым, и ко времени операции самочувствие Резерфорда было критическим. Причиной его смерти послужила проволочка со стороны медиков. Эрнест Резерфорд умер 19 октября 1937 года, оставив миру в наследство научные открытия и книги.
Исследователя похоронили в Вестминстерском аббатстве. Его портреты сегодня украшают страницы учебников и стены технических вузов и музеев мира.
Эрнест Резерфорд Биография
Физик Эрнест Резерфорд был центральной фигурой в исследовании радиоактивности, который привел исследование ядерной физики.
Синопсис
Химик и физик Эрнест Резерфорд родился 30 августа 1871 года в Спринг-Гроув, Новая Зеландия. Пионер ядерной физики и первый, кто расколол атом, Резерфорд был удостоен Нобелевской премии по химии 1908 года за свою теорию строения атома. Названный «Отцом ядерного века», Резерфорд умер в Кембридже, Англия, 19 октября 1937 года от сдавленной грыжи.
Ранняя жизнь
Эрнест Резерфорд родился в сельской Спринг-Гроув, на Южном острове Новой Зеландии. 30 августа 1871 года. Он был четвертым из 12 детей и вторым сыном. Его отец, Джеймс, имел небольшое образование и изо всех сил пытался поддержать большую семью на доход льняного мельника. Мать Эрнеста, Марта, работала школьной учительницей.Она считала, что знание — это сила, и уделяла большое внимание образованию своих детей.
Будучи ребенком, Эрнест, чья семья назвала его «Эрн», большую часть времени он проводил после школы, доил коров и помогал с другими делами на семейной ферме. По выходным проводились купания в ручье со своими братьями. Поскольку денег было мало, Резерфорд нашел изобретательские способы преодоления финансовых трудностей своей семьи, в том числе гнездование птиц, чтобы заработать средства на поставку своих воздушных змеев. У нас нет денег, поэтому нам нужно подумать, был девизом Резерфорда в то время.
В возрасте 10 лет Резерфорду вручили свою первую научную книгу в Школе Фоксхилла. Это был ключевой момент для Резерфорда, учитывая, что книга вдохновила его самый первый научный эксперимент. Молодой Резерфорд создал миниатюрную пушку, которая, к удивлению его семьи, быстро и неожиданно взорвалась. Несмотря на результат, интерес Резерфорда к ученым оставался неизменным. В 1887 году ему была присуждена стипендия для обучения в Нельсонской университетской школе, частной средней школе, в которой он будет учиться регби до 1889 года.
В 1890 году Резерфорд получил еще одну стипендию — на этот раз в Кентерберийском колледже в Крайстчерче , Новая Зеландия. В Кентерберийском колледже профессора Резерфорда подогревали его энтузиазм в отношении поиска конкретных доказательств с помощью научных экспериментов. Резерфорд получил там степень бакалавра искусств и степень магистра искусств,и сумел добиться первоклассных наград в математике и естествознании. В 1894 году, еще в Кентербери, Резерфорд провел независимое исследование способности высокочастотного электрического разряда намагничивать железо. Благодаря его исследованиям он получил степень бакалавра наук всего за один год. В том же году Резерфорд встретился и влюбился в дочь своей хозяйки Мэри Ньютон. Пара вышла замуж в 1900 году и позже приветствовала дочь, которую они назвали Эйлин.
Исследования и открытия
В 1895 году, будучи первым студентом-исследователем в Университете Кембриджа Лаборатория Кавендиша в Лондоне, Резерфорд, определила более простое и коммерчески жизнеспособное средство обнаружения радиоволн, чем ранее созданный немецким физиком Генрихом Герцем.
Также в лаборатории Кавендиша профессор Дж. Томсон пригласил Резерфорда принять участие в исследовании рентгеновских лучей. Немецкий физик Вильгельм Конрад Рентген открыл рентгеновские лучи всего за несколько месяцев до прибытия Резерфорда в Кавендиш, и рентгеновские лучи были горячей темой среди ученых-исследователей. Вместе Резерфорд и Томсон изучили влияние рентгеновских лучей на проводимость газов, в результате чего появилась статья о разделении атомов и молекул на ионы. В то время как Томсон продолжал исследовать то, что позже будет называться электроном, Резерфорд более внимательно изучил излучение, генерирующее ионы.
Сосредоточившись на уране, Резерфорд обнаружил, что размещение его вблизи фольги приводит к тому, что один тип излучения является легко впитывается или блокируется, в то время как другой тип без проблем проникает в ту же фольгу. Он обозначил два типа излучения: альфа и бета. Как оказалось, альфа-частица была идентична ядру атома гелия. Фактически, бета-частица была такой же, как электрон или позитрон.
Резерфорд покинул Кембридж в 1902 году и стал профессором в университете Макгилла в Монреале. В McGill в 1903 году Резерфорд и его коллега Фредерик Содди представили свою теорию радиоактивности распада, которая утверждала, что радиоактивная энергия испускалась изнутри атома и что, когда альфа- и бета-частицы испускались одновременно, они вызывали химические изменения в элементах. Резерфорд и Йельский профессор Бертрам Борден Болтвуд продолжили классифицировать радиоактивные элементы в так называемую серию распада Резерфорду также приписывают открытие радиоактивного газового радона в Макгилле.Добившись известности за его вклад в понимание радиоэлементов, Резерфорд стал активным публичным оратором, опубликовал множество журнальных статей и написал самый уважаемый учебник того времени по радиоактивности.
В 1907 году Резерфорд вернулся в Англию, переведя до профессора в университете Манчестера. Путем дальнейших экспериментов с использованием альфа-частиц в фольге Резерфорд сделал потрясающее открытие, что почти вся масса атома сосредоточена в ядре. При этом он породил ядерную модель, открытие, которое ознаменовало зарождение ядерной физики и в конечном итоге проложило путь к изобретению атомной бомбы. Удачно названный «Отцом ядерного века», Резерфорд получил Нобелевскую премию по химии в 1908 году.
С началом Первой мировой войны Резерфорд обратил свое внимание на противолодочные исследования. К 1919 году он сделал еще одно монументальное открытие: как искусственно вызвать ядерную реакцию в стабильном элементе. Ядерные реакции были основным направлением деятельности Резерфорда до конца его научной карьеры.
Смерть и наследие
Резерфорд был удостоен бесчисленных наград за свою карьеру, в том числе несколько почетных степеней и стипендии от организаций, таких как Институт инженеров-электриков. В 1914 году он был посвящен в рыцари. В 1931 году он был повышен до звания пэра и получил звание барона Резерфорда из Нельсона. В том же году он был избран президентом Института физики.
19 октября 1937 года барон Резерфорд умер в Кембридже,Англия в 66 лет от осложнений сдавленной грыжи. Ученый по прозвищу Крокодил его коллеги за то, что всегда смотрели в будущее, были похоронены в Вестминстерском аббатстве.
За годы до своей смерти во время Первой мировой войны Резерфорд сказал, что он надеется, что ученые не научатся добывать атомную энергию до тех пор, пока человек жил в мире со своими соседями. Фактически, открытие ядерного деления было сделано всего через два года после его смерти, и в конечном итоге привело к тому, чего Резерфорд опасался — использования ядерной энергии для создания оружия военного времени.
Многие из Резерфордов Открытия также стали основой создания Большого адронного коллайдера Европейской организацией по ядерным исследованиям.Большой адронный коллайдер с самой высокой энергией в мире и десятилетиями в его создании Большой адронный коллайдер начал разбивать атомные частицы в мае 2010 года. С тех пор он использовался для ответа на фундаментальные вопросы физики учеными, которые разделяют Резерфорд Тенденция к дальновидности и его неустанный поиск доказательств с помощью научных исследований.
Эрнест Резерфорд – биография, информация, личная жизнь
Эрнест Резерфорд
Сэр Эрнест Резерфорд (Ernest Rutherford). Родился 30 августа 1871 года в Спринг Грув, Новая Зеландия – умер 19 октября 1937 года в Кембридже. Британский физик новозеландского происхождения. Известен как «отец» ядерной физики. Лауреат Нобелевской премии по химии 1908 года. В 1911 году своим знаменитым опытом рассеяния α-частиц доказал существование в атомах положительного заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов вокруг него. На основе результатов опыта создал планетарную модель атома.
Резерфорд родился в Новой Зеландии в небольшом посёлке Спринг-Грув (англ. Spring Grove), расположенном на севере Южного острова близ города Нельсона, в семье фермера, выращивавшего лён. Отец – Джеймс Резерфорд, иммигрировал из г. Перт (Шотландия). Мать – Марта Томпсон, родом из Хорнчёрча, графство Эссекс, Англия. В это время другие шотландцы эмигрировали в Квебек (Канада), но семье Резерфорд не повезло и бесплатный билет на пароход правительство предоставило до Новой Зеландии, а не до Канады.
Эрнест был четвёртым ребёнком в семье из двенадцати детей. Имел удивительную память, богатырское здоровье и силу. С отличием окончил начальную школу, получив 580 баллов из 600 возможных и премию в 50 фунтов стерлингов для продолжения учёбы в колледже Нельсона. Очередная стипендия позволила ему продолжить обучение в Кентербери-колледже в Крайстчёрче (ныне Новозеландский университет). В те времена это был маленький университет со 150 студентами и всего 7 профессорами. Резерфорд увлекается наукой и с первого дня начинает исследовательскую работу.
Его магистерская работа, написанная в 1892 году, называлась «Магнетизация железа при высокочастотных разрядах». Работа касалась обнаружения высокочастотных радиоволн, существование которых было доказано в 1888 году немецким физиком Генрихом Герцем. Резерфордом был придуман и изготовлен прибор – магнитный детектор, один из первых приёмников электромагнитных волн.
Закончив университет в 1894 году, Резерфорд в течение года был преподавателем в средней школе.
Наиболее одарённым молодым подданным британской короны, проживавшим в колониях, один раз в два года предоставлялась особая Стипендия имени Всемирной выставки 1851 года – 150 фунтов в год, дававшая возможность поехать для дальнейшего продвижения в науке в Англию. В 1895 году Резерфорд был удостоен этой стипендии, так как тот, кто её сначала получил – Маккларен, отказался от неё. Осенью того же года, заняв деньги на билет на пароход до Великобритании, Резерфорд прибывает в Англию в Кавендишскую лабораторию Кембриджского университета и становится первым докторантом её директора Джозефа Джона Томсона.
1895 год был первым годом, когда (по инициативе Дж. Дж. Томсона) студенты, закончившие другие университеты, могли продолжать научную работу в лабораториях Кембриджа. Вместе с Резерфордом этой возможностью воспользовались, записавшись в Кавендишскую лабораторию, Джон Мак-Леннан, Джон Таунсенд и Поль Ланжевен. С Ланжевеном Резерфорд работал в одной комнате и подружился с ним, эта дружба продолжалась до конца их жизни.
В том же 1895 году была заключена помолвка с Мэри Джорджиной Ньютон (1876-1945) – дочерью хозяйки пансиона, в котором жил Резерфорд. (Свадьба состоялась в 1900 году, 30 марта 1901 года у них родилась дочь – Эйлин Мэри (1901-1930), впоследствии жена Ральфа Фаулера, известного астрофизика.)
Резерфорд планировал заниматься детектором радиоволн или волн Герца, сдать экзамены по физике и получить степень магистра. Но в следующем году оказалось, что государственная почта Великобритании выделила деньги Маркони на эту же самую работу и отказалась её финансировать в Кавендишской лаборатории. Так как стипендии не хватало даже на еду, Резерфорд вынужден был начать работать репетитором и ассистентом у Дж. Дж. Томсона по теме изучения процесса ионизации газов под действием рентгеновских лучей. Вместе с Дж. Дж. Томсоном Резерфорд открывает явление насыщения тока при ионизации газа.
В 1898 году Резерфорд открывает альфа- и бета-лучи. Спустя год Поль Вийяр открыл гамма-излучение (название этого типа ионизирующего излучения, как и первых двух, предложено Резерфордом).
С лета 1898 года учёный делает первые шаги в исследовании только что открытого явления радиоактивности урана и тория. Осенью Резерфорд по предложению Томсона, преодолев конкурс в 5 человек, занимает должность профессора университета Макгилла в Монреале (Канада) с окладом 500 фунтов стерлингов или 2500 канадских долларов в год. В этом университете Резерфорд плодотворно сотрудничает с Фредериком Содди, в то время младшим лаборантом химического факультета, впоследствии (как и Резерфорд) нобелевским лауреатом по химии (1921 г.). В 1903 году Резерфорд и Содди выдвинули и доказали революционную идею о преобразовании элементов в процессе радиоактивного распада.
Получив широкую известность благодаря своим работам в области радиоактивности, Резерфорд становится востребованным учёным и получает многочисленные предложения работы в научно-исследовательских центрах различных стран мира. Весной 1907 года он покидает Канаду и начинает профессорскую деятельность в университете Виктории (ныне – Манчестерский университет) в Манчестере (Англия), где его зарплата стала выше примерно в 2,5 раза.
В 1908 году Резерфорду была присуждена Нобелевская премия по химии «за проведённые им исследования в области распада элементов в химии радиоактивных веществ».
Получив известие о присуждении ему Нобелевской премии по химии, Резерфорд заявил: «Вся наука – или физика, или коллекционирование марок» (All science is either physics or stamp collecting).
Важным и радостным событием в жизни стало избрание учёного членом Лондонского Королевского общества в 1903 году, а с 1925 по 1930 года он занимал пост его президента. В 1931 – 1933 годах Резерфорд был президентом Института Физики.
В 1914 году Резерфорд удостоен дворянского титула и становится «сэром Эрнстом». 12 февраля в Букингемском дворце король посвятил его в рыцари: он был облачён в придворный мундир и препоясан мечом.
Свой геральдический герб, утверждённый в 1931 году, пэр Англии барон Резерфорд Нельсон (так стал зваться великий физик после возведения в дворянское звание) увенчал птицей киви, символом Новой Зеландии. Рисунок герба – изображение экспоненты – кривой, характеризующей монотонный процесс убывания со временем числа радиоактивных атомов.
Эрнест Резерфорд скончался 19 октября 1937 года через четыре дня после срочной операции по поводу неожиданного заболевания – ущемления грыжи – в возрасте 66 лет (хотя его родители прожили до 90 лет). Он был похоронен в Вестминстерском аббатстве, рядом с могилами Ньютона, Дарвина и Фарадея.
Научные достижения Резерфорда:
Согласно воспоминаниям П. Л. Капицы, Резерфорд был ярким представителем английской экспериментальной школы в физике, которая характерна стремлением разобраться в сути физического явления и проверить, может ли оно быть объяснено существующими теориями (в отличие от «немецкой» школы экспериментаторов, которая исходит из существующих теорий и стремится проверить их опытом).
Он мало пользовался формулами и мало прибегал к математике, но был гениальным экспериментатором, напоминая в этом отношении Фарадея. Отмечаемым Капицей важным качеством Резерфорда как экспериментатора была его наблюдательность. В частности, благодаря ей он открыл эманацию тория, заметив различия в показаниях электроскопа, измерявшего ионизацию, при открытой и закрытой дверце в приборе, перекрывавшей поток воздуха. Другой пример – открытие Резерфордом искусственной трансмутации элементов, когда облучение ядер азота в воздухе альфа-частицами сопровождалось появлением высокоэнергичных частиц (протонов), имевших больший пробег, но очень редких.
Резерфорд написал и опубликовал три тома работ. Все они носят экспериментальный характер:
1904 год – «Радиоактивность»
1905 год – «Радиоактивные превращения»
1930 год – «Излучения радиоактивных веществ» (в соавторстве с Дж. Чедвиком и Ч. Эллисом).
12 учеников Резерфорда стали лауреатами Нобелевской премии по физике и химии. Один из наиболее талантливых учеников Генри Мозли, экспериментально показавший физический смысл Периодического закона, погиб в 1915 году на Галлиполи в ходе Дарданелльской операции. В Монреале Резерфорд работал с Ф. Содди, О. Ханом; в Манчестере – с Г. Гейгером (в частности, помог тому разработать счётчик для автоматического подсчёта числа ионизирующих частиц), в Кембридже – с Н. Бором, П. Капицей и многими другими знаменитыми в будущем учёными.
После открытия радиоактивных элементов началось активное изучение физической природы их излучения. Резерфорду удалось обнаружить сложный состав радиоактивного излучения.
Опыт состоял в следующем. Радиоактивный препарат помещали на дно узкого канала свинцового цилиндра, напротив помещалась фотопластинка. На выходившее из канала излучение действовало магнитное поле. При этом вся установка находилась в вакууме.
В магнитном поле пучок распадался на три части. Две составляющие первичного излучения отклонялись в противоположные стороны, что указывало на наличие у них зарядов противоположных знаков. Третья составляющая сохраняла прямолинейность распространения. Излучение, обладающее положительным зарядом, получило название альфа-лучи, отрицательным – бета-лучи, нейтральным – гамма-лучи.
Изучая природу альфа-излучения, Резерфорд провёл следующий эксперимент. На пути альфа-частиц он поместил счётчик Гейгера, который измерял число испускающихся частиц за определённое время. После этого при помощи электрометра он измерил заряд частиц, испущенных за это же время. Зная суммарный заряд альфа-частиц и их количество, Резерфорд рассчитал заряд одной такой частицы. Он оказался равен двум элементарным.
По отклонению частиц в магнитом поле он определил отношение её заряда к массе. Оказалось, что на один элементарный заряд приходятся две атомные единицы массы.
Таким образом, было установлено, что при заряде, равном двум элементарным, альфа-частица имеет четыре атомные единицы массы. Из этого следует, что альфа-излучение – это поток ядер гелия.
В 1920 году Резерфорд высказал предположение, что должна существовать частица массой, равной массе протона, но не имеющая электрического заряда – нейтрон. Однако обнаружить такую частицу ему не удалось. Её существование было экспериментально доказано Джеймсом Чедвиком в 1932 году.
Кроме того, Резерфорд уточнил на 30% отношение заряда электрона к его массе.
На основе свойств радиоактивного тория Резерфорд открыл и объяснил радиоактивное превращение химических элементов. Учёный обнаружил, что активность тория в закрытой ампуле остаётся неизменной, но если препарат обдувать даже очень слабым потоком воздуха, его активность значительно уменьшается. Было высказано предположение о том, что одновременно с альфа-частицами торий испускает радиоактивный газ.
Результаты совместной работы Резерфорда и его коллеги Фредерика Содди были опубликовали в 1902-1903 годах в ряде статей в «Philosophical Magazine». В этих статьях, проанализировав полученные результаты, авторы пришли к выводу о возможности превращения одних химических элементов в другие.
Выкачивая воздух из сосуда с торием, Резерфорд выделил эманацию тория (газ, известный сейчас как торон или радон-220, один из изотопов радона) и исследовал её ионизирующую способность. Было выяснено, что активность этого газа каждую минуту убывает вдвое.
Изучая зависимость активности радиоактивных веществ от времени, учёный открыл закон радиоактивного распада.
Поскольку ядра атомов химических элементов достаточно устойчивы, Резерфорд предположил, что для их преобразования или разрушения нужна очень большая энергия. Первое ядро, подвергнутое искусственному преобразованию – ядро атома азота. Бомбардируя азот альфа-частицами с большой энергией, Резерфорд обнаружил появление протонов – ядер атома водорода.
Резерфорд – один из немногих лауреатов Нобелевской премии, кто сделал свою самую известную работу после её получения. Совместно с Гансом Гейгером и Эрнстом Марсденом в 1909 году, он провёл эксперимент, который продемонстрировал существование ядра в атоме. Резерфорд попросил Гейгера и Марсдена в этом эксперименте искать альфа-частицы с очень большими углами отклонения, что не ожидалось от модели атома Томсона в то время. Такие отклонения, хотя и редкие, были найдены, и вероятность отклонения оказалась гладкой, хотя и быстро убывающей функцией угла отклонения.
Позднее Резерфорд признался, что когда предложил своим ученикам провести эксперимент по рассеиванию альфа-частиц на бо́льшие углы, он сам не верил в положительный результат.
Резерфорд смог интерпретировать полученные в результате эксперимента данные, что привело его к разработке планетарной модели атома в 1911 году. Согласно этой модели атом состоит из очень маленького положительно заряженного ядра, содержащего большую часть массы атома, и обращающихся вокруг него лёгких электронов.
За добрый нрав Капицa прозвал Резерфорда «Крокодилом». В 1931 году «Крокодил» выхлопотал 15 тысяч фунтов стерлингов на постройку и оборудование специального здания лаборатории для Капицы. В феврале 1933 года в Кембридже состоялось торжественное открытие лаборатории. На торцевой стене 2- этажного здания был высечен по камню огромный, во всю стену крокодил. Его по заказу Капицы сделал известный скульптор Эрик Гилл. Резерфорд сам объяснил, что это он. Входную дверь открыли позолоченным ключом в форме крокодила.
По словам Ива, Капица так объяснял придуманное им прозвище: «Это животное никогда не поворачивает назад и потому может символизировать Резерфордовскую проницательность и его стремительное продвижение вперед». Капица добавлял, что «в России на Крокодила смотрят со смесью ужаса и восхищения».
Интересно, что Резерфорд, открывший ядро атома, скептически отзывался о перспективах ядерной энергетики: «Каждый, кто надеется, что преобразования атомных ядер станут источником энергии, исповедует вздор».
Источники:
http://24smi.org/celebrity/95715-ernest-rezerford.html
http://stuki-druki.com/authors/Rutherford.php
Загрузка...
