Открытия эрнеста резерфорда в ядерной физике. 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.

Читать еще:  К чему снится зеркало? Сонник. зеркало – все толкования

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.

Читать еще:  Подборка лучших VR игр для Android.

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.

Биография Эрнеста Резерфорда

Содержание

  1. Детство и ранние годы
  2. Труды, исследования и вклад в науку
  3. Личная жизнь
  4. Награды и почести
  5. Смерть

Детство и ранние годы

Эрнест Резерфорд родился 30 августа 1871 г. в деревне Спринг Гроув (известной также под названием Брайтуотер) близ г. Нельсона, Новая Зеландия, в семье фермера Джеймса Резерфорда и его жены Марты Томсон (уроженки г. Хорнчёрч, графство Эссекс, Англия).

При рождении, Эрнеста, по ошибке, записали под именем Ёрнест (от англ. “earnest” – «серьёзный»). В детстве Эрнест ходит в школу г. Хэвлок, по окончании которой продолжает учёбу в колледже в г. Нельсоне. Он усердно трудится, чтобы поступить в Кентерберийский колледж, бывший подразделением Университета Новой Зеландии. В колледже Эрнест Резерфорд становится главой дискуссионного клуба и принимает активное участие в студенческой жизни.

В Кентерберийском колледже Резерфорд получает высшее образование, защищая звания бакалавра и магистра в области гуманитарных наук, а также бакалавра естественных наук, после чего, на протяжении двух лет, увлечённо занимается исследованиями в области электротехники. В 1895 г. он отправляется в Англию для повышения уровня образования, где с 1895 г. по 1898 г. трудится в Кавендишской лаборатории при Кембриджском университете. Он совершает значительный прорыв (и некоторое время держит рекорд) в обнаружении расстояния, которое определяет длину электромагнитной волны.

Читать еще:  Скачать рпг сборку от лимончика.

Труды, исследования и вклад в науку

В 1898 г. Резерфорд меняет Хью Лонгборна Каллендара на должности профессора физики, основанной благодаря покровительству Уильяма МакДональда, в Университете МакГилла. Именно здесь Резерфорд достигнет высот своей исследовательской деятельности. Его работа в Университете МакГилла увенчается получением в 1908 г. Нобелевской премии в области химии.

Резерфорд занимается глубинными исследованиями и практическим изучением явления радиоактивности. В этот период, в 1899 г., он вводит понятия альфа- и бета-частиц. Этот тип радиационного излучения учёный описывает как два отчётливых (легко различаемых) вида излучения потока частиц элементами торием и ураном. Основываясь на их проникающей способности, Резерфорд чётко излагает различия этих радиационных лучей.

В 1900 г. в Университете Новой Зеландии он получает степень доктора наук. С 1900 г. по 1903 г. к исследовательскому проекту Резерфорда на тему трансмутации элементов в Университете МакГилла присоединяется юный исследователь Фредерик Содди.

Резерфорд открывает и точно описывает, что радиация является следствием спонтанного разложения атомов. Учёный в мельчайших подробностях наблюдает, а в последствие и описывает, что образцу радиоактивного материала требуется определенное время для уменьшения его радиоактивности в 2 раза. Это время Резерфорд называет «периодом полураспада». Это открытие в дальнейшем получит практическое применение: взяв за единицу измерения равномерную скорость распада вещества, будет определён возраста планеты Земля, оказавшейся намного старше, чем возраст, предполагаемый учёными того времени.

В 1903 г. Резерфорд обнаруживает, что радиация (уже открытая), излучаемая ещё безымянным радием (открытым в 1900 г. французским химиком Полом Виллардом) обладает отличительной чертой (от альфа- и бета-излучений), не описанной прежде. Он также замечает, что новый вид излучения обладает большой проникающей способность, и, не теряя времени, даёт ему самостоятельное название «гамма-излучение». В 1907 г. Резерфорда назначают на должность профессора физики Манчестерского университета. В Манчестере учёный продолжает работать с альфа-излучением. Совместно с Гансом Гейгером, он разрабатывает цинк-сульфидный отражающий экран и ионизационную камеру, предназначенную для подсчёта количества альфа-частиц.

В 1907 г. Резерфорд, вместе с Томасом Ройдсом, проводит химический опыт, заключающийся в прохождении альфа-лучей через узкое окно в вакуумную трубку. Лучи неизменно порождают в трубке искровой разряд, в результате чего образовывается спектр, меняющий свою природу аналогично альфа-лучам, накопившимся в трубке. Далее эксперимент показывает, как начинает образовываться чистый спектр газа гелия. Из этого следует, что альфа-лучи почти не ионизируют атомы, а точнее – ядра атомов, гелия.

В 1909 г. объединяет усилия с Гансом Гейгером и Эрнестом Марсденом и проводит опыт Гейгера-Марсдена, нацеленный на обнаружение и наглядную демонстрацию истинной ядерной природы атомов. Эксперимент проводится для получения чётко сформулированных результатов относительно свойств альфа-частиц. Резерфорд предлагает Гейгеру и Марсдену получить отклонение альфа-частиц на большие углы (предрешённых результатов опыта не было, поскольку, на момент его проведения, не существовало ни малейших теорий на этот счёт). Искомые отклонения были найдены, но носили единичный характер и ровную, чётко-организованную функцию угла отклонения. Истолкование и результаты этого эксперимента в 1911 г. выливаются в представление модели атома Резерфорда. Согласно его теории, даже маленькое положительно заряженное ядро имеет вращающиеся вокруг него электроны. В 1919 г. Резерфорд отправляется в Кавендишскую лабораторию, где проводит (первым в истории) опыт по трансмутации одного вещества в другое, превратив с помощью ядерной реакции азот в кислород. Этот опыт он осуществляет совместно с Нильсом Бором, выдвигая при этом теорию о существовании нейтронов и об их предположительном свойстве возмещать отталкивающее свойство положительно заряженных протонов, порождая силу ядерного притяжения, удерживающую ядро от распада.

В 1932 г. эту теорию существования нейтронов доказывает Джеймс Чедвик, получивший в 1935 г. Нобелевскую премию в области физики за это открытие.

Личная жизнь

В 1900 г. Резерфорд женится на Марии Георгине Ньютон. У них рождается дочь, Эйлин Мария.

Награды и почести

В 1908 г. Резерфорд получает Нобелевскую премию за революционные открытия и успешные исследования процесса распада веществ и следующих из него химических свойств радиоактивных веществ. В 1914 г. Резерфорда посвящают в рыцари. В 1916 г. учёного награждают медалью имени сэра Джеймса Гектора. В 1919 г. Резерфорд возвращается в Кавендишскую лабораторию при Кембриджском университете, где его назначают на пост руководителя лаборатории. В это время он становится научным наставником ряда исследователей – Джеймса Чедвика, Джона Дугласа Коккрофта, Эдварда Виктора Эпплтона и Томаса Синтона Уолтона, каждый из которых получил Нобелевскую премию за работы в области атомных реакций, открытия нейтрона, наглядных демонстраций и химических опытов по вопросам элементарных частиц и ионосферы. В 1925 г. Резерфорда награждают почётным орденом «За заслуги» перед Великобританией. В 1931 г. он получает почётный титул барона Резерфорда Нельсонского и Кембриджского в графстве Кембридж.

После смерти, Резерфорда удостаивают чести быть похороненным в Вестминстерском аббатстве, рядом с Дж. Дж. Томсоном и сэром Исааком Ньютоном.

Смерть

Эрнест Резерфорд страдал пупочной грыжей, и оперировать его, в знак особой чести (как носителю британского ордена «За заслуги»), надлежало только титулованному хирургу. Из-за долгих поисков подходящей кандидатуры, время было упущено, и 19 октября 1937 г. в больнице Резерфорд внезапно скончался.

Оценка по биографии

Новая функция! Средняя оценка, которую получила эта биография. Показать оценку

Источники:

http://24smi.org/celebrity/95715-ernest-rezerford.html

Эрнест Резерфорд Биография

http://obrazovaka.ru/ernest-rutherford.html

Ссылка на основную публикацию
Статьи на тему:

Adblock
detector
×
×
×
×