Ернест Резерфорд - 100 доларів, Нова Зеландія.
Ернест Резерфорд ( 30
серпня 1871, Нова Зеландія
— 19 жовтня1937, Англія, ) — британський фізик, лауреат Нобелівської премії з
хімії (1908).
Резерфорд відомий, передусім, експериментами
з розсіювання альфа-частинок (Резерфордівське розсіювання), завдяки якому він
встановив структуру атома, як системи, що складається із малого за розмірами
позитивно зарядженого ядра й електронів.
Біографія
Ернест Резерфорд народився 30 серпня 1871 р. в селі Спрінг Гроув (відомої також
під назвою Брайтуотер) поблизу р. Нельсона, Нова Зеландія, в сім’ї
фермера Джеймса Резерфорда і його дружини Марти Томсон (уродженки р. Хорнчерч,
графство Ессекс, Англія).
При народженні, Ернеста помилково записали під ім’ям Ернест (від англ.
“earnest” – “серйозний”). У дитинстві Ернест ходить в школу р. Хевлок, по
закінченні якої продовжує навчання в коледжі р. Нельсоне. Він старанно
трудиться, щоб вступити в Кентерберійський коледж, колишній підрозділом
Університету Нової Зеландії. У коледжі Ернест Резерфорд стає главою дискусійного
клубу та приймає активну участь у студентському житті.
В Кентерберійському коледжі Резерфорд отримує вищу освіту, захищаючи звання
бакалавра і магістра в галузі гуманітарних наук, а також бакалавра природничих
наук, після чого, на протязі двох років, захоплено займається дослідженнями в
області електротехніки. У 1895 р. він вирушає до Англії для підвищення рівня
освіти, де з 1895 р. по 1898 р. працює в Кавендишській лабораторії
Кембриджського університету. Він здійснює значний прорив (і деякий час тримає
рекорд) у виявленні відстані, яка визначає довжину електромагнітної хвилі.
Праці, дослідження і внесок у науку
У 1898 р. Резерфорд змінює Х’ю Лонгборна Каллендара на посаді професора фізики,
заснованої завдяки заступництву Вільяма МакДональда, в Університеті Макгілла.
Саме тут Резерфорд досягне висот своєї дослідницької діяльності. Його робота в
Університеті Макгілла увінчається отриманням у 1908 р. Нобелівської премії в
галузі хімії.
Резерфорд займається глибинними дослідженнями і практичним вивченням явища
радіоактивності. У цей період, у 1899 р., він вводить поняття альфа – і
бета-частинок. Цей тип радіаційного випромінювання вчений описує як два виразних
(легко розрізняються) виду випромінювання потоку частинок елементами торієм і
ураном. Грунтуючись на їх проникаючої здатності, Резерфорд чітко викладає
відмінності цих радіаційних променів.
У 1900 р. в Університеті Нової Зеландії він отримує ступінь доктора наук. З 1900
р. по 1903 р. до дослідницького проекту Резерфорда на тему трансмутації
елементів в Університеті Макгілла приєднується юний дослідник Фредерік Содді.
Резерфорд відкриває і точно описує, що радіація є наслідком спонтанного розпаду
атомів. Вчений в найдрібніших подробицях спостерігає, а в наслідок і описує, що
зразком радіоактивного матеріалу потрібен певний час для зменшення його
радіоактивності в 2 рази. Це час Резерфорд називає «періодом напіврозпаду». Це
відкриття надалі отримає практичне застосування: взявши за одиницю виміру
рівномірну швидкість розпаду речовини, буде визначено віку планети Земля, яка
набагато старше, ніж вік, передбачуваний вченими того часу.
У 1903 р. Резерфорд виявляє, що радіація (вже відкрита), випромінювана ще
безіменним радієм (відкритим у 1900 р. французьким хіміком Підлогою Виллардом)
володіє відмінною рисою (від альфа – і бета-випромінювань), не описаної раніше.
Він також зауважує, що новий вид випромінювання володіє великою проникаючою
здатністю, і, не гаючи часу, дає йому самостійну назву «гамма-випромінювання». У
1907 р. Резерфорда призначають на посаду професора фізики в університеті
манчестера. У Манчестері вчений продовжує працювати з альфа-випромінюванням.
Спільно з Гансом Гейгером, він розробляє цинк-сульфідний відображає екран і
іонізаційну камеру, призначену для підрахунку кількості альфа-частинок.
У 1907 р. Резерфорд, разом з Томасом Ройдсом, проводить хімічний досвід, що
полягає в проходженні альфа-променів через вузьке вікно в вакуумну трубку.
Промені незмінно породжують в трубці іскровий розряд, у результаті чого
утворюється спектр, змінює свою природу аналогічно альфа-променів, які
накопичувалися в трубці. Далі експеримент показує, як починає утворюватися
чистий спектр газу гелію. З цього випливає, що альфа-промені майже не іонізують
атоми, а точніше – ядра атомів, гелію.
У 1909 р. об’єднує зусилля з Гансом Гейгером і Ернестом Марсденом і проводить
досвід Гейгера-Марсдена, націлений на виявлення і наочну демонстрацію істинної
ядерної природи атомів. Експеримент проводиться для отримання чітко
сформульованих результатів щодо властивостей альфа-частинок. Резерфорд пропонує
Гейгеру і Марсдену отримати відхилення альфа-частинок на великі кути
(предрешенных результатів досвіду не було, оскільки, на момент його проведення,
не існувало жодних теорій на цей рахунок). Шукані відхилення були знайдені, але
носили поодинокий характер і рівну, чітко організовану функцію кута відхилення.
Тлумачення і результати цього експерименту в 1911 р. виливаються в представлення
моделі атома Резерфорда. Згідно його теорії, навіть маленьке позитивно заряджене
ядро має обертаються навколо нього електрони. У 1919 р. Резерфорд відправляється
в Кавендішскую лабораторію, де проводить (першим в історії) досвід з
трансмутації однієї речовини в іншу, перетворивши з допомогою ядерної реакції
азот у кисень. Цей досвід він здійснює разом з Нільсом Бором, висуваючи при
цьому теорію про існування нейтронів і про їх можливому властивості
відшкодовувати відразливе властивість позитивно заряджених протонів, породжуючи
силу ядерної тяжіння, утримуючу ядро від розпаду.
У 1932 р. цю теорію існування нейтронів доводить Джеймс Чедвік, отримав у 1935
р. Нобелівську премію в галузі фізики за це відкриття.
https://www.youtube.com/watch?v=09EwP9GmZ_0
https://www.youtube.com/watch?v=6dza5EbV_-I