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 — фото, биография, личная жизнь, причина смерти, модель атома

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.

Физик Эрнест Резерфорд

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.

Библиография

• 1904 – «Радиоактивность»
• 1905 – «Радиоактивные превращения»
• 1920 – «Бомбардировка атомов и разложение азота»
• 1923 – «Атомные снаряды и их свойства»
• 1923 – «Строение атома и искусственное разложение элементов»
• 1924 – «В погоне за атомом»
• 1924 – «Атомы. Электроны. Эфир»
• 1928 – «Атомные ядра и их превращения»

Эрнест Резерфорд (30 августа 1871

Эрнест Резерфорд (англ. Ernest Rutherford) родился 30 августа 1871 года в Спринг-Грув (Новая Зеландия). Окончил Кентерберийский колледж и к 23 годам получил степени бакалавра гуманитарных и естественных наук, магистра гуманитарных наук. А через год был направлен на обучение в Кембриджском университете в Англии, где он провел 3 года как студент-исследователь под руководством Дж.Томсона, одного из ведущих ученых того времени.

В 1898 году Резерфорд стал профессором физики Макгильского университета в Канаде, а в 1907 году вернулся в Англию, чтобы возглавить физический факультет Манчестерского университета. В 1919 году Резерфорд вернулся в Кембридж, на этот раз как директор Кавендишской лаборатории, и оставался на этом посту до конца жизни.

В каждой из трех областей науки, которыми занимался Резерфорд – радиоактивность, атомная и ядерная физика, – он сделал фундаментальные открытия, заложившие основы современного учения о радиоактивности и теории строения атома.

В 1899 году он открыл Альфа– и Бета-излучения, и через год ввел понятие периода полураспада. В 1903 году вместе с Ф.Содди разработал теорию радиоактивного распада, которую обосновал экспериментально, и установил закон превращений радиоактивных элементов. Доказал, что Альфа-излучение – это поток положительно заряженных частиц, а затем установил закон рассеяния Альфа-частиц на атомах различных элементов (формула Резерфорда).

Эти эксперименты привели его в 1911 году к созданию новой модели строения атома – планетарной. Вскоре Резерфорд выдвинул идею об искусственном превращении атомных ядер, которую в 1919 году первым подтвердил экспериментально.

Резерфорд – лауреат Нобелевской премии по химии (1908) за исследования по превращению элементов и химии радиоактивных веществ, член многих академий наук и научных обществ, член Лондонского королевского общества и его президент в 1925-1930 годах.

Эрнест создал большую школу физиков, среди его учеников О.Ган, Г.Мозли, Дж.Червик, Д.Хевеши. У него учились известные советские физики П.Капица, Ю.Харитон и др. Награжден «Орденом за заслуги», медалями Румфорда и Копли, в 1931 году стал пэром Англии, получив титул лорда Нельсона.

Эрнест Резерфорд считается величайшим физиком-экспериментатором 20 века. Он является центральной фигурой в познаниях в области радиоактивности, а также ученым, положившим начало ядерной физике. Помимо своего огромного теоретического значения его открытия получили широкий спектр применения: ядерное оружие, атомные электростанции, радиоактивные исследования и т.д.

Умер Эрнест Резерфорд 19 октября 1937 года в Кембридже, не дожив всего нескольких лет до открытия деления урана немецкими физиками О.Ганом и Л.Майтнером. Был похоронен в Вестминстерском аббатстве неподалеку от могил И.Ньютона и Ч.Дарвина.

Резерфорд, Эрнест — Википедия

В Википедии есть статьи о других людях с фамилией Резерфорд.

Сэр Эрне́ст Резерфо́рд (англ. Ernest Rutherford; 30 августа 1871, Спринг Грув, Новая Зеландия — 19 октября 1937, Кембридж) — британский физик новозеландского происхождения. Известен как «отец» ядерной физики. Лауреат Нобелевской премии по химии 1908 года.

В 1911 году своим знаменитым опытом рассеяния альфа-частиц доказал существование в атомах положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов вокруг него^[8]. На основе результатов опыта создал планетарную модель атома.

Биография

Герб Эрнеста Резерфорда

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 Крайстчерче (ныне Новозеландский университет)^[9]. В те времена это был маленький университет со 150 студентами и всего 7 профессорами^[10]. Резерфорд увлекается наукой и с первого дня начинает исследовательскую работу.^[10]

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.

Окончив университет в 1894 году, Резерфорд в течение года был преподавателем в средней школе^[10]. 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^[11], 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^[10].

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^[10].

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 (в 1921 году). В 1903 году Резерфорд и Содди выдвинули и доказали революционную идею о преобразовании элементов в процессе радиоактивного распада. В 1900 году он женился на Джорджине Ньютон в англиканской церкви в Крайстчерч^[12][13][14]. В 1905 г. в сентябре на год в Монреаль в лабораторию к Резерфорду приехал учиться Отто Ган, будущий нобелевский лауреат по химии из Германии.

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».

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)^[10]. Он был похоронен в Вестминстерском аббатстве, рядом с могилами Ньютона, Дарвина и Фарадея.^[15][16][17]

Научная деятельность

Первый опыт превращения веществ, азота и кислорода, сделанный Эрнестом Резерфордом

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^[10]. 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^[10]. 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^[10].

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 Х. 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.

Изучение явления радиоактивности

Схема опыта по обнаружению сложного состава радиоактивного излучения. 1 — радиоактивный препарат, 2 — свинцовый цилиндр, 3 — фотопластинка.

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.

Радиоактивные превращения

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.

В результате атомного превращения образуется вещество совершенно нового вида, полностью отличное по своим физическим и химическим свойствам от первоначального вещества

— Э. Резерфорд, Ф. Содди

В те времена господствовала идея о неизменности и неделимости атома, другие выдающиеся учёные, наблюдая аналогичные явления, объясняли их присутствием «новых» элементов в исходном веществе с самого начала. Однако время показало ошибочность подобных представлений. Последующие работы физиков и химиков показали, в каких случаях одни элементы могут превращаться в другие и какие законы природы управляют этими превращениями.^[18]

Закон радиоактивного распада

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.

Схема опыта по рассеянию ɑ-частиц. 1 — радиоактивный препарат, 2 — свинцовый цилиндр, 3 — фольга из исследуемого материала, 4 — полупрозрачный экран, покрытый ZnS, 5 — микроскоп.

Эксперимент Гейгера — Марсдена с золотой фольгой

Вверху: Ожидаемые результаты: α-частицы, проходящие через ядро в модели Томсона. Внизу: Наблюдаемые результаты: небольшая часть частиц отклоняется, указывая на небольшой, концентрированный положительный заряд. Обратите внимание, что изображения не в масштабе, а в действительности ядро значительно меньше, чем электронная оболочка.

Резерфорд — один из немногих лауреатов Нобелевской премии, кто сделал свою самую известную работу после её получения.^[19] Совместно с Хансом 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.

Это было почти столь же невероятно, как если бы вы стреляли 15-дюймовым снарядом в кусок тонкой бумаги, а снаряд возвратился бы к вам и нанёс удар.

— Эрнест Резерфорд

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.

Интересные факты

• 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.^[20]

25 Октября 21-го Года…

Отношения с Резерфордом, или, как я его называю, Крокодилом, улучшаются.

— Отрывок из письма Капицы матери, процитированный Даниилом Даниным в кн. «Резерфорд» из цикла ЖЗЛ.

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». В советских биографических очерках существует другая версия: «Дело в том, что у Резерфорда был громкий голос и он не умел управлять им. Могучий голос метра, встретившего кого-нибудь в коридоре,предупреждал тех, кто находился в лабораториях, о его приближении, и сотрудники успевали «собраться с мыслями». Это дало Капице основание прозвать Резерфорда Крокодилом. Объясняют это ассоциацией с героем популярной детской книжки Крокодилом, который проглотил будильник. Его тиканье предупреждало детей о приближении страшного зверя.» (Ф. Кедров. Капица: жизнь и открытия. М.: Московский рабочий. 1979)

• Э. Резерфорд, открывший ядро атома, негативно отзывался о перспективах ядерной энергетики: «Каждый, кто надеется, что преобразования атомных ядер станут источником энергии, исповедует вздор».^[21]
• Когда Пётр Капица приехал работать в Кембридж к Резерфорду, то он ему сказал, что штат лаборатории уже укомплектован. Тогда Капица спросил:

 — Какую допустимую погрешность вы допускаете в экспериментах?

 — Обычно около 3 %.

 — А сколько человек работает в лаборатории?

 — 30.

 — Тогда 1 человек составляет примерно 3 % от 30.

Резерфорд рассмеялся и принял Капицу в качестве «допустимой погрешности». В действительности же Капицу взяли в лабораторию благодаря рекомендации физика Иоффе^{[источник не указан 2254 дня]}.

• Получив в 1908 году 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.)^[22]

Память

Резерфорд является одним из самых уважаемых в мире ученых^[23]. В 1914 году Георг V посвятил Резерфорда в рыцари,^[24] в качестве рыцаря-бакалавра. В 1925 году принял его^[25] в члены Ордена Заслуг, а в 1931 году назначил Резерфорда^[26] бароном.

В честь Эрнеста Резерфорда названы:

Библиография

Труды Резерфорда на русском языке

• Резерфорд Э. Нуклеарное строение атома // Успехи физических наук. — 1921. — Т. 2, № 2.
• Резерфорд Э. Биография альфа-частицы // Успехи физических наук. — 1924. — Т. 4, № 2-3.
• Резерфорд Э. Естественное и искусственное разложение элементов // Успехи физических наук. — 1925. — Т. 5, № 1-2.
• Резерфорд Э. Атомные ядра и их превращения // Успехи физических наук. — 1928. — Т. 8, № 1.
• Резерфорд Э. Дискуссия о строении атомного ядра // Успехи физических наук. — 1929. — Т. 9, № 5.
• Резерфорд Э., Чадвик Дж. и др. Дискуссия о структуре атомного ядра // Успехи физических наук. — 1932. — Т. 12, № 5-6.
• Резерфорд Э. Современная алхимия // Успехи физических наук. — 1938. — Т. 19, № 1.
• Резерфорд, Э. Радиоактивность. // Избранные научные труды / Отв. ред. Г.Н.Флеров. Сост. и ред. перевода Ю.М.Ципенюк.. — М.: Наука, 1971. — (Классики науки).
• Резерфорд, Э. Строение атома и искусственное превращение элементов. // Избранные научные труды / Отв. ред. Г.Н.Флеров. Сост. и ред. перевода Ю.М.Ципенюк.. — М.: Наука, 1972. — (Классики науки).

О нём

Примечания

1. ↑ ^{1 2} Ernest Rutherford — 1834.
2. ↑ Find a Grave — 1995. — ed. size: 165000000
3. ↑ Ernest Rutherford
4. ↑ Капица П. Л. Резерфорд Эрнест // Большая советская энциклопедия: [в 30 т.] / под ред. А. М. Прохоров — 3-е изд. — М.: Советская энциклопедия, 1975. — Т. 21 : Проба — Ременсы. — С. 582.
5. ↑ data.bnf.fr: платформа открытых данных — 2011.
6. ↑ ^{1 2 3 4 5 6} Earnest Rutherford
7. ↑ Earnest rutherford
8. ↑ Опыт Резерфорда. Elementy.Ru. Проверено 30 апреля 2014.
9. ↑ Рукк, Н.С. Биография Эрнеста Резерфорда. Проверено 19 августа 2009. Архивировано 11 февраля 2012 года.
10. ↑ ^{1 2 3 4 5 6 7 8 9} (Капица, 1938)
11. ↑ (Д.Данин, «Резерфорд»)
12. ↑ Family history in from the cold.
13. ↑ Historic St Paul’s Church in the Christchurch suburb of Papanui is being fully restored.
14. ↑ McLintock, A.H. (18 September 2007), «Rutherford, Sir Ernest (Baron Rutherford of Nelson, O.M., F.R.S.)», An Encyclopaedia of New Zealand (1966 ed.), Te Ara – The Encyclopedia of New Zealand, ISBN 978-0-478-18451-8, <http://www.teara.govt.nz/en/1966/rutherford-sir-ernest/1>. Проверено 2 апреля 2008. 
15. ↑ http://to-name.ru/biography/ernest-rezerford.htm — Эрнест Резерфорд. Биография
16. ↑ http://www.e-reading-lib.org/chapter.php/94407/110/Danin_-_Rezerford.html — Краткая хронология жизни и деятельности Эрнста Резерфорда
17. ↑ New Zealand Scientists Part of Nobel Award. Scoop (16 October 2007). Проверено 13 июля 2012. Архивировано 13 июля 2012 года. (англ.)
18. ↑ http://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/fizika/radioaktivnie_prevrashcheniya.html?page=0,0 — РАДИОАКТИВНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ|Энциклопедия Кругосвет
19. ↑ cite: http://www.encyclopediabritanica.com/nucleus (atom)
20. ↑ «Квант» № 6, 1987, с. 14
21. ↑ The Times archives, September 12, 1933, «The British association—breaking down the atom»
22. ↑ Короткие истории / Физики продолжают шутить
23. ↑ P. P. O’Shea: Ernest Rutherford. His Honours and Distinctions. In: Notes and Records of the Royal Society of London. Band 27, Nummer 1, 1972, S. 67 (doi:10.1098/rsnr.1972.0009).
24. ↑ The London Gazette. Nummer 28806, 24. Februar 1914, S. 1546 (PDF).
25. ↑ The London Gazette. Nummer 33007, Supplement, 1. Januar 1925, S. 3 (PDF).
26. ↑ The London Gazette. Nummer 33675, Supplement, 1. Januar 1931, S. 1 (PDF).

Ссылки

Резерфорд Эрнест: биография, опыты, открытия

Резерфорд Эрнест (годы жизни: 30.08.1871 — 19.10.1937) — английский физик, создатель планетарной модели атома, основоположник ядерной физики. Он был членом Лондонского Королевского общества, а с 1925 по 1930 год — и его президентом. Этот человек — обладатель Нобелевской премии по химии, которую он получил в 1908 году.

Будущий ученый родился в семье Джеймса Резерфорда, колесного мастера, и Марты Томпсон, учительницы. Кроме него, в семье было 5 дочерей и 6 сыновей.

Обучение и первые награды

До того как в 1889 году семья переселилась из Южного острова Новой Зеландии в Северный, Резерфорд Эрнест обучался в г. Крайстчерче, в Кентерберийском колледже. Уже в это время обнаружились блестящие способности будущего ученого. После окончания 4 курса Эрнест был удостоен награды за лучшую работу в области математики, а также занял 1-е место на магистерских экзаменах по физике и по математике.

Изобретение магнитного детектора

Став магистром искусств, Резерфорд не покинул колледжа. Он погрузился в самостоятельную научную работу по магнетизации железа. Им был разработан и изготовлен специальный прибор — магнитный детектор, который стал одним из первых в мире приемников электромагнитных волн, а также «входным билетом» Резерфорда в большую науку. В его жизни вскоре произошла важная перемена.

Резерфорд отправляется в Англию

Самым одаренным молодым подданным английской короны из Новой Зеландии предоставлялась раз в два года стипендия им. Всемирной выставки 1851 года, которая давала возможность отправиться в Англию для изучения наук. В 1895 году решено было, что два новозеландца достойны такой чести — физик Резерфорд и химик Маклорен. Однако место было только одно, и надежды Эрнеста рухнули. К счастью, Маклорен вынужден был по семейным обстоятельствам отказаться от этой поездки, и Резерфорд Эрнест осенью 1895 года прибыл в Англию. Здесь он начал работу в Кембриджском университете (в Кавендишевской лаборатории) и стал первым докторантом Дж. Томсона, ее директора (на фото ниже).

Изучение лучей Беккереля

Томсон к тому времени уже был известным ученым, одним из членов уважаемого всеми Лондонского королевского общества. Способности Резерфорда он оценил быстро и привлек его к работе по изучению ионизации газов под влиянием рентгеновских лучей, которую он проводил. Однако уже в 1898 году, летом, Эрнест делает свои первые шаги в другой области исследования. Его заинтересовали «лучи Беккереля». Излучение урановой соли, открытое Беккерелем, физиком из Франции, позже стало известно как радиоактивное. Французский ученый, а также супруги Кюри, активно занимались его исследованием. В 1898 году в работу включился и Резерфорд Эрнест. Этот ученый обнаружил, что в данные лучи входят потоки ядер гелия, положительно заряженных (альфа-частиц), а также потоки электронов (бета-частиц).

Дальнейшее изучение лучей урана

В Парижскую академию наук 18 июля 1898 года была представлена работа супругов Кюри, которая вызвала большой интерес Резерфорда. В ней авторы указывали, что помимо урана есть и другие радиоактивные (данный термин был употреблен впервые именно тогда) элементы. Резерфорд позднее ввел понятие о периоде полураспада — одном из главных отличительных признаков этих элементов.

Эрнесту в декабре 1897 году продлили выставочную стипендию. Ученый получил возможность дальнейшего исследования лучей урана. Однако в апреле 1898 года в Монреале освободилось место профессора местного Мак-Гиллского университета, и Эрнест решил отправиться в Канаду. Прошла пора ученичества. Всем было ясно, что Резерфорд уже готов работать самостоятельно.

Переезд в Канаду и новая работа

Осенью 1898 года состоялся переезд в Канаду. На первых порах преподавание Резерфорда шло не очень-то успешно: студентам пришлись не по вкусу лекции, которые молодой профессор, еще не научившийся вполне чувствовать аудиторию, перенасыщал деталями. В научной работе также возникли некоторые затруднения из-за того, что прибытие заказанных Резерфордом радиоактивных препаратов задерживалось. Однако все шероховатости вскоре сгладились, и для Эрнеста началась полоса удач и успехов. Впрочем, вряд ли уместно говорить об удачах: все достигалось нелегким трудом, в который вовлекались его новые друзья и единомышленники.

Открытие закона радиоактивных превращений

Вокруг Резерфорда уже тогда сформировалась атмосфера творческого энтузиазма и увлеченности. Труд был радостным и напряженным, он приводил к большим успехам. Резерфорд в 1899 году открыл эманацию тория. Совместно с Содди в 1902-1903 годах он пришел уже к общему закону, применимому ко всем радиоактивным превращениям. Следует сказать несколько подробнее об этом важном научном событии.

Ученые всего мира твердо усвоили в то время, что невозможно превратить одни химические элементы в другие, поэтому следует навеки похоронить мечты алхимиков добывать из свинца золото. И вот появилась работа, в которой утверждалось, что при радиоактивных распадах превращения элементов не только происходят, но их невозможно ни замедлить, ни прекратить. Более того, были сформулированы законы этих превращений. Сегодня мы понимаем, что именно зарядом ядра определяются химические свойства элемента и его положение в периодической системе Менделеева. Когда на две единицы уменьшается заряд ядра, что происходит при альфа-распаде, он «перемещается» вверх на 2 клеточки в таблице Менделеева. На одну клетку вниз он смещается при электронном бета-распаде, а на клетку вверх — при позитронном. Несмотря на очевидность этого закона и его кажущуюся простоту, это открытие было одним из самых важных событий в науке начала 20 века.

Женитьба на Мэри Джорджине Ньютон, рождение дочери

В это же время произошло важное событие в личной жизни Эрнеста. Через 5 лет после помолвки с Мэри Джорджиной Ньютон женился на ней ученый Эрнест Резерфорд, биография которого к этому времени уже была отмечена значительными достижениями. Эта девушка была дочерью хозяйки пансиона в Крайстчерче, где он когда-то жил. В 1901 году, 30 марта, появилась на свет единственная дочь в семействе Резерфордов. Это событие практически совпало по времени с рождением в физической науке новой главы — физики ядра. А через 2 года Резерфорд стал членом Лондонского королевского общества.

Книги Резерфорда, опыты по просвечиванию фольги альфа-частицами

Эрнест создал 2 книги, в которых обобщил итоги своих научных поисков и достижений. Первая вышла под названием «Радиоактивность» в 1904 году. «Радиоактивные превращения» появилась через год. Автор этих книг начинал в это время новые исследования. Он понял, что именно из атомов исходит радиоактивное излучение, однако абсолютно неясным оставалось место его возникновения. Следовало изучить устройство ядра. И тогда Эрнест обратился к методике просвечивания альфа-частицами, с которой он начинал свою работу у Томсона. В опытах изучалось, как поток этих частиц проходит через тонкие листочки фольги.

Первая модель атома, предложенная Томсоном

Была предложена первая модель атома, когда стало известно о том, что у электронов отрицательный заряд. Однако они входят в атомы, являющиеся в целом электронейтральными. Значит в его составе должно быть что-то, что носит положительный заряд. Для решения этой проблемы Томсон предложил следующую модель: атом — это что-то вроде капли, положительно заряженной, радиус которой составляет стомиллионную долю сантиметра. Внутри нее имеются крохотные электроны с отрицательным зарядом. Они стремятся под действием кулоновских сил занять положение в самом центре атома, однако если их что-либо выведет из равновесия, они совершают колебания, сопровождающиеся излучением. Эта модель объясняла существование спектров излучения — факт, о котором было известно в то время. Из опытов уже стало ясно, что в твердых телах расстояния между атомами примерно такие же, как и их размеры. Казалось очевидным поэтому, что альфа-частицы не могут пролететь сквозь фольгу, так же как камень не пролетит через лес, в котором деревья растут практически вплотную друг к другу. Однако первые же совершенные Резерфордом опыты убеждали в том, что это не так. Большинство альфа-частиц, почти не отклоняясь, пронизывало фольгу, и только у некоторых наблюдалось отклонение, порой существенное. Этим очень заинтересовался Эрнест Резерфорд. Интересные факты требовали дальнейшего изучения.

Планетарная модель Резерфорда

И тогда вновь проявилась интуиция Резерфорда и умение этого ученого понимать язык природы. Эрнест решительно отказался от предложенной Томсоном модели атома. Опыты Резерфорда привели к тому, что он выдвинул свою, получившую название планетарной. Согласно ей, в центре атома находится ядро, в котором сосредоточена вся масса данного атома, несмотря на его довольно малые размеры. А вокруг ядра, подобно планетам, вращающимся вокруг Солнца, движутся электроны. Массы их существенно меньше, чем у альфа-частиц, и именно поэтому последние практически не отклоняются, когда пронизывают электронные облака. И лишь когда близко от ядра, положительно заряженного, пролетает альфа-частица, кулоновская сила отталкивания способна резко искривить траекторию ее движения. Такова теория Резерфорда. Безусловно, это было великое открытие.

Законы электродинамики и планетарная модель

Опыта Резерфорда было достаточно для того, чтобы убедить многих ученых в существовании планетарной модели. Однако выяснилось, что она не так однозначна. Формула Резерфорда, которую он вывел с опорой на эту модель, согласовалась с данными, полученными в ходе эксперимента. Однако она опровергала законы электродинамики!

Законы эти, которые были установлены в основном трудами Максвелла и Фарадея, утверждают, что заряд, ускоренно движущийся, излучает электромагнитные волны и теряет из-за этого энергию. В атоме Резерфорда электрон движется в кулоновском поле ядра ускоренно и, согласно теории Максвелла, он должен потерять всю энергию за десятимиллионную долю секунды, после чего упасть на ядро. Однако этого не происходило. Следовательно, формула Резерфорда опровергала теорию Максвелла. Эрнест знал об этом, когда в 1907 году настало время возвращаться в Англию.

Переезд в Манчестер и получение Нобелевской премии

Работы Эрнеста в Мак-Гильском университете способствовали тому, что он стал очень известным. Резерфорда стали наперебой приглашать в научные центры разных стран. Ученый весной 1907 года решил оставить Канаду и прибыл в Манчестер, в университет Виктории, где продолжил свои исследования. Совместно с Х.Гейгером он создал в 1908 году счетчик альфа-частиц — новый прибор, сыгравший важную роль в выяснении того, что альфа-частицы — это атомы гелия, дважды ионизированные. Резерфорд Эрнест, открытия которого имели огромное значение, в 1908 году получил Нобелевскую премию (по химии, а не по физике!).

Сотрудничество с Нильсом Бором

Тем временем планетарная модель занимала его мысли все сильнее. И вот в марте 1912 года Резерфорд стал сотрудничать и дружить с Нильсом Бором. Величайшая заслуга Бора (фото его представлено ниже) состояла в том, что он внес принципиально новые черты в планетарную модель — идею квантов.

Он выдвинул «постулаты», казавшиеся на первый взгляд внутренне противоречивыми. По его мнению, в атоме есть орбиты. Электрон, двигаясь по ним, не излучает, вопреки законам электродинамики, хотя и имеет ускорение. Этот ученый указал правило, с помощью которого можно найти эти орбиты. Он выяснил, что кванты излучения появляются лишь при переходе электрона с орбиты на орбиту. Модель атома Резерфорда-Бора решила многие проблемы, а также стала прорывом в мир новых идей. Ее открытие привело к коренному пересмотру представлений о материи, о ее движении.

Дальнейшая обширная деятельность

В 1919 году Резерфорд стал профессором Кембриджского университета, а также директором Кавендишевской лаборатории. Десятки ученых справедливо считали его своим учителем, включая впоследствии удостоенных Нобелевских премий. Это Дж. Чедвик, Г. Мозли, М. Олифант, Дж. Кокрофт, О. Ган, В. Гейтлер, Ю.Б. Харитон, П.Л. Капица, Г. Гамов и др. Поток почестей и наград становился все обильнее. В 1914 году Резерфорд получает дворянство. Президентом Британской ассоциации он становится в 1923 году, а с 1925 по 1930 являлся президентом Королевского общества. Титул барона Эрнест получает в 1931 году и становится лордом. Однако, несмотря на все более высокие нагрузки, и не только научные, он продолжает атаки на тайны ядра и атома.

Предлагаем вам один интересный факт, связанный с научной деятельностью Резерфорда. Известно, что Эрнест Резерфорд пользовался следующим критерием, когда выбирал себе сотрудников: он давал человеку, пришедшему к нему впервые, задание, и если новый сотрудник после этого интересовался, что ему делать дальше, его сразу же увольняли.

Ученый уже приступил к экспериментам, которые окончились открытием им искусственного расщепления ядер атомов и искусственного превращения химических элементов. В 1920 году Резерфорд предсказал существование дейтрона и нейтрона, а в 1933 стал инициатором и участником эксперимента по проверке существующей в ядерных процессах взаимосвязи энергии и массы. В 1932 году, в апреле, он поддержал идею применения ускорителей протонов при исследовании ядерных реакций.

Смерть Резерфорда

Огромное влияние на науку и технику, на жизнь миллионов людей оказали труды Эрнеста Резерфорда и работы его учеников, принадлежащих к нескольким поколениям. Великий ученый, конечно, не мог не задуматься о том, будет ли это влияние положительным. Однако он был оптимистом, свято верил в науку и в людей. Эрнест Резерфорд, краткая биография которого была нами описана, скончался в 1937 году, 19 октября. Его похоронили в Вестминстерском аббатстве.

Резерфорд, Эрнест — это… Что такое Резерфорд, Эрнест?

В Википедии есть статьи о других людях с такой фамилией, см. Резерфорд.

Эрне́ст Ре́зерфорд (англ. Ernest Rutherford; 30 августа 1871, Спринг Грув — 19 октября 1937, Кембридж) — британский физик новозеландского происхождения.

Известен как «отец» ядерной физики, создал планетарную модель атома. Лауреат Нобелевской премии по химии 1908 года.

Ранние годы

Резерфорд родился в Новой Зеландии в небольшом посёлке Спринг-Грув (англ. Spring Grove), расположенном на севере Южного острова близ города Нельсона, в семье фермера. Отец — Джеймс Резерфорд, мать — Марта Томсон, дед иммигрировал из г. Перт в Шотландии. В это время другие шотландцы иммигрировали в Квебек, Канаду, 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 Новозеландском университете^[1][2].

Его магистерская работа, написанная в 1892 году, касалась обнаружения высокочастотных радиоволн, существование которых было доказано в 1888 году немецким физиком Генрихом Герцем^[2].

В 1895 году, после получения степени бакалавра естественных наук и двух лет исследований в передовой области электричества, Резерфорд отправился в Англию для дальнейшего обучения в Кавендишской лаборатории Кембриджского университета (1895—1898), так как получил премию в 150 фунтов стерлингов. Oнa давалась 1 раз в 2 года одному самому лучшему ученику Новой Зеландии. В городе Крайстчёрч было всего 3 ставки профессоров по науке. Химии и физики как отдельных предметов не было. Они назывались философией.

До 2007 года лишь трое уроженцев Новой Зеландии становились нобелевскими лауреатами, включая Резерфорда ^[3].

Научная деятельность

Открыл альфа- и бета-излучение, короткоживущий изотоп радона (их несколько, сам радон ранее открыл немецкий химик) и множество изотопов. Объяснил на основе свойств радона радиоактивность тория, открыл и объяснил радиоактивное превращение химических элементов, создал теорию радиоактивного распада, расщепил атом азота, обнаружил протон. Доказал, что альфа-частица — ядро гелия.

Поставив опыт по рассеянию альфа-частиц на металлической фольге, вывел формулу Резерфорда. Исходя из её анализа, сделал вывод о существовании в атоме массивного ядра. Создал планетарную теорию строения атомов, согласно которой, атом состоит из ядра, находящегося в центре, и электронов, вращающихся по орбитам вокруг ядра.

Первым открыл образование новых химических элементов при распаде тяжелых химических радиоактивных элементов. Уточнил на 30 % отношение заряда к массе электрона. Написал и опубликовал 3 тома работ. Все его работы носят экспериментальный характер.

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 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.

Эксперимент Гейгера — Марсдена с золотой фольгой

Вверху: Ожидаемые результаты: альфа-частицы, проходящие через ядро в моделе пудинг с изюмом не возмущают его. Внизу: Наблюдаемые результаты: небольшая часть частиц отклоняется, указывая на небольшой, концентрированный положительный заряд. Обратите внимание, что изображения не в масштабе, а в действительности ядро значительно меньше, чем электронная оболочка.

Резерфорд остается единственным лауреатом Нобелевской премии, который сделал свою самую известную работу после получения приза.^[4] Совместно с Гансом Гейгером и Эрнстом Марсденом в 1909 году, он провел эксперимент Гейгера — Марсдена, 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 оказались гладкой функцией угла отклонения высокого порядка. Резерфорд смог интерпретировать эти данные, что привело его к разработке модели атома Резерфорда в 1911 году: очень маленького положительно заряженного ядра, содержащего большую часть массы атома, с обращающимися вокруг него лёгкими электронами.

Интересные факты

• 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.^[5]

По сведениям Даниила Данина («Резерфорд» из цикла ЖЗЛ): 25 Октября 21-Го Года… (Отрывок из письма Капицы матери) Отношения с Резерфордом, или, как я его называю, Крокодилом, улучшаются. [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».]

• Э. Резерфорд, открывший ядро атома, негативно отзывался о перспективах ядерной энергетики: «Каждый, кто надеется, что преобразования атомных ядер станут источником энергии, исповедует вздор»^[6]
• Когда Пётр Капица приехал работать в Кембридж к Резерфорду, то он ему сказал что штат лаборатории уже укомплектован. Тогда Капица спросил:

 — Какую допустимую погрешность вы допускаете в экспериментах?

 — Обычно около 3 %

 — А сколько человек работает в лаборатории?

 — 30

 — Тогда 1 человек составляет примерно 3 % от 30

Резерфорд рассмеялся и принял Капицу в качестве «допустимой ошибки». В действительности, Капицу взяли в лабораторию благодаря просьбе физика Иоффе^{[источник не указан 120 дней]}.

• Получив в 1908 году 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)^[7]

Книги

• Радиоактивность. // Избранные научные труды. — 1971.
• Строение атома и искусственное превращение элементов. // Избранные научные труды. — 1972.

Библиография

• Резерфорд – учёный и учитель. К 100-летию со дня рождения / Под редакцией П. Л. Капицы. — М.: Наука, 1973.

Примечания

Ссылки

Эрнест Резерфорд — биография, факты, фото

Эрнест Резерфорд, 1-й барон Резерфорд Нельсонский (1871-1937) – британский физик новозеландского происхождения. Известен как «отец» ядерной физики. Создатель планетарной модели атома. Лауреат Нобелевской премии по химии 1908 г.

В биографии Эрнеста Резерфорда есть множество интересных фактов, о которых мы расскажем в данной статье.

Итак, перед вами краткая биография Резерфорда.

Биография Резерфорда

Эрнест Резерфорд появился на свет 30 августа 1871 г. в поселке Спринг-Грув (Новая Зеландия). Он рос и воспитывался в семье фермера, Джеймса Резерфорда, и его супруги, Марты Томпсон, которая работала учителем в школе.

Помимо Эрнеста, в семье Резерфорд родилось еще 11 детей.

Детство и юность

С ранних лет Эрнест отличался любознательностью и трудолюбием. Он обладал феноменальной памятью, а также был здоровым и крепким ребенком.

Будущий ученый с отличием окончил начальную школу, после чего поступил в колледж Нельсона. Его следующим учебным заведением стал Кентербери-колледж, расположенный в Крайстчерче.

В данный период биографии Резерфорд с большим интересом изучал химию и физику.

В 21-летнем возрасте Эрнест удостоился награды за написание лучшей работы по математике и физике. В 1892 г. ему присвоили звание магистра искусств, после чего он начал проводить научные исследования и ставить эксперименты.

Первая работа Резерфорда называлась – «Магнетизация железа при высокочастотных разрядах». В ней рассматривалось поведение высокочастотных радиоволн.

Интересен факт, что Эрнест Резерфорд первым собрал радиоприемник, опередив его официального создателя Маркони. Данный прибор оказался первым в мире магнитным детектором.

Посредством детектора, Резерфорду удалось получить сигналы, которые ему подавали коллеги, находившиеся от него на расстоянии около километра.

В 1895- г. Эрнесту вручили грант на обучение в Великобритании. В результате, ему посчастливилось отправиться в Англию и поработать в Кавендишской лаборатории Кембриджского университета.

Научная деятельность

В Британии научная биография Эрнеста Резерфорда складывалась как нельзя лучше.

В университете ученый стал первым докторантом его ректора Джозефа Томсона. В это время парень занимался исследованием ионизации газов под воздействием рентгена.

Эрнест Резерфорд в молодости

В 27-летнем возрасте Резерфорд увлекся изучением уранового радиоактивного излучения – «лучи Беккереля». Любопытно, что вместе с ним опыты по радиоактивному излучению также проводили Пьер и Мария Кюри.

Позже Эрнест начал глубоко исследовать период полураспада, который уточнял характеристику веществ, открыв тем самым процесс полураспада.

В 1898 г. Резерфорд перешел работать в университет Макгилла, находившейся в Монреале. Там он начал тесно сотрудничать с английским радиохимиком Фредериком Содди, который на то время был простым лаборантом химфакультета.

В 1903 г. Эрнест и Фредерик представили научному миру революционную идею о преобразовании элементов в процессе радиоактивного распада. Вскоре они также сформулировали законы превращений.

Позже их идеи дополнил Дмитрий Менделеев с помощью периодической системы. Таким образом стало ясно, что химические свойства вещества зависят от заряда ядра его атома.

В период биографии 1904-1905 гг. Резерфорд опубликовал два труда – «Радиоактивность» и «Радиоактивные превращения».

В своих работах ученый заключил, что атомы представляют собой источник радиоактивного излучения. Он провел немало экспериментов по просвечиванию золотой фольги альфа-частицами, наблюдая за потоками частиц.

Эрнест Резерфорд был первым, кто выдвинул идею о строении атома. Он предположил, что атом имеет форму капли с положительным зарядом, с находящимся внутри него отрицательно заряженными электронами.

Позже физик сформулировал планетарную модель атома. Однако данная модель шла вразрез с законами электродинамики, выведенными Джеймсом Максвеллом и Майклом Фарадеем.

Ученым удалось доказать, что ускоренно движущийся заряд лишается энергии вследствие электромагнитного излучения. По этой причине, Резерфорду пришлось продолжить усовершенствовать свои идеи.

В 1907 г. Эрнест Резерфорд обосновался в Манчестере, где устроился работать в университете Виктории. В следующем году он совместно с Хансом Гейгером изобрел счетчик альфа-частиц.

Эрнест Резерфорд за работой

Позже Резерфорд начал сотрудничать с Нильсом Бором, который являлся автором теории квантов. Физики пришли к выводу, что электроны движутся вокруг ядра по орбите.

Их новаторская модель атома стала прорывом в науке, побудив все научное сообщество пересмотреть свои взгляды на материю и движение.

В возрасте 48 лет Эрнест Резерфорд стал профессором Кембриджского университета. На тот момент биографии он пользовался большим авторитетом в обществе и имел множество престижных наград.

В 1931 г. Резерфорд удостоился звания барона. В то время он ставил опыты по расщеплению ядра атома и превращению химических элементов. Кроме этого, он исследовал взаимосвязь массы и энергии.

Личная жизнь

В 1895 г. между Эрнестом Резерфордом и Мэри Ньютон была заключена помолвка. Стоит заметить, что девушка была дочерью хозяйки пансиона, в котором тогда жил физик.

Молодые люди сыграли свадьбу спустя 5 лет. В скором времени у супругов родилась единственная дочь, которую они назвали Эйлин Мэри.

Смерть

Эрнест Резерфорд умер 19 октября 1937 г., спустя 4 дня после срочной операции по причине неожиданного заболевания – ущемления грыжи. На момент смерти великому ученому было 66 лет.

Резерфорд был похоронен со всеми почестями в Вестминстерском аббатстве. Интересен факт, что его похоронили рядом с могилами Ньютона, Дарвина и Фарадея.

Фото Эрнеста Резерфорда

Эрнест Резерфорд на Сольвеевском конгрессе

Если вам понравилась краткая биография Эрнеста Резерфорда – поделитесь ею в соцсетях. Если же вам нравятся биографии великих людей вообще, или интересные истории из их жизни, – подписывайтесь на сайт InteresnyeFakty.org.

Понравился пост? Нажми любую кнопку:

Интересные факты: