Rutherford Ernest (anys de vida: 1871-08-30 - 1937-10-19) - Físic anglès, creador del model planetari de l'àtom, fundador de la física nuclear. Va ser membre de la Royal Society de Londres, i de 1925 a 1930, i el seu president. Aquest home és el guanyador del Premi Nobel de Química, que va rebre l'any 1908.
El futur científic va néixer a la família de James Rutherford, un carrosser de rodes, i Martha Thompson, una professora. A més d'ell, la família tenia 5 filles i 6 fills.
Formació i primers premis
Abans que la família es traslladés de l'illa del sud de Nova Zelanda a l'illa del nord el 1889, Rutherford Ernest va estudiar a Christchurch, al Canterbury College. Ja en aquest moment es van revelar les habilitats brillants del futur científic. Després de graduar-se de 4t curs, Ernest va ser premiat al millor treball en l'àmbit de les matemàtiques, i també va obtenir el 1r lloc en els exàmens del màster de física i matemàtiques.
Invenció del detector magnètic
Com a mestre d'arts, Rutherford no ho va ferva deixar la universitat. Es va submergir en un treball científic independent sobre la magnetització del ferro. Va desenvolupar i va fabricar un dispositiu especial: un detector magnètic, que es va convertir en un dels primers receptors d'ones electromagnètiques del món, així com el "bitllet d'entrada" de Rutherford a la gran ciència. Aviat es va produir un canvi important a la seva vida.
Rutherford va a Anglaterra
Els joves subjectes més dotats de la corona anglesa de Nova Zelanda els van donar una beca cada dos anys. L'Exposició Mundial de 1851, que va permetre anar a Anglaterra per estudiar ciències. El 1895, es va decidir que dos neozelandesos eren dignes d'aquest honor: el físic Rutherford i el químic Maclaurin. Tanmateix, només hi havia un lloc, i les esperances d'Ernest es van esborrar. Afortunadament, Maclaurin es va veure obligat a abandonar aquest viatge per motius familiars, i Rutherford Ernest va arribar a Anglaterra la tardor de 1895. Aquí va començar a treballar a la Universitat de Cambridge (al laboratori Cavendish) i es va convertir en el primer estudiant de doctorat de J. Thomson, el seu director (a la foto següent).
Estudi dels raigs Becquerel
Thomson en aquell moment ja era un científic conegut, un dels membres de la Royal Society de Londres, respectat per tots. Ràpidament va apreciar les habilitats de Rutherford i el va atreure a treballar en l'estudi de la ionització dels gasos sota la influència dels raigs X, que va dur a terme. No obstant això, ja l'any 1898, a l'estiu, Ernest fa els seus primers passos en una altra àrea de recerca. S'interessava pels "raigs becquerel". Emissió de sal d'urani, obertaBecquerel, un físic francès, més tard va ser conegut com a radioactiu. El científic francès, així com els Curie, van participar activament en la seva recerca. El 1898 Rutherford Ernest es va incorporar a l'obra. Aquest científic va descobrir que aquests feixos inclouen corrents de nuclis d'heli, carregats positivament (partícules alfa), així com corrents d'electrons (partícules beta).
Estudi addicional dels raigs d'urani
El treball dels Curies va ser presentat a l'Acadèmia de Ciències de París el 18 de juliol de 1898, fet que va despertar un gran interès de Rutherford. En ell, els autors assenyalaven que, a més de l'urani, hi ha altres elements radioactius (aquest terme es va utilitzar per primera vegada just aleshores). Rutherford va introduir més tard el concepte de vida mitjana, una de les principals característiques distintives d'aquests elements.
Ernest el desembre de 1897 va ampliar la beca de l'exposició. El científic va tenir l'oportunitat d'estudiar més els raigs d'urani. No obstant això, l'abril de 1898, una càtedra a la Universitat McGill local va quedar vacant a Mont-real, i Ernest va decidir anar al Canadà. El temps de l'aprenentatge ha passat. Tothom estava clar que Rutherford estava preparat per treballar pel seu compte.
Moda a Canadà i feina nova
A la tardor de 1898, es va traslladar al Canadà. Al principi, l'ensenyament de Rutherford no va tenir gaire èxit: als estudiants no els agradaven les conferències, que el jove professor, que encara no havia après a sentir plenament el públic, saturava de detalls. També hi va haver algunes dificultats en el treball científic a causa del fet que es va retardar l'arribada dels preparats radioactius encarregats per Rutherford. No obstant això, totsla rugositat es va suavitzar aviat i l'Ernest va començar una ratxa de bona sort i èxit. No obstant això, no és gaire apropiat parlar d'èxit: tot es va aconseguir amb un treball dur, que va implicar els seus nous amics i persones afins.
Descobriment de la llei de les transformacions radioactives
Al voltant de Rutherford ja es va formar una atmosfera d'entusiasme creatiu i passió. La feina va ser alegre i intensa, va tenir un gran èxit. Rutherford va descobrir l'emanació del tori el 1899. Juntament amb Soddy el 1902-1903, ja va arribar a una llei general aplicable a totes les transformacions radioactives. Cal dir una mica més sobre aquest important esdeveniment científic.
Els científics de tot el món van aprendre fermament en aquell moment que era impossible convertir un element químic en un altre, de manera que els somnis dels alquimistes d'extreure or del plom haurien de quedar enterrats per sempre. I aleshores va aparèixer un treball en què s'argumentava que durant les desintegracions radioactives, les transformacions dels elements no només es produeixen, sinó que no es poden frenar ni aturar. A més, es van formular les lleis d'aquestes transformacions. Avui entenem que és la càrrega del nucli la que determina les propietats químiques de l'element i la seva posició en el sistema periòdic de Mendeleiev. Quan la càrrega del nucli disminueix en dues unitats, cosa que es produeix durant la desintegració alfa, "es mou" cap amunt 2 cèl·lules a la taula periòdica. Desplaça una cèl·lula cap avall en la desintegració beta electrònica i una cèl·lula cap amunt en la desintegració de positrons. Malgrat l'obvietat d'aquesta llei i la seva aparent senzillesa, aquest descobriment va ser un dels esdeveniments més importants de la ciència a principis del segle XX.segle.
Matrimoni amb Mary Georgina Newton, naixement d'una filla
Al mateix temps, es va produir un fet important a la vida personal d'Ernest. 5 anys després del compromís amb Mary Georgina Newton, el científic Ernest Rutherford es va casar amb ella, la biografia de la qual en aquell moment ja havia estat marcada per èxits significatius. Aquesta noia era filla de la patrona de la pensió de Christchurch on ell va viure. El 1901, el 30 de març, va néixer l'única filla de la família Rutherford. Aquest esdeveniment gairebé va coincidir en el temps amb el naixement d'un nou capítol de la ciència física: la física nuclear. I després de 2 anys, Rutherford es va convertir en membre de la Royal Society of London.
Llibres de Rutherford, experiments sobre làmina translúcida amb partícules alfa
Ernest va crear 2 llibres en els quals resumia els resultats de les seves cerques científiques i èxits. El primer es va publicar amb el títol "Radioactivitat" l'any 1904. Les "transformacions radioactives" van aparèixer un any després. L'autor d'aquests llibres va iniciar noves investigacions en aquest moment. Es va adonar que era dels àtoms que emanava la radiació radioactiva, però el lloc de la seva aparició romania absolutament poc clar. Calia estudiar el dispositiu del nucli. I després Ernest va recórrer a la tècnica de la transil·luminació amb partícules alfa, amb la qual va començar el seu treball amb Thomson. Els experiments van estudiar com el flux d'aquestes partícules passa a través de làmines fines de paper d'alumini.
El primer model de l'àtom de Thomson
El primer model de l'àtom es va proposar quan es va saber que els electrons tenen càrrega negativa. No obstant això, entren en àtoms,generalment són elèctricament neutres. Per tant, hi ha d'haver alguna cosa en la seva composició que porti una càrrega positiva. Per resoldre aquest problema, Thomson va proposar el següent model: un àtom és una cosa semblant a una gota, carregada positivament, amb un radi de cent milionèsima part de centímetre. A l'interior hi ha electrons diminuts amb càrrega negativa. Sota la influència de les forces de Coulomb, tendeixen a situar-se al centre mateix de l'àtom, però si alguna cosa els desequilibra, oscil·len, acompanyats de radiació. Aquest model explicava l'existència d'espectres d'emissió, fet conegut aleshores. Els experiments ja han quedat clar que en els sòlids les distàncies entre els àtoms són aproximadament les mateixes que les seves mides. Semblava obvi, per tant, que les partícules alfa no podien volar a través d'una làmina, de la mateixa manera que una pedra no podia volar per un bosc on els arbres creixien gairebé a prop els uns dels altres. Tanmateix, els primers experiments fets per Rutherford van convèncer que això no era així. La majoria de les partícules alfa, gairebé sense deflexió, van penetrar a la làmina, i només unes poques presentaven una deflexió, de vegades significativa. Ernest Rutherford estava molt interessat en això. Els fets interessants van requerir més estudis.
Model planetari de Rutherford
I aleshores va tornar a aparèixer la intuïció de Rutherford i la capacitat d'aquest científic per entendre el llenguatge de la natura. Ernest va rebutjar decididament el model de l'àtom de Thomson. Els experiments de Rutherford van portar al fet que va proposar el seu propi, anomenat planetari. Segons ella, al centred'un àtom és el nucli, en el qual es concentra tota la massa d'un àtom donat, malgrat la seva mida més aviat petita. I al voltant del nucli, com els planetes que giren al voltant del sol, els electrons es mouen. Les seves masses són substancialment inferiors a les de les partícules alfa, i per això aquestes últimes pràcticament no es desvien quan penetren en els núvols d'electrons. I només quan una partícula alfa vola a prop d'un nucli carregat positivament, la força de repulsió de Coulomb pot doblegar bruscament la trajectòria del seu moviment. Aquesta és la teoria de Rutherford. Sens dubte va ser un gran descobriment.
Les lleis de l'electrodinàmica i el model planetari
L'experiència de Rutherford va ser suficient per convèncer molts científics de l'existència d'un model planetari. No obstant això, va resultar que no és tan inequívoc. La fórmula de Rutherford, que va derivar a partir d'aquest model, era coherent amb les dades obtingudes durant l'experiment. Tanmateix, va desmentir les lleis de l'electrodinàmica!
Aquestes lleis, que van ser establertes principalment pels treballs de Maxwell i Faraday, afirmen que una càrrega que es mou a una velocitat accelerada irradia ones electromagnètiques i per això perd energia. A l'àtom de Rutherford, l'electró es mou en el camp de Coulomb del nucli a una velocitat accelerada i, segons la teoria de Maxwell, ha de perdre tota la seva energia en una deu milionèsima de segon, i després caure sobre el nucli. Tanmateix, això no va passar. En conseqüència, la fórmula de Rutherford va refutar la teoria de Maxwell. Ernest ho sabia quan va arribar el moment de tornar a Anglaterra el 1907.
Moda't a Manchester i rep el Premi Nobel
El treball d'Ernest a McGillLa universitat va contribuir al fet que esdevingués molt famós. Rutherford va començar a competir amb invitacions a centres científics de diferents països. El científic la primavera de 1907 va decidir marxar del Canadà i va arribar a Manchester, a la Universitat de Victòria, on va continuar la seva recerca. Juntament amb H. Geiger, va crear l'any 1908 un comptador de partícules alfa, un nou dispositiu que va tenir un paper important per descobrir que les partícules alfa són àtoms d'heli, doblement ionitzats. Rutherford Ernest, els descobriments del qual van ser de gran importància, va rebre el Premi Nobel el 1908 (en química, no en física!).
Cooperació amb Niels Bohr
Mentrestant, el patró planetari ocupava la seva ment cada cop més. I el març de 1912, Rutherford va començar a cooperar i a ser amic de Niels Bohr. El major mèrit de Bohr (la seva foto es presenta a continuació) va ser que va introduir característiques fonamentalment noves en el model planetari: la idea de quanta.
Va plantejar "postulats" que a primera vista semblaven contradictoris internament. Segons ell, l'àtom té òrbites. Un electró, que es mou al llarg d'ells, no irradia, contràriament a les lleis de l'electrodinàmica, encara que té acceleració. Aquest científic va assenyalar una regla per la qual es poden trobar aquestes òrbites. Va descobrir que els quants de radiació només apareixen quan un electró es mou d'òrbita a òrbita. El model de l'àtom de Rutherford-Bohr va resoldre molts problemes, i també es va convertir en un avenç en el món de les noves idees. El seu descobriment va portar a una revisió radical de les idees sobre la matèria, sobre el seu moviment.
Més activitats extensives
El 1919Rutherford es va convertir en professor a la Universitat de Cambridge i director del Laboratori Cavendish. Desenes de científics el van considerar, amb raó, el seu professor, inclosos els que després van guanyar premis Nobel. Aquests són J. Chadwick, G. Moseley, M. Oliphant, J. Cockcroft, O. Gan, V. Geytler, Yu. B. Khariton, P. L. Kapitsa, G. Gamov i altres El flux d'honors i premis es va fer cada cop més abundant. El 1914, Rutherford va rebre la noblesa. Va esdevenir president de l'Associació Britànica el 1923, i de 1925 a 1930 va ser president de la Royal Society. Ernest rep el títol de baró l'any 1931 i esdevé senyor. Tanmateix, malgrat les càrregues de treball cada cop més elevades, i no només científiques, continua atacant els misteris del nucli i l'àtom.
Us oferim una dada interessant relacionada amb les activitats científiques de Rutherford. Se sap que Ernest Rutherford va utilitzar el següent criteri a l'hora d'escollir els seus empleats: va donar una tasca a la persona que va acudir per primera vegada a ell i, si un nou empleat li preguntava què havia de fer després, l'acomiadava immediatament..
El científic ja ha iniciat experiments, que van acabar amb el descobriment de la fissió artificial dels nuclis atòmics i la transformació artificial d'elements químics. El 1920, Rutherford va predir l'existència del deuteró i el neutró, i el 1933 es va convertir en l'iniciador i participant d'un experiment per provar la relació entre l'energia i la massa en els processos nuclears. El 1932, a l'abril, va donar suport a la idea d'utilitzar acceleradors de protons en l'estudi de les reaccions nuclears.
Mort de Rutherford
Les obres d'Ernest Rutherford i la feina dels seus alumnes, pertanyents a diverses generacions, van tenir un gran impacte en la ciència i la tecnologia, en la vida de milions de persones. El gran científic, és clar, no va poder evitar pensar si aquesta influència seria positiva. Tanmateix, era un optimista, creia sagradament en la ciència i en les persones. Ernest Rutherford, la breu biografia del qual hem descrit, va morir el 1937, el 19 d'octubre. Va ser enterrat a l'abadia de Westminster.
