Ернест Резерфорд

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Ернест Резерфорд
Ernest Rutherford.jpg
Народився 30 серпня 1871(1871-08-30)
Брайтвотер, Нова Зеландія
Помер 19 жовтня 1937(1937-10-19) (66 років)
Кембридж, Англія
Місце проживання Велика Британія Велика Британія
Громадянство Нова Зеландія Нова Зеландія
Велика Британія Велика Британія
Галузь наукових інтересів фізика
Заклад Університет Маꥳлла, Університет Манчестера
Alma mater Університет Кентербері, Кембриджський університет
Відомий завдяки: Резерфордівське розсіювання, структура атома
Нагороди Nobel prize medal.svg Нобелівська премія з хімії (1908)
Медаль Коплі
Nobel prize medal.svg

Ерне́ст Ре́зерфорд (англ. Ernest Rutherford; *30 серпня 1871, Брайтвотер, Нова Зеландія — 19 жовтня 1937, Кембридж, Англія) — британський фізик, лауреат Нобелівської премії з хімії (1908).

Резерфорд відомий, передовсім, 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[ред.ред. код]

Резерфорд народився і виріс у Новій Зеландії. Там він вступив у Кентерберійській коледж і до двадцяти трьох років отримав три ступені (бакалавра гуманітарних наук, бакалавра природничих наук, магістра гуманітарних наук). Наступного року йому присудили право на навчання в Кембриджському університеті в Англії, де він провів три роки як студент-дослідник під керівництвом Джей Джей Томсона, одного з провідних учених того часу. У двадцять сім років Резерфорд став професором фізики в університеті Макджил у Канаді. Там він працював дев'ять років і в 1907 році повернувся до Англії, щоб очолити фізичний факультет Манчестерського університету. У 1919 році Резерфорд повернувся до Кембриджа, цього разу як директор Кавендішської лабораторії, і залишався на цій посаді до кінця життя.

Резерфорд помер 1937 року й був похований у Вестмінстерському абатстві поряд з Ісааком Ньютоном.

Наукова діяльність[ред.ред. код]

Дослідження радіоактивності[ред.ред. код]

Радіоактивність у 1896 році відкрив французький дослідник Антуан Анрі Беккерель, коли проводив експерименти з урановими сполуками. Але незабаром Беккерель утратив цікавість до цього предмету, і велика частина основних знань у царині радіоактивності походить з широких досліджень Резерфорда. Марі і П'єр Кюрі відкрили ще два радіоактивні елементи — полоній і радій.

Одне з перших відкриттів Резерфорда полягало в тому, що радіоактивне випромінювання урану складається з двох різних компонентів, які науковець назвав альфа- і бета-променями. Пізніше він продемонстрував природу кожного компоненту (вони складаються з швидких частинок) і показав, що існує ще й третя складова, яку назвав гамма-променями.

Важлива характеристика радіоактивності — пов'язана з нею енергія. Беккерель, подружжя Кюрі і багато інших учених уважали енергію зовнішнім джерелом. Але Резерфорд довів, що дана енергія — яка набагато більша ніж та, що звільняється при хімічних реакціях, — виходить зсередини окремих атомів урану. Цим він поклав початок важливої концепції атомної енергії.

Перетворення хімічних елементів[ред.ред. код]

Дослідники завжди припускали, що окремі атоми неподільні і незмінні. Але Резерфорд (за допомогою талановитого молодого помічника Фредеріка Содді) зміг показати, що після випромінювання альфа- або бета-променів, атом перетворюється на атом іншого хімічного елементу. Спочатку хіміки не могли в це повірити. Проте Резерфорд і Содді провели цілу серію експериментів з радіоактивним розпадом і трансформували уран у свинець. Крім того Резерфорд виміряв швидкість розпаду і сформулював важливу концепцію «напіврозпаду». Це незабаром привело до техніки радіоактивного датування, яке стало одним із найважливіших наукових інструментів і знайшло широке застосування в геології, археології, астрономії і в багатьох інших областях.

Лабораторія Ернеста Резерфорда

Ця серія відкриттів принесла Резерфорду в 1908 році Нобелівську премію (пізніше Нобелівську премію отримав і Содді), але його найбільше досягнення було ще попереду. Він відмітив, що швидкорухомі альфа-частки здатні проходити крізь тонку золоту фольгу (не залишаючи видимих слідів), але при цьому злегка відхиляються. Виникло припущення, що атоми золота, тверді, непроникні, як «крихітні більярдні кулі» — як раніше вважали вчені, — були м'якими всередині. Все виглядало так, ніби менші й твердіші альфа-частинки можуть проходити крізь атоми золота як високошвидкісна куля через желе.

Планетарна модель атома[ред.ред. код]

Порівняння моделей проходження альфа-частинок через атом у моделі сливого пудинга Джей Джей Томсона та планетарній моделі Резерфорда

Але Резерфорд (працюючи з Гайгером і Марсденом, своїми двома молодими помічниками) виявив, що деякі альфа-частинки, проходячи крізь золоту фольгу, відхиляються дуже сильно. Фактично деякі взагалі відлітають назад. Відчувши, що за цим криється щось важливе, учений ретельно порахував кількість частинок, що полетіли в кожному напрямі. Потім шляхом складного, але цілком переконливого математичного аналізу розсіяння на кулонівському центрі він показав єдиний шлях, яким можна було пояснити результати експериментів: атом золота складався майже повністю з порожнього простору, а практично вся атомна маса була сконцентрована в маленькому центрі розсіяння, який пізніше отримав назву «ядра» атома.

Одним ударом праця Резерфорда назавжди потрясла традиційне бачення світу. Якщо навіть шматок металу — що здається найтвердішим зі всіх предметів — був в основному порожнім простором, значить, все, що вважалося речовинним, раптом розвалилося на крихітні піщинки, що метушаться в неосяжній порожнечі.

Відкриття Резерфордом атомних ядер є основою всіх сучасних теорій будови атома. Коли Нільс Бор через два роки опублікував відому працю, що описує атом як мініатюрну сонячну систему, керовану квантовою механікою, він використовував для своєї моделі за відправну точку ядерну теорію Резерфорда. Так само вчинили Гейзенберг і Шредінгер, коли вони сконструювали складніші атомні моделі, використовуючи класичну і хвильову механіку.

Відкриття Резерфорда також призвело до появи нової гілки науки: дослідження атомного ядра. У цій царині Резерфордові теж було випадало стати піонером. У 1919 році він досяг успіху при трансформації ядер азоту в ядра кисню, обстрілюючи перші швидкими альфа-частками. Це було досягнення, про яке мріяли стародавні алхіміки.

Незабаром стало ясно, що ядерні трансформації можуть бути джерелом енергії Сонця. Більше того, трансформація атомних ядер є ключовим процесом в атомній зброї і на атомних електростанціях. Отже, відкриття Резерфорда викликає набагато більший інтерес, ніж просто академічний.

Особистість та значення[ред.ред. код]

Пам'ятник молодому Резерфорду в Брайвотері

Особа Резерфорда постійно вражала всіх, хто з ним зустрічався. Він був кремезною людиною з гучним голосом, безмежною енергією і помітним браком скромності. Коли колеги відзначали надприродну здатність Резерфорда завжди знаходитися «на гребені хвилі» наукових досліджень, він відразу відповідав: «А чом би й ні? Адже це я викликав хвилю, чи не так?» Небагато учених стали б заперечувати проти цього твердження.

Ернест Резерфорд вважається найвизначнішим фізиком-експериментатором двадцятого сторіччя. Він є центральною фігурою в наших пізнаннях в царині радіоактивності, а також людиною, яка поклала початок ядерній фізиці. Крім свого величезного теоретичного значення його відкриття отримали широкий спектр застосування, включаючи: ядерна зброя, атомні електростанції, радіоактивне датування і дослідження радіації. Вплив праць Резерфорда на світ величезний. Він продовжує рости і, схоже, ще збільшиться в майбутньому.

У 1908 році ученого нагородили Нобелівською премією за дослідження різних видів радіоактивності.

На честь Резерфорда названо хімічний елемент з атомним номером 104 Резерфордій 104Rf.

Королівське наукове товариство Нової Зеландії 1991 року запровадило медаль Резерфорда, якою нагороджуються науковці й інженери за значний внесок у розвиток новозеландського суспільства й культури.

Публікації (англ. мовою)[ред.ред. код]

  • Radio-activity (1904), 2nd ed. (1905), ISBN 978-1-60355-058-1
  • Radioactive Transformations (1906), ISBN 978-1-60355-054-3
  • Radiations from Radioactive Substances (1919)
  • The Electrical Structure of Matter (1926)
  • The Artificial Transmutation of the Elements (1933)
  • The Newer Alchemy (1937)

Див. також[ред.ред. код]

Примітки[ред.ред. код]

  1. Lutz D. Schmadel, International Astronomical Union Dictionary of Minor Planet Names. — 5-th Edition. — Berlin Heidelberg New-York: Springer-Verlag, 2003. — 992 с. — ISBN 3-540-00238-3.

Посилання[ред.ред. код]