Rutherford Ernest (miaka ya maisha: 1871-30-08 - 1937-19-10) - Mwanafizikia wa Kiingereza, muundaji wa mfano wa sayari wa atomi, mwanzilishi wa fizikia ya nyuklia. Alikuwa mwanachama wa Jumuiya ya Kifalme ya London, na kutoka 1925 hadi 1930 - na rais wake. Mtu huyu ndiye mshindi wa Tuzo ya Nobel ya Kemia, ambayo alipokea mwaka wa 1908.
Mwanasayansi wa baadaye alizaliwa katika familia ya James Rutherford, mwendesha magurudumu, na Martha Thompson, mwalimu. Mbali na yeye, familia hiyo ilikuwa na binti 5 na wana 6.
Mafunzo na tuzo za kwanza
Kabla ya familia kuhama kutoka Kisiwa cha Kusini cha New Zealand hadi Kisiwa cha Kaskazini mnamo 1889, Rutherford Ernest alisoma huko Christchurch, katika Chuo cha Canterbury. Tayari kwa wakati huu, uwezo wa kipaji wa mwanasayansi wa baadaye ulifunuliwa. Baada ya kuhitimu mwaka wa 4, Ernest alitunukiwa tuzo ya kazi bora zaidi katika fani ya hisabati, na pia alishika nafasi ya 1 katika mitihani ya uzamili katika fizikia na hisabati.
Uvumbuzi wa kitambua sumaku
Kwa kuwa bwana wa sanaa, Rutherford hakufanya hivyoaliacha chuo. Aliingia katika kazi huru ya kisayansi juu ya sumaku ya chuma. Alitengeneza na kutengeneza kifaa maalum - detector ya sumaku, ambayo ikawa moja ya wapokeaji wa kwanza wa mawimbi ya sumakuumeme ulimwenguni, na vile vile "tikiti ya kuingia" ya Rutherford kwa sayansi kubwa. Mabadiliko muhimu yalifanyika hivi karibuni katika maisha yake.
Rutherford anaenda Uingereza
Wasomaji wachanga walio na vipawa zaidi vya taji la Kiingereza kutoka New Zealand walipewa ufadhili wa masomo kila baada ya miaka miwili. Maonyesho ya Ulimwengu ya 1851, ambayo yalifanya iwezekane kwenda Uingereza kusoma sayansi. Mnamo 1895, iliamuliwa kuwa watu wawili wa New Zealand walistahili heshima kama hiyo - mwanafizikia Rutherford na duka la dawa Maclaurin. Hata hivyo, kulikuwa na sehemu moja tu, na matumaini ya Ernest yalikatizwa. Kwa bahati nzuri, Maclaurin alilazimika kuacha safari hii kwa sababu za kifamilia, na Rutherford Ernest aliwasili Uingereza katika vuli ya 1895. Hapa alianza kazi katika Chuo Kikuu cha Cambridge (katika Maabara ya Cavendish) na akawa mwanafunzi wa kwanza wa udaktari wa J. Thomson, mkurugenzi wake (pichani hapa chini).
Utafiti wa miale ya Becquerel
Thomson wakati huo tayari alikuwa mwanasayansi mashuhuri, mmoja wa washiriki wa Jumuiya ya Kifalme ya London, anayeheshimiwa na wote. Alithamini haraka uwezo wa Rutherford na kumshirikisha katika kazi ya uchunguzi wa ionization ya gesi chini ya ushawishi wa X-rays, ambayo alifanya. Walakini, tayari mnamo 1898, katika msimu wa joto, Ernest anachukua hatua zake za kwanza katika eneo lingine la utafiti. Alipendezwa na "mionzi ya becquerel". Utoaji wa chumvi ya uranium, waziBecquerel, mwanafizikia Mfaransa, baadaye alijulikana kama mionzi. Mwanasayansi wa Ufaransa, pamoja na Curies, walihusika kikamilifu katika utafiti wake. Mnamo 1898 Rutherford Ernest alijiunga na kazi hiyo. Mwanasayansi huyu aligundua kuwa mihimili hii ni pamoja na vijito vya viini vya heliamu, vilivyo na chaji chanya (chembe za alpha), pamoja na vijito vya elektroni (chembe za beta).
Utafiti zaidi wa miale ya urani
Kazi ya Curies iliwasilishwa kwa Chuo cha Sayansi cha Paris mnamo Julai 18, 1898, ambayo iliamsha hamu kubwa ya Rutherford. Ndani yake, waandishi walisema kuwa pamoja na urani, kuna vitu vingine vya mionzi (neno hili lilitumiwa kwa mara ya kwanza wakati huo huo). Rutherford baadaye alianzisha dhana ya nusu ya maisha - mojawapo ya sifa kuu bainifu za vipengele hivi.
Ernest mnamo Desemba 1897 aliendeleza ufadhili wa maonyesho. Mwanasayansi huyo alipata fursa ya kusoma zaidi miale ya urani. Walakini, mnamo Aprili 1898, uprofesa katika Chuo Kikuu cha McGill cha mahali hapo uliondoka Montreal, na Ernest aliamua kwenda Kanada. Muda wa kujifunzia umepita. Ilikuwa wazi kwa kila mtu kwamba Rutherford alikuwa tayari kufanya kazi peke yake.
Kuhamia Kanada na kazi mpya
Msimu wa vuli wa 1898, alihamia Kanada. Mwanzoni, mafundisho ya Rutherford hayakufaulu sana: wanafunzi hawakupenda mihadhara, ambayo profesa mchanga, ambaye alikuwa bado hajajifunza kuhisi kabisa watazamaji, alijaza maelezo zaidi. Pia kulikuwa na ugumu fulani katika kazi ya kisayansi kutokana na ukweli kwamba kuwasili kwa maandalizi ya mionzi yaliyoamriwa na Rutherford kulicheleweshwa. Hata hivyo, woteukali upesi ukatulia, na Ernest alianza mfululizo wa bahati nzuri na mafanikio. Walakini, haifai kuongea juu ya mafanikio: kila kitu kilipatikana kwa bidii, ambayo ilihusisha marafiki zake wapya na watu wenye nia kama hiyo.
Ugunduzi wa sheria ya mabadiliko ya mionzi
Kuzunguka kwa Rutherford tayari kulikuwa na mazingira ya shauku ya ubunifu na shauku. Kazi ilikuwa ya furaha na kali, ilileta mafanikio makubwa. Rutherford aligundua kuibuka kwa thorium mnamo 1899. Pamoja na Soddy mnamo 1902-1903, tayari alifikia sheria ya jumla inayotumika kwa mabadiliko yote ya mionzi. Inapaswa kusemwa zaidi kuhusu tukio hili muhimu la kisayansi.
Wanasayansi kote ulimwenguni walijifunza kwa uthabiti wakati huo kwamba haiwezekani kugeuza kipengele kimoja cha kemikali kuwa kingine, kwa hivyo ndoto za wataalamu wa alkemia kutoa dhahabu kutoka kwa risasi zinapaswa kuzikwa milele. Na kisha kazi ilionekana ambayo ilijadiliwa kuwa wakati wa kuoza kwa mionzi, mabadiliko ya vitu hayatokea tu, lakini hayawezi kupunguzwa au kusimamishwa. Aidha, sheria za mabadiliko haya zilitungwa. Leo tunaelewa kuwa ni malipo ya kiini ambayo huamua mali ya kemikali ya kipengele na nafasi yake katika mfumo wa mara kwa mara wa Mendeleev. Wakati malipo ya kiini hupungua kwa vitengo viwili, ambayo hutokea wakati wa kuoza kwa alpha, "husonga" hadi seli 2 kwenye meza ya mara kwa mara. Huhamisha seli moja chini katika uozo wa beta ya kielektroniki, na seli moja juu katika kuoza kwa positron. Licha ya udhahiri wa sheria hii na unyenyekevu wake dhahiri, ugunduzi huu ulikuwa moja ya matukio muhimu katika sayansi mwanzoni mwa 20.karne.
Ndoa kwa Mary Georgina Newton, kuzaliwa kwa binti
Wakati huohuo, tukio muhimu lilitokea katika maisha ya kibinafsi ya Ernest. Miaka 5 baada ya uchumba na Mary Georgina Newton, mwanasayansi Ernest Rutherford alimuoa, ambaye wasifu wake kwa wakati huu ulikuwa tayari umewekwa alama na mafanikio makubwa. Msichana huyu alikuwa binti wa mama mwenye nyumba wa bweni huko Christchurch alikokuwa akiishi hapo awali. Mnamo 1901, Machi 30, binti pekee katika familia ya Rutherford alizaliwa. Tukio hili karibu sanjari kwa wakati na kuzaliwa kwa sura mpya katika sayansi ya kimwili - fizikia ya nyuklia. Na baada ya miaka 2, Rutherford akawa mwanachama wa Jumuiya ya Kifalme ya London.
Vitabu vya Rutherford, majaribio ya foil inayong'aa yenye chembe za alpha
Ernest aliunda vitabu 2 ambamo alitoa muhtasari wa matokeo ya utafutaji na mafanikio yake ya kisayansi. Ya kwanza ilichapishwa chini ya kichwa "Radioactivity" mnamo 1904. "Mabadiliko ya mionzi" yalionekana mwaka mmoja baadaye. Mwandishi wa vitabu hivi alianza utafiti mpya kwa wakati huu. Aligundua kuwa mionzi ya mionzi ilitoka kutoka kwa atomi, lakini mahali pa kutokea kwake ilibaki wazi kabisa. Ilikuwa ni lazima kujifunza kifaa cha kernel. Na kisha Ernest akageukia mbinu ya kupitisha na chembe za alpha, ambayo alianza kazi yake na Thomson. Majaribio yalichunguza jinsi mtiririko wa chembe hizi hupitia kwenye karatasi nyembamba za foil.
Muundo wa kwanza wa Thomson wa atomi
Muundo wa kwanza wa atomi ulipendekezwa ilipojulikana kuwa elektroni zina chaji hasi. Walakini, huingia kwenye atomi.kwa ujumla hazina umeme. Kwa hivyo lazima kuwe na kitu katika muundo wake ambacho hubeba malipo chanya. Ili kutatua tatizo hili, Thomson alipendekeza modeli ifuatayo: atomi ni kitu kama tone, kilicho na chaji chanya, na radius ya milioni mia moja ya sentimita. Ndani yake kuna elektroni ndogo na chaji hasi. Chini ya ushawishi wa nguvu za Coulomb, wao huwa na kuchukua nafasi katikati ya atomi, lakini ikiwa kitu kinasawazisha, huzunguka, ikifuatana na mionzi. Mtindo huu ulielezea kuwepo kwa spectra ya utoaji, ukweli unaojulikana wakati huo. Tayari imekuwa wazi kutokana na majaribio kwamba katika yabisi umbali kati ya atomi ni takriban sawa na saizi zao. Kwa hivyo, ilionekana wazi kwamba chembe za alpha hazingeweza kuruka kupitia karatasi, kama vile jiwe lisingeweza kuruka msituni ambapo miti ilikua karibu karibu kila mmoja. Walakini, majaribio ya kwanza kabisa yaliyofanywa na Rutherford yalisadikisha kwamba haikuwa hivyo. Chembe nyingi za alfa zilitoboa foil karibu bila mkengeuko, na ni chache tu zilizoonyesha mgeuko, wakati mwingine muhimu. Ernest Rutherford alipendezwa sana na jambo hilo. Mambo ya kuvutia yalihitaji utafiti zaidi.
Rutherford planetary model
Na ndipo angalizo la Rutherford na uwezo wa mwanasayansi huyu kuelewa lugha ya asili tena ukaonekana. Ernest alikataa kabisa kielelezo cha Thomson cha atomi. Majaribio ya Rutherford yalisababisha ukweli kwamba aliweka yake mwenyewe, inayoitwa sayari. Kulingana naye, katikatiya atomi ni kiini, ambapo molekuli nzima ya atomi fulani hujilimbikizia, licha ya ukubwa wake mdogo. Na kuzunguka kiini, kama sayari zinazozunguka jua, elektroni husonga. Wingi wao ni mdogo sana kuliko wale wa chembe za alpha, na ndiyo sababu hizi za mwisho hazigeuki wakati zinapenya mawingu ya elektroni. Na tu wakati chembe ya alpha inaruka karibu na kiini kilicho na chaji chanya, nguvu ya kurudisha nyuma ya Coulomb inaweza kupindisha kwa kasi mwelekeo wa harakati zake. Hii ni nadharia ya Rutherford. Hakika ulikuwa ugunduzi mzuri sana.
Sheria za mienendo ya kielektroniki na muundo wa sayari
Uzoefu wa Rutherford ulitosha kuwashawishi wanasayansi wengi kuhusu kuwepo kwa modeli ya sayari. Walakini, iliibuka kuwa sio ngumu sana. Fomula ya Rutherford, ambayo aliipata kulingana na modeli hii, ilikuwa sawa na data iliyopatikana wakati wa jaribio. Hata hivyo, alikanusha sheria za mienendo ya umeme!
Sheria hizi, ambazo zilianzishwa hasa na kazi za Maxwell na Faraday, zinasema kwamba chaji inayoenda kwa kasi huangaza mawimbi ya sumakuumeme na kupoteza nishati kwa sababu hiyo. Katika atomi ya Rutherford, elektroni husogea katika uwanja wa Coulomb wa kiini kwa kasi ya kasi na, kulingana na nadharia ya Maxwell, lazima ipoteze nishati yake yote katika milioni kumi ya pili, na kisha kuanguka kwenye kiini. Hata hivyo, hii haikutokea. Kwa hiyo, fomula ya Rutherford ilikanusha nadharia ya Maxwell. Ernest alijua hili ulipofika wakati wa kurudi Uingereza mwaka wa 1907.
Nenda Manchester na upokee Tuzo ya Nobel
Kazi za Ernest huko McGillChuo kikuu kilichangia ukweli kwamba alikua maarufu sana. Rutherford alianza kushindana na mialiko kwa vituo vya kisayansi katika nchi tofauti. Mwanasayansi huyo katika chemchemi ya 1907 aliamua kuondoka Canada na kufika Manchester, katika Chuo Kikuu cha Victoria, ambapo aliendelea na utafiti wake. Pamoja na H. Geiger, aliunda mwaka wa 1908 kihesabu chembe cha alpha - kifaa kipya ambacho kilikuwa na jukumu muhimu katika kujua kwamba chembe za alpha ni atomi za heliamu, zilizowekwa ioni mara mbili. Rutherford Ernest, ambaye uvumbuzi wake ulikuwa wa muhimu sana, alipokea Tuzo ya Nobel mwaka wa 1908 (katika kemia, si katika fizikia!).
Ushirikiano na Niels Bohr
Wakati huohuo, muundo wa sayari ulitawala akili yake zaidi na zaidi. Na katika Machi 1912, Rutherford alianza kushirikiana na kuwa marafiki na Niels Bohr. Sifa kuu ya Bohr (picha yake imewasilishwa hapa chini) ni kwamba alianzisha vipengele vipya katika muundo wa sayari - wazo la quanta.
Aliweka mbele "mawasilisho" ambayo yalionekana kupingana ndani kwa mtazamo wa kwanza. Kulingana na yeye, atomi ina obiti. Elektroni, ikisonga pamoja nao, haitoi, kinyume na sheria za elektroni, ingawa ina kasi. Mwanasayansi huyu alionyesha sheria ambayo njia hizi zinaweza kupatikana. Aligundua kuwa quanta ya mionzi huonekana tu wakati elektroni inasonga kutoka obiti hadi obiti. Mfano wa Rutherford-Bohr wa atomi ulitatua shida nyingi, na pia ikawa mafanikio katika ulimwengu wa maoni mapya. Ugunduzi wake ulisababisha marekebisho makubwa ya mawazo kuhusu mata, kuhusu mwendo wake.
Shughuli zaidi za kina
Mwaka 1919Rutherford akawa profesa katika Chuo Kikuu cha Cambridge na mkurugenzi wa Maabara ya Cavendish. Wanasayansi wengi walimwona kuwa mwalimu wao, kutia ndani wale ambao baadaye walishinda Tuzo za Nobel. Hawa ni J. Chadwick, G. Moseley, M. Oliphant, J. Cockcroft, O. Gan, V. Geytler, Yu. B. Khariton, P. L. Kapitsa, G. Gamov na wengine. Mtiririko wa heshima na tuzo uliongezeka zaidi na zaidi. Mnamo 1914, Rutherford alipokea wakuu. Alikua Rais wa Jumuiya ya Uingereza mnamo 1923, na kutoka 1925 hadi 1930 alikuwa Rais wa Jumuiya ya Kifalme. Ernest anapokea jina la baron mnamo 1931 na kuwa bwana. Walakini, licha ya kazi nyingi zaidi, na sio za kisayansi tu, anaendelea kushambulia mafumbo ya kiini na atomi.
Tunakupa ukweli mmoja wa kuvutia unaohusiana na shughuli za kisayansi za Rutherford. Inajulikana kuwa Ernest Rutherford alitumia kigezo kifuatacho wakati wa kuchagua wafanyikazi wake: alimpa mtu ambaye alikuja kwake kwa mara ya kwanza kazi, na ikiwa mfanyakazi mpya aliuliza nini cha kufanya baadaye, alifukuzwa kazi mara moja.
Mwanasayansi tayari ameanza majaribio, ambayo yalimalizika kwa ugunduzi wa mpasuko bandia wa viini vya atomiki na mabadiliko ya bandia ya chembe za kemikali. Mnamo mwaka wa 1920, Rutherford alitabiri kuwepo kwa deuteron na nyutroni, na mwaka wa 1933 akawa mwanzilishi na mshiriki katika jaribio la kupima uhusiano kati ya nishati na wingi katika michakato ya nyuklia. Mnamo 1932, mnamo Aprili, aliunga mkono wazo la kutumia viongeza kasi vya protoni katika utafiti wa athari za nyuklia.
Kifo cha Rutherford
Kazi za Ernest Rutherford na kazi za wanafunzi wake, za vizazi kadhaa, zilikuwa na athari kubwa kwa sayansi na teknolojia, kwa maisha ya mamilioni ya watu. Mwanasayansi mkuu, kwa kweli, hakuweza kusaidia lakini kufikiria ikiwa ushawishi huu ungekuwa mzuri. Walakini, alikuwa mtu mwenye matumaini, aliamini kitakatifu katika sayansi na watu. Ernest Rutherford, ambaye wasifu wake mfupi tumeeleza, alikufa katika 1937, Oktoba 19. Alizikwa huko Westminster Abbey.
