Биография
Эрнест Резерфорд — исследователь, разработавший основы и фундаментальные тезисы ядерной физики. Изыскания ученого были сосредоточены в области строения атома, особенностей радиоактивных элементов и нюансов излучения. Его теория о планетарной модели частиц оказалась громким открытием XX века. Эрнест стал лауреатом Нобелевской премии в области химии, что вызвало удивление у многих, в том числе у него самого, так как исследования ученого касались другой науки.
Детство и юность
Эрнест родился в Новой Зеландии, в Спринг-Груве рядом с городом Нелсоном, 30 августа 1871 года и был британцем по национальности. Отец, родом из Шотландии, 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.
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 изучением высокочастотных радиоволн. Ученый сконструировал радиоприемник, опередив его официального создателя Маркони. Устройство Резерфорда оказалось первым в мире магнитным детектором.
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 высокую 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 Кавендишской 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.
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 данного процесса.
В 1898 году, узнав, что в канадском Монреале вакантна должность профессора университета Макгилла, Резерфорд перебрался на новое место. Так он окончательно отстранился от покровительства Томсона. Поначалу, 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.
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 книги. Ими стали научные труды «Радиоактивность» 1904 года выпуска и «Радиоактивные превращения», появившийся в 1905-м. 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 суждение о строении атома. Резерфорд предположил, что частица 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.
Модель атома
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 эксперименты.
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.
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 Кавендишской 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 над 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.
Резерфорд воспитал 12 лауреатов Нобелевской премии. Ученики называли исследователя «крокодилом». Причиной послужил громкий голос ученого, которым они не умел управлять.
Профессор оказал помощь своему подопечному Петру Капице, выхлопотав £ 15 тыс. на постройку лаборатории в Кембридже, которая была открыта в 1933 году. Память о своем учителе представитель Советского Союза увековечил барельефом в виде изображения крокодила во всю стену помещения. Автором фигуры стал скульптор Эрик Гилл. Ключ для входной двери тоже был выкован в форме рептилии и к тому же позолочен.
Личная жизнь
Эрнест Резерфорд был счастлив в личной жизни, женившись на Мэри Джорджине Ньютон, хозяйке пансиона в Крайстчерче, где он проживал. 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 стал 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».
Выбор врача был непростым, и ко времени операции самочувствие Резерфорда было критическим. Причиной 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. Место упокоения находится рядом с могилами Исаака Ньютона, Чарльза Дарвина и Майкла Фарадея. Его портреты и фото 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»
Интересные факты
- Несмотря на революционность открытий, сам Эрнест не видел перспектив в ядерной энергетике. По его мнению, эта технология не имела будущего из-за своей экономической неоправданности.
- Ученый был неумолим к другим наукам. Он заявлял, что все они, кроме физики, «сродни коллекционированию марок». После получения Нобелевской премии ядерщик заявлял, что самым неожиданным преобразованием, которое он наблюдал в жизни, стало «собственное превращение из физика в химика».
- Химический элемент курчатовий был синтезирован в 1964 году, но через 13 лет переименован в резерфордий в честь ученого-атомщика.
- Резерфорд использовал собственный метод по отношению к своим гипотезам. Он не проверял их опытным путем, а наоборот, существующие физические явления объяснял теориями.