Эрнест Резерфорд — отец ядерной физики по прозвищу Крокодил: факты о жизни и открытиях
Открытия, которые сделал Эрнест Резерфорд, лежат в основе ядерной физики, подарившей не только атомные станции, но и оружие массового поражения. Без колоссального труда ученого мир не знал бы ускорителей и Большого адронного коллайдера. Однако биография создателя планетарной модели атома и череда случайных событий в ней тоже впечатляют. Подробнее об интересных фактах из жизни физика, в чью честь назван химический элемент, – в материале 24СМИ.
На другом конце планеты
Резерфорд родился в поселке Спринг-Грув (ныне городок Брайтуотер) на Южном острове (Новая Зеландия). Превратности судьбы занесли родителей мальчика на другой конец Земли из Европы. Отец Эрнеста, колесный мастер Джеймс, родился в Шотландии. Мать ученого, Марта Томпсон, появилась на свет в Англии. Жизнь в Европе тяготила Резерфордов, которые хотели поправить материальное положение в Канаде, куда во 2-й половине XIX века переезжали многие жители Шотландии и Англии.
Правительство поощряло заселение колониальных территорий, поэтому раздавало бесплатные билеты. Но кроме Канады, у Великобритании были владения в Южной Америке, Африке, Австралии и Океании. Родителям Резерфорда не повезло – они получили бесплатный билет в Новую Зеландию. Проделав путь в 18 тыс. км, Джеймс Резерфорд поставил цель стать успешным фермером. Но, как позже шутил Эрнест, отец уехал в Новую Зеландию, чтобы «вырастить мало льна и много детей».
Физик был четвертым ребенком в семье, в которой родилось 5 дочерей и 7 сыновей. Эрнест появился на свет в предпоследний день зимы – 30 августа 1871 года. В стране Южного полушария Резерфордам пришлось поднимать не только льняную ферму, но и привыкать к тому, что зима здесь приходится на июнь, июль и август. Джеймс с детьми работал в поле, а мать семейства преподавала в местной школе.
Юное дарование
Эрнест с детства выделялся высоким ростом, силой, крепким здоровьем и хорошей памятью. Любознательности мальчику было не занимать. Однажды ночью над Спринг-Грувом разразилась гроза. Резерфорд-старший вышел на веранду и увидел юного Эрнеста, который стоял в пижаме и что-то бормотал. Джеймс поинтересовался, что тот делает. Мальчик сказал, что считает секунды между вспышкой молнии и ударом грома, дабы выяснить, далеко ли центр грозы от дома.
Директор школы, в которой учился Эрнест, отмечал одаренность мальчика, особенно в математике. Глава учреждения образования поддерживал тягу ученика к знаниям, давая дополнительные книги по естественным наукам. Однажды мальчик разобрал домашние часы, что заставило понервничать отца. Но Эрнест смог собрать дорогую вещь, а впоследствии конструировал камеры, с помощью которых делал фото окрестностей.
Юноша с отличием окончил среднюю школу и получил стипендию в £50 для учебы в колледже Нельсона. На экзаменах абитуриент набрал 580 из 600 баллов.
Смертельная рыбалка
Первая случайность в судьбе Резерфорда произошла в юности. Эрнест хотел поучаствовать в опасной рыбалке во фьордах вместе с младшими братьями. Но мать отправила сына с поручением к отцу, до которого путь занимал много времени, поэтому рыбалку пришлось пропустить. В тот день 10-летний Чарльз и 12-летний Герберт Резерфорды утонули. Кто знает, вероятно, такая же участь постигла бы и Эрнеста, если бы не просьба матери.
Скучная математика
В колледже Эрнест продолжал усердно заниматься, что позволило ему получить стипендию для поступления в Кентерберийский университет. Учебное заведение на тот момент работало 15 лет, но Резерфорд стал только 338-м студентом островного вуза за этот промежуток времени.
Череда случайностей продолжилась и в университете. Незадолго до поступления Эрнеста здесь открыли первую физическую лабораторию. Резерфорд со школьной скамьи демонстрировал нетривиальные способности к математике, поэтому мир мог узнать его в ином амплуа. Но так сложилось, что физическая лаборатория и профессор Александр Бикертон, увлекавший лекциями и нерешенными задачами, показались студенту интереснее скучных занятий педантичного преподавателя математики. С Бикертоном Резерфорд поддерживал общение всю жизнь.
В университете Эрнест занимался научными исследованиями, проводил эксперименты и показал, что умеет самостоятельно определять правильный вектор работы. Молодой ученый не спешил домой, а засиживался в скромно обставленной лаборатории до глубокой ночи.
«Золотой билет»
Главная случайность в судьбе Резерфорда случилась после окончания университета. Эрнест год работал в средней школе и помогал отцу вести фермерское хозяйство, которое не приносило больших денег.
За 20 лет до рождения Резерфорда в Великобритании учредили специальную стипендию, которую присуждали наиболее одаренным выпускникам «заморских» вузов. Стипендиата выбирали раз в два года. В 1895-м ее присудили химику Джеймсу Скотту Маклорену, который родился в Шотландии, но обосновался с семьей в Новой Зеландии. Ученый был старше Резерфорда на 7 лет и к тому моменту обзавелся женой и детьми, имел хорошую работу и отказался от переезда в Кембридж.
«Золотой билет» достался Эрнесту, который только год как окончил университет. По легенде, известие о присуждении стипендии застало ученого на поле фермерского хозяйства отца. Услышав приятную весть, молодой человек бросил лопату и радостно прокричал: «Это последняя картошка, которую я выкопал!» Чтобы добраться на пароходе до Англии, Эрнест занял деньги на билет.
Резерфорд, Попов, Маркони
Ученому не только сопутствовала удача, но и интуиция не подводила. Собираясь в Кембридж, Эрнест считал козырем магистерскую работу, в которой физик исследовал перспективное направление – радиоволны. Будучи студентом, Резерфорд изобрел магнитный детектор – один из первых приемников электромагнитных волн. Однако в гонку по созданию радио намного раньше него включились Александр Попов и Гульельмо Маркони.
Но научное сообщество Кембриджа оценило основательную работу молодого ученого из Новой Зеландии. В Англию физик привез с собой прототип детектора радиоволн. Резерфорд был полон энтузиазма и решимости, четко представлял, чем хочет заниматься в Европе. В Англии Эрнест написал Джону Джозефу Томсону с просьбой принять его на работу в лабораторию Кавендиша.
Год Резерфорд потратил на улучшение детектора, который принимал сигналы на расстоянии 800 м, что стало мировым рекордом в феврале 1896 года. Но в итоге Британия инвестировала в Маркони, который и получил звание изобретателя беспроводного телеграфа.
Проиграв в гонке более матерому Маркони, Эрнест отличился другими достижениями. Резерфорду принадлежит открытие альфа- и бета-излучения и первый успешный в истории опыт по превращению атомов одного элемента в атомы другого. Вклад Резерфорда в науку также отмечен изучением строения атома.
Атомная энергия
В распоряжении Резерфорда не всегда оказывались точные инструменты для проведения экспериментов. Но современники ученого отмечали, что его ошибки можно пересчитать по пальцам. Одну ошибку Эрнест совершил в 1933 году, когда выступал в Британской ассоциации содействия науке.
Физик подчеркнул, что человечество не сможет извлечь коммерческую ценность из атомной энергии. Превращения атомов Резерфорд назвал сугубо научным интересом. Но через 6 лет ученые открыли цепную реакцию деления урана, а еще через 3 года собрали первый ядерный реактор под началом Энрико Ферми.
Крокодил, Кролик, Моцарт
При жизни у Резерфорда было несколько прозвищ. Самое известное – Крокодил. Его ученому дал советский ученик Эрнеста Петр Капица. Причин прозвать так наставника было несколько. Во-первых, он имел высокий рост, громкий голос и не был обделен физической силой. Во-вторых, физик обладал пробивным характером и никогда не отступал назад, как крокодил.
В 1931 году Эрнест Резерфорд добился выделения средств на строительство лаборатории для Петра Леонидовича. На торцевой стене здания выгравировали фигуру крокодила в честь наставника. Данная рептилия – неофициальный символ лаборатории Кавендиша, в которой работал Резерфорд.
Менее известное прозвище отца ядерной физики – Кролик. С представителем семейства зайцевых ученого сравнил доктор Эндрю Бальфур, отметивший, что Резерфорд – «дикий кролик из страны антиподов, который роет глубоко».
Моцарт – прозвище, которое Эрнесту дали в детстве родители. Мать ученого вспоминала, что сын еще маленьким серьезно увлекался чтением, превосходил сверстников в эрудиции и отлично анализировал полученную информацию.
Курьез Резерфорда
Ученый однажды с долей иронии подметил, что самая удивительная и неожиданная метаморфоза, которую ему довелось наблюдать, связана с его превращением из физика в химика. Резерфорд со скепсисом относился ко всем наукам, кроме физики. «Науки делятся на физику и коллекционирование марок», – говорил ученый.
Но курьез Резерфорда заключается в том, что в 1908 году он стал лауреатом Нобелевской премии не по физике, а как раз по химии. К слову, уроженец Новой Зеландии стал первым в истории человеком из Океании, получившим данную награду.
Суровый наставник
Петр Капица отмечал не только пробивной характер Эрнеста. Советский ученый подчеркивал, что в лаборатории Резерфорда зашкаливала концентрация выдающихся физиков. 12 учеников Эрнеста впоследствии стали нобелевскими лауреатами.
Отец ядерной физики строго отбирал подопечных. Новым сотрудникам после прихода ученый давал задание. Если ученик молча приступал к выполнению задачи и справлялся с ней, то оставался в команде Резерфорда. Если задание ставило в тупик сотрудника и он спрашивал, что делать дальше, то следовало увольнение.
Резерфорд работал в Англии и Канаде. Ученый, помня, как засиживался допоздна еще в Новой Зеландии, совершал вечерние рейды.
Однажды, придя в поздний час в лабораторию, Эрнест застал одного из подопечных. Наставник поинтересовался, что ученый делает здесь в полуночный час. «Работаю», – кротко ответил молодой человек. Тогда Резерфорд спросил, а что сотрудник делает утром и днем. «Работаю, разумеется», – ответил ученый, надеясь на похвалу наставника. Но Крокодил сделал мрачную гримасу и раздраженно спросил: «А когда же вы думаете?»
Первая мировая война
В годы Первой мировой войны Резерфорд вернулся в Новую Зеландию. На родине ученый служил офицером связи. В его задачи входило детектирование вражеских подводных лодок. На войну мобилизовали учеников Эрнеста, среди которых был Генри Мозли – основоположник рентгеновской спектроскопии.
Живым с полей Первой мировой физику вернуться не удалось. Офицер связи погиб в ходе Дарданелльской операции в Турции. Примечательно, что Резерфорд ходатайствовал по поводу Мозли. Ученый просил, чтобы ученика не отправляли на фронт, а поручили решение военно-научной проблемы в тылу. Ходатайство приняли, но поздно – Генри к тому моменту оказался в гуще событий.
Резерфорд и Борн
Немецкий физик-теоретик и основоположник квантовой механики был изгнан с кафедры в Гёттингене из-за расовой принадлежности. Когда Макс Борн оказался в трудной ситуации, Резерфорд подставил плечо коллеге, пригласив в Кембридж.
Спасаясь от суровой немецкой действительности 1930-х, ученый с семьей приехал в Англию. Сойдя с поезда в Кембридже, Макс обратил внимание на плакат с надписью Born to be Hanged («Рожденный для казни» или «Борн должен быть повешен»). Борн неприятно удивился, но встречавшие ученого объяснили, что это всего лишь афиша спектакля.
Резерфорд и Бор
В 1911 году датский физик-теоретик посещал лабораторию Кавендиша. 26-летний ученый получил стипендию и поступил на работу к сэру Томсону. Однако сотрудничество не заладилось: Нильс Бор указал главе лаборатории на ошибки на ломаном английском. Резерфорда датчанин поначалу тоже не заинтересовал.
Однако впоследствии Крокодил присмотрелся к перспективному ученому. Бор усовершенствовал планетарную модель атома Резерфорда, воспользовавшись квантовой теорией Макса Планка. Постепенно Резерфорд и Бор стали не только коллегами, но и друзьями.
Лорд Резерфорд
Британский король Георг V удостоил отца ядерной физики рыцарского звания в 1914 году. Сэру Резерфорду полагался герб, на который нанесли фигуру не крокодила, а киви – символ страны, в которой родился ученый. Птица изображена на красно-желтом фоне экспоненты – кривых, которые символизируют процесс убывания количества радиоактивных атомов.
Лордом с личным гербом Резерфорд официально стал в 1931 году. Получив статус баронета Нельсонского, Эрнест телеграфировал 80-летней матери. Ученый сообщил приятную весть и добавил: «Заслуга скорее твоя, чем моя».
Внезапная смерть
Отношение физика к деньгам сравнимо с мнением Майкла Фарадея, который жил в достатке, но не скопил миллионное состояние. Резерфорд жил скромно, хотя мог выбиться в списки богатейших людей Европы. Но родственникам ученый оставил сумму, которая равна Нобелевской премии, – £7 тыс.
19 октября 2022 года исполнилось 85 лет со дня смерти отца ядерной физики. Резерфорду было 66 лет, хотя, учитывая наследственность, ученый мог дожить до глубокой старости. Резерфорд-старший умер в 90, а мать исследователя скончался в 92 года.
Смерть Резерфорда оказалась внезапной и трагичной. Накануне кончины ученый жаловался на боль в животе. Физика доставили в больницу, где выяснили, что речь идет об ущемлении пупочной грыжи. Считается, что ученый получил травму во время работы в саду. Проблема не казалась страшной – спасти лауреата Нобелевской премии можно было.
Но по британским законам лорда мог оперировать только хирург с рыцарским званием. Из Лондона вызвали Томаса Данхилла, который был королевским врачом. Но пока медик добирался, драгоценное время уходило. Операцию сделали поздно, поэтому ученый умер через 4 дня. Примечательно, что Данхилл через 10 лет после смерти Эрнеста оперировал Уинстона Черчилля, у которого также была грыжа.
Национальное достояние
Ирония судьбы настигла имя Резерфорда и после смерти. Ученый считал себя физиком и со скепсисом относился к химии. Но в 1997 году химический элемент за номером 104 в таблице Менделеева получил название «резерфордий».
На родине ученого используют в качестве валюты новозеландский доллар. На купюре достоинством в пять единиц запечатлен Эдмунд Хиллари – один из двух человек, которые первыми взошли на Эверест. На 20 новозеландских долларах изображена Елизавета II. Банкноту в 100 единиц украшает Эрнест Резерфорд.