ארנסט רתרפורד: ביוגרפיה ותרומות של הפיזיקאי הניו זילנדי הזה

ארנסט רתרפורד הוא אחד החוקרים המוכרים ביותר בתחום הפיזיקה, שכן תגליותיו בתחום זה היו מרובות.

הוא התעניין במיוחד בתחום הניסויים, כלומר באימות המעשי של אמונותיו, כדי להוות מאוחר יותר את התיאוריות. תרומתו העיקרית הייתה גילוי חלקיקי אלפא, בטא וגמא רדיואקטיביים; השינוי באופי היסוד הרדיואקטיבי כאשר הוא מתפרק; וההצעה של מבנה חדש של האטום, המורכב מגרעין.

בביוגרפיה זו של ארנסט רתרפורד נסקור את האירועים הרלוונטיים ביותר בחייו של חוקר זה והתרומות הרלוונטיות ביותר שהוא תרם למדע.

• מאמר קשור: "ורנר הייזנברג: ביוגרפיה של הפיזיקאי התיאורטי הגרמני הזה"

ביוגרפיה קצרה של ארנסט רתרפורד

ארנסט רתרפורד נולד ב-30 באוגוסט 1871 בברייטווטר, ניו זילנד. הוא היה בנם של ג'יימס רתרפורד שהיה חקלאי ומרתה תומפסון שהייתה מסורה להוראה. הוריו תמיד רצו להעניק לילדיהם הרבים חינוך טוב, היו שנים עשר מהם ארנסט הרביעי.

נוער ושנים ראשונות להכשרה

מגיל צעיר מאוד, יכולותיו וכישוריו הגבוהים בחשבון כבר בלטו., בהיותו ילד סקרן למדי. בדרך זו הוא הצליח להיכנס לקולג' נלסון, שם מלבד כישורים אקדמיים הוא הצליח לפתח יכולות פיזיות באותו אופן כמו שחקן רוגבי.

לאחר שלמד שלוש שנים במכללת נלסון, הוא נכנס להשכלה גבוהה בקנטרברי, שם המשיך לתרגל רוגבי והיה מסוגל להשתתף במועדוני מדע.

במהלך שהותו באוניברסיטה החלו להציץ ביכולותיו הגבוהות בתחום הניסויים המדעיים, אשר יחד עם תמיד תוצאות אקדמיות ללא דופי, אפשרו לו להמשיך בהכשרתו ובמחקר שלו באוניברסיטת ניו זילנד במהלך תקופה של חמש שנים.

לאור ציוניו הטובים, לאחר סיום הלימודים התמזל מזלו לקבל את המלגה היחידה בניו זילנד ללימודי מתמטיקה, וקיבל את התואר מאסטר לאמנויות על ציוניו הטובים ולהשתתף במחקר בתחום המתמטיקה והפיזיקה.

מאוחר יותר השיג תואר ראשון במדעים בשנת 1894, וכך שנה לאחר מכן הוא יכול היה להמשיך את לימודיו בבריטניה הגדולה, לא יותר ולא פחות. מאשר במעבדות קוונדיש בקיימברידג', בניהולו של ג'וזף ג'ון תומפסון, שהוכר בתחום המדע על היותו זה שגילה את אֶלֶקטרוֹן.

בתחום האישי, ליתר דיוק בתחום הסנטימנטלי, לפני שנסע והשתקע בבריטניה, הוא התארס למרי ג'ורדינה ניוטון, אישה צעירה שפגש במהלך שהותו ב-Chriscruchs.

• אולי יעניין אותך: "10 ענפי הפיזיקה ותחומי הידע שלהם"

איחוד חייך המקצועיים בתחום המדעי

במהלך השנים שהיה בקיימברידג' הוא המשיך במחקר של גלים אלקטרומגנטיים וכיצד ניתן לקלוט אותם למרחקים גדולים. הקריירה שלו בתחום המדעי המשיכה להתקדם, והצליחה להציג את תוצאות עבודתו בפני החברה הפיזיקלית של קיימברידג' ולפרסם אותן בכתב העת המדעי עסקה פילוסופית השייכת לחברה המלכותית.

גם בתחילת השהות שלך החל לחקור, יחד עם מנהל המעבדה שלו, ג'יי ג'יי תומפסון, את ההשפעות שנוצרות מקרני רנטגן המוקרנות על גז, ובכך לגלות שקרניים אלו יכולות ליינן את האוויר ולגרום למספר גבוה של חלקיקים טעונים, מסוגלים להיות חיוביים ושליליים כאחד ומשלבים מחדש את אלה ומולידים אטומים ניטראלי.

אז הוא גם הגה טכניקה למטרת מדידת מהירות היונים וקצבם של רקומבינציה, תהליך המנוגד ליינון, שבו אלקטרונים מתאחדים עם יונים חִיוּבִי.

לאור החקירות והגילויים המתמשכים שהוא השיג, ההכרה שלו בתחום המדעי הולכת וגוברת. אז זה, בשנת 1898 הועלתה האפשרות ללמד באוניברסיטת מקגיל במונטריאול, קנדה., שם הוא יישאר עד 1907. שינוי חדש זה אפשר לו סוף סוף להתחתן עם ארוסתו מרי ניוטון בשנת 1900 בניו זילנד. בשנת 1901 קיבל את פני בתו הראשונה והיחידה, בשם איילין.

• מאמר קשור: "חמשת העידנים של ההיסטוריה (והמאפיינים שלהם)"

מחקר בתחום הרדיואקטיביות

במהלך שהותו במונטריאול החל להתעניין בחקר הרדיואקטיביות, שכן בשנת 1896 גילה הפיזיקאי הצרפתי אנרי בקארל שאורניום פולט קרינה שלא נצפתה עד אותו רגע. כך שלוש שנים מאוחר יותר ב-1899 חקר רתרפורד כיצד קרינת האורניום הזו יכולה ליינן את האוויר, צפה באופן שבו הקרינה חדרה ליריעות מתכת שונות שבהן עטפה את האלמנט רַדִיוֹאַקטִיבִי.

בנוסף, הצליח לצפות ולמנות שלושה סוגים שונים של קרינה הנפלטת מאורניום: זו שחדרה הכי הרבה, שנקראת בטא, וזו שעשתה פחות, נקראת אלפא, ושלישית בשם גמא, שפולטת קרניים מאוד אנרגטיות.

המחקר שלו יתמקד כעת ביסוד הכימי תוריום, וגילה שהוא גם פולט קרינה ושהיא פוחתת באופן אקספוננציאלי לאחר זמן מה, מה שמאפשר לו להציג בשנת 1900 מושג חדש: תקופת היסודות הרדיואקטיביים.

לאור התגליות החדשות הללו, בשנת 1902, יחד עם פרדריק סודי, רתרפורד הגיע למסקנה כי תוריום מוציא אטומים רדיואקטיביים ושפליטה זו קשורה להתפרקות היסוד כִּימִי, ובכך ניסחה את התיאוריה של רדיואקטיביות טבעית, שהסבירה את השינוי הספונטני של היסודות.

בשנת 1904 העניקה לו החברה המלכותית את מדליית רומפורד, שפרסמה והכרה בתגליות החשובות שהמדען הזה השיג עד כה. באותה שנה פרסם את הספר שכותרתו "רדיואקטיביות" שבו, בין שאר הגישות הדגימו את חוסר הוודאות של עיקרון אי-השינוי של החומר, שכן היסודות הרדיואקטיביים, כפי שהם פולטים קרינה, הפכו ליסוד חדש בעל מאפיינים כימיים שונים.

רתרפורד האמין שהתרחשו התפוררות בליבת כדור הארץ שיהיו הגורם לשמירת הטמפרטורה של כוכב הלכת קבועה. בדרך זו הוא ישתף פעולה עם אוטו האן, שגילה את הביקוע הגרעיני של אורניום ותוריום.

ב-1907 עבר למנצ'סטר, כיוון שהתקבל כפרופסור באוניברסיטת העיר הזו. בדרך זו החלו לשתף פעולה עם הנס גייגר, ויחד הם הצליחו לזהות חלקיקי אלפא שנפלטו על ידי חומרים רדיואקטיביים; מקו המחקר הזה הם הצליחו להעריך את מספרו של אבוגדרו, המתייחס למספר החלקיקים המרכיבים חומר, בצורה ישירה יותר.

זה היה שנה לאחר מכן, ב-1908, כשהצליח לאשר את מה שהניח קודם לכן; שחלקיקי האלפא, שכבר הוזכרו, כשהם נפטרים מהמטען שלהם, הופכים לאטומי הליום. גילוי זה גרם לכך שבאותה שנה הוא זכה בפרס נובל לכימיה.

אחת התרומות החשובות ביותר שלו למדע הייתה גיבושו של מודל אטומי חדש ב-1911, המכונה המודל האטומי של רתרפורד., שבו הוא מעלה את קיומו של גרעין באטומים, שיהווה את המטען חיובי ונוצר כמעט על ידי כל המסה, מוקפת בקרום או קליפה של אלקטרונים, מטען שלילי.

• אולי יעניין אותך: "מארי קירי: ביוגרפיה של חוקר רדיואקטיביות חלוצי זה"

שלב מלחמת העולם הראשונה

בתקופת מלחמת העולם הראשונה (1914 -1918) הפיזיקאי התמקד בסיוע בגילוי צוללות באמצעות גלי קול. לאחר המלחמה, כבר ב-1919, הוא המשיך במחקר של חלקיקי אלפא ואטומים, במקרה זה חנקן, צפה כיצד חנקן הופך לחמצן על ידי ספיגת חלקיקי אלפא, ובכך להשיג את ההתמרה הראשונה מְלָאכוּתִי.

בשובו לקיימברידג' ב-1919 הוא נכנס לתפקיד מנהל מעבדת קוונדיש, והחליף את ג'יי.ג'יי. תומסון. בתקופה זו היו תרומותיו והשפעותיו בתחום הפיזיקה הגרעינית הגדולות ביותר.

בין הפיזיקאים הנודעים שלמדו במעבדה בתקופת הנהגתו של רתרפורד, ראוי להדגיש את ג'יימס צ'דוויק, שגילה את קיומו של הנייטרון; נילס בוהר, שאימת שהמודל האטומי של רתרפורד יציב, ורוברט אופנהיימר, נחשבו ליוצר של פצצת האטום.

• מאמר קשור: "ארבעת סוגי המדע העיקריים (ותחומי המחקר שלהם)"

שנות חיים אחרונות

במהלך שהותו במעבדת קוונדיש, הנחשבת לעידן המשגשג ביותר של הפיזיקאי, תור הזהב, הוא גם השיג מספר פרסים.

במשך חמש שנים (1925-1930) הוא היה נשיא החברה המלכותית, אגודה בה היה חבר מאז 1903 וזכה במדליית פרנקלין ב-1924 ובמדליית פאראדיי ב-1936. בנוסף, ב-1931 הוא נקרא לברון רתרפורד מנלסון, שכבר קיבל את התואר סר מאז 1914. למרות שכל ההכרות והשמחות הללו יקצצו במותה של בתו היחידה, איילין, ב-1930, בת 29 בלבד.

גם בתקופה זו עם ג'יימס צ'דוויק וצ'רלס דראמונד אליס הוא פרסם את הספר "קרינה של חומרים רדיואקטיביים" ב-1930, וכעבור שבע שנים כתב את העבודה "האלכימיה החדשה".

ארנסט רתרפורד מת ב-19 באוקטובר 1937, לאחר שלא הצליח להתאושש לחלוטין ולפתע התדרדר מניתוח. שרידיו נקברו במנזר וסטמינסטר, מה שהעניק לו מקום של כבוד לצד אייזק ניוטון וויליאם תומסון.