Ernest Rutherford: biografia i wkład tego nowozelandzkiego fizyka

Ernest Rutherford jest jednym z najbardziej uznanych badaczy w dziedzinie fizyki, ponieważ jego odkryć w tej dziedzinie było wiele.

Szczególnie interesowała go dziedzina eksperymentalna, czyli praktyczna weryfikacja swoich przekonań, by później ukonstytuować teorie. Jego głównym wkładem było odkrycie radioaktywnych cząstek alfa, beta i gamma; zmiana charakteru pierwiastka promieniotwórczego podczas jego rozpadu; oraz propozycja nowej struktury atomu złożonej z jądra.

W tej biografii Ernesta Rutherforda dokonamy przeglądu najważniejszych wydarzeń z życia tego badacza i najbardziej istotny wkład, jaki wniósł do nauki.

• Powiązany artykuł: „Werner Heisenberg: biografia tego niemieckiego fizyka teoretycznego”

Krótka biografia Ernesta Rutherforda

Ernest Rutherford urodził się 30 sierpnia 1871 roku w Brightwater w Nowej Zelandii. Był synem Jamesa Rutherforda, który był rolnikiem i Marthy Thompson, która poświęciła się nauczaniu. Jego rodzice zawsze chcieli zapewnić swoim wielu dzieciom dobre wykształcenie, było ich dwanaście, a Ernest był czwartym.

Młodzież i pierwsze lata szkolenia

Już od najmłodszych lat wyróżniały się jego wysokie zdolności i umiejętności arytmetyczne., będąc dość ciekawym dzieckiem. W ten sposób mógł wstąpić do Nelson College, gdzie oprócz umiejętności akademickich mógł rozwijać zdolności fizyczne w taki sam sposób, jak gracz rugby.

Po trzech latach nauki w Nelson College wstąpił do Canterbury College, gdzie kontynuował treningi rugby i uczęszczał do kół naukowych.

Podczas pobytu na Uczelni zaczęto dostrzegać jego wysokie umiejętności w zakresie eksperymentów naukowych, które wraz z jego zawsze nienaganne wyniki w nauce, pozwoliły mu kontynuować naukę i badania na Uniwersytecie Nowej Zelandii w okresie pięć lat.

Biorąc pod uwagę jego dobre oceny, po ukończeniu studiów Miał szczęście otrzymać jedyne stypendium w Nowej Zelandii na naukę matematyki, zdobywając tytuł magistra sztuki za dobre stopnie i uczestniczyć w badaniach z zakresu matematyki i fizyki.

Stopień licencjata uzyskał później w 1894 roku, dzięki czemu rok później mógł kontynuować studia w Wielkiej Brytanii, ni mniej, ni więcej niż w Cavendish Laboratories w Cambridge, prowadzonym przez Josepha Johna Thompsona, który został uznany w dziedzinie nauki za to, że odkrył elektron.

W sferze osobistej, a dokładniej sentymentalnej, Przed podróżą i osiedleniem się w Wielkiej Brytanii zaręczył się z Mary Geordina Newton, młoda kobieta, którą poznał podczas pobytu w Chriscruchs.

• Możesz być zainteresowany: „10 działów fizyki i ich dziedzin wiedzy”

Konsolidacja życia zawodowego na polu naukowym

Przez lata był w Cambridge Kontynuował badania nad falami elektromagnetycznymi i sposobami ich odbioru na duże odległości. Jego kariera w dziedzinie naukowej nadal się rozwijała, udało mu się zaprezentować wyniki swojej pracy Cambridge Physical Society i opublikować je w czasopiśmie naukowym Transakcja filozoficzna należąca do Towarzystwa Królewskiego.

Również na początku pobytu zaczął badać, wraz ze swoim kierownikiem laboratorium, J.J. Thompsonem, efekty wywoływane przez promieniowanie rentgenowskie rzutowane na gaz, odkrywając w ten sposób, że promienie te mogą jonizować powietrze, powodując dużą liczbę naładowane cząstki, mogące być zarówno dodatnie, jak i ujemne i rekombinować je, dając początek atomom neutralny.

Opracował więc również technikę pomiaru prędkości jonów i ich szybkości rekombinacja, proces odwrotny do jonizacji, w którym elektrony łączą się z jonami pozytywny.

Biorąc pod uwagę ciągłe badania i odkrycia, które dokonywał, jego uznanie w dziedzinie nauki rosło. Aby, w 1898 podniesiono możliwość nauczania na Uniwersytecie McGill w Montrealu w Kanadzie., gdzie pozostanie do 1907 roku. Ta nowa zmiana pozwoliła mu w końcu poślubić swoją narzeczoną Mary Newton w 1900 roku w Nowej Zelandii. W 1901 roku powitał swoją pierwszą i jedyną córkę o imieniu Eileen.

• Powiązany artykuł: „5 epok historii (i ich cechy)”

Badania w dziedzinie radioaktywności

Podczas pobytu w Montrealu zainteresował się badaniem radioaktywności, ponieważ w 1896 roku francuski fizyk Henri Becquerel odkrył, że uran emituje promieniowanie nieobserwowane do tej pory. Tak więc trzy lata później, w 1899 Rutherford badał, w jaki sposób promieniowanie uranu może jonizować powietrze, zaobserwował sposób, w jaki promieniowanie penetrowało różne blachy, którymi owinęło element radioaktywny.

Ponadto, był w stanie zaobserwować i nazwać trzy różne rodzaje promieniowania emitowanego przez uran: ten, który penetrował najwięcej, zwany beta, i ten, który robił mniej, zwany alfa i trzeci, zwany gamma, który emituje bardzo energetyczne promienie.

Jego badania skupiłyby się teraz na pierwiastku chemicznym torze, odkrywając, że również emituje promieniowanie i że po pewnym czasie spada wykładniczo, co pozwoliło mu przedstawić w 1900 roku nową koncepcję: okres pierwiastków promieniotwórczych.

Biorąc pod uwagę te nowe odkrycia, w 1902 roku Rutherford wraz z Frederickiem Soddy doszedł do wniosku, że: tor wyrzuca atomy radioaktywne i że ta emisja jest związana z rozpadem pierwiastka chemiczny, formułując w ten sposób teorię naturalnej promieniotwórczości, która wyjaśniała spontaniczną przemianę pierwiastków.

W 1904 roku Towarzystwo Królewskie przyznało mu Medal Rumforda, nagradzając i uznając ważne odkrycia, jakich do tej pory dokonał ten naukowiec. W tym samym roku opublikował książkę „Radioaktywność”, w której między innymi ukazywała niepewność zasady niezmienności materii, ponieważ pierwiastki promieniotwórcze, emitując promieniowanie, zostały przekształcone w nowy pierwiastek o innych właściwościach chemicznych.

Rutherford uważał, że w jądrze Ziemi nastąpiły rozpady, które byłyby przyczyną utrzymywania stałej temperatury planety. W ten sposób współpracowałby z Otto Hahnem, który odkrył rozszczepienie jądra uranu i toru.

W 1907 przeniósł się do Manchesteru, gdzie został przyjęty jako profesor na tamtejszym uniwersytecie. W ten sposób nawiązali współpracę z Hansem Geigerem i wspólnie byli w stanie wykryć cząstki alfa wyrzucane przez substancje radioaktywne; Na podstawie tej linii badań byli w stanie oszacować liczbę Avogadro, która odnosi się do liczby cząstek, z których składa się substancja, w bardziej bezpośredni sposób.

Dopiero rok później, w 1908 roku, mógł potwierdzić to, co wcześniej zakładał; że wspomniane już cząstki alfa, gdy pozbywają się ładunku, stają się atomami helu. To odkrycie oznaczało, że w tym samym roku zdobył Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii.

Jednym z jego najważniejszych wkładów w naukę było sformułowanie w 1911 roku nowego modelu atomowego, znanego jako model atomowy Rutherforda., gdzie podnosi istnienie w atomach jądra, które stanowiłby ładunek dodatni i utworzony przez prawie całą masę, otoczoną skorupą lub powłoką elektronów, ładunek negatywny.

• Możesz być zainteresowany: „Marie Curie: biografia pionierskiego badacza radioaktywności”

Etap I wojny światowej

W okresie I wojny światowej (1914 -1918) fizyk skupił się na pomocy w wykrywaniu okrętów podwodnych za pomocą fal dźwiękowych. Po wojnie, już w 1919 roku, kontynuował badania cząstek alfa i atomów, w tym przypadku azotu, zaobserwował, jak azot jest przekształcany w tlen poprzez pochłanianie cząstek alfa, osiągając w ten sposób pierwszą transmutację sztuczny.

Po powrocie do Cambridge w 1919 objął stanowisko dyrektora Cavendish Laboratory, zastępując J.J. Thomson. To w tym okresie jego wkład i wpływy w dziedzinie fizyki jądrowej były największe.

Wśród znanych fizyków, którzy studiowali w laboratorium za kierownictwa Rutherforda, warto zwrócić uwagę na Jamesa Chadwicka, który odkrył istnienie neutronu; Niels Bohr, który potwierdził, że model atomowy Rutherforda jest stabilny, oraz Robert Oppenheimer, uważali twórcę bomby atomowej.

• Powiązany artykuł: „4 główne rodzaje nauki (i ich dziedziny badań)”

Ostatnie lata życia

Podczas pobytu w Laboratorium Cavendisha, uważanym za najbogatszy czas fizyka, złoty wiek, otrzymał również wiele nagród.

Przez pięć lat (1925-1930) był prezesem Towarzystwa Królewskiego, towarzystwa, którego był członkiem od 1903 roku i został odznaczony Medalem Franklina w 1924 roku oraz Medalem Faradaya w 1936 roku. Ponadto w 1931 roku został mianowany baronem Rutherford of Nelson, mając już tytuł Sir od 1914 roku. Chociaż wszystkie te uznania i radości zostałyby skrócone przez śmierć jego jedynej córki, Eileen, w 1930 roku, która miała zaledwie 29 lat.

Również w tym okresie z Jamesem Chadwickiem i Charlesem Drummondem Ellis opublikował książkę „Promieniowanie substancji promieniotwórczych” w 1930 roku, a siedem lat później napisał pracę „Nowa alchemia”.

Ernest Rutherford zmarł 19 października 1937 roku, po nieudanej próbie powrotu do zdrowia i nagłym pogorszeniu się po operacji. Jego szczątki zostały pochowane w Opactwie Westminsterskim, przyznając mu honorowe miejsce obok Isaaca Newtona i Williama Thomsona.