Эрнэст Рэзерфорд

Эрнэст Рэзерфорд (;  года, Спрынг Грув, каля г. Нельсан, Новая Зеландыя — , Кембрыдж) — брытанскі фізік новазеландскага паходжання.

Вядомы як «бацька» ядзернай фізікі. Лаўрэат Нобелеўскай прэміі па хіміі 1908 года.

У 1911 годзе сваім знакамітым вопытам рассейвання α-часціц даказаў існаванне ў атамах дадатна зараджанага ядра і адмоўна зараджаных электронаў вакол яго. На аснове вынікаў вопыту стварыў планетарную мадэль атама.

 Біяграфія 

Рэзерфорд нарадзіўся ў Новай Зеландыі у невялікім мястэчку Спрынг-Грув (), размешчаным на поўначы Паўднёвага вострава блізу горада Нельсан, у сям’і фермера, які вырошчваў лён. Бацька — Джэймс Рэзерфорд, іміграваў з г. Перт (Шатландыя). Маці — Марта Томпсан, родам з Хорнчарча, графства Эсэкс, Англія. У гэты час іншыя шатландцы эмігравалі ў Квебек (Канада), але сям’і Рэзерфорд не пашанцавала і бясплатны квіток на параход урад даў да Новай Зеландыі, а не да Канады.

Эрнэст быў чацвёртым дзіцём у сям’і з дванаццаці дзяцей. Меў цудоўную памяць, волатаўскае здароўе і сілу.
З адзнакай закончыў пачатковую школу, атрымаўшы 580 балаў з 600 магчымых і прэмію ў 50 фунтаў стэрлінгаў для працягу вучобы ў каледжы Нельсана. Чарговая стыпендыя дазволіла яму працягнуць навучанне ў Кентэрберы-каледжы ў Крайстчэрчы (цяпер Новазеландскі ўніверсітэт). У тыя часы гэта быў маленькі ўніверсітэт з 150 студэнтамі і ўсяго 7 прафесарамі. Рэзерфорд захапляецца навукай і з першага дня пачынае даследчыцкую работу.

Яго магістарская праца, напісаная ў 1892 годзе, называлася «Магнетызацыя жалеза пры высокачастотных разрадах». Праца тычылася выяўлення высокачастотных радыёхваль, існаванне якіх было даказана ў 1888 годзе нямецкім фізікам Генрыхам Герцам. Рэзерфордам быў прыдуманы і зроблены прыбор — магнітны дэтэктар, адзін з першых прыёмнікаў электрамагнітных хваль.

Скончыўшы ўніверсітэт у 1894 годзе, Рэзерфорд на працягу года быў выкладчыкам у сярэдняй школе. Найболей адораным маладым падданым брытанскай кароны з тых, хто жыў у калоніях, адзін раз у два гады назначалася асаблівая Стыпендыя імя Сусветнай выстаўкі 1851 года — 150 фунтаў у год(Д.Данин, «Резерфорд»), якая давала магчымасць паехаць для далейшага прасоўвання ў навуцы ў Англію. У 1895 годзе Рэзерфорд быў ганараваны гэтай стыпендыяй, бо той, хто яе спачатку атрымаў — Мак-Кларэн, адмовіўся ад яе. Восенню таго ж года, заняўшы грошы на білет на параход да Вялікабрытаніі, Рэзерфорд прыбывае ў Англію ў Кавендышскую лабараторыю Кембрыджскага ўніверсітэта і робіцца першым дактарантам яе дырэктара Джозефа Джона Томсана. 1895 год быў першым годам, калі (па ініцыятыве Дж. Дж. Томсана) студэнты, якія скончылі іншыя ўніверсітэты, маглі працягваць навуковую працу ў лабараторыях Кембрыджа. Разам з Рэзерфордам гэтай магчымасцю скарысталіся, запісаўшыся ў Кавендышскую лабараторыю, Джон Мак-Ленан, Джон Таўнсэнд і Поль Ланжэвен. З Ланжэвенам Рэзерфорд працаваў у адным пакоі і пасябраваў з ім, гэта сяброўства працягвалася да канца іх жыцця.

У тым жа 1895 годзе былі складзены змовіны з Мэры Джарджынай Ньютан (1876—1945) — дачкой гаспадыні пансіёну, у якім жыў Рэзерфорд. (Вяселле адбылося ў 1900 годзе, 30 сакавіка 1901 года ў іх нарадзілася дачка — Эйлін Мэры (1901—1930), пазней жонка Ральфа Фаўлера, вядомага астрафізіка.)

Рэзерфорд планаваў займацца дэтэктарам радыёхваль ці хваль Герца, здаць экзамены па фізіцы і атрымаць ступень магістра. Але ў наступным годзе аказалася, што дзяржаўная пошта Вялікабрытаніі вылучыла грошы Марконі на гэту ж самую працу і адмовілася яе фінансаваць у Кавендышскай лабараторыі. Паколькі стыпендыі бракавала нават на ежу, Рэзерфорд змушаны быў пачаць працаваць рэпетытарам і асістэнтам у Дж. Дж. Томсана па тэме вывучэння працэсу іанізацыі газаў пад дзеяннем рэнтгенаўскіх праменяў. Разам з Дж. Дж. Томсанам Рэзерфорд адкрывае з’яву насычэння току пры іанізацыі газу.

У 1898 годзе Рэзерфорд адкрывае альфа- і бэта-прамяні. Праз год Поль Віяр адкрыў гама-выпраменьванне (назва гэтага тыпу іанізавальнага выпрамянення, як і першых дзвюх, прапанавана Рэзерфордам).

З лета 1898 года навуковец робіць першыя крокі ў даследаванні толькі што адкрытага з’явы радыеактыўнасці урану і торыю. Восенню Рэзерфорд па прапанове Томсана, пераадолеўшы конкурс у 5 чалавек, займае пасада прафесара ўніверсітэта Мак-Гіла у Манрэалі (Канада) з акладам 500 фунтаў стэрлінгаў ці 2500 канадскіх долараў у год. У гэтым універсітэце Рэзерфорд плённа супрацоўнічае з Фрэдэрыкам Содзі, у той час малодшым лабарантам хімічнага факультэта, пасля (як і Рэзерфорд) нобелеўскім лаўрэатам па хіміі (1921 г.). У 1903 годзе Рэзерфорд і Содди высунулі і давялі рэвалюцыйную ідэю пра ператварэнне элементаў падчас радыеактыўнага распаду.
У 1905 г. у верасні на год у Манрэаль у лабараторыю да Рэзерфорда прыехаў вучыцца Ота Ган, будучы нобелеўскі лаўрэат па хіміі з Германіі.

Атрымаўшы шырокую слыннасць дзякуючы сваім працам у вобласці радыеактыўнасці, Рэзерфорд робіцца запатрабаваным навукоўцам і атрымвае шматлікія прапановы працы ў навукова-даследчыцкіх цэнтрах розных краін свету. Увесну 1907 года ён пакідае Канаду і пачынае прафесарскую дзейнасць ва ўніверсітэце Вікторыі (цяпер — Манчэстэрскі ўніверсітэт) у Манчэстэры (Англія), дзе яго зарплата стала вышэй прыкладна ў 2,5 разу.

У 1908 годзе Рэзерфорду была прысуджана Нобелеўская прэмія па хіміі «за праведзеныя ім даследаванні ў вобласці распаду элементаў у хіміі радыеактыўных рэчываў».

Важнай і радаснай падзеяй у жыцці стала абранне навукоўца членам Лонданскага Каралеўскага таварыства ў 1903 годзе, а з 1925 па 1930 года ён займаў пост яго прэзідэнта. У 1931—1933 гадах Рэзерфорд быў прэзідэнтам Інстытута Фізікі.

У 1914 годзе Рэзерфорд ганараваны дваранскага тытула і робіцца «сэрам Эрнстам». 12 лютага ў Букінгемскім палацы кароль прысвяціў яго ў рыцары: ён быў хмарны ў прыдворны мундзір і падперазаны мячом.

Свой геральдычны герб, зацверджаны ў 1931 годзе, пэр Англіі барон Рэзерфорд Нельсан (так стаў клікацца вялікі фізік пасля ўзвядзення ў дваранскае званне) завершыў птушкай ківі, знакам Новай Зеландыі. Малюнак герба — выява экспаненты — крывой, што характарызуе манатонны працэс змяншэння з часам ліку радыеактыўных атамаў.

Эрнэст Рэзерфорд сканаў 19 кастрычніка 1937 года праз чатыры дні пасля тэрміновай аперацыі з нагоды нечаканага захворвання — ушчамлення кілы — у веку 66 гадоў (хоць яго бацькі пражылі да 90 гадоў)(Капица, 1938). Ён быў пахаваны ў Вэстмінстэрскім абацтве, каля магіл Ньютана, Дарвіна і Фарадэяhttp://to-name.ru/biography/ernest-rezerford.htm — Эрнест Резерфорд. Биографияhttp://www.e-reading-lib.org/chapter.php/94407/110/Danin_-_Rezerford.html — Краткая хронология жизни и деятельности Эрнста Резерфорда

 Навуковая дзейнасць 
міні|upright=1|Эрнэст Рэзерфорд на Сальвееўскім кангрэсе 1911 года.


Паводле ўспамінаў П. Л. Капіцы, Рэзерфорд быў яркім прадстаўніком англійскай эксперыментальнай школы ў фізіцы, якая характэрная імкненнем разабрацца ў ісце фізічнай з’явы і праверыць, ці можа яно быць растлумачана існымі тэорыямі (у адрозненне ад «нямецкай» школы эксперыментатараў, якая выходзіць з існых тэорый і імкнецца праверыць іх досведам). Ён мала карыстаўся формуламі і мала звяртаўся да матэматыкі, але быў геніяльным эксперыментатарам, напамінаючы ў гэтым дачыненні Фарадэя. Важнай якасцю Рэзерфорда як эксперыментатара, што адзначаецца Капіцам, была яго назіральнасць. У прыватнасці, дзякуючы ёй ён адкрыў эманацыю торыя, заўважыўшы адрозненні ў сведчаннях электраскопа, што мераў іянізацыю, пры адкрытых і зачыненых дзверцах у прыборы, што перакрывалі струмень паветра. Іншы прыклад — адкрыццё Рэзерфордам штучнай трансмутацыі элементаў, калі апрамяненне ядзер азота ў паветры альфа-часціцамі суправаджалася з’яўленнем высокаэнергічных часціц (пратонаў), якія мелі большы прабег, але вельмі рэдкіх.

Рэзерфорд напісаў і апублікаваў тры тамы прац. Усе яны носяць эксперыментальны характар.

1904 год — «Радыеактыўнасць».

1905 год — «Радыеактыўныя ператварэнні».

1930 год — «Выпрамяненні радыеактыўных рэчываў» (у суаўтарстве з Дж. Чэдвікам і Ч. Элісам).

12 вучняў Рэзерфорда сталі лаўрэатамі Нобелеўскай прэміі па фізіцы і хіміі. Адзін з найболей таленавітых вучняў Генры Мозлі, эксперыментальна паказалы фізічны сэнс Перыядычнага закона, загінуў у 1915 годзе на Галіпалі ў ходзе Дарданэльскай аперацыі. У Манрэалі Рэзерфорд працаваў з Ф. Содзі, Ота Ганам; у Манчэстэры — з Г. Гейгерам (у прыватнасці, дапамог таму распрацаваць лічыльнік для аўтаматычнага падліку лікі іанізавальных часціц), у Кембрыджы — з Н. Борам, П. Капіцам і многімі іншымі знакамітымі ў будучыні навукоўцамі.

 Вывучэнне з’явы радыеактыўнасці 

Пасля адкрыцця радыеактыўных элементаў пачалося актыўнае вывучэнне фізічнай прыроды іх выпрамянення. Рэзерфорду атрымалася выявіць складаны склад радыеактыўнага выпрамянення.

Вопыт складаўся ў наступным. Радыеактыўны прэпарат змяшчалі на дно вузкага канала свінцовага цыліндра, насупраць змяшчалася фотапласцінка. На выпрамяненне дзеяла магнітнае поле. Пры гэтым уся ўсталёўка знаходзілася ў вакууме.

У магнітным полі пучок распадаўся на тры часткі. Два складнікі першаснага выпрамянення адхіляліся ў процілеглыя бакі, што паказвала на наяўнасць у іх зарадаў процілеглых знакаў. Трэці складнік захоўваў просталінейнасць шырання. Выпрамяненне, што валодае дадатным зарадам, атрымала назва альфа-прамені, адмоўным — бэта-прамені, нейтральным — гама-прамені.

Вывучаючы прыроду альфа-выпрамяненні, Рэзерфорд правёў наступны эксперымент. На шляху альфа-часціц ён змясціў лічыльнік Гейгера, які мераў лік выпусканых часціц за вызначаны час. Пасля гэтага пры дапамозе электраметра ён памераў зарад часціц, выпушчаных за гэты ж час. Ведаючы сумарны зарад альфа-часціц і іх колькасць, Рэзерфорд вылічыў зарад адной такой часціцы. Ён апынуўся роўны двум элементарным.

Па адхіленні часціц у магнітам поле ён вызначыў дачыненне яе зарада да масы. Апынулася, што на адзін элементарны зарад даводзяцца дзве атамныя адзінкі масы.

Такім чынам, было ўсталявана, што пры зарадзе, роўным дзвюм элементарным, альфа-часціца мае чатыры атамныя адзінкі масы. З гэтага вынікае, што альфа-выпрамяненне — гэта струмень ядзер гелію.

У 1920 годзе Рэзерфорд выказаў здагадку, што павінна існаваць часціца масай, роўнай масе пратона, але не мелая электрычнага зарада — нейтрон. Аднак выявіць такую часціцу яму не атрымалася. Яе існаванне было эксперыментальна даказана Джэймсам Чэдвікам у 1932 годзе.

Апроч таго, Рэзерфорд удакладніў на 30 % адносіны зарада электрона да яго масы.

 Радыеактыўныя ператварэнні 

На грунце ўласцівасцей радыеактыўнага торыю Рэзерфорд адкрыў і вытлумачыў радыеактыўнае ператварэнне хімічных элементаў. Навуковец выявіў, што актыўнасць торыя ў зачыненай ампуле застаецца нязменнай, але калі прэпарат абдзімаць нават вельмі слабым струменем паветра, яго актыўнасць значна змяншаецца. Было выказана здагадка пра тое, што адначасная з альфа-часціцамі торый выпускае радыеактыўны газ.

Вынікі супольнай працы Рэзерфорда і яго калегі Фрэдэрыка Содзі былі апублікаваныя ў 1902—1903 гадах у шэрагу артыкулаў у «Philosophical Magazine». У гэтых артыкулах, прааналізаваўшы атрыманыя вынікі, аўтары прыйшлі да высновы пра магчымасць ператварэння адных хімічных элементаў у іншыя.

У выніку атамнага ператварэння ўтвараецца рэчыва зусім новага віду, цалкам адрознае па сваіх фізічных і хімічных уласцівасцях ад выточнага рэчыва

У тыя часы панавала ідэя пра нязменнасць і непадзельнасць атама, іншыя выбітныя навукоўцы, назіраючы аналагічныя з’явы, тлумачылі іх наяўнасцю «новых» элементаў у выточным рэчыве адпачатку. Аднак час паказаў хібнасць падобных уяўленняў. Наступныя працы фізікаў і хімікаў паказалі, у якіх выпадках адны элементы могуць ператварацца ў іншыя і якія законы прыроды кіруюць гэтымі ператварэнняміhttp://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/fizika/radioaktivnie_prevrashcheniya.html?page=0,0  — РАДИОАКТИВНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ|Энциклопедия Кругосвет.

 Закон радыеактыўнага распаду 

Выпампоўваючы паветра з пасудзіны з торыем, Рэзерфорд вылучыў эманацыю торыя (газ, вядомы цяпер як тарон ці радон-220, адзін з ізатопаў радона) і даследаваў яе іанізавальную здольнасць. Было высветлена, што актыўнасць гэтага газу кожную хвіліну меншае ўдвая.

Вывучаючы залежнасць актыўнасці радыеактыўных рэчываў ад часу, навуковец адкрыў закон радыеактыўнага распаду.

Бо ядры атамаў хімічных элементаў досыць устойлівыя, Рэзерфорд выказаў здагадку, што для іх ператварэння ці разбурэння патрэбна вельмі вялікая энергія. Першае ядро, падпалае штучнаму ператварэнню — ядро атама азота. Бамбуючы азот альфа-часціцамі з вялікай энергіяй, Рэзерфорд выявіў з’яўленне пратонаў — ядзер атама вадарода.

міні|upright=1.2|Схема досведу па рассейванні ɑ-часціц. 1 — радыеактыўны прэпарат, 2 — свінцовы цыліндр, 3 — фольга з доследнага матэрыялу, 4 — напаўпразрысты экран, пакрыты ZnS, 5 — мікраскоп.

 Эксперымент Гейгера — Марсдэна з залатой фольгай 

Рэзерфорд — адзін з нешматлікіх лаўрэатаў Нобелеўскай прэміі, хто зрабіў сваю самую вядомую працу пасля яе атрыманняcite: http://www.encyclopediabritanica.com/nucleus  (atom). Супольна з Гансам Гейгерам і Эрнстам Марсдэнам у 1909 годзе, ён правёў эксперымент, які прадэманстраваў існаванне ядра ў атаме. Рэзерфорд папрасіў Гейгера і Марсдэна ў гэтым эксперыменце шукаць альфа-часціцы з вельмі вялікімі кутамі адхілення, што не чакалася ад мадэлі атама Томсана у той час. Такія адхіленні, хоць і рэдкія, былі знойдзены, і імавернасць адхілення апынулася гладкай, хоць і хутка змяншальнай функцыяй вугла адхілення.

Пазней Рэзерфорд прызнаўся, што калі прапанаваў сваім вучням зладзіць эксперымент па рассейванні альфа-часціц на вялікія вуглы, ён сам не верыў у дадатны вынік.

 Гэта было амаль гэтак жа неверагодна, як калі б вы стралялі 15-цалевым снарадам у кавалак тонкай паперы, а снарад вярнуўся б да вас і здзейсніў удар.

Рэзерфорд змог інтэрпрэтаваць атрыманыя ў выніку эксперыменту дадзеныя, што прывяло яго да распрацоўкі планетарнай мадэлі атама ў 1911 годзе. Паводле гэтай мадэлі атам складаецца з вельмі маленькага дадатна зараджанага ядра, што змяшчае вялікую частку масы атама, і лёгкіх электронаў, якія звяртаюцца вакол яго.

 Цікавыя факты 
 За добры нораў Капіца даў мянушку Рэзерфорда «Кракадзілам». У 1931 годзе «Кракадзіл» выклапатаў 15 тысяч фунтаў стэрлінгаў на пабудову і абсталяванне адмысловага будынка лабараторыі для Капіцы. У лютым 1933 года ў Кембрыджы адбылося ўрачыстае адкрыццё лабараторыі. На тарцовай сцяне 2- павярховага будынка быў высечаны па камені велізарны, ва ўсю сцяну кракадзіл. Яго на заказ Капіцы зрабіў вядомы скульптар Эрык Гіл. Рэзерфорд сам вытлумачыў, што гэта ён. Уваходныя дзверы адкрылі пазалочаным ключом у форме кракадзіла«Квант» № 6, 1987, с. 14.

25 Кастрычніка 21-га Гады…
Адносіны з Рэзерфордам, ці, як я яго заву, Кракадзілам, паляпшаюцца.

Паводле слоў Іва, Капіца так тлумачыў прыдуманую ім мянушку: «Гэта жывёла ніколі не паварочвае назад і таму можа сімвалізаваць рэзерфордаўскую праніклівасць і яго імклівае пасоўванне наперад». Капіца дадаваў, што «ў Расіі на Кракадзіла глядзяць з сумессю жаху і захаплення».

 Э. Рэзерфорд, які адкрыў ядро атама, негатыўна адклікаўся пра перспектывы ядзернай энергетыкі: «Кожны, хто спадзяецца, што ператварэнні атамных ядзер стануць крыніцай энергіі, вызнае лухту»The Times archives, September 12, 1933, «The British association—breaking down the atom».
 Калі Пётр Капіца прыехаў працаваць у Кембрыдж да Рэзерфорда, то ён яму сказаў, што штат лабараторыі ўжо ўкамплектаваны. Тады Капіца спытаў:
 — Якую дапушчальную хібнасць вы дапушчаеце ў эксперыментах?
 — Звычайна каля 3 %.
 — А колькі чалавек працуе ў лабараторыі?
 — 30.
 — Тады 1 чалавек складае прыкладна 3 % ад 30.
 Рэзерфорд засмяяўся і прыняў Капіцу ў якасці «дапушчальнай хібнасці». У рэчаіснасці ж Капіцу ўзялі ў лабараторыю дзякуючы рэкамендацыі фізіка Ёфэ.
 Атрымаўшы ў 1908 годзе вестку пра прысуджэнне яму Нобелеўскай прэміі па хіміі, Рэзерфорд заявіў: «Уся навука — ці фізіка, ці калекцыяніраванне марак». (All science is either physics or stamp collecting.).

 Памяць 

злева|thumb|180px|Скульптура маладога Эрнэста Рэзерфорда. Мемарыял у Новай Зеландыі.

Рэзерфорд з’яўляецца адным з самых шаноўных у свеце навукоўцаўP. P. O’Shea: Ernest Rutherford. His Honours and Distinctions. In: Notes and Records of the Royal Society of London. Band 27, Nummer 1, 1972, S. 67 (doi:10.1098/rsnr.1972.0009).. У 1914 годзе Георг V прысвяціў Рэзерфорда ў рыцарыThe London Gazette. Nummer 28806, 24. Februar 1914, S. 1546 (PDF)., у якасці рыцара-бакалаўра. У 1925 годзе прыняў ягоThe London Gazette. Nummer 33007, Supplement, 1. Januar 1925, S. 3 (PDF). у члены Ордэна Заслуг, а ў 1931 годзе прызначыў РэзерфордаThe London Gazette. Nummer 33675, Supplement, 1. Januar 1931, S. 1 (PDF). баронам.

У гонар Эрнэста Рэзерфорда названы:
 хімічны элемент нумар 104 у перыядычнай сістэме — Рэзерфордый, упершыню сінтэзаваны ў 1964 годзе і атрымалы дадзеную назву ў 1997 (да гэтага насіў назву «Курчатавій»);
 лабараторыя Рэзерфорда — Эплтана, адна з нацыянальных лабараторый Вялікабрытаніі, адкрытая ў 1957 годзе;
 астэроід (1249) Рэзерфордыя;
 кратар на адваротным баку Месяца;
 кратар на Марсе;
 Медаль і прэмія Рэзерфорда Інстытута фізікі (Вялікабрытанія);
 .

 Бібліяграфія 














Катэгорыя:Вучоныя Вялікабрытаніі
Катэгорыя:Лаўрэаты Нобелеўскай прэміі па хіміі
Катэгорыя:Першаадкрывальнікі хімічных элементаў
Катэгорыя:Выкладнікі ўніверсітэта Макгіла
Катэгорыя:Члены Лонданскага каралеўскага таварыства
Катэгорыя:Прэзідэнты Каралеўскага таварыства
Катэгорыя:Члены і члены-карэспандэнты Нацыянальнай акадэміі навук ЗША
Катэгорыя:Ганаровыя члены АН СССР
Катэгорыя:Члены Папскай акадэміі навук
Катэгорыя:Філатэлісты Вялікабрытаніі
Катэгорыя:Узнагароджаныя медалём Коплі
Катэгорыя:Вікіпедыя:Істотныя артыкулы