Rutherford Ernest (سنوات الحياة: 1871-30-08 - 1937-19-10) - فيزيائي إنجليزي ، مبتكر النموذج الكوكبي للذرة ، مؤسس الفيزياء النووية. كان عضوًا في الجمعية الملكية بلندن ، ومن عام 1925 إلى عام 1930 - ورئيسها. هذا الرجل هو الحائز على جائزة نوبل في الكيمياء التي حصل عليها عام 1908.
ولد عالم المستقبل في عائلة جيمس رذرفورد ، صانع عجلات ، ومارثا طومسون ، معلمة. بالإضافة إليه ، فإن العائلة لديها 5 بنات و 6 أبناء.
التدريب والجوائز الأولى
قبل انتقال العائلة من الجزيرة الجنوبية في نيوزيلندا إلى الجزيرة الشمالية في عام 1889 ، درس رذرفورد إرنست في كرايستشيرش ، في كلية كانتربري. بالفعل في هذا الوقت ، تم الكشف عن القدرات الرائعة لعالم المستقبل. بعد تخرجه من السنة الرابعة ، حصل إرنست على جائزة أفضل عمل في مجال الرياضيات ، كما احتل المركز الأول في امتحانات الماجستير في الفيزياء والرياضيات.
اختراع الكاشف المغناطيسي
لم يصبح رذرفورد على درجة الماجستير في الفنونترك الكلية. انغمس في العمل العلمي المستقل حول مغنطة الحديد. لقد طور وصنع جهازًا خاصًا - كاشفًا مغناطيسيًا ، والذي أصبح أحد أوائل أجهزة استقبال الموجات الكهرومغناطيسية في العالم ، بالإضافة إلى "تذكرة دخول" رذرفورد إلى العلوم العظيمة. سرعان ما حدث تغيير مهم في حياته
رذرفورد يذهب إلى إنجلترا
حصل الطلاب الأكثر موهبة في التاج الإنجليزي من نيوزيلندا على منحة دراسية لهم كل عامين. المعرض العالمي لعام 1851 والذي أتاح الذهاب إلى إنجلترا لدراسة العلوم. في عام 1895 ، تقرر أن اثنين من النيوزيلنديين يستحقان مثل هذا الشرف - الفيزيائي رذرفورد والكيميائي ماكلورين. ومع ذلك ، كان هناك مكان واحد فقط ، وتبددت آمال إرنست. لحسن الحظ ، أُجبر ماكلورين على التخلي عن هذه الرحلة لأسباب عائلية ، ووصل رذرفورد إرنست إلى إنجلترا في خريف عام 1895. هنا بدأ العمل في جامعة كامبريدج (في مختبر كافنديش) وأصبح أول طالب دكتوراه لجيه طومسون ، مديرها (في الصورة أدناه).
دراسة أشعة بيكريل
بحلول ذلك الوقت كان طومسون بالفعل عالمًا مشهورًا ، أحد أعضاء الجمعية الملكية في لندن ، ويحظى باحترام الجميع. وسرعان ما قدر قدرات رذرفورد وجذبه للعمل على دراسة تأين الغازات تحت تأثير الأشعة السينية ، والتي قام بها. ومع ذلك ، في عام 1898 ، في الصيف ، اتخذ إرنست خطواته الأولى في مجال بحثي آخر. كان مهتمًا بـ "أشعة بيكريل". انبعاث ملح اليورانيوم مفتوحاأصبح بيكريل ، الفيزيائي الفرنسي ، معروفًا فيما بعد بالنشاط الإشعاعي. شارك العالم الفرنسي ، وكذلك كوريس ، بنشاط في أبحاثه. في عام 1898 ، انضم رذرفورد إرنست إلى العمل. اكتشف هذا العالم أن هذه الحزم تشمل تيارات من نوى الهليوم ، موجبة الشحنة (جسيمات ألفا) ، وكذلك تيارات من الإلكترونات (جسيمات بيتا).
مزيد من الدراسة لأشعة اليورانيوم
تم تقديم عمل كوري إلى أكاديمية باريس للعلوم في 18 يوليو 1898 ، مما أثار اهتمامًا كبيرًا من رذرفورد. في ذلك ، أشار المؤلفون إلى أنه بالإضافة إلى اليورانيوم ، هناك عناصر مشعة أخرى (تم استخدام هذا المصطلح لأول مرة في ذلك الوقت). قدم رذرفورد لاحقًا مفهوم نصف العمر - أحد السمات المميزة الرئيسية لهذه العناصر.
مدد إرنست في ديسمبر 1897 منحة المعرض. حصل العالم على فرصة لمزيد من دراسة أشعة اليورانيوم. ومع ذلك ، في أبريل 1898 ، أصبح أستاذ بجامعة ماكجيل المحلية شاغرًا في مونتريال ، وقرر إرنست الذهاب إلى كندا. لقد مضى وقت التلمذة الصناعية. كان من الواضح للجميع أن رذرفورد مستعد للعمل بمفرده.
الانتقال إلى كندا ووظيفة جديدة
في خريف عام 1898 ، انتقل إلى كندا. في البداية ، لم يكن تعليم رذرفورد ناجحًا للغاية: لم يعجب الطلاب بالمحاضرات ، والتي كان الأستاذ الشاب ، الذي لم يتعلم بعد ليشعر الجمهور بشكل كامل ، مشبعًا بالتفاصيل. كانت هناك أيضًا بعض الصعوبات في العمل العلمي بسبب حقيقة أن وصول المستحضرات المشعة التي طلبها رذرفورد قد تأخر. ومع ذلك ، كل شيءسرعان ما تلاشت الخشونة ، وبدأ إرنست سلسلة من الحظ والنجاح. ومع ذلك ، ليس من المناسب التحدث عن النجاح: فقد تم تحقيق كل شيء من خلال العمل الجاد ، والذي شارك فيه أصدقاؤه الجدد والأشخاص المتشابهون في التفكير.
اكتشاف قانون التحولات المشعة
حول رذرفورد شكّل بالفعل جوًا من الحماس الإبداعي والعاطفة. كان العمل ممتعًا ومكثفًا ، وأدى إلى نجاح كبير. اكتشف رذرفورد انبعاث الثوريوم في عام 1899. جنبا إلى جنب مع Soddy في 1902-1903 ، توصل بالفعل إلى قانون عام ينطبق على جميع التحولات المشعة. يجب أن يقال المزيد عن هذا الحدث العلمي المهم
علم العلماء في جميع أنحاء العالم في ذلك الوقت أنه من المستحيل تحويل عنصر كيميائي إلى آخر ، لذلك يجب أن تدفن أحلام الكيميائيين في استخراج الذهب من الرصاص إلى الأبد. ثم ظهر عمل قيل فيه إنه أثناء التحلل الإشعاعي ، لا تحدث تحولات العناصر فقط ، ولكن لا يمكن إبطائها أو إيقافها. علاوة على ذلك ، تمت صياغة قوانين هذه التحولات. نحن نفهم اليوم أن شحنة النواة هي التي تحدد الخصائص الكيميائية للعنصر وموقعه في النظام الدوري لمندليف. عندما تقل شحنة النواة بمقدار وحدتين ، والذي يحدث أثناء تحلل ألفا ، فإنها "تتحرك" خليتين لأعلى في الجدول الدوري. إنه ينقل خلية واحدة إلى أسفل في اضمحلال بيتا الإلكتروني ، وخلية واحدة إلى أعلى في اضمحلال البوزيترون. على الرغم من وضوح هذا القانون وبساطته الواضحة ، إلا أن هذا الاكتشاف كان من أهم الأحداث في العلم في بداية القرن العشرين.القرن
الزواج من ماري جورجينا نيوتن ، ولادة ابنة
في الوقت نفسه ، حدث حدث مهم في حياة إرنست الشخصية. بعد 5 سنوات من المشاركة مع ماري جورجينا نيوتن ، تزوجها العالم إرنست رذرفورد ، التي كانت سيرتها الذاتية في هذا الوقت قد تميزت بالفعل بإنجازات مهمة. كانت هذه الفتاة ابنة صاحبة المنزل الداخلي في كرايستشيرش حيث كان يعيش ذات يوم. في عام 1901 ، في 30 مارس ، ولدت الابنة الوحيدة في عائلة رذرفورد. تزامن هذا الحدث تقريبًا مع ولادة فصل جديد في العلوم الفيزيائية - الفيزياء النووية. وبعد عامين ، أصبح رذرفورد عضوًا في الجمعية الملكية بلندن.
كتب رذرفورد ، تجارب على رقائق نصف شفافة مع جزيئات ألفا
أنشأ إرنست كتابين لخص فيهما نتائج أبحاثه وإنجازاته العلمية. نُشر الأول تحت عنوان "النشاط الإشعاعي" عام 1904. ظهرت "التحولات المشعة" بعد عام. بدأ مؤلف هذه الكتب بحثًا جديدًا في هذا الوقت. لقد أدرك أن الإشعاع المشع كان من الذرات ، لكن مكان حدوثه ظل غير واضح على الإطلاق. كان من الضروري دراسة جهاز النواة. ثم تحول إرنست إلى تقنية النقل الضوئي بجزيئات ألفا ، والتي بدأ بها عمله مع طومسون. درست التجارب كيف يمر تدفق هذه الجسيمات عبر صفائح رقيقة من الرقائق.
نموذج طومسون الأول للذرة
تم اقتراح النموذج الأول للذرة عندما أصبح معروفًا أن للإلكترونات شحنة سالبة. ومع ذلك ، فإنها تدخل في الذرات ،محايدة كهربائيا بشكل عام. لذلك يجب أن يكون هناك شيء في تركيبته يحمل شحنة موجبة. لحل هذه المشكلة ، اقترح طومسون النموذج التالي: الذرة هي شيء يشبه القطرة ، موجبة الشحنة ، نصف قطرها مائة مليون من السنتيمتر. يوجد بداخلها إلكترونات صغيرة ذات شحنة سالبة. تحت تأثير قوى كولوم ، فإنها تميل إلى اتخاذ موقع في نفس مركز الذرة ، ولكن إذا كان هناك شيء غير متوازن ، فإنها تتأرجح ، مصحوبة بالإشعاع. أوضح هذا النموذج وجود أطياف الانبعاث ، وهي حقيقة معروفة في ذلك الوقت. لقد أصبح واضحًا بالفعل من التجارب أنه في المواد الصلبة ، تكون المسافات بين الذرات تقريبًا نفس أحجامها. لذلك بدا واضحًا أن جسيمات ألفا لا تستطيع الطيران عبر القصدير ، تمامًا كما لا يمكن للحجر أن يطير عبر غابة حيث نمت الأشجار بالقرب من بعضها البعض تقريبًا. ومع ذلك ، فإن التجارب الأولى التي أجراها رذرفورد أقنعت أن الأمر لم يكن كذلك. اخترقت معظم جسيمات ألفا ، بدون انحراف تقريبًا ، الرقاقة ، وأظهر القليل منها انحرافًا ، وأحيانًا يكون مهمًا. كان إرنست رذرفورد مهتمًا جدًا بهذا. حقائق مثيرة للاهتمام تتطلب مزيدا من الدراسة.
نموذج الكواكب رذرفورد
ثم ظهر حدس رذرفورد وقدرة هذا العالم على فهم لغة الطبيعة مرة أخرى. رفض إرنست بحزم نموذج طومسون للذرة. أدت تجارب رذرفورد إلى حقيقة أنه طرح تجربته الخاصة ، والتي تسمى الكواكب. وفقا لها ، في المركزمن الذرة هي النواة ، حيث تتركز الكتلة الكاملة لذرة معينة ، على الرغم من صغر حجمها نوعًا ما. وحول النواة ، مثل الكواكب التي تدور حول الشمس ، تتحرك الإلكترونات. كتلتها أقل بكثير من تلك الموجودة في جسيمات ألفا ، وهذا هو السبب في أن الأخيرة لا تنحرف عمليًا عندما تخترق سحب الإلكترون. وفقط عندما يطير جسيم ألفا بالقرب من نواة موجبة الشحنة ، يمكن لقوة كولوم الطاردة أن تثني بشكل حاد مسار حركتها. هذه هي نظرية رذرفورد. لقد كان بالتأكيد اكتشافًا رائعًا.
قوانين الديناميكا الكهربائية ونموذج الكواكب
كانت تجربة رذرفورد كافية لإقناع العديد من العلماء بوجود نموذج كوكبي. ومع ذلك ، اتضح أنه ليس واضحًا جدًا. كانت صيغة رذرفورد ، التي اشتقها بناءً على هذا النموذج ، متوافقة مع البيانات التي تم الحصول عليها أثناء التجربة. ومع ذلك ، فقد دحضت قوانين الديناميكا الكهربائية!
هذه القوانين ، التي تم وضعها بشكل أساسي من خلال أعمال ماكسويل وفاراداي ، تنص على أن الشحنة التي تتحرك بمعدل متسارع تشع الموجات الكهرومغناطيسية وتفقد الطاقة بسبب ذلك. في ذرة رذرفورد ، يتحرك الإلكترون في حقل كولوم للنواة بمعدل متسارع ، ووفقًا لنظرية ماكسويل ، يجب أن يفقد كل طاقته في جزء من عشرة ملايين من الثانية ، ثم يسقط على النواة. ومع ذلك، فإن هذا لم يحدث. وبالتالي ، دحضت صيغة رذرفورد نظرية ماكسويل. عرف إرنست هذا عندما حان وقت العودة إلى إنجلترا عام 1907.
انتقل إلى مانشستر واستلم جائزة نوبل
عمل إرنست في ماكجيلساهمت الجامعة في حقيقة أنه أصبح مشهوراً للغاية. بدأ رذرفورد في التنافس مع الدعوات إلى مراكز علمية في بلدان مختلفة. قرر العالم في ربيع عام 1907 مغادرة كندا ووصل مانشستر ، في جامعة فيكتوريا ، حيث واصل أبحاثه. جنبا إلى جنب مع H. Geiger ، ابتكر في عام 1908 عداد جسيمات ألفا - وهو جهاز جديد لعب دورًا مهمًا في اكتشاف أن جسيمات ألفا هي ذرات هيليوم ، مؤينة بشكل مضاعف. رذرفورد إرنست ، الذي كانت اكتشافاته ذات أهمية كبيرة ، حصل على جائزة نوبل عام 1908 (في الكيمياء ، وليس في الفيزياء!).
التعاون مع نيلز بور
وفي الوقت نفسه ، شغل نمط الكواكب عقله أكثر فأكثر. وفي مارس 1912 ، بدأ رذرفورد في التعاون مع نيلز بور وتكوين صداقات معه. كان أعظم ميزة لبوهر (صورته معروضة أدناه) أنه قدم ميزات جديدة بشكل أساسي في النموذج الكوكبي - فكرة الكوانتا.
طرح "افتراضات" بدت متناقضة داخليًا للوهلة الأولى. ووفقا له ، للذرة مدارات. الإلكترون ، الذي يتحرك على طولها ، لا يشع ، خلافًا لقوانين الديناميكا الكهربية ، على الرغم من أن لديه تسارعًا. أشار هذا العالم إلى قاعدة يمكن من خلالها العثور على هذه المدارات. اكتشف أن كمات الإشعاع تظهر فقط عندما ينتقل الإلكترون من مدار إلى مدار. حل نموذج رذرفورد-بور للذرة العديد من المشكلات ، وأصبح أيضًا اختراقًا في عالم الأفكار الجديدة. أدى اكتشافه إلى مراجعة جذرية للأفكار حول المادة ، حول حركتها.
أنشطة مكثفة أخرى
في عام 1919أصبح رذرفورد أستاذًا في جامعة كامبريدج ومديرًا لمختبر كافنديش. اعتبره عشرات العلماء بحق معلمهم ، بمن فيهم أولئك الذين فازوا فيما بعد بجوائز نوبل. هؤلاء هم ج. خاريتون ، ب. Kapitsa و G. Gamov وآخرون. أصبح تدفق التكريم والجوائز وفيرًا أكثر فأكثر. في عام 1914 ، تلقى رذرفورد طبقة النبلاء. أصبح رئيسًا للجمعية البريطانية في عام 1923 ، ومن عام 1925 إلى عام 1930 كان رئيسًا للجمعية الملكية. حصل إرنست على لقب البارون في عام 1931 وأصبح سيدًا. ومع ذلك ، على الرغم من أعباء العمل المتزايدة ، وليس فقط الأحمال العلمية ، فإنه يواصل مهاجمة ألغاز النواة والذرة.
نقدم لك حقيقة واحدة مثيرة للاهتمام تتعلق بالأنشطة العلمية لروذرفورد. من المعروف أن إرنست رذرفورد استخدم المعيار التالي عند اختيار موظفيه: لقد أعطى الشخص الذي أتى إليه لأول مرة مهمة ، وإذا سأل موظف جديد بعد ذلك عما يجب فعله بعد ذلك ، تم فصله على الفور.
بدأ العالم بالفعل تجارب انتهت باكتشاف الانشطار الاصطناعي للنواة الذرية والتحول الاصطناعي للعناصر الكيميائية. في عام 1920 ، تنبأ رذرفورد بوجود الديوترون والنيوترون ، وفي عام 1933 أصبح البادئ والمشارك في تجربة لاختبار العلاقة بين الطاقة والكتلة في العمليات النووية. في عام 1932 ، في أبريل ، أيد فكرة استخدام مسرعات البروتونات في دراسة التفاعلات النووية.
موت رذرفورد
كان لأعمال إرنست رذرفورد وأعمال طلابه ، المنتمين إلى عدة أجيال ، تأثير كبير على العلوم والتكنولوجيا ، وعلى حياة الملايين من الناس. لا يسع العالم العظيم ، بالطبع ، إلا أن يفكر فيما إذا كان هذا التأثير سيكون إيجابياً. ومع ذلك ، كان متفائلاً ، ويؤمن بالعلم وبالناس. توفي إرنست رذرفورد ، الذي وصفنا سيرته الذاتية الموجزة ، عام 1937 ، في 19 أكتوبر. دفن في وستمنستر أبي.
