Rutherford Ernest (tahun kehidupan: 1871-08-30 - 1937-10-19) - Fisikawan Inggris, pencipta model planet atom, pendiri fisika nuklir. Dia adalah anggota Royal Society of London, dan dari tahun 1925 hingga 1930 - dan presidennya. Pria ini adalah pemenang Hadiah Nobel Kimia yang diterimanya pada tahun 1908.
Ilmuwan masa depan lahir di keluarga James Rutherford, seorang pembuat roda, dan Martha Thompson, seorang guru. Selain dia, keluarganya memiliki 5 putri dan 6 putra.
Pelatihan dan penghargaan pertama
Sebelum keluarganya pindah dari Pulau Selatan Selandia Baru ke Pulau Utara pada tahun 1889, Rutherford Ernest belajar di Christchurch, di Canterbury College. Sudah pada saat ini, kemampuan brilian ilmuwan masa depan terungkap. Setelah lulus dari tahun ke-4, Ernest mendapat penghargaan untuk karya terbaik di bidang matematika, dan juga meraih juara 1 ujian master fisika dan matematika.
Penemuan detektor magnetik
Menjadi master seni, Rutherford tidakmeninggalkan kuliah. Dia terjun ke dalam karya ilmiah independen tentang magnetisasi besi. Dia mengembangkan dan memproduksi perangkat khusus - detektor magnetik, yang menjadi salah satu penerima gelombang elektromagnetik pertama di dunia, serta "tiket masuk" Rutherford ke sains hebat. Perubahan penting segera terjadi dalam hidupnya.
Rutherford pergi ke Inggris
Mahasiswa muda paling berbakat dari mahkota Inggris dari Selandia Baru diberikan beasiswa kepada mereka setiap dua tahun. Pameran Dunia tahun 1851, yang memungkinkan untuk pergi ke Inggris untuk mempelajari ilmu pengetahuan. Pada tahun 1895, diputuskan bahwa dua orang Selandia Baru layak mendapat kehormatan seperti itu - fisikawan Rutherford dan ahli kimia Maclaurin. Namun, hanya ada satu tempat, dan harapan Ernest pupus. Untungnya, Maclaurin terpaksa meninggalkan perjalanan ini karena alasan keluarga, dan Rutherford Ernest tiba di Inggris pada musim gugur tahun 1895. Di sini ia mulai bekerja di Universitas Cambridge (di Laboratorium Cavendish) dan menjadi mahasiswa doktoral pertama J. Thomson, direkturnya (gambar di bawah).
Studi tentang sinar Becquerel
Thomson pada saat itu sudah menjadi ilmuwan terkenal, salah satu anggota Royal Society of London, dihormati oleh semua orang. Dia dengan cepat menghargai kemampuan Rutherford dan menariknya untuk bekerja pada studi ionisasi gas di bawah pengaruh sinar-X, yang dia lakukan. Namun, sudah pada tahun 1898, di musim panas, Ernest mengambil langkah pertamanya di bidang penelitian lain. Dia tertarik pada "sinar becquerel". Emisi garam uranium, terbukaBecquerel, seorang fisikawan Prancis, kemudian dikenal sebagai radioaktif. Ilmuwan Prancis, serta Curie, secara aktif terlibat dalam penelitiannya. Pada tahun 1898 Rutherford Ernest bergabung bekerja. Ilmuwan ini menemukan bahwa sinar ini termasuk aliran inti helium, bermuatan positif (partikel alfa), serta aliran elektron (partikel beta).
Studi lebih lanjut tentang sinar uranium
Karya Curie dipresentasikan ke Paris Academy of Sciences pada 18 Juli 1898, yang membangkitkan minat besar Rutherford. Di dalamnya, penulis menunjukkan bahwa selain uranium, ada unsur radioaktif lainnya (istilah ini digunakan untuk pertama kalinya saat itu). Rutherford kemudian memperkenalkan konsep waktu paruh - salah satu ciri pembeda utama dari unsur-unsur ini.
Ernest pada bulan Desember 1897 memperpanjang beasiswa pameran. Ilmuwan mendapat kesempatan untuk mempelajari lebih lanjut sinar uranium. Namun, pada April 1898, jabatan profesor di Universitas McGill setempat menjadi kosong di Montreal, dan Ernest memutuskan untuk pergi ke Kanada. Waktu magang telah berlalu. Jelas bagi semua orang bahwa Rutherford siap bekerja sendiri.
Pindah ke Kanada dan pekerjaan baru
Pada musim gugur tahun 1898, ia pindah ke Kanada. Pada awalnya, pengajaran Rutherford tidak terlalu berhasil: para siswa tidak menyukai kuliah, yang profesor muda, yang belum belajar untuk sepenuhnya merasakan audiensi, terlalu jenuh dengan detail. Ada juga beberapa kesulitan dalam karya ilmiah karena fakta bahwa kedatangan persiapan radioaktif yang dipesan oleh Rutherford tertunda. Namun, semuakekasaran segera dihaluskan, dan Ernest memulai rentetan keberuntungan dan kesuksesan. Namun, hampir tidak tepat untuk berbicara tentang kesuksesan: semuanya dicapai dengan kerja keras, yang melibatkan teman-teman barunya dan orang-orang yang berpikiran sama.
Penemuan hukum transformasi radioaktif
Sekitar Rutherford sudah membentuk suasana antusiasme dan semangat kreatif. Pekerjaan itu menyenangkan dan intens, itu menghasilkan kesuksesan besar. Rutherford menemukan emanasi thorium pada tahun 1899. Bersama Soddy pada tahun 1902-1903, ia telah sampai pada hukum umum yang berlaku untuk semua transformasi radioaktif. Harus dikatakan sedikit lebih banyak tentang peristiwa ilmiah yang penting ini.
Ilmuwan di seluruh dunia dengan tegas mengetahui pada saat itu bahwa tidak mungkin mengubah satu unsur kimia menjadi unsur lain, jadi impian para alkemis untuk mengekstrak emas dari timah harus dikubur selamanya. Dan kemudian sebuah karya muncul di mana dikatakan bahwa selama peluruhan radioaktif, transformasi unsur-unsur tidak hanya terjadi, tetapi mereka tidak dapat diperlambat atau dihentikan. Selain itu, hukum transformasi ini dirumuskan. Hari ini kita memahami bahwa muatan inti yang menentukan sifat kimia unsur dan posisinya dalam sistem periodik Mendeleev. Ketika muatan inti berkurang dua unit, yang terjadi selama peluruhan alfa, ia "bergerak" naik 2 sel dalam tabel periodik. Ini menggeser satu sel ke bawah dalam peluruhan beta elektronik, dan satu sel ke atas dalam peluruhan positron. Terlepas dari kejelasan hukum ini dan kesederhanaannya, penemuan ini adalah salah satu peristiwa terpenting dalam sains pada awal abad ke-20.abad.
Pernikahan dengan Mary Georgina Newton, kelahiran seorang putri
Pada saat yang sama, sebuah peristiwa penting terjadi dalam kehidupan pribadi Ernest. 5 tahun setelah pertunangan dengan Mary Georgina Newton, ilmuwan Ernest Rutherford menikahinya, yang biografinya saat ini telah ditandai dengan pencapaian yang signifikan. Gadis ini adalah putri pemilik rumah kos di Christchurch tempat dia pernah tinggal. Pada tahun 1901, pada tanggal 30 Maret, satu-satunya anak perempuan dalam keluarga Rutherford lahir. Peristiwa ini hampir bersamaan dengan lahirnya babak baru dalam ilmu fisika - fisika nuklir. Dan setelah 2 tahun, Rutherford menjadi anggota Royal Society of London.
Buku Rutherford, eksperimen pada foil transparan dengan partikel alfa
Ernest membuat 2 buku yang merangkum hasil pencarian dan pencapaian ilmiahnya. Yang pertama diterbitkan dengan judul "Radioaktivitas" pada tahun 1904. "Transformasi radioaktif" muncul setahun kemudian. Penulis buku-buku ini memulai penelitian baru saat ini. Dia menyadari bahwa radiasi radioaktif berasal dari atom, tetapi tempat kemunculannya tetap tidak jelas. Itu perlu untuk mempelajari perangkat kernel. Dan kemudian Ernest beralih ke teknik transiluminasi dengan partikel alfa, yang dengannya ia memulai pekerjaannya dengan Thomson. Eksperimen mempelajari bagaimana aliran partikel ini melewati lembaran tipis foil.
Model atom pertama Thompson
Model atom pertama diusulkan ketika diketahui bahwa elektron memiliki muatan negatif. Namun, mereka masuk ke dalam atom,umumnya netral secara listrik. Jadi pasti ada sesuatu dalam komposisinya yang membawa muatan positif. Untuk memecahkan masalah ini, Thomson mengusulkan model berikut: atom adalah sesuatu seperti setetes, bermuatan positif, dengan radius seperseratus juta sentimeter. Di dalamnya ada elektron kecil dengan muatan negatif. Di bawah pengaruh gaya Coulomb, mereka cenderung mengambil posisi di pusat atom, tetapi jika ada sesuatu yang tidak seimbang, mereka berosilasi, disertai dengan radiasi. Model ini menjelaskan keberadaan spektrum emisi, sebuah fakta yang diketahui pada saat itu. Telah menjadi jelas dari eksperimen bahwa dalam zat padat jarak antar atom kira-kira sama dengan ukurannya. Oleh karena itu, tampak jelas bahwa partikel alfa tidak dapat terbang melalui kertas timah, seperti halnya batu tidak dapat terbang melalui hutan di mana pepohonan tumbuh hampir berdekatan satu sama lain. Namun, percobaan pertama yang dilakukan oleh Rutherford meyakinkan bahwa ini tidak benar. Sebagian besar partikel alfa, hampir tanpa defleksi, menembus foil, dan hanya sedikit yang menunjukkan defleksi, kadang-kadang signifikan. Ernest Rutherford sangat tertarik dengan hal ini. Fakta menarik perlu dipelajari lebih lanjut.
model planet Rutherford
Dan kemudian intuisi Rutherford dan kemampuan ilmuwan ini untuk memahami bahasa alam kembali muncul. Ernest dengan tegas menolak model atom Thomson. Eksperimen Rutherford mengarah pada fakta bahwa ia mengajukan miliknya sendiri, yang disebut planet. Menurutnya, di tengahdari atom adalah nukleus, di mana seluruh massa atom tertentu terkonsentrasi, meskipun ukurannya agak kecil. Dan di sekitar nukleus, seperti planet yang berputar mengelilingi matahari, elektron bergerak. Massa mereka secara substansial lebih kecil daripada partikel alfa, dan itulah sebabnya yang terakhir praktis tidak menyimpang ketika mereka menembus awan elektron. Dan hanya ketika partikel alfa terbang dekat dengan inti bermuatan positif, gaya tolak Coulomb dapat dengan tajam membelokkan lintasan pergerakannya. Ini adalah teori Rutherford. Itu tentu saja merupakan penemuan yang luar biasa.
Hukum elektrodinamika dan model planet
Pengalaman Rutherford sudah cukup untuk meyakinkan banyak ilmuwan tentang keberadaan model planet. Namun, ternyata tidak begitu ambigu. Rumus Rutherford, yang diturunkan berdasarkan model ini, konsisten dengan data yang diperoleh selama percobaan. Namun, dia menyangkal hukum elektrodinamika!
Hukum-hukum ini, yang dibuat terutama oleh karya Maxwell dan Faraday, menyatakan bahwa muatan yang bergerak dengan laju yang dipercepat memancarkan gelombang elektromagnetik dan kehilangan energi karenanya. Dalam atom Rutherford, elektron bergerak dalam medan Coulomb inti dengan kecepatan yang dipercepat dan, menurut teori Maxwell, elektron harus kehilangan semua energinya dalam sepersepuluh juta detik, dan kemudian jatuh ke inti. Namun, ini tidak terjadi. Akibatnya, rumus Rutherford membantah teori Maxwell. Ernest mengetahui hal ini ketika tiba waktunya untuk kembali ke Inggris pada tahun 1907.
Pindah ke Manchester dan terima Hadiah Nobel
Karya Ernest di McGillUniversitas berkontribusi pada fakta bahwa ia menjadi sangat terkenal. Rutherford mulai bersaing dengan undangan ke pusat-pusat ilmiah di berbagai negara. Ilmuwan pada musim semi 1907 memutuskan untuk meninggalkan Kanada dan tiba di Manchester, di Universitas Victoria, di mana ia melanjutkan penelitiannya. Bersama dengan H. Geiger, ia menciptakan pada tahun 1908 penghitung partikel alfa - perangkat baru yang memainkan peran penting dalam menemukan bahwa partikel alfa adalah atom helium, terionisasi ganda. Rutherford Ernest, yang penemuannya sangat penting, menerima Hadiah Nobel pada tahun 1908 (dalam kimia, bukan fisika!).
Kerjasama dengan Niels Bohr
Sementara itu, pola planet semakin memenuhi pikirannya. Dan pada bulan Maret 1912, Rutherford mulai bekerja sama dan berteman dengan Niels Bohr. Kelebihan terbesar Bohr (fotonya disajikan di bawah) adalah bahwa ia memperkenalkan fitur-fitur baru yang fundamental ke dalam model planet - gagasan kuanta.
Dia mengajukan "postulat" yang sekilas tampak bertentangan secara internal. Menurutnya, atom memiliki orbit. Sebuah elektron, yang bergerak di sepanjang mereka, tidak memancar, bertentangan dengan hukum elektrodinamika, meskipun ia memiliki percepatan. Ilmuwan ini menunjukkan aturan yang dengannya orbit ini dapat ditemukan. Dia menemukan bahwa kuanta radiasi muncul hanya ketika elektron bergerak dari orbit ke orbit. Model atom Rutherford-Bohr memecahkan banyak masalah, dan juga menjadi terobosan ke dunia ide-ide baru. Penemuannya menyebabkan revisi radikal gagasan tentang materi, tentang pergerakannya.
Kegiatan ekstensif lebih lanjut
Pada tahun 1919Rutherford menjadi profesor di Universitas Cambridge dan direktur Laboratorium Cavendish. Lusinan ilmuwan dengan tepat menganggapnya sebagai guru mereka, termasuk mereka yang kemudian memenangkan Hadiah Nobel. Ini adalah J. Chadwick, G. Moseley, M. Oliphant, J. Cockcroft, O. Gan, V. Geytler, Yu. B. Khariton, P. L. Kapitsa, G. Gamov dan lain-lain Aliran penghargaan dan penghargaan semakin melimpah. Pada tahun 1914, Rutherford menerima bangsawan. Ia menjadi Presiden Asosiasi Inggris pada tahun 1923, dan dari tahun 1925 hingga 1930 menjadi Presiden Royal Society. Ernest menerima gelar baron pada tahun 1931 dan menjadi raja. Namun, terlepas dari beban kerja yang semakin tinggi, dan tidak hanya ilmiah, ia terus menyerang misteri nukleus dan atom.
Kami menawarkan satu fakta menarik terkait aktivitas ilmiah Rutherford. Diketahui bahwa Ernest Rutherford menggunakan kriteria berikut ketika memilih karyawannya: dia memberi orang yang pertama kali datang kepadanya tugas, dan jika seorang karyawan baru kemudian bertanya apa yang harus dilakukan selanjutnya, dia langsung dipecat.
Ilmuwan telah memulai eksperimen, yang berakhir dengan penemuan fisi buatan inti atom dan transformasi buatan elemen kimia. Pada tahun 1920, Rutherford meramalkan keberadaan deuteron dan neutron, dan pada tahun 1933 menjadi penggagas dan peserta dalam percobaan untuk menguji hubungan antara energi dan massa dalam proses nuklir. Pada tahun 1932, pada bulan April, ia mendukung gagasan penggunaan akselerator proton dalam studi reaksi nuklir.
Kematian Rutherford
Karya Ernest Rutherford dan karya siswanya, milik beberapa generasi, memiliki dampak besar pada sains dan teknologi, pada kehidupan jutaan orang. Ilmuwan hebat, tentu saja, tidak bisa tidak memikirkan apakah pengaruh ini akan positif. Namun, dia adalah seorang yang optimis, sangat percaya pada sains dan manusia. Ernest Rutherford, yang biografi singkatnya telah kami uraikan, meninggal pada 1937, pada 19 Oktober. Dia dimakamkan di Westminster Abbey.
