Біографія Ернеста Резерфорда
Один із найбільших фізиків в історії, Ернест Резерфорд вважається батьком ядерної фізики.
Дитинство та ранні роки
Ернест Резерфорд народився 30 серпня 1871 р. у селі Спрінг Гроув (відомій також під назвою Брайтуотер) поблизу м. Нельсона, Нова Зеландія, в сім’ї фермера Джеймса Резерфорда та його дружини Марти Томсон (уродженки м. Хорнчерч, графство Есс).
При народженні, Ернеста, помилково, записали під ім’ям Ернест (від англ. “earnest” – “Серйозний”). У дитинстві Ернест ходить до школи м. Хевлок, після закінчення якої продовжує навчання у коледжі в м. Нельсон. Він старанно працює, щоб вступити до Кентерберійського коледжу, який був підрозділом Університету Нової Зеландії. У коледжі Ернест Резерфорд стає головою дискусійного клубу та бере активну участь у студентському житті.
У Кентерберійському коледжі Резерфорд здобуває вищу освіту, захищаючи звання бакалавра і магістра в галузі гуманітарних наук, а також бакалавра природничих наук, після чого, протягом двох років, займається дослідженнями в галузі електротехніки. У 1895 р. він вирушає до Англії підвищення рівня освіти, де з 1895 р. по 1898 р. працює у Кавендишської лабораторії при Кембриджському університеті. Він робить значний прорив (і деякий час тримає рекорд) у виявленні відстані, що визначає довжину електромагнітної хвилі.
Праці, дослідження та внесок у науку
У 1898 р. Резерфорд змінює Х’ю Лонгборна Каллендара на посади професора фізики, заснованої завдяки заступництву Вільяма МакДональда, в Університеті МакГілла. Саме тут Резерфорд досягне висот своєї дослідницької діяльності. Його робота в Університеті МакГілла увінчається здобуттям у 1908 р. Нобелівської премії в галузі хімії.
Резерфорд займається глибинними дослідженнями та практичним вивченням явища радіоактивності. У цей час, в 1899 р., він запроваджує поняття альфа- і бета-частиц. Цей тип радіаційного випромінювання вчений описує як два виразні (легко розрізняються) види випромінювання потоку частинок елементами торієм і ураном. Грунтуючись на їхній проникаючій здатності, Резерфорд чітко викладає відмінності цих радіаційних променів.
У 1900 р. в Університеті Нової Зеландії він здобуває ступінь доктора наук. З 1900 по 1903 до дослідницького проекту Резерфорда на тему трансмутації елементів в Університеті МакГілла приєднується юний дослідник Фредерік Содді.
Резерфорд відкриває і точно визначає, що радіація є наслідком спонтанного розкладання атомів. Вчений у найдрібніших подробицях спостерігає, а згодом і визначає, що зразком радіоактивного матеріалу потрібен певний час для зменшення його радіоактивності в 2 рази. Цей час Резерфорд називає “періодом напіврозпаду”.
Це відкриття надалі отримає практичне застосування: взявши за одиницю виміру рівномірну швидкість розпаду речовини, буде визначено вік планети Земля, що виявилася набагато старшою, ніж вік, що передбачається вченими того часу.
У 1903 р. Резерфорд виявляє, що радіація (вже відкрита), випромінювана ще безіменним радієм (відкритим у 1900 р. французьким хіміком Полом Віллардом) має відмінну рису (від альфа- і бета-випромінювань), не описаної раніше. Він також зауважує, що новий вид випромінювання має велику проникаючу здатність, і, не гаючи часу, дає йому самостійну назву «гамма-випромінювання». У 1907 р. Резерфорда призначають посаду професора фізики Манчестерського університету. У Манчестері вчений продовжує працювати з альфа-випромінюванням. Спільно з Гансом Гейгером, він розробляє цинк-сульфідний екран, що відображає, і іонізаційну камеру, призначену для підрахунку кількості альфа-частинок.
У 1907 р. Резерфорд, разом із Томасом Ройдсом, проводить хімічний досвід, що полягає у проходженні альфа-променів через вузьке вікно у вакуумну трубку. Промені незмінно породжують у трубці іскровий розряд, внаслідок чого утворюється спектр, що змінює свою природу аналогічно альфа-променям, що накопичилися у трубці. Далі експеримент показує, як починає утворюватись чистий спектр газу гелію. З цього випливає, що альфа-промені майже іонізують атоми, а точніше – ядра атомів, гелію.
У 1909 р. об’єднує зусилля з Гансом Гейгером та Ернестом Марсденом та проводить досвід Гейгера-Марсдена, націлений на виявлення та наочну демонстрацію істинної ядерної природи атомів. Експеримент проводиться для отримання чітко сформульованих результатів щодо властивостей альфа-часток. Резерфорд пропонує Гейгеру і Марсден отримати відхилення альфа-частинок на великі кути (попереджених результатів досвіду не було, оскільки, на момент його проведення, не існувало жодних теорій на цей рахунок). Шукані відхилення були знайдені, але мали одиничний характер і рівну, чітко організовану функцію кута відхилення. Тлумачення та результати цього експерименту в 1911 р. виливаються на уявлення моделі атома Резерфорда. Відповідно до його теорії, навіть маленьке позитивно заряджене ядро має електрони, що обертаються навколо нього. У 1919 р. Резерфорд вирушає в Кавендишскую лабораторію, де проводить (першим історія) досвід з трансмутації однієї речовини на інше, перетворивши з допомогою ядерної реакції азот на кисень. Цей досвід він здійснює спільно з Нільсом Бором, висуваючи при цьому теорію про існування нейтронів і про їхню ймовірну властивість відшкодовувати відштовхуючу властивість позитивно заряджених протонів, породжуючи силу ядерного тяжіння, що утримує ядро від розпаду.
У 1932 р. цю теорію існування нейтронів доводить Джеймс Чедвік, який одержав у 1935 р. Нобелівську премію в галузі фізики за це відкриття.
Особисте життя
У 1900 р. Резерфорд одружується з Марією Георгиною Ньютон. У них народжується дочка Ейлін Марія.
Нагороди та почесті
У 1908 р. Резерфорд отримує Нобелівську премію за революційні відкриття та успішні дослідження процесу розпаду речовин та наступних із нього хімічних властивостей радіоактивних речовин. У 1914 р. Резерфорда посвячують у лицарі. У 1916 р. вченого нагороджують медаллю імені сера Джеймса Гектора. У 1919 р. Резерфорд повертається в Кавендишську лабораторію при Кембриджському університеті, де його призначають посаду керівника лабораторії. У цей час він стає науковим наставником низки дослідників – Джеймса Чедвіка, Джона Дугласа Коккрофта, Едварда Віктора Епплтона та Томаса Синтона Уолтона, кожен з яких отримав Нобелівську премію за роботи в галузі атомних реакцій, відкриття нейтрона, наочних демонстрацій та хімічних досвіду. та іоносфери. У 1925 р. Резерфорда нагороджують почесним орденом “За заслуги” перед Великобританією. У 1931 р. він отримує почесний титул барона Резерфорда Нельсонського та Кембриджського у графстві Кембридж.
Після смерті, Резерфорда удостоюють честі бути похованим у Вестмінстерському абатстві, поруч із Дж. Дж. Томсоном та сером Ісааком Ньютоном.
Смерть
Ернест Резерфорд страждав на пупкову грижу, і оперувати його, на знак особливої честі (як носієві британського ордену «За заслуги»), належало тільки титулованому хірургу. Через довгі пошуки відповідної кандидатури, час було втрачено, і 19 жовтня 1937 р. в лікарні Резерфорд раптово помер.