Rutherford Ernest (años de vida: 1871-08-30 - 1937-10-19) - Físico inglés, creador del modelo planetario del átomo, fundador de la física nuclear. Fue miembro de la Royal Society of London, y de 1925 a 1930, y su presidente. Este hombre es el ganador del Premio Nobel de Química, que recibió en 1908.
El futuro científico nació en la familia de James Rutherford, un carretero, y Martha Thompson, una maestra. Además de él, la familia tenía 5 hijas y 6 hijos.
Formación y primeros premios
Antes de que la familia se mudara de la Isla Sur de Nueva Zelanda a la Isla Norte en 1889, Rutherford Ernest estudió en Christchurch, en Canterbury College. Ya en este momento, se revelaron las brillantes habilidades del futuro científico. Después de graduarse del cuarto año, Ernest fue premiado por el mejor trabajo en el campo de las matemáticas y también obtuvo el primer lugar en los exámenes de maestría en física y matemáticas.
Invención del detector magnético
Al convertirse en un maestro de las artes, Rutherford nodejó la Universidad. Se sumergió en el trabajo científico independiente sobre la magnetización del hierro. Desarrolló y fabricó un dispositivo especial: un detector magnético, que se convirtió en uno de los primeros receptores de ondas electromagnéticas del mundo, así como en el "boleto de entrada" de Rutherford a la gran ciencia. Pronto se produjo un cambio importante en su vida.
Rutherford va a Inglaterra
Los jóvenes más dotados de la corona inglesa de Nueva Zelanda recibieron una beca cada dos años. La Exposición Universal de 1851, que permitió ir a Inglaterra a estudiar ciencias. En 1895, se decidió que dos neozelandeses merecían tal honor: el físico Rutherford y el químico Maclaurin. Sin embargo, solo había un lugar y las esperanzas de Ernest se desvanecieron. Afortunadamente, Maclaurin se vio obligado a abandonar este viaje por motivos familiares, y Rutherford Ernest llegó a Inglaterra en el otoño de 1895. Aquí comenzó a trabajar en la Universidad de Cambridge (en el Laboratorio Cavendish) y se convirtió en el primer estudiante de doctorado de J. Thomson, su director (en la foto de abajo).
Estudio de los rayos de Becquerel
Thomson para ese entonces ya era un conocido científico, uno de los miembros de la Royal Society de Londres, respetado por todos. Rápidamente apreció las habilidades de Rutherford y lo atrajo para trabajar en el estudio de la ionización de gases bajo la influencia de los rayos X, que llevó a cabo. Sin embargo, ya en 1898, en pleno verano, Ernest da sus primeros pasos en otro ámbito de investigación. Estaba interesado en los "rayos becquerel". Emisión de sal de uranio, abiertoBecquerel, un físico francés, más tarde se hizo conocido como radiactivo. El científico francés, así como los Curie, participaron activamente en su investigación. En 1898 Rutherford Ernest se unió a la obra. Este científico descubrió que estos haces incluyen flujos de núcleos de helio, cargados positivamente (partículas alfa), así como flujos de electrones (partículas beta).
Más estudios sobre los rayos de uranio
El trabajo de los Curie fue presentado en la Academia de Ciencias de París el 18 de julio de 1898, lo que despertó gran interés de Rutherford. En él, los autores señalaron que además del uranio, existen otros elementos radiactivos (este término se usó por primera vez en ese momento). Más tarde, Rutherford introdujo el concepto de vida media, una de las principales características distintivas de estos elementos.
Ernest en diciembre de 1897 extendió la beca de exhibición. El científico tuvo la oportunidad de seguir estudiando los rayos de uranio. Sin embargo, en abril de 1898, una cátedra en la Universidad McGill local quedó vacante en Montreal y Ernest decidió ir a Canadá. El tiempo para el aprendizaje ha pasado. Estaba claro para todos que Rutherford estaba listo para trabajar por su cuenta.
Mudanza a Canadá y nuevo trabajo
En el otoño de 1898, se mudó a Canadá. Al principio, la enseñanza de Rutherford no tuvo mucho éxito: a los estudiantes no les gustaban las conferencias, que el joven profesor, que aún no había aprendido a sentir completamente a la audiencia, sobresaturaba con detalles. También hubo algunas dificultades en el trabajo científico debido a que se retrasó la llegada de los preparados radiactivos encargados por Rutherford. Sin embargo, todosla aspereza pronto se suavizó y Ernest comenzó una racha de buena suerte y éxito. Sin embargo, no es apropiado hablar de éxito: todo se logró con trabajo duro, lo que involucró a sus nuevos amigos y personas afines.
Descubrimiento de la ley de las transformaciones radiactivas
Alrededor de Rutherford ya entonces se formó una atmósfera de entusiasmo y pasión creativa. El trabajo fue alegre e intenso, condujo a un gran éxito. Rutherford descubrió la emanación de torio en 1899. Junto con Soddy en 1902-1903, ya llegó a una ley general aplicable a todas las transformaciones radiactivas. Habría que decir un poco más sobre este importante evento científico.
Los científicos de todo el mundo aprendieron firmemente en ese momento que era imposible convertir un elemento químico en otro, por lo que los sueños de los alquimistas de extraer oro del plomo deben ser enterrados para siempre. Y luego apareció un trabajo en el que se argumentaba que durante las desintegraciones radiactivas, las transformaciones de los elementos no solo ocurren, sino que no pueden ralentizarse ni detenerse. Además, se formularon las leyes de estas transformaciones. Hoy entendemos que es la carga del núcleo la que determina las propiedades químicas del elemento y su posición en el sistema periódico de Mendeleev. Cuando la carga del núcleo disminuye en dos unidades, lo que ocurre durante la desintegración alfa, se "mueve" 2 celdas hacia arriba en la tabla periódica. Desplaza una celda hacia abajo en la desintegración beta electrónica y una celda hacia arriba en la desintegración de positrones. A pesar de la obviedad de esta ley y su aparente sencillez, este descubrimiento fue uno de los acontecimientos más importantes de la ciencia a principios del siglo XX.siglo.
Matrimonio con Mary Georgina Newton, nacimiento de una hija
Al mismo tiempo, ocurrió un evento importante en la vida personal de Ernest. 5 años después del compromiso con Mary Georgina Newton, el científico Ernest Rutherford se casó con ella, cuya biografía en ese momento ya había estado marcada por logros significativos. Esta niña era la hija de la dueña de la casa de huéspedes en Christchurch donde una vez vivió. En 1901, el 30 de marzo, nació la única hija de la familia Rutherford. Este evento casi coincidió en el tiempo con el nacimiento de un nuevo capítulo en la ciencia física: la física nuclear. Y después de 2 años, Rutherford se convirtió en miembro de la Royal Society of London.
Libros de Rutherford, experimentos sobre láminas translúcidas con partículas alfa
Ernest creó 2 libros en los que resumió los resultados de sus búsquedas y logros científicos. El primero se publicó con el título "Radiactividad" en 1904. "Transformaciones radiactivas" apareció un año después. El autor de estos libros inició una nueva investigación en este momento. Se dio cuenta de que era de los átomos de los que emanaba la radiación radiactiva, pero el lugar de su aparición seguía sin estar absolutamente claro. Era necesario estudiar el dispositivo del kernel. Y luego Ernest recurrió a la técnica de la transiluminación con partículas alfa, con la que comenzó su trabajo con Thomson. Los experimentos estudiaron cómo el flujo de estas partículas pasa a través de finas láminas de aluminio.
Primer modelo del átomo de Thomson
El primer modelo del átomo se propuso cuando se supo que los electrones tienen carga negativa. Sin embargo, entran en los átomos,son generalmente eléctricamente neutros. Entonces debe haber algo en su composición que lleve una carga positiva. Para resolver este problema, Thomson propuso el siguiente modelo: un átomo es algo así como una gota, cargada positivamente, con un radio de cien millonésima de centímetro. En su interior hay pequeños electrones con carga negativa. Bajo la influencia de las fuerzas de Coulomb, tienden a tomar posición en el centro mismo del átomo, pero si algo los desequilibra, oscilan, acompañados de radiación. Este modelo explicaba la existencia de espectros de emisión, un hecho conocido en la época. Ya ha quedado claro a partir de experimentos que en los sólidos las distancias entre los átomos son aproximadamente las mismas que sus tamaños. Parecía obvio, por lo tanto, que las partículas alfa no podían volar a través de una hoja, al igual que una piedra no podía volar a través de un bosque donde los árboles crecían casi uno al lado del otro. Sin embargo, los primeros experimentos realizados por Rutherford convencieron de que esto no era así. La mayoría de las partículas alfa, casi sin desviación, penetraron la lámina, y solo unas pocas exhibieron desviación, a veces significativa. Ernest Rutherford estaba muy interesado en esto. Los hechos interesantes requerían más estudio.
Modelo planetario de Rutherford
Y entonces apareció de nuevo la intuición de Rutherford y la capacidad de este científico para entender el lenguaje de la naturaleza. Ernest rechazó resueltamente el modelo del átomo de Thomson. Los experimentos de Rutherford llevaron al hecho de que presentó el suyo propio, llamado planetario. Según ella, en el centrode un átomo es el núcleo, en el que se concentra toda la masa de un átomo dado, a pesar de su tamaño bastante pequeño. Y alrededor del núcleo, como los planetas que giran alrededor del sol, se mueven los electrones. Sus masas son sustancialmente menores que las de las partículas alfa, por lo que estas últimas prácticamente no se desvían cuando penetran en las nubes de electrones. Y solo cuando una partícula alfa vuela cerca de un núcleo con carga positiva, la fuerza de repulsión de Coulomb puede doblar bruscamente la trayectoria de su movimiento. Esta es la teoría de Rutherford. Sin duda fue un gran descubrimiento.
Las leyes de la electrodinámica y el modelo planetario
La experiencia de Rutherford fue suficiente para convencer a muchos científicos de la existencia de un modelo planetario. Sin embargo, resultó que no es tan inequívoco. La fórmula de Rutherford, que derivó basándose en este modelo, fue consistente con los datos obtenidos durante el experimento. ¡Sin embargo, ella refutó las leyes de la electrodinámica!
Estas leyes, que fueron establecidas principalmente por los trabajos de Maxwell y Faraday, establecen que una carga que se mueve a un ritmo acelerado irradia ondas electromagnéticas y pierde energía debido a esto. En el átomo de Rutherford, el electrón se mueve en el campo de Coulomb del núcleo a una velocidad acelerada y, según la teoría de Maxwell, debe perder toda su energía en una diezmillonésima de segundo, para luego caer sobre el núcleo. Sin embargo, esto no sucedió. En consecuencia, la fórmula de Rutherford refutó la teoría de Maxwell. Ernest supo esto cuando llegó el momento de regresar a Inglaterra en 1907.
Mudarse a Manchester y recibir el Premio Nobel
El trabajo de Ernest en McGillUniversidad contribuyó al hecho de que se hizo muy famoso. Rutherford comenzó a competir con invitaciones a centros científicos en diferentes países. El científico en la primavera de 1907 decidió dejar Canadá y llegó a Manchester, a la Universidad de Victoria, donde continuó sus investigaciones. Junto con H. Geiger, creó en 1908 un contador de partículas alfa, un nuevo dispositivo que desempeñó un papel importante en el descubrimiento de que las partículas alfa son átomos de helio, doblemente ionizados. Rutherford Ernest, cuyos descubrimientos fueron de gran importancia, recibió el Premio Nobel en 1908 (¡en química, no en física!).
Cooperación con Niels Bohr
Mientras tanto, el patrón planetario ocupaba su mente cada vez más. Y en marzo de 1912, Rutherford comenzó a cooperar y hacerse amigo de Niels Bohr. El mayor mérito de Bohr (su foto se presenta a continuación) fue que introdujo características fundamentalmente nuevas en el modelo planetario: la idea de los cuantos.
Propuso "postulados" que a primera vista parecían internamente contradictorios. Según él, el átomo tiene órbitas. Un electrón, moviéndose a lo largo de ellos, no irradia, contrariamente a las leyes de la electrodinámica, aunque tiene aceleración. Este científico señaló una regla por la cual se pueden encontrar estas órbitas. Descubrió que los cuantos de radiación aparecen solo cuando un electrón se mueve de una órbita a otra. El modelo del átomo de Rutherford-Bohr resolvió muchos problemas y también se convirtió en un gran avance en el mundo de las nuevas ideas. Su descubrimiento supuso una revisión radical de las ideas sobre la materia, sobre su movimiento.
Más actividades extensivas
En 1919Rutherford se convirtió en profesor de la Universidad de Cambridge y director del Laboratorio Cavendish. Docenas de científicos lo consideraron con razón su maestro, incluidos los que más tarde ganaron premios Nobel. Estos son J. Chadwick, G. Moseley, M. Oliphant, J. Cockcroft, O. Gan, V. Geytler, Yu. B. Khariton, P. L. Kapitsa, G. Gamov y otros El flujo de honores y premios se hizo cada vez más abundante. En 1914, Rutherford recibió la nobleza. Se convirtió en presidente de la Asociación Británica en 1923 y de 1925 a 1930 fue presidente de la Royal Society. Ernest recibe el título de barón en 1931 y se convierte en señor. Sin embargo, a pesar de cargas de trabajo cada vez mayores, y no solo científicas, continúa atacando los misterios del núcleo y el átomo.
Te ofrecemos un dato interesante relacionado con las actividades científicas de Rutherford. Se sabe que Ernest Rutherford utilizó el siguiente criterio al elegir a sus empleados: le dio una tarea a la persona que acudió a él por primera vez, y si un nuevo empleado preguntaba qué hacer a continuación, lo despedían de inmediato.
El científico ya ha comenzado experimentos, que terminaron con el descubrimiento de la fisión artificial de núcleos atómicos y la transformación artificial de elementos químicos. En 1920, Rutherford predijo la existencia del deuterón y el neutrón, y en 1933 se convirtió en iniciador y participante de un experimento para probar la relación entre energía y masa en los procesos nucleares. En abril de 1932, apoyó la idea de utilizar aceleradores de protones en el estudio de las reacciones nucleares.
Muerte de Rutherford
Los trabajos de Ernest Rutherford y el trabajo de sus alumnos, pertenecientes a varias generaciones, tuvieron un gran impacto en la ciencia y la tecnología, en la vida de millones de personas. El gran científico, por supuesto, no pudo evitar pensar en si esta influencia sería positiva. Sin embargo, era optimista, creía sagradamente en la ciencia y en las personas. Ernest Rutherford, cuya breve biografía hemos descrito, murió en 1937, el 19 de octubre. Fue enterrado en la Abadía de Westminster.
