|
Главная
|
Резерфорд Эрнест
(30.08.1871 – 19.10.1937)
Эрнест Резерфорд родился в 1871
г. в деревне Брайтуотер, недалеко от г. Нельсоне в
Новой Зеландии. Он был одним из двенадцати детей мелкого фермера, выходца из
Шотландии. Проявив незаурядные способности, Эрнест после школы учился на
стипендии сначала в колледже родного города, а затем в колледже Крайстчерча, одного из
крупных городов Новой Зеландии. Уже в студенческие годы Резерфорд серьезно
занялся
наукой. Он выступил с докладом «Об эволюции материи» на заседании
студенческого
общества, где выдвинул идею о том, что все атомы состоят из одних и тех же
составных
частей. Идею Резерфорда приняли неодобрительно, и он должен был извиниться
перед
обществом. Правильность своих воззрений он доказал только через двадцать лет.
Окончив колледж с отличием в 1894 г., Резерфорд некоторое время преподавал
физику,
пока в его судьбе не произошел неожиданный поворот, – он был удостоен
стипендии,
присуждаемой одаренным выпускникам провинциальных университетов и позволяющей
продолжить научную работу в Англии. Получив телеграмму, извещающую об этом
радостном событии, Эрнест, работавший в поле, кинул лопату на землю и
воскликнул:
«Это последняя картошка, которую я выкопал!»
Для стажировки Резерфорд выбрал знаменитую Кавендишскую
лабораторию в
Кембридже, которой руководил Дж. Дж. Томсон. В совместной работе по
воздействию
рентгеновских лучей на электрические разряды в газах Резерфорд и Томсон
выдвинули
идею, что при прохождении через газ рентгеновские лучи разрушают его атомы,
высвобождая одинаковое число положительно и отрицательно заряженных частиц,
которые были ими названы ионами.
По окончании стажировки Резерфорд переезжает в Канаду в университет Мак-Гилла в
Монреале. Годы, проведенные в Канаде, были исключительно плодотворными.
Резерфорд организовал прекрасную лабораторию, в которой проводил множество
опытов.
В основном проводились исследования радиоактивности. Резерфорд открыл два
вида
излучения урана: альфа-лучи, проникающие только на короткое расстояние, и
бета-лучи с
большой проникающей способностью. С помощью простых и остроумных опытов он
доказал, что бета-лучи представляют поток электронов, а альфа-лучи идентичны
дважды
ионизованным атомам гелия. Совместно с молодым химиком Ф. Содди Резерфорд
создает
теорию радиоактивности. Согласно ей, радиоактивность – это самопроизвольный
переход
одних элементов в другие, сопровождающийся выделением огромного количества
энергии в виде излучений разного типа. Таким образом, эта теория отвергала
взгляд на
атомы как на неделимые и неизменяемые частицы.
В Канаде совместно с Содди он открыл радиоактивный распад и его закон.
Здесь им была написана книга "Радиоактивность".
Радиоактивность была открыта в 1896 году французским
ученым Антуаном Анри Беккерелем, когда он проводил эксперименты
с урановыми соединениями. Но вскоре Беккерель потерял интерес к этому
предмету, и большая часть наших основных знаний в области радиоактивности
происходит из широких исследований Резерфорда. (Мари и Пьер Кюри открыли еще
два радиоактивных элемента - полоний и радий, но не сделали открытий
фундаментального значения.)
Одно из первых открытий Резерфорда
заключалось в том, что радиоактивное излучение урана состоит из двух
различных компонентов, которые ученый назвал альфа-
и бета-лучи. Позже он продемонстрировал природу каждого компонента
(они состоят из быстродвижущихся частиц) и показал, что существует еще
и третий компонент, который назвал гамма-лучами.
Ученые всегда предполагали, будто отдельные атомы неделимы и неизменяемы.
Но Резерфорд (с помощью очень талантливого молодого помощника Фредерика
Содди) смог пока зать, что когда атом испускает
альфа- или бета-лучи, он преобразуется в атом иного
сорта. Сначала химики не могли в это поверить. Однако Резерфорд и Содди
провели целую серию экспериментов с радиоактивным распадом и трансформировали
уран в свинец. Также Резерфорд измерил скорость распада и сформулировал
важную концепцию "полураспада". Это вскоре привело к технике
радиоактивного исчисления, которое стало одним из важнейших научных
инструментов и нашло широкое применение в геологии, археологии, астрономии и
во многих других областях.
В своей работе Резерфорд и Содди коснулись вопроса об энергии
радиоактивных превращений. Подсчитывая энергию испускаемых радием к-частиц, они приходят к выводу, что "энергия
радиоактивных превращений, по крайней мере, в 20 000 раз, а может, и в
миллион раз превышает энергию любого молекулярного превращения". Эта
огромная энергия, по их мнению, должна учитываться "при объяснении
явлений космической физики". В частности, постоянство солнечной энергии
можно объяснить тем, "что на Солнце идут процессы субатомного
превращения".
Имя Резерфорда приобрело известность.
За исследования по радиоактивности ему в 1908
г. была присуждена Нобелевская премия по химии.
В 1909 г. Резерфорд перебирается в Англию и получает место профессора
Манчестерского
университета. Именно в Манчестере были проведены решающие эксперименты по
рассеянию альфа-частиц, приведшие к открытию в 1911 г. атомного ядра и
созданию
планетарной модели атома. Через 30 лет в своей лекции Резерфорд так описывал
события.
«Однажды ко мне пришел Гейгер и спросил: «Не думаете ли вы, что молодой Марсден,
которого я обучаю методам работы с радиоактивностью,
должен начать небольшое
исследование?» - «Теперь и я так думаю, – ответил я. – Почему
бы ему не посмотреть, не
рассеиваются ли альфа-частицы на большие углы?» Я могу сказать вам по
секрету, что я не
верил в это, потому что мы знали, что альфа-частица – очень быстрая тяжелая
частица с
огромной энергией, и можно сказать, что если рассеяние обусловлено
накоплением
эффекта от последовательных рассеяний на малые углы, то вероятность рассеяния
альфа-частиц назад должна быть очень мала». Большинство альфа-частиц в опытах
Марсдена действительно проходило сквозь фольгу,
лишь слабо отклоняясь. Однако
примерно одна частица из 20 000 отклонялась на углы более 90° ... Это было
почти
неправдоподобно, как если бы выстрелили 15-фунтовым снарядом в кусок
папиросной
бумаги и он отскочил бы обратно и поразил вас...»
Планетарная модель атома, предложенная Резерфордом, поначалу вызвала
возражения,
однако после работ Нильса Бора стала общепризнанной. Крупнейший астроном сэр
Артур
Эддингтон как-то сказал, что Резерфорд произвел самое значительное изменение
в наших
представлениях о строении вещества со времен Демокрита.
В 1919 г. Резерфорд стал руководителем Кавендишской
лаборатории в Кембридже и был
им до конца жизни. Его научная деятельность была целиком посвящена изучению
свойств
атомных ядер и реакциям между ними. Резерфорд предсказал существование
нейтрона,
осуществил первые искусственные превращения элементов.
Резерфорд был не только великим ученым, но и великим учителем. Его учениками
были
Н. Бор, Х. Гейгер, Дж. Кокрофт, П. Блэкетт, Дж. Чадвик, П. Капица.
Он особенно ценил в
учениках инициативу, смелость и оригинальность мышления. Как вспоминал один
из его
любимых учеников, Петр Леонидович Капица, Резерфорд не позволял работать в
лаборатории позднее 6 вечера, а по выходным дням работать совсем. Он говорил:
«Совершенно достаточно работать до 6 часов, остальное время вам надо думать.
Плохи
люди, которые слишком много работают и слишком мало думают».
Благополучный брак Резерфорда был омрачен смертью в
младенчестве единственной
дочери. В 1931 г. он был удостоен баронского титула. Резерфорд послал своей
матери в
Новую Зеландию телеграмму: «То, что я лорд Резерфорд, – больше твоя заслуга,
чем моя.
Твой сын Эрнест».
Однако сам Резерфорд не верил в
возможность практического применения своих открытий. Незадолго до смерти ему
задали вопрос: "Как вы думаете, когда открытая вами ядерная энергия
найдет практическое применение?". Резерфорд коротко ответил: "Никогда!" . Подумав, добавил: в крайнем случае, лет через
200-300". Это говорилось за 5 лет до запуска первого атомного реактора и
за 8 лет до взрыва первой атомной бомбы.
Резерфорд прожил плодотворную интересную жизнь. Он был удостоен множества
наград
всего мира, но, может быть, самое большое удовольствие ему доставило бы
высказывание
давнего друга: «Резерфорд за всю жизнь не создал себе ни одного врага и не
потерял ни
одного друга». Он был поистине великий ученый и великий человек.
|