집 머리카락용 러더퍼드의 삶. 전기

러더퍼드의 삶. 전기

러더퍼드 어니스트
출생: 1871년 8월 30일.
사망: 1937년 10월 19일.

전기

어니스트 러더퍼드 경(영어 어니스트 러더퍼드, 1871년 8월 30일, 뉴질랜드 스프링 그로브 - 1937년 10월 19일, 케임브리지) - 뉴질랜드 출신의 영국 물리학자.

핵물리학의 "아버지"로 알려져 있습니다. 1908년 노벨 화학상 수상자.

1911년에 그는 그의 유명한 α입자 산란 실험을 통해 원자 안에 양전하를 띤 핵과 그 주위에 음전하를 띤 전자가 존재한다는 것을 증명했습니다. 실험 결과를 바탕으로 그는 원자의 행성 모델을 만들었습니다.

러더퍼드는 뉴질랜드의 넬슨 시 근처 남섬 북쪽에 위치한 작은 마을 스프링 그로브에서 아마 농부의 가족으로 태어났습니다. 아버지 - James Rutherford, Perth (스코틀랜드)에서 이민. 어머니 - 마사 톰슨(Martha Thompson), 원래 영국 에식스주 혼처치 출신. 이때 다른 스코틀랜드인들도 퀘벡(캐나다)으로 이주했지만 러더퍼드 가문은 운이 좋지 않아 정부는 캐나다가 아닌 뉴질랜드행 무료 선박표를 제공했다.

어니스트는 12명의 자녀를 둔 가족 중 넷째 자녀였습니다. 그는 놀라운 기억력, 훌륭한 건강 및 힘을 가졌습니다. 우등으로 졸업함 초등학교, Nelson College에서 학업을 계속하려면 600점 만점에 580점과 보너스 £50를 받습니다. 또 다른 장학금을 통해 그는 크라이스트처치의 캔터베리 대학(현 뉴질랜드 대학)에서 학업을 계속할 수 있었습니다. 당시 학생 수는 150명, 교수는 7명뿐인 작은 대학이었다. Rutherford는 과학에 대한 열정을 갖고 있으며 첫날부터 연구 작업을 시작합니다.

1892년에 작성된 그의 석사 논문 제목은 "고주파 방전 하에서 철의 자화"였습니다. 이 연구는 1888년 독일의 물리학자 하인리히 헤르츠(Heinrich Hertz)에 의해 그 존재가 입증된 고주파 전파의 검출에 관한 것입니다. 러더퍼드는 최초의 전자기파 수신기 중 하나인 자기 탐지기라는 장치를 발명하고 제조했습니다.

러더퍼드는 1894년 대학을 졸업한 후 1년 동안 고등학교를 가르쳤습니다. 식민지에 살고 있는 영국 왕실의 가장 재능 있는 젊은 신민들은 1851년 세계 박람회의 이름을 딴 특별 장학금(연간 150파운드)을 2년에 한 번씩 받았는데, 이를 통해 그들은 과학 분야의 발전을 위해 영국으로 갈 수 있는 기회를 얻었습니다. . 1895년에 러더퍼드는 이 장학금을 받았는데, 처음 장학금을 받은 사람인 매클라렌이 거절했기 때문입니다. 같은 해 가을, 영국행 보트 티켓을 위해 돈을 빌린 러더퍼드는 영국에 도착하여 케임브리지 대학교 캐번디시 연구소 소장인 조셉 존 톰슨(Joseph John Thomson)의 첫 번째 박사 과정 학생이 되었습니다. 1895년은 (J. J. Thomson의 주도로) 다른 대학을 졸업한 학생들이 케임브리지 실험실에서 과학 연구를 계속할 수 있는 첫 해였습니다. Rutherford와 함께 John McLennan, John Townsend 및 Paul Langevin은 Cavendish Laboratory에 등록하여 이 기회를 활용했습니다. 랑주뱅과 함께 러더퍼드같은 방에서 일하며 그와 친구가 되었고, 이 우정은 그들의 삶이 끝날 때까지 지속되었습니다.

같은 해인 1895년에 러더퍼드가 살았던 하숙집 주인의 딸인 메리 조지나 뉴턴(1876-1945)과 약혼이 체결되었습니다. (결혼은 1900년에 거행되었으며, 1901년 3월 30일에 두 사람은 딸 Eileen Mary(1901-1930)를 낳았으며 나중에는 유명한 천체물리학자인 Ralph Fowler의 아내가 되었습니다.)

러더퍼드는 라디오나 헤르츠파 탐지기를 공부하고, 물리학 시험을 보고, 석사 학위를 취득할 계획이었습니다. 그러나 다음 해에 영국 정부 우체국은 동일한 작업을 위해 Marconi에게 자금을 할당하고 Cavendish Laboratory에서 자금 조달을 거부한 것으로 밝혀졌습니다. 음식에 대한 장학금도 충분하지 않았기 때문에 Rutherford는 X 선의 영향으로 가스의 이온화 과정을 연구하는 주제에 대해 J. J. Thomson의 교사 및 조교로 일하기 시작했습니다. J. J. Thomson과 함께 Rutherford는 가스 이온화 중 전류 포화 현상을 발견했습니다.

1898년 러더퍼드는 알파선과 베타선을 발견했습니다. 1년 후 Paul Villar는 감마 방사선을 발견했습니다(이 유형의 전리 방사선에 대한 이름은 처음 두 방사선과 마찬가지로 Rutherford가 제안했습니다).

1898년 여름부터 과학자는 우라늄과 토륨에서 새로 발견된 방사능 현상을 연구하는 첫 단계를 밟아 왔습니다. 가을에 Rutherford는 Thomson의 제안에 따라 5명의 경쟁을 극복하고 500파운드 스털링 또는 연간 2500캐나다 달러의 급여로 몬트리올(캐나다)에 있는 McGill University의 교수직을 맡습니다. 이 대학에서 Rutherford는 다음과 같이 효과적으로 협력합니다. 프레드릭 소디, 당시 화학과의 하급 실험실 조교였으며 나중에 (러더퍼드처럼) 화학 분야의 노벨상 수상자(1921)였습니다. 1903년 러더퍼드와 소디는 방사성 붕괴 과정을 통해 원소가 변형된다는 혁명적인 아이디어를 제안하고 증명했습니다. 1905년 9월에 그는 러더퍼드의 연구실에서 공부하기 위해 1년 동안 몬트리올로 왔습니다. 오토 한, 독일 출신의 미래 노벨 화학상 수상자.

방사능 분야에서의 연구로 폭넓은 인정을 받은 러더퍼드는 인기 있는 과학자가 되었고 전 세계 연구 센터에서 수많은 채용 제의를 받았습니다. 1907년 봄, 그는 캐나다를 떠나 맨체스터(영국)에 있는 빅토리아 대학교(현 맨체스터 대학교)에서 교수직을 시작했고, 그곳에서 그의 연봉은 약 2.5배 증가했습니다.

1908년에 러더퍼드는 "방사성 물질 화학에서 원소 붕괴에 대한 연구"로 노벨 화학상을 받았습니다.

그의 인생에서 중요하고 즐거운 사건은 1903년 런던 왕립학회 회원으로 과학자가 선출된 것이며, 1925년부터 1930년까지 회장을 역임한 것입니다. 1931년부터 1933년까지 러더퍼드는 물리학 연구소의 회장을 역임했습니다.

1914년에 러더퍼드는 귀족 작위를 받고 "에른스트 경"이 되었습니다. 2월 12일 버킹엄 궁전에서 왕은 그에게 기사 작위를 수여했습니다. 그는 궁정복을 입고 칼을 차고 있었습니다.

영국의 동료인 러더퍼드 넬슨 남작(위대한 물리학자가 귀족으로 승진한 후 알려짐)은 1931년에 승인된 문장 문장에 뉴질랜드의 상징인 키위 새를 그려 넣었습니다. 문장의 디자인은 시간이 지남에 따라 방사성 원자 수가 감소하는 단조로운 과정을 특징으로 하는 곡선인 지수의 이미지입니다.

어니스트 러더퍼드는 1937년 10월 19일, 예상치 못한 상황인 목졸림 탈장으로 인한 응급 수술 후 4일 만에 66세의 나이로 사망했습니다(그의 부모는 90세까지 살았지만). 그는 뉴턴, 다윈, 패러데이의 무덤 옆에 있는 웨스트민스터 사원에 묻혔습니다.

과학 활동

P. L. Kapitsa의 회고록에 따르면 러더퍼드는 물리 현상의 본질을 이해하고 기존 이론으로 설명할 수 있는지 확인하려는 욕구가 특징인 영국 물리학 실험 학교의 저명한 대표자였습니다. 기존 이론에서 출발하여 경험을 통해 이를 테스트하려는 "독일" 실험 학교입니다. 그는 공식을 거의 사용하지 않았고 수학에도 거의 의지하지 않았습니다. 그러나 그는 이 점에서 패러데이를 연상시키는 뛰어난 실험가였습니다. Kapitsa가 지적한 실험자로서 Rutherford의 중요한 자질은 관찰력이었습니다. 특히 그 덕분에 그는 장치의 문이 열리고 닫혀 공기 흐름이 차단될 때 이온화를 측정하는 검전기의 판독값에 차이가 있음을 발견하고 토륨의 발산을 발견했습니다. 또 다른 예는 러더퍼드가 원소의 인공 변환을 발견한 것인데, 알파 입자로 공기 중의 질소 핵을 조사하면 범위가 더 길지만 매우 드물었던 고에너지 입자(양성자)가 나타나는 경우가 있습니다.

1904 - "방사능".

1905 - "방사성 변환."

1930 - "방사성 물질의 방사선"(J. Chadwick 및 C. Ellis와 공동 집필).

러더퍼드의 학생 중 12명이 물리학 및 화학 부문에서 노벨상을 수상했습니다. 주기율의 물리적 의미를 실험적으로 입증한 헨리 모즐리(Henry Moseley)의 가장 재능 있는 학생 중 한 명이 1915년 다르다넬스 작전 중 갈리폴리에서 사망했습니다. 몬트리올에서 Rutherford는 F. Soddy, O. Khan과 함께 일했습니다. 맨체스터에서는 G. Geiger와 함께(특히 그는 이온화 입자 수를 자동으로 계산하는 카운터를 개발하는 데 도움을 주었습니다), Cambridge에서는 N. Bohr, P. Kapitsa 및 기타 미래의 유명한 과학자들과 함께했습니다.

방사능 현상 연구

방사성 원소가 발견된 후, 방사선의 물리적 특성에 대한 활발한 연구가 시작되었습니다. 러더퍼드는 방사성 방사선의 복잡한 구성을 발견할 수 있었습니다.

경험은 다음과 같습니다. 방사성 약물은 납 실린더의 좁은 통로 바닥에 놓였고, 사진 판은 반대편에 놓였습니다. 채널에서 나오는 방사선은 자기장의 영향을 받았습니다. 이 경우 전체 설치는 진공 상태였습니다.

자기장에서 빔은 세 부분으로 나누어집니다. 1차 방사선의 두 성분은 반대 방향으로 편향되었으며, 이는 반대 부호의 전하를 가지고 있음을 나타냅니다. 세 번째 구성 요소는 전파의 선형성을 유지했습니다. 양전하를 띤 방사선을 알파선, 음수-베타선, 중성-감마선이라고 합니다.

러더퍼드는 알파 방사선의 성질을 연구하는 동안 다음과 같은 실험을 수행했습니다. 그는 알파 입자의 경로에 카운터를 배치했습니다. 가이거, 특정 시간 동안 방출되는 입자 수를 측정했습니다. 그 후 그는 전위계를 사용하여 같은 시간 동안 방출되는 입자의 전하를 측정했습니다. 알파 입자의 총 전하와 그 수를 아는 러더퍼드는 그러한 입자 하나의 전하를 계산했습니다. 그것은 두 개의 초등학교와 같은 것으로 밝혀졌습니다.

자기장에서 입자의 편향을 통해 그는 질량에 대한 전하의 비율을 결정했습니다. 기본 전하당 두 개의 원자 질량 단위가 있다는 것이 밝혀졌습니다.

따라서 두 개의 기본 입자와 동일한 전하를 갖는 알파 입자는 4개의 원자 질량 단위를 갖는 것으로 밝혀졌습니다. 이로부터 알파 방사선은 헬륨 핵의 흐름이라는 결론이 나옵니다.

1920년에 러더퍼드는 질량이 양성자의 질량과 같지만 전하를 띠지 않는 입자, 즉 중성자가 있어야 한다고 제안했습니다. 그러나 그는 그러한 입자를 감지할 수 없었다. 그 존재는 1932년 제임스 채드윅(James Chadwick)에 의해 실험적으로 입증되었습니다.

또한 러더퍼드는 질량에 대한 전자 전하의 비율을 30%까지 개선했습니다.

방사성 변환

러더퍼드는 방사성 토륨의 특성을 바탕으로 화학원소의 방사성 변환을 발견하고 설명했습니다. 과학자는 폐쇄형 앰플에 있는 토륨의 활성은 변하지 않지만 매우 약한 공기 흐름으로도 약물을 분사하면 활성이 크게 감소한다는 사실을 발견했습니다. 토륨은 알파 입자와 동시에 방사성 가스를 방출한다고 제안되었습니다.

Rutherford와 그의 동료 Frederick Soddy의 공동 연구 결과는 1902-1903년에 Philosophical Magazine에 여러 기사로 게재되었습니다. 이 기사에서 저자는 얻은 결과를 분석한 후 일부 화학 원소를 다른 화학 원소로 변환하는 것이 가능하다는 결론에 도달했습니다.

원자 변환의 결과로 물리적 및 물리적 측면에서 완전히 다른 완전히 새로운 유형의 물질이 형성됩니다. 화학적 특성원래 물질에서 - E. Rutherford, F. Soddy

당시에는 원자의 불변성과 불가분성이라는 개념이 지배적이었고, 비슷한 현상을 관찰한 다른 뛰어난 과학자들은 처음부터 원래 물질에 "새로운" 원소가 존재한다는 사실로 이를 설명했습니다. 그러나 시간이 지나면서 그러한 생각의 오류가 드러났습니다. 물리학자와 화학자의 후속 연구는 어떤 경우에 일부 원소가 다른 원소로 변형될 수 있는지, 그리고 어떤 자연 법칙이 이러한 변형을 지배하는지를 보여주었습니다.

방사성 붕괴의 법칙

러더퍼드는 토륨이 담긴 용기에서 공기를 펌핑함으로써 토륨(현재 토론 또는 라돈 동위원소 중 하나인 라돈-220으로 알려진 가스)의 방출을 분리하고 그 이온화 능력을 조사했습니다. 이 가스의 활동은 매분마다 절반씩 감소하는 것으로 나타났습니다.

시간에 따른 방사성 물질의 활동 의존성을 연구하는 동안 과학자는 방사성 붕괴의 법칙을 발견했습니다.

화학 원소의 원자핵은 매우 안정적이기 때문에 러더퍼드는 원자핵을 변형하거나 파괴하려면 매우 많은 양의 에너지가 필요하다고 제안했습니다. 인공 변형을 거친 첫 번째 핵은 질소 원자의 핵입니다. 러더퍼드는 고에너지 알파 입자로 질소를 공격함으로써 수소 원자의 핵인 양성자의 출현을 발견했습니다.

Geiger-Marsden 금박 실험

러더퍼드는 노벨상을 받은 후 가장 유명한 일을 한 몇 안 되는 노벨상 수상자 중 한 명입니다. 1909년 한스 가이거(Hans Geiger), 에른스트 마스덴(Ernst Marsden)과 함께 그는 원자핵의 존재를 입증하는 실험을 수행했습니다. Rutherford는 Geiger와 Marsden에게 이 실험에서 당시 Thomson의 원자 모델에서는 예상하지 못했던 매우 큰 편향각을 갖는 알파 입자를 찾아달라고 요청했습니다. 이러한 편차는 드물기는 하지만 발견되었으며, 편차 확률은 비록 빠르게 감소하기는 하지만 매끄럽게 편차 각도의 함수인 것으로 밝혀졌습니다.

Rutherford는 나중에 학생들에게 큰 각도에서 알파 입자의 산란에 대한 실험을 수행하도록 제안했을 때 그 자신이 긍정적인 결과를 믿지 않았다고 인정했습니다.

그것은 티슈 페이퍼에 15인치 포탄을 쏘고 포탄이 다시 돌아와 당신을 때리는 것만큼이나 놀라운 일이었습니다.
- 어니스트 러더퍼드

러더퍼드는 실험에서 얻은 데이터를 해석할 수 있었고, 이를 통해 1911년에 원자의 행성 모델을 개발하게 되었습니다. 이 모델에 따르면, 원자는 원자 질량의 대부분을 포함하는 매우 작은 양전하를 띤 핵과 그 주위를 도는 가벼운 전자로 구성됩니다.

Kapitsa는 그의 좋은 성격 때문에 Rutherford "Crocodile"이라는 별명을 붙였습니다. 1931년에 Krokodil은 Kapitsa를 위한 특수 실험실 건물의 건설 및 장비를 위해 15,000파운드를 확보했습니다. 1933년 2월, 케임브리지에서 실험실이 그랜드 오픈했습니다. 2층 건물의 끝벽에는 돌에 새겨진 거대한 악어가 벽 전체를 덮고 있었습니다. Kapitsa의 의뢰로 유명한 조각가 Eric Gill이 제작했습니다. Rutherford 자신이 그 사람이라고 설명했습니다. 현관문은 악어 모양의 금박 열쇠로 열렸습니다.

이브에 따르면, 카피차그는 자신이 만든 별명에 대해 이렇게 설명했습니다. “이 동물은 결코 뒤돌아보지 않으므로 러더퍼드의 통찰력과 그의 빠른 발전을 상징할 수 있습니다.” Kapitsa는 "러시아에서는 공포와 감탄이 혼합된 악어를 바라본다"고 덧붙였습니다.

원자핵을 발견한 E. 러더포드(E. Rutherford)는 원자력 에너지의 전망에 대해 부정적으로 말했습니다: “원자핵의 변형이 에너지의 원천이 되기를 희망하는 사람은 말도 안 되는 소리를 공언하는 것입니다.” , 그는 실험실 직원이 이미 완료했다고 말했습니다. 그런 다음 Kapitsa는 "실험에서 허용되는 오류는 무엇입니까? "라고 물었습니다. - 보통 3% 정도 - 연구실에는 몇 명이 근무하나요? - 30 - 그러면 러더퍼드는 30명 중 약 3%인 1명을 웃으며 카피차를 '허용되는 오류'로 받아들였다. 실제로 Kapitsa는 물리학자 Ioffe의 추천 덕분에 실험실로 옮겨졌습니다[출처 미상 1272일]. 러더퍼드는 1908년에 노벨 화학상 수상 소식을 듣고 이렇게 선언했습니다. “모든 과학은 물리학이거나 우표 수집입니다.”

메모리

러더퍼드는 세계에서 가장 존경받는 과학자 중 한 명입니다. 1914년에 조지 5세는 러더퍼드에게 기사 학사(Knight Bachelor)라는 작위를 수여했습니다. 1925년에 그는 공로 훈장을 받았고, 1931년에는 남작으로 임명되었습니다.

어니스트 러더퍼드(Ernest Rutherford)의 이름을 딴 것:
주기율표에서 104번인 화학 원소는 루더포듐(Rutherfordium)으로, 1964년에 처음 합성되었고 1997년에 이 이름이 붙여졌습니다(이전에는 "쿠르차토비움(Kurchatovium)"이라고 불렸습니다).
영국 국립 연구소 중 하나인 러더퍼드 애플턴 연구소(Rutherford Appleton Laboratory)는 1957년에 문을 열었습니다.
소행성 (1249) 러더포디아.
달 반대편에 있는 분화구.
러더퍼드 메달 및 물리학 연구소(영국)의 상.
러더퍼드 메달.

(1871-1937) 영국의 물리학자, 핵물리학의 창시자

어니스트 러더퍼드는 뉴질랜드 스프링 그로브(현 브라이트워터)에서 단순한 스코틀랜드 가정에서 태어났습니다. 그의 아버지 제임스 러더포드(James Rutherford)는 바퀴공이었고, 그의 어머니 마사 톰슨(Martha Thomson)은 교사였습니다. 어니스트는 열두 자녀 중 네 번째 자녀였습니다. 어린 시절부터 그는 매우 관찰력이 뛰어나고 열심히 일하는 소년이었습니다. 초등학교를 최우수 학생으로 졸업한 후 Ernest는 장학금을 받아 Nelson Provincial College에서 계속 교육을 받았고 1887년 5학년에 입학했습니다. 이미 여기에서 그의 뛰어난 수학 능력이 나타났습니다. 그는 또한 물리학, 화학, 문학, 라틴어, 프랑스어. 어렸을 때 Ernest는 다양한 메커니즘을 디자인하는 것을 좋아했습니다. 그는 물 방앗간, 자동차 모델을 만들고 심지어 카메라도 만들었습니다.

대학을 졸업한 후 그는 크라이스트처치에 있는 뉴질랜드 대학교의 캔터베리 대학에 다녔습니다. 여기서 Rutherford는 물리학과 화학을 더 진지하게 연구하기 시작하고 학생 동아리에서 일하며 대학에서 과학 학생 사회 창설의 창시자 중 한 명이기도 합니다.

독일 물리학자 하인리히 헤르츠(Heinrich Hertz)가 전자기파 발견에 관한 기사를 읽은 후 러더퍼드는 전자기파의 특성을 조사하기로 결정했습니다. 하지만 들어오는 전자파를 감지하는 데 문제가 발생했습니다. 그는 철의 자기소거를 통해 그 존재를 판단할 수 있다는 사실을 확립할 수 있었습니다. 이것은 23세의 러더퍼드가 최초로 실제로 발견한 것이었습니다.

1894년에 어니스트는 대학을 우등으로 졸업하고 물리학과 수학 석사 학위를 받았습니다. 그는 고등학교 물리학 교사가 되었지만 이 분야에서는 성공하지 못했습니다. 1895년에 그는 미국 최고의 실험실에서 인턴십 기회를 제공하는 가장 큰 장학금인 "1851 장학금"을 받았습니다. 1895년 가을, 러더퍼드는 케임브리지에 도착했습니다. 과학 센터영국 - 뛰어난 영국 물리학자 Joseph John Thomson(1856-1940)의 지도 하에 Cavendish Laboratory에서 일하기 시작했습니다.

Ernest는 전자기파 분야에 대한 연구를 계속했으며 1896 년에 약 3km 거리에서 무선 통신을 구축했습니다. 무선 통신의 실제적인 측면은 그에게 거의 관심이 없었기 때문에 그는 이 분야에 대한 작업을 중단하고 송신기를 그의 연구에 사용했던 이탈리아 엔지니어 G. Marconi에게 기증했습니다. 이때 러더퍼드는 J. J. 톰슨(J. J. Thomson)과 함께 X선을 포함한 다양한 방법을 사용하여 가스와 공기의 이온화를 연구하는 작업을 시작했습니다. 그러나 1896년 베크렐이 방사능을 발견한 후 러더퍼드는 뢴트겐 광선과 베크렐 광선을 비교하기 시작했습니다.

1898년에 그는 몬트리올의 맥길 대학교에서 물리학 교수직을 받았고 같은 해 9월에 캐나다에 도착했습니다. 그는 1907년까지 9년 동안 McGill University에서 근무하면서 많은 중요한 발견을 했습니다. 1898년에 러더퍼드는 우라늄 방사선에 대한 연구를 시작했으며, 그 결과는 1899년 "우라늄 방사선과 그것에 의해 생성된 전기 전도도"라는 논문에 게재되었습니다. 러더퍼드는 자기장에서 우라늄 방사선을 연구함으로써 그것이 두 가지 구성 요소로 구성되어 있음을 발견했습니다. 그는 한 방향으로 편향되어 종이에 쉽게 흡수되는 첫 번째 성분을 알파선, 반대 방향으로 편향되어 투과력이 더 큰 두 번째 성분을 베타선이라고 불렀습니다.

1900년에 빌라드는 우라늄 방사선에서 자기장 내에서 벗어나지 않고 가장 큰 투과력을 갖는 또 다른 구성 요소인 감마선을 발견했습니다. 1900년에 러더퍼드는 토륨의 방사능을 연구하던 중 나중에 라돈이라고 불리는 새로운 가스를 발견했습니다. 그는 1902~1903년 영국의 물리학자이자 화학자인 프레더릭 소디(Frederick Soddy)와 함께 방사성 붕괴 이론을 개발하고 방사성 변환 법칙을 확립했습니다. 러더퍼드는 초우라늄 원소의 존재를 예측했습니다. 과학자가 몬트리올에서 9년 동안 연구한 결과로 50개 이상의 과학 기사가 출판되었고 이 현상에 관해 과학에 알려진 모든 지식을 요약한 책 "방사능"이 탄생했습니다.

러더퍼드의 이름이 유명해지면서 그는 맨체스터 대학교 물리학과 교수직과 물리학 실험실 소장직을 맡아달라는 초청을 받습니다. 1907년 5월 24일 어니스트 러더퍼드(Ernest Rutherford)는 유럽으로 돌아와 알파 입자의 성질과 물질 통과를 밝히는 연구를 시작했으며, 캐나다에서 연구를 시작했습니다. 원소의 변형과 방사성 물질의 화학에 관한 연구로 1908년에 노벨 화학상을 받았습니다.

맨체스터에서 러더퍼드는 뛰어난 연구자들로 구성된 팀을 구성합니다. 다른 나라그 중에는 독일 물리학자 Hans Geiger(1882-1945), 영국 물리학자 Henry Moseley(1887-1915), 뉴질랜드 물리학자, 당시 최종 학년 학생이었던 Ernest Marsden(1889-1970) 및 기타 과학자들이 있었습니다. 집단적 과학적 창의성의 분위기 속에서 러더퍼드의 주요 과학적 발견이 이루어졌습니다. 1908년에 그와 가이거는 가이거 계수기라고 불리는 개별 하전 입자를 기록하는 장치를 설계했습니다. 1909년에 그는 알파 입자의 성질을 발견했습니다. 알파 입자는 이중으로 이온화된 헬륨 원자입니다. 1911년에 그는 학생인 Marsden과 Geiger가 수행한 실험 결과를 바탕으로 다양한 원소의 원자에 의한 알파 입자의 산란 법칙을 확립했으며, 이로 인해 1911년 5월에 새로운 원자 모델이 탄생하게 되었습니다. 지구의. 이 모델에 따르면 원자는 태양계와 유사합니다. 중앙에는 직경이 약 10 12 cm인 거대한 양의 핵이 있으며, 그 주위에서 음의 전자가 원형 궤도에서 회전합니다. 원자핵에 포함된 기본 양전하의 수는 D.I. 멘델레예프의 표에 있는 원소의 일련 번호와 일치합니다. 원자 전체가 전기적으로 중성이므로 껍질에는 동일한 수의 전자가 포함되어 있습니다.

러더퍼드가 "이제 원자가 어떻게 생겼는지 알아요!"라고 외치기 전에 마스든과 가이거는 거의 눈에 띄지 않는 200만 개가 넘는 알파 입자의 섬광(플레어)을 감지하고 세어야 했습니다.

1912년 덴마크의 뛰어난 물리학자 닐스 보어가 맨체스터에 왔습니다. 그는 러더퍼드가 제안한 행성 원자 모델의 모순을 제거했습니다. 그의 연구는 러더퍼드-보어의 원자 모형으로 이어졌고, 이는 양자물리학과 핵물리학의 토대를 마련했습니다.

1914년에 러더퍼드는 원자핵을 인공적으로 변형시키는 아이디어를 제시했습니다. 하지만 처음 시작한 일은 세계 대전연구를 중단하고 우호적 인 팀을 서로 전쟁을 벌이는 여러 나라로 흩어 놓았습니다. Rutherford 자신은 군사 연구에 참여했으며 독일 잠수함과 싸우기 위한 음향 방법을 개발하고 있었습니다. 1915년 28세의 나이로 전선에서 X선 분광학의 주요 발견으로 이름을 알린 그의 최고의 학생 중 한 명인 헨리 모슬리(Henry Moseley)가 사망했습니다. James Chadwick은 독일군에 포로로 잡혀 있었고 Marsden은 프랑스에서 싸우고 있었고 Niels Bohr는 코펜하겐으로 돌아왔습니다. 전쟁이 끝난 후에야 러더퍼드는 연구를 재개할 수 있었습니다.

1919년에 그는 케임브리지로 이주하여 케임브리지 대학의 교수직을 맡았고 그의 스승인 J. J. 톰슨의 뒤를 이어 캐번디시 연구소의 소장이 되었습니다. 과학자는 생애가 끝날 때까지 이 직책을 맡았습니다. 지속적인 연구는 눈부신 결과를 가져왔습니다. 인공 핵반응이 질소를 산소로 전환시켜 현대 핵물리학의 기초를 마련했습니다. 1920년에 러더퍼드는 수소 핵과 질량이 같은 중성 입자인 중성자의 존재를 예측했습니다. 이러한 입자는 1932년 그의 학생이자 공동 연구자인 채드윅(Chadwick)에 의해 발견되었는데, 그는 이와 관련하여 노벨상 수상자가 되었습니다. 러더퍼드가 이끄는 캐번디시 연구소는 모든 나라의 물리학자들을 위한 과학의 메카가 되었습니다.

그는 학생들을 다정하게 '소년들'이라고 부르며 각별한 배려로 대했고, 연구실에서 저녁 6시 이상 일하지 못하게 했으며, 주말에도 일을 전혀 못하게 했다. 그는 학생들을 ‘가장 자애로운 아버지’처럼 지도했고, 학생들은 선생님을 ‘아빠’라고 애칭했다. 러더퍼드는 매일 직원들을 모아 차 한잔에 과학적 문제와 실험 결과뿐만 아니라 정치, 예술, 문학 문제에 대해서도 논의했습니다. 위대한 과학자는 자신 주위에 감탄의 분위기를 조성하려는 뻣뻣함, 속물근성 및 열망이 전혀 없었습니다.

소련 물리학자 Yu.B. Khariton, A.I. Leipunsky, K.D. Sinelnikov, L.D. Landau 등도 그와 함께 연구했습니다. 1921년 소련의 젊은 물리학자 표트르 레오니도비치 카피차(Pyotr Leonidovich Kapitsa, 1894-1984)가 케임브리지 러더퍼드에 와서 13년 동안 일했습니다. 그는 러더퍼드의 적극적인 협력자이자 친구가 되었으며, 선생님의 희망을 실현하고 뛰어난 과학적 결과를 얻었습니다. 1971년 P. L. Kapitsa의 주도로 우리나라 과학자 탄생 100주년을 기념하여 러더퍼드 기념 메달이 발행되었고 그의 작품 모음집이 출판되었습니다.

그는 1925년부터 소련 과학 아카데미의 외국인 회원으로 전 세계 모든 과학 아카데미의 회원이었습니다. 1903년부터 런던 왕립학회 회원, 1925년부터 1930년까지 회장을 역임했습니다. 1931년에 그는 남작으로 임명되어 넬슨 경이 되었습니다. 위대한 실험자는 과학적 업적으로 과학계의 모든 상을 받았습니다.

어니스트 러더퍼드는 1937년 10월 19일 66세의 나이로 사망했습니다. 그의 죽음은 과학, 수많은 학생, 그리고 모든 인류에게 큰 손실이었습니다. 위대한 물리학자는 웨스트민스터 사원에 묻혀 있습니다 - 세인트 폴 대성당, I. Newton, M. Faraday, C. Darwin, W. Herschel의 무덤 옆, "과학 코너"라고 불리는 대성당의 본당 중 하나 ".

E. Rutherford가 Philosophical Magazine, 6, 21(1911)에 실린 기사의 첫 번째 페이지에서 "원자핵" 개념이 처음으로 소개되었습니다.

100년 전 E. 러더퍼드(E. Rutherford)가 발견한 원자핵은 양성자와 중성자가 상호작용하는 결합계입니다. 각 원자핵은 고유한 방식으로 독특합니다. 원자핵을 설명하기 위해 원자핵의 개별적인 특정 특징을 설명하는 다양한 모델이 개발되었습니다. 원자핵의 특성에 대한 연구는 아원자 양자 세계라는 새로운 세계를 열었고 보존과 대칭의 새로운 법칙을 확립했습니다. 핵물리학에서 얻은 지식은 생명체 연구부터 천체물리학까지 자연과학 전반에 널리 활용됩니다.

1. 1911년 러더퍼드가 원자핵을 발견함.

1911년 6월호 철학잡지(Philosophical Magazine)에는 E. 러더퍼드(E. Rutherford)의 작품 “물질에 의한 α 및 β 입자의 산란과 원자의 구조”라는 논문이 게재되었습니다. "원자핵".
E. Rutherford는 얇은 금박에 α 입자가 산란되는 현상에 대한 G. Geiger와 E. Marsden의 연구 결과를 분석했는데, 예기치 않게 소수의 α 입자가 다음보다 큰 각도로 편향된다는 사실이 발견되었습니다. 90°. 이 결과는 J. J. 톰슨(J. J. Thomson)의 원자 모델이 음전하를 띤 전자와 반경 R 10-8cm의 구 내에 균일하게 분포된 동일한 양의 양전하로 구성되어 있다는 원자 모델과 모순됩니다. Geiger와 Marsden에 의해 Rutherford는 쿨롱의 법칙과 뉴턴의 운동 법칙을 기반으로 다른 점 전하에 의한 점 전하의 산란 모델을 개발하고 에너지 E에 대한 각도 θ에서 α 입자 산란 확률의 의존성을 얻었습니다. 사건 α 입자의

Geiger와 Marsden이 측정한 α 입자의 각도 분포는 원자의 중심 전하가 다음 크기의 영역에 분포되어 있다고 가정하는 경우에만 설명할 수 있습니다.<10 -12 см. Результирующий заряд ядра приблизительно равен Ae/2, где A - вес атома в атомных единицах массы, e - фундаментальная единица заряда. Точность определения величины заряда ядра золота составила ≈ 20%. Так возникла планетарная модель атома, согласно которой атом состоит из массивного положительно заряженного атомного ядра и вращающихся вокруг него электронов. Так как в целом атом электрически нейтрален - положительный заряд ядра компенсировался отрицательным зарядом электронов. Число электронов в атоме определялось величиной заряда ядра Z.

1910년에 Marsden이라는 젊은 과학자가 Rutherford의 실험실에서 일하기 위해 왔습니다. 그는 러더퍼드에게 아주 간단한 문제를 내달라고 요청했습니다. 러더퍼드는 그에게 물질을 통과하는 알파 입자의 수를 세고 그 산란을 찾으라고 지시했습니다. 동시에 Rutherford는 Marsden이 눈에 띄는 것을 찾지 못할 것이라고 생각했습니다. 러더퍼드는 그 당시 받아들여졌던 톰슨의 원자 모형을 바탕으로 생각했습니다. 이 모델에 따르면 원자는 10을 측정하는 구로 표현되었습니다. -8 cm 전자가 산재되어 있는 균등하게 분포된 양전하를 가집니다. 후자의 고조파 진동이 방출 스펙트럼을 결정했습니다. 알파 입자가 그러한 구체를 쉽게 통과해야 한다는 것을 보여주는 것은 쉽고 특별한 산란은 기대할 수 없습니다. 알파 입자는 경로를 따라 전자를 방출하기 위해 모든 에너지를 소비했으며, 전자는 주변 원자를 이온화했습니다.
Marsden은 Geiger의 지도 하에 관찰을 시작했고 곧 대부분의 α 입자가 물질을 통과하지만 여전히 눈에 띄는 산란이 있고 일부 입자가 되돌아오는 것처럼 보인다는 사실을 발견했습니다. 이 사실을 알게 된 러더퍼드는 이렇게 말했습니다.
— 이건 불가능 해. 이것은 총알이 종이에 튕겨 나가는 것이 불가능한 것처럼 불가능합니다.
이 문구는 그가 현상을 얼마나 구체적이고 비유적으로 보았는지 보여줍니다.
Marsden과 Geiger는 그들의 연구를 발표했고 Rutherford는 즉시 원자에 대한 기존 아이디어가 잘못되었으며 근본적으로 수정되어야 한다고 결정했습니다.
반사된 α 입자의 분포 법칙을 연구함으로써 러더퍼드는 α 입자가 다시 돌아올 수 있는 분산 법칙을 결정하기 위해 원자 내부의 어떤 장 분포가 필요한지 결정하려고 했습니다. 그는 전체 전하가 원자의 전체 부피가 아니라 중앙에 집중될 때 이것이 가능하다는 결론에 도달했습니다. 그가 핵이라고 불렀던 이 중심의 크기는 매우 작습니다: 10 -12 —10 -13 직경 cm. 그렇다면 전자를 어디에 배치해야 할까요? 러더퍼드는 음전하를 띤 전자가 원 안에 분포되어야 한다고 결정했습니다. 회전에 의해 전자가 유지될 수 있으며 원심력은 핵의 양전하의 인력과 균형을 이룹니다. 결과적으로 원자 모델은 태양과 전자, 행성이라는 핵심으로 구성된 특정 태양계에 지나지 않습니다. 그래서 그는 원자 모델을 만들었습니다.
이 모델은 당시에는 흔들리지 않을 것 같았던 물리학의 기본 원리 중 일부와 모순되었기 때문에 완전히 당황했습니다..

P.L. Kapitsa. "E. 러더퍼드 교수의 추억"

1909-1911년 G. Geiger와 E. Marsden의 실험

G. Geiger와 E. Marsden은 얇은 금박을 통과할 때 예상대로 대부분의 α 입자가 편향되지 않고 날아가지만 예기치 않게 일부 α 입자가 매우 큰 각도로 편향되는 것을 발견했습니다. 일부 알파 입자는 반대 방향으로 흩어지기도 했습니다. 톰슨(Thomson)과 러더퍼드(Rutherford) 모델에서 원자의 전기장 강도 계산은 이들 모델 사이에 상당한 차이를 보여줍니다. 톰슨 모델의 경우 원자 표면에 분포된 양전하의 전계 강도는 ~10 13 V/m입니다. 러더퍼드의 모델에서 R 영역의 원자 중심에 위치한 양전하< 10 -12 см создаёт напряженности поля на 8 порядков больше. Только такое сильное электрического поле массивного заряженного тела может отклонить α-частицы на большие углы, в то время как в слабом электрическом поле модели Томсона это было невозможно.

E. 러더퍼드, 1911년 "그건 잘 알려진 사실이야.α - 그리고β -입자가 물질의 원자와 충돌하면 직선 경로에서 벗어나는 현상이 발생합니다. 이러한 산란은 다음에서 훨씬 더 눈에 띕니다.β -입자보다α -입자 때문에 충동과 에너지가 상당히 낮습니다. 따라서 이렇게 빠르게 움직이는 입자가 만나는 원자를 관통하고 관찰된 편차는 원자 시스템 내에서 작동하는 강한 전기장에 기인한다는 것은 의심의 여지가 없습니다. 일반적으로 빔 산란이 발생한다고 가정되었습니다.α - 또는β -물질의 얇은 판을 통과하는 광선은 물질의 원자가 통과하는 동안 수많은 작은 산란의 결과입니다. 그러나 Geiger와 Marsden의 관찰에 따르면 일정량의α - 단일 충돌에서 입자는 90° 이상의 편향을 경험합니다. 간단한 계산에 따르면 단일 충돌 중에 그렇게 큰 편향이 발생하려면 원자에 강한 전기장이 존재해야 합니다.”

1911 E. 러더퍼드. 원자핵

α + 197 Au → α + 197 Au

어니스트 러더퍼드
(1891-1937)

러더퍼드는 원자의 행성 모델을 바탕으로 얇은 금박 위의 α 입자 산란을 설명하는 공식을 유도했는데, 이는 가이거(Geiger)와 마스덴(Marsden)의 결과와 일치합니다. 러더퍼드는 α 입자와 이들이 상호작용하는 원자핵은 점 질량과 전하로 간주될 수 있으며 양전하를 띤 핵과 α 입자 사이에는 정전기적 척력만이 작용하며 핵은 α 입자에 비해 너무 무거워서 그렇게 한다고 가정했습니다. 상호작용 중에는 움직이지 마세요. 전자는 ~10-8 cm의 특징적인 원자 규모로 원자핵 주위를 회전하며, 낮은 질량으로 인해 α 입자의 산란에 영향을 미치지 않습니다.

먼저, Rutherford는 에너지 E를 갖는 α 입자의 산란 각도 θ가 점형 핵과의 충돌의 충격 매개변수 b에 대한 의존성을 얻었습니다. b - 충격 매개변수 - α 입자 사이에 반발력이 없는 경우 α 입자가 핵에 접근하는 최소 거리, θ - α 입자의 산란 각도, Z 1 e - α 입자의 전하, Z 2 e - 전하 커널.
그런 다음 러더퍼드는 에너지 E를 갖는 α 입자 빔의 몇 분율이 핵 Z 2 e의 전하와 α 입자 Z 1 e의 전하에 따라 각도 θ만큼 산란되는지 계산했습니다. 따라서 뉴턴과 쿨롱의 고전 법칙에 기초하여 유명한 러더퍼드 산란 공식이 얻어졌습니다. 공식을 도출할 때 가장 중요한 것은 원자가 양으로 하전된 거대한 중심을 포함하고 있으며 그 크기는 R이라는 가정이었습니다.< 10 -12 см.

E. 러더퍼드, 1911년: “가장 간단한 가정은 원자가 매우 작은 부피에 중심 전하를 분포하고 있으며 큰 단일 편차는 구성 부분이 아닌 전체 중심 전하 때문이라는 것입니다. 동시에, 실험 데이터는 중심에서 어느 정도 떨어진 곳에 위치한 위성 형태의 양전하의 작은 부분이 존재할 가능성을 부정할 만큼 정확하지 않습니다... 발견된 대략적인 값은 주목해야 합니다. 금 원자(100e)의 중심 전하 값은 각각 2e의 전하를 지닌 49개의 헬륨 원자로 구성된 금 원자를 갖는 값과 거의 일치합니다. 아마도 이것은 단지 우연의 일치일지 모르지만 방사성 물질에 의해 두 단위의 전하를 운반하는 헬륨 원자가 방출된다는 관점에서 볼 때 매우 유혹적입니다.”

J. J. 톰슨과 E. 러더퍼드

E. 러더퍼드, 1921년:“원자의 핵 구조 개념은 원래 물질의 얇은 층을 통과할 때 α 입자가 큰 각도로 산란되는 것을 설명하려는 시도에서 비롯되었습니다. α 입자는 질량이 크고 속도가 빠르기 때문에 이러한 상당한 편차는 매우 주목할 만합니다. 그들은 매우 전기적으로 강한 것들이 존재한다는 것을 나타냈습니다! 또는 원자 내부의 자기장. 이러한 결과를 설명하기 위해 원자는 일반적으로 허용되는 원자 직경 값에 비해 크기가 매우 작은 전하를 띤 거대한 핵으로 구성되어 있다고 가정할 필요가 있었습니다. 이 양전하를 띤 핵은 원자 질량의 대부분을 포함하고 있으며 특정 방식으로 분포된 음전자에 의해 어느 정도 거리를 두고 둘러싸여 있습니다. 그 수는 핵의 총 양전하와 같습니다. 이러한 조건에서는 핵 근처에 매우 강한 전기장이 존재해야 하며 α 입자는 핵 근처를 지나가는 개별 원자를 만날 때 상당한 각도로 편향됩니다. 전기력이 핵에 인접한 영역의 거리의 제곱에 반비례한다고 가정하여 저자는 특정 각도로 산란된 α 입자의 수와 핵의 전하 및 α의 에너지 사이의 관계를 얻었습니다. -입자.
원소의 원자 번호가 핵 전하의 유효한 척도인지 여부는 매우 중요하므로 이를 해결하려면 가능한 모든 방법을 적용해야 합니다. 이 관계의 정확성을 테스트하기 위해 현재 Cavendish Laboratory에서 여러 연구가 진행 중입니다. 가장 직접적인 두 가지 방법은 빠른 α선과 β선의 산란을 연구하는 데 기반을 두고 있습니다. 첫 번째 방법은 새로운 기술을 사용하는 Chadwick이 사용하고 마지막 방법은 Crowthar가 사용합니다. 지금까지 채드윅이 얻은 결과는 실험의 가능한 정확도 범위 내에서 원자번호와 핵전하의 동일성을 완전히 확인시켜 주는데, 채드윅의 경우 약 1%입니다.”

양성자 2개와 중성자 2개의 결합이 매우 안정적인 형태라는 사실에도 불구하고, 현재 α 입자는 독립적인 구조 형태로 핵에 포함되지 않는 것으로 믿어지고 있습니다. α방사성원소의 경우 α입자의 결합에너지는 핵에서 양성자 2개와 중성자 2개를 따로 떼어내는 데 필요한 에너지보다 크기 때문에 α입자가 핵에 존재하지 않더라도 핵에서 방출될 수 있다. 독립적인 교육으로서의 핵심.
원자핵이 특정 수의 헬륨 원자 또는 양전하를 띠는 핵 위성으로 구성될 수 있다는 러더퍼드의 가정은 그의 발견에 대한 완전히 자연스러운 설명이었습니다. α 방사능. 다양한 상호작용의 결과로 입자가 생성될 수 있다는 생각은 당시에는 아직 존재하지 않았습니다.
1911년 E. 러더퍼드(E. Rutherford)가 원자핵을 발견하고 그에 따른 핵 현상에 대한 연구는 우리 주변 세계에 대한 우리의 이해를 근본적으로 변화시켰습니다. 그것은 새로운 개념으로 과학을 풍부하게 만들었고 물질의 아원자 구조 연구의 시작이었습니다.

Ernest Rutherford(사진은 기사 뒷부분에 있음), Nelson 및 Cambridge의 Baron Rutherford(1871년 8월 30일 뉴질랜드 스프링 그로브에서 출생 - 1937년 10월 19일 영국 케임브리지에서 사망) - 원래 뉴질랜드 출신의 영국 물리학자, 그는 마이클 패러데이(1791-1867) 이후 가장 위대한 실험주의자로 평가됩니다. 그는 방사능 연구의 중심 인물이었으며, 그의 원자 구조 개념은 핵물리학을 지배했습니다. 그는 1908년에 노벨상을 받았고 왕립학회(1925~1930) 회장과 영국 과학진흥협회(1923) 회장을 역임했다. 1925년에 그는 공로 훈장을 받았고, 1931년에는 귀족으로 승격되어 넬슨 경이라는 칭호를 받았습니다.

어니스트 러더퍼드(Ernest Rutherford): 초기 시절의 짧은 전기

Ernest의 아버지 James는 어렸을 때 스코틀랜드에서 뉴질랜드로 이주했으며 최근에야 유럽인들이 정착하여 19세기 중반 어린 시절 농업에 종사했습니다. Rutherford의 어머니인 Martha Thompson은 10대 때 영국에서 왔고 결혼할 때까지 학교 교사로 일했으며 10명의 자녀를 두었습니다. 그 중 Ernest는 넷째(그리고 둘째 아들)였습니다.

어니스트는 1886년까지 무료 공립학교에 다녔고, 그 후 넬슨 고등학교에 장학금을 받았습니다. 그 영재 학생은 거의 모든 과목에서 뛰어난 성적을 보였지만 특히 수학에서 두각을 나타냈습니다. 또 다른 장학금은 러더퍼드가 1890년에 뉴질랜드 대학의 4개 캠퍼스 중 하나인 캔터베리 대학에 입학하는 데 도움이 되었습니다. 직원 수는 8명, 학생 수는 300명 미만인 소규모 교육 기관이었지만, 운이 좋게도 이 젊은 인재는 믿을 수 있는 증거를 바탕으로 과학 연구에 대한 관심을 불러일으키는 우수한 교사를 만났습니다.

3년 과정을 마친 후 어니스트 러더퍼드는 학사가 되었고 캔터베리에서 1년 동안 대학원 과정을 공부할 수 있는 장학금을 받았습니다. 1893년 말에 이 과정을 마치고 그는 물리학, 수학, 수리물리학 분야 최초의 학위인 인문학 석사 학위를 받았습니다. 그는 독립적인 실험을 수행하기 위해 크라이스트처치에 1년 더 머물러 달라는 요청을 받았습니다. 러더퍼드는 커패시터 등의 고주파 전기 방전으로 철을 자화시키는 능력에 대한 연구로 1894년 후반에 학사 학위를 받았습니다. 이 기간 동안 그는 자신이 정착한 집의 여성의 딸인 메리 뉴턴과 사랑에 빠졌습니다. 그들은 1900년에 결혼했습니다. 1895년에 러더퍼드는 1851년 런던에서 열린 세계 박람회의 이름을 딴 장학금을 받았습니다. 그는 1884년 전자기 방사선 분야의 유럽 최고 전문가인 J. J. 톰슨이 이끄는 캐번디시 연구소에서 연구를 계속하기로 결정했습니다.

케임브리지

점점 커지는 과학의 중요성을 인식하여 캠브리지 대학은 규정을 변경하여 다른 대학의 졸업생이 2년 동안 공부하고 만족스러운 과학 활동을 한 후에 졸업할 수 있도록 허용했습니다. 최초의 학생 연구원은 러더퍼드(Rutherford)였습니다. 어니스트는 철의 진동 방전에 의한 자화를 입증한 것 외에도 바늘이 교류에 의해 생성된 자기장에서 자화의 일부를 잃는다는 사실을 입증했습니다. 이를 통해 새로 발견된 전자기파에 대한 검출기를 만드는 것이 가능해졌습니다. 1864년 스코틀랜드의 이론물리학자 제임스 클러크 맥스웰(James Clerk Maxwell)이 그 존재를 예측했고, 1885~1889년에는 그 존재를 예측했습니다. 독일의 물리학자 하인리히 헤르츠(Heinrich Hertz)가 자신의 실험실에서 이를 발견했습니다. 러더퍼드의 전파 탐지 장치는 더 간단하고 상업적인 잠재력을 갖고 있었습니다. 젊은 과학자는 다음 해를 캐번디시 연구소에서 보내면서 0.5마일 거리에서도 신호를 수신할 수 있는 장비의 범위와 감도를 향상시켰습니다. 그러나 러더퍼드에게는 1896년 무선 전신을 발명한 이탈리아인 굴리엘모 마르코니(Guglielmo Marconi)만큼 대륙간 비전과 기업가적 기술이 부족했습니다.

이온화 연구

알파 입자에 대한 오랜 관심을 이어가면서 러더퍼드는 호일과 상호작용한 후 알파 입자의 작은 산란을 연구했습니다. Geiger가 합류하여 더 의미 있는 데이터를 얻었습니다. 1909년 학부생 Ernest Marsden이 연구 프로젝트의 주제를 찾고 있었을 때 Ernest는 큰 산란 각도를 연구할 것을 제안했습니다. Marsden은 소수의 α 입자가 원래 방향에서 90° 이상 벗어났다는 사실을 발견했고, Rutherford는 이 현상이 마치 티슈 페이퍼에 발사된 15인치 포탄이 뒤로 튕겨져 방향을 맞추는 것만큼이나 놀라운 일이라고 외쳤습니다. 사수.

원자 모델

그렇게 무거운 하전 입자가 어떻게 그렇게 큰 각도를 통한 정전기적 인력이나 반발에 의해 휘어질 수 있는지 곰곰이 생각해 본 러더퍼드는 1944년에 원자가 균질한 고체일 수 없다는 결론을 내렸습니다. 그의 생각에 그것은 주로 빈 공간과 모든 질량이 집중된 작은 코어로 구성되었습니다. 러더퍼드 어니스트(Rutherford Ernest)는 수많은 실험적 증거를 통해 원자 모델을 확인했습니다. 이는 그의 가장 큰 과학적 공헌이었지만 맨체스터 밖에서는 거의 주목을 받지 못했습니다. 그러나 1913년에 덴마크 물리학자 닐스 보어는 이 발견의 중요성을 보여주었습니다. 그는 전년에 러더퍼드의 연구실을 방문했고 1914년부터 1916년까지 교수진으로 돌아왔습니다. 그는 방사능은 핵에 존재하는 반면 화학적 성질은 궤도 전자에 의해 결정된다고 설명했습니다. 보어의 원자 모델은 궤도 전기역학에서 양자(또는 이산 에너지 값)라는 새로운 개념을 불러일으켰고, 전자가 한 궤도에서 다른 궤도로 이동할 때 전자에 의한 에너지의 방출 또는 흡수로 스펙트럼선을 설명했습니다. 러더퍼드의 또 다른 학생 중 한 명인 헨리 모슬리(Henry Moseley)도 핵의 전하에 따른 원소의 X선 스펙트럼 순서를 비슷하게 설명했습니다. 그리하여 원자 물리학에 대한 새롭고 일관된 그림이 개발되었습니다.

잠수함과 핵반응

1차 세계대전은 어니스트 러더퍼드(Ernest Rutherford)가 운영하던 실험실을 황폐화시켰습니다. 이 기간 동안 물리학자의 삶에서 흥미로운 사실은 대잠 무기 개발에 대한 그의 참여와 발명 및 과학 연구를 위한 해군성 위원회의 회원과 관련이 있습니다. 그는 이전 과학 연구로 돌아갈 시간을 찾았을 때 알파 입자와 가스의 충돌을 연구하기 시작했습니다. 수소의 경우 예상대로 검출기가 개별 양성자의 형성을 감지했습니다. 그러나 질소 원자가 충돌하는 동안에도 양성자가 나타났습니다. 1919년에 어니스트 러더퍼드는 자신의 발견에 또 하나의 발견을 추가했습니다. 그는 안정된 원소에서 인위적으로 핵반응을 유발하는 데 성공했습니다.

케임브리지로 돌아가기

핵 반응은 그의 경력 전반에 걸쳐 과학자를 사로잡았고, 케임브리지에서 다시 일어났으며, 1919년 러더포드가 톰슨의 뒤를 이어 대학의 캐번디시 연구소 소장이 되었습니다. 어니스트는 맨체스터 대학의 동료인 물리학자 제임스 채드윅을 이곳으로 데려왔습니다. 그들은 함께 알파 입자로 수많은 가벼운 요소를 폭격하고 핵 변형을 일으켰습니다. 그러나 동일한 전하로 인해 알파 입자가 반발되기 때문에 더 무거운 핵을 관통할 수 없었고, 과학자들은 이것이 개별적으로 발생했는지 아니면 표적과 함께 발생했는지 확인할 수 없었습니다. 두 경우 모두 더 발전된 기술이 필요했습니다.

첫 번째 문제를 해결하는 데 필요한 입자 가속기의 더 높은 에너지는 1920년대 후반에 가능해졌습니다. 1932년에 두 명의 러더퍼드 학생(영국인 John Cockroft와 아일랜드인 Ernest Walton)이 실제로 핵 변형을 일으킨 최초의 사람이 되었습니다. 고전압 선형 가속기를 사용하여 리튬에 양성자를 충돌시켜 두 개의 알파 입자로 분리했습니다. 이 연구로 그들은 1951년 노벨 물리학상을 받았습니다. 캐번디시의 스코틀랜드인 찰스 윌슨(Charles Wilson)은 하전 입자의 궤적을 시각적으로 확인할 수 있는 안개 상자를 만들었고, 이에 대해 그는 1927년에 동일한 권위 있는 국제 상을 받았습니다. 1924년 영국 물리학자 패트릭 블래켓(Patrick Blackett)은 윌슨 상자를 수정하여 약 400,000회의 알파 충돌 사진을 찍었습니다. 그리고 그 중 대부분은 보통의 탄성체이고, 8개는 붕괴를 동반하는 것으로 나타났는데, 여기서 α 입자는 두 조각으로 분할되기 전에 표적 핵에 흡수되었습니다. 이는 블랙켓이 1948년 노벨 물리학상을 수상하게 된 핵반응을 이해하는 데 중요한 단계였습니다.

중성자와 열핵융합의 발견

Cavendish는 다른 흥미로운 작품의 장소가 되었습니다. 중성자의 존재는 1920년 러더퍼드(Rutherford)에 의해 예측되었습니다. 많은 연구 끝에 채드윅은 1932년에 이 중성 입자를 발견하여 핵이 중성자와 양성자로 구성되어 있음을 증명했고, 그의 동료 영국 물리학자 노먼 페더(Norman Feder)는 곧 중성자가 하전 입자보다 더 쉽게 핵 반응을 일으킬 수 있음을 보여주었습니다. 1934년 미국에서 새로 발견된 중수를 기증받아 러더퍼드, 호주의 마크 올리펀트, 오스트리아의 폴 하텍이 중수소에 중수소를 포격하여 최초의 핵융합을 달성했습니다.

물리학 밖의 삶

과학자는 골프와 모터스포츠를 포함하여 과학 이외의 여러 취미를 가지고 있었습니다. 요컨대 어니스트 러더퍼드는 자유주의적 신념을 갖고 있었지만 정부 과학 및 산업 연구부 전문가 위원회 의장을 역임했고, 1933년부터 학술 지원 위원회의 종신 회장을 역임했지만 정치적으로 활동적이지는 않았습니다. 나치 독일에서 도망친 과학자들을 도와주세요. 1931년에 그는 동료가 되었지만 이 사건은 8일 전에 죽은 그의 딸의 죽음으로 인해 무색해졌습니다. 뛰어난 과학자는 짧은 투병 끝에 케임브리지에서 사망했으며 웨스트민스터 사원에 묻혔습니다.

어니스트 러더퍼드: 흥미로운 사실

그는 뉴질랜드 대학의 캔터베리 대학에 장학금을 받아 학사 및 석사 학위를 취득하고 2년 동안 새로운 유형의 라디오를 발명하는 연구를 진행했습니다.
어니스트 러더포드(Ernest Rutherford)는 J. J. 톰슨 경(Sir J. J. Thomson)의 지시에 따라 캐번디시 연구소(Cavendish Laboratory)에서 연구를 수행하도록 허용된 최초의 비캠브리지 졸업생이었습니다.
제1차 세계대전 동안 그는 잠수함 탐지에 관한 실질적인 문제를 해결하기 위해 노력했습니다.
캐나다 맥길 대학교에서 어니스트 러더퍼드(Ernest Rutherford)는 화학자 프레더릭 소디(Frederick Soddy)와 함께 원자 붕괴 이론을 창안했습니다.
맨체스터 빅토리아 대학교에서 그와 토마스 로이즈는 알파 방사선이 헬륨 이온으로 구성되어 있음을 증명했습니다.
러더퍼드는 원소와 방사성 물질의 붕괴에 관한 연구로 1908년에 노벨상을 받았습니다.
물리학자는 스웨덴 아카데미로부터 상을 받은 후 원자의 핵 특성을 입증한 그의 가장 유명한 가이거-마스덴 실험을 수행했습니다.
104번째 화학 원소는 그의 이름을 따서 러더포듐(Rutherfordium)으로 명명되었으며, 소련과 러시아 연방에서는 1997년까지 쿠르차토비움(Kurchatovium)으로 불렸습니다.

러더퍼드 어니스트(1871-1937), 영국 물리학자, 방사능 교리와 원자 구조의 창시자 중 한 명, 과학 학교의 창시자.

1871년 8월 30일 뉴질랜드 스프링 브로브(Spring Brove)에서 스코틀랜드 이민자 가족으로 태어났습니다. 그의 아버지는 기계공이자 아마 농부로 일했고, 그의 어머니는 교사였습니다. 어니스트는 러더퍼드의 12남매 중 넷째였으며 가장 재능이 뛰어났습니다.

이미 초등학교를 마치고 첫 번째 학생으로서 그는 교육을 계속하기 위해 50파운드 스털링의 보너스를 받았습니다. 덕분에 러더퍼드는 뉴질랜드 넬슨 대학에 입학했다. 대학을 졸업 한 후 청년은 캔터베리 대학교에서 시험에 합격했으며 여기에서 물리학과 화학을 진지하게 공부했습니다.

그는 과학 학생회 창설에 참여했으며 1891년에 "원소의 진화"라는 주제에 대한 보고서를 작성했는데, 여기서 원자는 동일한 구성 요소로 구성된 복잡한 시스템이라는 아이디어가 처음으로 표명되었습니다.

원자의 불가분성에 대한 J. Dalton의 생각이 물리학을 지배하던 당시, 이 아이디어는 터무니없는 것처럼 보였고, 젊은 과학자는 "명백한 넌센스"에 대해 동료들에게 사과해야 했습니다.

사실, 러더퍼드는 12년 후에 자신이 옳았다는 것을 증명했습니다. 대학을 졸업한 후 어니스트는 고등학교 교사가 되었지만 이 직업은 분명히 그의 마음에 들지 않았습니다. 다행스럽게도 그해 최고의 졸업생이었던 러더퍼드는 장학금을 받게 되었고, 영국 과학의 중심지인 케임브리지로 가서 학업을 이어갔습니다.

Cavendish Laboratory에서 Rutherford는 반경 3km 이내의 무선 통신용 송신기를 만들었지 만 이탈리아 엔지니어 G. Marconi에게 그의 발명을 우선시했으며 그 자신이 가스와 공기의 이온화를 연구하기 시작했습니다. 과학자는 우라늄 방사선에 알파선과 베타선이라는 두 가지 구성 요소가 있음을 발견했습니다. 그것은 계시였습니다.

몬트리올에서 토륨의 활동을 연구하던 중 러더퍼드는 새로운 가스인 라돈을 발견했습니다. 1902년에 그의 저서 "방사능의 원인과 본질"에서 과학자는 방사능의 원인이 일부 원소가 다른 원소로 자발적으로 전이된다는 생각을 처음으로 표현했습니다. 그는 알파 입자가 양전하를 띠고 그 질량이 수소 원자의 질량보다 크며 전하가 두 전자의 전하와 거의 같으며 이는 헬륨 원자를 연상시킨다는 것을 발견했습니다.

1903년에 러더퍼드는 런던 왕립학회의 회원이 되었고, 1925년부터 1930년까지 회장을 역임했습니다.

1904년에 과학자의 기본 저서인 "방사성 물질과 그 방사선"이 출판되어 핵 물리학자들을 위한 백과사전이 되었습니다. 1908년 러더퍼드는 방사성 원소 연구로 노벨상 수상자가 되었습니다. 맨체스터 대학의 물리학 실험실 책임자인 러더퍼드는 그의 학생들인 핵물리학자 학교를 창설했습니다.

그들과 함께 그는 원자를 연구했고 1911년 마침내 원자의 행성 모델에 도달했으며, 그는 철학 저널 5월호에 게재된 기사에서 이에 대해 썼습니다. 이 모델은 즉시 받아들여지지 않았고, 러더퍼드의 학생들, 특히 N. 보어(N. Bohr)에 의해 개선된 후에야 확립되었습니다.

과학자는 1937년 10월 19일 케임브리지에서 사망했습니다. 영국의 많은 위대한 인물들처럼 어니스트 러더퍼드(Ernest Rutherford)도 세인트 폴 대성당의 "Science Corner" 옆에 있는 Newton, Faraday, Durenne, Herschel에 머물고 있습니다.