Rutherford Ernest (anos de vida: 1871-08-30 - 1937-10-19) - Físico inglês, criador do modelo planetário do átomo, fundador da física nuclear. Ele foi membro da Royal Society de Londres, e de 1925 a 1930 - e seu presidente. Este homem é o vencedor do Prêmio Nobel de Química, que recebeu em 1908.
O futuro cientista nasceu na família de James Rutherford, um fabricante de rodas, e Martha Thompson, uma professora. Além dele, a família tinha 5 filhas e 6 filhos.
Treinamento e primeiros prêmios
Antes de a família se mudar da Ilha Sul da Nova Zelândia para a Ilha Norte em 1889, Rutherford Ernest estudou em Christchurch, no Canterbury College. Já nessa época, as brilhantes habilidades do futuro cientista foram reveladas. Depois de se formar no 4º ano, Ernest foi premiado pelo melhor trabalho na área de matemática e também ficou em 1º lugar nos exames de mestrado em física e matemática.
Invenção do detector magnético
Tornando-se um mestre das artes, Rutherford nãodeixou a faculdade. Ele mergulhou em trabalho científico independente sobre a magnetização do ferro. Ele desenvolveu e fabricou um dispositivo especial - um detector magnético, que se tornou um dos primeiros receptores de ondas eletromagnéticas do mundo, bem como o "bilhete de entrada" de Rutherford para a grande ciência. Uma mudança importante logo ocorreu em sua vida.
Rutherford vai para a Inglaterra
Os jovens mais talentosos da coroa inglesa da Nova Zelândia receberam uma bolsa de estudos a cada dois anos. A Exposição Mundial de 1851, que possibilitou ir à Inglaterra para estudar ciências. Em 1895, foi decidido que dois neozelandeses eram dignos de tal honra - o físico Rutherford e o químico Maclaurin. No entanto, havia apenas um lugar, e as esperanças de Ernest foram frustradas. Felizmente, Maclaurin foi forçado a abandonar esta viagem por motivos familiares, e Rutherford Ernest chegou à Inglaterra no outono de 1895. Aqui ele começou a trabalhar na Universidade de Cambridge (no Laboratório Cavendish) e se tornou o primeiro aluno de doutorado de J. Thomson, seu diretor (foto abaixo).
Estudo dos raios de Becquerel
Thomson naquela época já era um cientista conhecido, um dos membros da Royal Society de Londres, respeitado por todos. Ele rapidamente apreciou as habilidades de Rutherford e o envolveu no trabalho de estudo da ionização de gases sob a influência de raios X, que ele realizou. No entanto, já em 1898, no verão, Ernest dá os primeiros passos em outra área de pesquisa. Ele estava interessado em "raios becquerel". Emissão de sal de urânio, abertoBecquerel, um físico francês, mais tarde ficou conhecido como radioativo. O cientista francês, assim como os Curie, estavam ativamente engajados em sua pesquisa. Em 1898 Rutherford Ernest juntou-se ao trabalho. Este cientista descobriu que esses feixes incluem fluxos de núcleos de hélio, carregados positivamente (partículas alfa), bem como fluxos de elétrons (partículas beta).
Estudos adicionais dos raios de urânio
A obra dos Curie foi apresentada à Academia de Ciências de Paris em 18 de julho de 1898, o que despertou grande interesse de Rutherford. Nele, os autores apontaram que, além do urânio, existem outros elementos radioativos (este termo foi usado pela primeira vez naquela época). Rutherford mais tarde introduziu o conceito de meia-vida - uma das principais características distintivas desses elementos.
Ernest em dezembro de 1897 estendeu a bolsa da exposição. O cientista teve a oportunidade de estudar ainda mais os raios de urânio. No entanto, em abril de 1898, um cargo de professor na Universidade McGill local ficou vago em Montreal, e Ernest decidiu ir para o Canadá. O tempo de aprendizado já passou. Ficou claro para todos que Rutherford estava pronto para trabalhar por conta própria.
Mudança para o Canadá e novo emprego
No outono de 1898, mudou-se para o Canadá. No início, o ensino de Rutherford não foi muito bem sucedido: os alunos não gostaram das palestras, que o jovem professor, que ainda não havia aprendido a sentir plenamente o público, saturava de detalhes. Houve também algumas dificuldades no trabalho científico devido ao atraso na chegada dos preparativos radioativos encomendados por Rutherford. No entanto, todosa aspereza logo se acalmou, e Ernest começou uma onda de boa sorte e sucesso. No entanto, não é apropriado falar de sucesso: tudo foi conquistado com muito trabalho, que envolveu seus novos amigos e pessoas afins.
Descoberta da lei das transformações radioativas
Em torno de Rutherford já se formava uma atmosfera de entusiasmo criativo e paixão. O trabalho foi alegre e intenso, levou a um grande sucesso. Rutherford descobriu a emanação de tório em 1899. Junto com Soddy em 1902-1903, ele já chegou a uma lei geral aplicável a todas as transformações radioativas. Cabe falar um pouco mais sobre esse importante evento científico.
Cientistas de todo o mundo aprenderam firmemente naquela época que era impossível transformar um elemento químico em outro, então os sonhos dos alquimistas de extrair ouro do chumbo deveriam ser enterrados para sempre. E então apareceu um trabalho no qual se argumentava que durante os decaimentos radioativos, as transformações dos elementos não apenas ocorrem, mas não podem ser retardadas nem interrompidas. Além disso, as leis dessas transformações foram formuladas. Hoje entendemos que é a carga do núcleo que determina as propriedades químicas do elemento e sua posição no sistema periódico de Mendeleev. Quando a carga do núcleo diminui em duas unidades, o que ocorre durante o decaimento alfa, ele "se move" para cima 2 células na tabela periódica. Ele desloca uma célula para baixo no decaimento beta eletrônico e uma célula para cima no decaimento de pósitrons. Apesar da obviedade dessa lei e de sua aparente simplicidade, essa descoberta foi um dos eventos mais importantes da ciência no início do século XX.século.
Casamento com Mary Georgina Newton, nascimento de uma filha
Ao mesmo tempo, um evento importante ocorreu na vida pessoal de Ernest. 5 anos após o noivado com Mary Georgina Newton, o cientista Ernest Rutherford casou-se com ela, cuja biografia já havia sido marcada por conquistas significativas. Essa garota era filha da dona da pensão em Christchurch, onde ele morava. Em 1901, em 30 de março, nasceu a única filha da família Rutherford. Este evento quase coincidiu no tempo com o nascimento de um novo capítulo na ciência física - a física nuclear. E depois de 2 anos, Rutherford tornou-se membro da Royal Society of London.
Livros de Rutherford, experimentos em folhas translúcidas com partículas alfa
Ernest criou 2 livros nos quais resumiu os resultados de suas pesquisas e realizações científicas. O primeiro foi publicado sob o título "Radioatividade" em 1904. As "transformações radioativas" apareceram um ano depois. O autor desses livros começou novas pesquisas neste momento. Ele percebeu que era dos átomos que a radiação radioativa emanava, mas o local de sua ocorrência permanecia absolutamente incerto. Era necessário estudar o dispositivo do kernel. E então Ernest voltou-se para a técnica de transiluminação com partículas alfa, com a qual começou seu trabalho com Thomson. Os experimentos estudaram como o fluxo dessas partículas passa através de finas folhas de papel alumínio.
Primeiro modelo do átomo de Thomson
O primeiro modelo do átomo foi proposto quando se soube que os elétrons têm carga negativa. No entanto, eles entram em átomos,geralmente são eletricamente neutros. Portanto, deve haver algo em sua composição que carregue uma carga positiva. Para resolver esse problema, Thomson propôs o seguinte modelo: um átomo é algo como uma gota, carregada positivamente, com raio de cem milionésimos de centímetro. Dentro dele estão minúsculos elétrons com carga negativa. Sob a influência das forças de Coulomb, eles tendem a se posicionar no centro do átomo, mas se algo os desequilibra, eles oscilam, acompanhados de radiação. Este modelo explicava a existência de espectros de emissão, fato conhecido na época. Já ficou claro a partir de experimentos que em sólidos as distâncias entre os átomos são aproximadamente iguais aos seus tamanhos. Parecia óbvio, portanto, que as partículas alfa não podiam voar através de uma folha, assim como uma pedra não podia voar através de uma floresta onde as árvores cresciam quase próximas umas das outras. No entanto, os primeiros experimentos feitos por Rutherford convenceram que não era assim. A maioria das partículas alfa perfurou a folha quase sem deflexão, e apenas algumas exibiram deflexão, às vezes significativa. Ernest Rutherford estava muito interessado nisso. Fatos interessantes exigiram um estudo mais aprofundado.
Modelo planetário Rutherford
E então a intuição de Rutherford e a capacidade desse cientista de entender a linguagem da natureza apareceram novamente. Ernest rejeitou resolutamente o modelo do átomo de Thomson. Os experimentos de Rutherford levaram ao fato de que ele apresentou o seu próprio, chamado de planetário. Segundo ela, no centrode um átomo é o núcleo, no qual toda a massa de um determinado átomo está concentrada, apesar de seu tamanho bastante pequeno. E ao redor do núcleo, como planetas girando ao redor do sol, os elétrons se movem. Suas massas são substancialmente menores que as das partículas alfa, e é por isso que as últimas praticamente não se desviam quando penetram nas nuvens de elétrons. E somente quando uma partícula alfa voa perto de um núcleo carregado positivamente, a força repulsiva de Coulomb pode dobrar drasticamente a trajetória de seu movimento. Esta é a teoria de Rutherford. Com certeza foi uma grande descoberta.
As leis da eletrodinâmica e o modelo planetário
A experiência de Rutherford foi suficiente para convencer muitos cientistas da existência de um modelo planetário. No entanto, descobriu-se que não é tão inequívoco. A fórmula de Rutherford, que ele derivou com base nesse modelo, foi consistente com os dados obtidos durante o experimento. No entanto, ela refutou as leis da eletrodinâmica!
Essas leis, que foram estabelecidas principalmente pelos trabalhos de Maxwell e Faraday, afirmam que uma carga em movimento acelerado irradia ondas eletromagnéticas e perde energia por causa disso. No átomo de Rutherford, o elétron se move no campo de Coulomb do núcleo a uma taxa acelerada e, de acordo com a teoria de Maxwell, deve perder toda a sua energia em um décimo de milionésimo de segundo, e então cair no núcleo. Entretanto, isso não aconteceu. Consequentemente, a fórmula de Rutherford refutou a teoria de Maxwell. Ernest sabia disso quando chegou a hora de retornar à Inglaterra em 1907.
Mude-se para Manchester e receba o Prêmio Nobel
Trabalho de Ernest em McGillA universidade contribuiu para que ele se tornasse muito famoso. Rutherford começou a disputar convites para centros científicos em diferentes países. O cientista na primavera de 1907 decidiu deixar o Canadá e chegou a Manchester, na Universidade de Victoria, onde continuou suas pesquisas. Junto com H. Geiger, ele criou em 1908 um contador de partículas alfa - um novo dispositivo que teve um papel importante na descoberta de que as partículas alfa são átomos de hélio, duplamente ionizados. Rutherford Ernest, cujas descobertas foram de grande importância, recebeu o Prêmio Nobel em 1908 (em química, não em física!).
Cooperação com Niels Bohr
Enquanto isso, o padrão planetário ocupava cada vez mais sua mente. E em março de 1912, Rutherford começou a cooperar e ser amigo de Niels Bohr. O maior mérito de Bohr (sua foto é apresentada abaixo) foi que ele introduziu fundamentalmente novos recursos no modelo planetário - a ideia de quanta.
Ele apresentou "postulados" que pareciam internamente contraditórios à primeira vista. Segundo ele, o átomo tem órbitas. Um elétron, movendo-se ao longo deles, não irradia, ao contrário das leis da eletrodinâmica, embora tenha aceleração. Este cientista apontou uma regra pela qual essas órbitas podem ser encontradas. Ele descobriu que os quanta de radiação aparecem apenas quando um elétron se move de uma órbita para outra. O modelo do átomo de Rutherford-Bohr resolveu muitos problemas e também se tornou um avanço no mundo das novas ideias. Sua descoberta levou a uma revisão radical das ideias sobre a matéria, sobre seu movimento.
Atividades mais extensas
Em 1919Rutherford tornou-se professor da Universidade de Cambridge e diretor do Laboratório Cavendish. Dezenas de cientistas o consideravam, com razão, seu professor, incluindo aqueles que mais tarde ganharam o Prêmio Nobel. Estes são J. Chadwick, G. Moseley, M. Oliphant, J. Cockcroft, O. Gan, V. Geytler, Yu. B. Khariton, P. L. Kapitsa, G. Gamov e outros O fluxo de homenagens e prêmios tornou-se cada vez mais abundante. Em 1914, Rutherford recebeu a nobreza. Ele se tornou presidente da Associação Britânica em 1923, e de 1925 a 1930 foi presidente da Royal Society. Ernest recebe o título de barão em 1931 e se torna um lorde. No entanto, apesar das cargas de trabalho cada vez maiores, e não apenas científicas, ele continua a atacar os mistérios do núcleo e do átomo.
Oferecemos um fato interessante relacionado às atividades científicas de Rutherford. Sabe-se que Ernest Rutherford utilizou o seguinte critério ao escolher seus funcionários: ele dava uma tarefa à pessoa que o procurava pela primeira vez, e se um novo funcionário perguntasse o que fazer em seguida, ele era imediatamente demitido.
O cientista já iniciou experimentos, que terminaram com a descoberta da fissão artificial de núcleos atômicos e a transformação artificial de elementos químicos. Em 1920, Rutherford previu a existência do deutério e do nêutron, e em 1933 tornou-se o iniciador e participante de um experimento para testar a relação entre energia e massa em processos nucleares. Em 1932, em abril, ele apoiou a ideia de usar aceleradores de prótons no estudo de reações nucleares.
Morte de Rutherford
As obras de Ernest Rutherford e os trabalhos dos seus alunos, de várias gerações, tiveram um enorme impacto na ciência e na tecnologia, na vida de milhões de pessoas. O grande cientista, é claro, não pôde deixar de pensar se essa influência seria positiva. No entanto, ele era um otimista, acreditava sagradamente na ciência e nas pessoas. Ernest Rutherford, cuja breve biografia descrevemos, morreu em 1937, em 19 de outubro. Ele foi enterrado na Abadia de Westminster.
