Biografia di Ernest Rutherford | Scienziati famosi.

Biografie di personaggi famosi e storici
Nota: Questa traduzione è fornita per scopi educativi e potrebbe contenere errori o essere impreciso.
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Vissuto 1871-1937.
Ernest Rutherford è il padre della chimica nucleare e della fisica. Ha scoperto e chiamato il nucleo atomico, il protone, la particella di alfa e la particella beta. Ha scoperto il concetto di emivita nucleare e realizzato la prima trasformazione intenzionale di un elemento in un altro, che soddisfano una delle antiche passioni degli alchimisti.

Inizi

Ernest Rutherford nacque il 30 agosto 1871, nel villaggio di Brightwater sull'isola sud della Nuova Zelanda. Suo padre, James Rutherford, era un contadino dalla Scozia e sua madre, Martha Thompson, era un insegnante dall'Inghilterra.
Ernesto fu il quarto dei 12 bambini suoi genitori portavano in Nuova Zelanda, ed egli fu benedetto con grande intelligenza e un talento per lo sport, in particolare rugby calcio. Lesse il suo primo libro di scienza all'età di 10 anni ed è rimasto affascinato da quello che ha imparato, attentamente effettuando esperimenti il libro suggerito.
Ha frequentato la high school al Nelson College, nella piccola città di Nelson, dove le sue tasse di imbarco sono stati finanziati da una borsa di studio.
All'età di 18 anni partì per la città di Christchurch, dove aveva vinto una borsa di studio al College di Canterbury, ora l'Università di Canterbury.
Nel 1893 si è laureato con lode prima classe in matematica e scienze fisiche.
Nel 1895 ottenne un Bachelor laurea in chimica e geologia da Canterbury College e trascorso un breve periodo di lavoro come insegnante. Ha poi vinto una borsa di studio che gli permise di studiare all'estero. Decise di andare all'Università di Cambridge nel Regno Unito a lavorare nel laboratorio di Thomson.

Cambridge, Montreal, Manchester e torna a Cambridge

Rutherford è arrivato a Cambridge nel 1895 e il nuovo arrivato 24-year-old mi hanno fatto sentire molto ben accolti da Thomson e sua moglie Rose.
Rutherford aveva già inventato un ricevitore radio in Nuova Zelanda e migliorato su di esso all'Università di Cambridge, dove ha costruito un mondo-record-breaking ricevitore in grado di rilevare onde radio a mezzo miglio. Tuttavia, la battaglia di sviluppare radio era uno che egli perderebbe rapidamente a Guglielmo Marconi. Rutherford non importava affatto. Il suo lavoro di radio non era come intellettualmente stimolanti come altri lavori che ha fatto a Cambridge sulla radioattività e gli effetti dei raggi x sul gas.
Lavoro di ricerca di Rutherford era notevolmente avanzato per un giovane uomo, impressionando Thomson enormemente. Nel 1898, quando una sedia nella fisica si avvicinò alla McGill University di Montreal, Thomson consigliato che Rutherford dovrebbe essere nominato ad esso.
"Non ho mai avuto uno studente con più entusiasmo o capacità per la ricerca originale di Mr. Rutherford."
J. J. Thomson
Premio Nobel per la fisica 1906
E così nel 1898 Rutherford navigato in Canada, riprendendo una cattedra, 27 anni appena. A McGill ha svolto il lavoro che ha portato alla suo 1908 Nobel nella chimica.
Nel 1907, dopo nove anni a McGill, Rutherford navigato tornare in Inghilterra, dove era stato nominato alla cattedra di fisica dell'Università di Manchester.
Mossa finale di Rutherford è venuto nel 1919 con ritiro di Thomson come il Professore Cavendish di fisica sperimentale presso l'Università di Cambridge. Rutherford, suo vecchio allievo, ora invecchiato 48, è stato nominato come suo sostituto.

Più significativi contributi di Rutherford alla scienza

Scoperta della radiazione di alfa e beta
A partire da 1898 Rutherford studiò la radiazione emessa dall'uranio. Ha scoperto due diversi tipi di radiazioni, che chiamò alfa e beta.
Consentendo la radiazione da uranio per passare attraverso un crescente numero di strati di lamina metallica, ha scoperto che:
  • le particelle beta hanno maggior potere penetrante di raggi alfa
Dalla direzione del loro movimento in un campo magnetico, dedusse che:
  • le particelle alfa sono caricati positivamente
Misurando il rapporto della massa di addebitare, formò l'ipotesi che:
  • le particelle alfa sono ioni di elio che trasportano una carica 2 +
Con il suo collaboratore, Frederick Soddy, Rutherford arrivò alla conclusione che:
  • le particelle alfa sono atomiche in natura
  • le particelle alfa sono prodotte dalla disintegrazione degli atomi più grandi – e così gli atomi non sono, come tutti avevano creduto, indistruttibili
  • Quando grandi atomi emettono particelle alfa diventano leggermente più piccoli atomi – così un elemento radioattivo si trasforma in altri elementi quando decade
Soddy, che sarebbe lo stesso più tardi vincere un premio Nobel, è stata esaurita dallo sforzo di tenere il passo con Rutherford:
"Ho abbandonato tutto per seguirlo (Rutherford). Per più di due anni, vita scientifica divenne frenetica a un grado raro nel corso della vita di un individuo, raro forse nel corso della vita di un'istituzione".
Frederick Soddy, 1877-1956
Premio Nobel per la chimica 1921
Rutherford ha coniato i termini alfa, beta e gamma per i tre tipi più comuni di radiazioni nucleari. Usiamo ancora oggi questi termini. (Radiazione gamma è stata scoperta da Paul Villard a Parigi nel 1900).
Rutherford ha cominciato la sua indagine delle radiazioni alfa e beta durante lo stesso anno che Pierre e Marie Curie scoprì i nuovi elementi radioattivi polonio e il radio.
"Devo andare avanti, come sempre ci sono persone sulla mia pista. Devo pubblicare il mio lavoro attuale più rapidamente possibile al fine di mantenere in gara. I migliori velocisti in questa strada di indagine sono Becquerel e Curie".
Ernest Rutherford
Nel 1907 Rutherford scoprì che elementi radioattivi hanno emivite – ha coniato il termine periodo di Half-Life per identificare il fenomeno.
Rutherford è stato assegnato il premio Nobel 1908 chimica "per le sue indagini sulla disintegrazione degli elementi e la chimica di sostanze radioattive."

L'età del pianeta terra e datazione radiometrica

Rutherford realizzato che il rifornimento di elio della terra è in gran parte prodotta dal decadimento di elementi radioattivi. Ideò un metodo per datare le rocce alla loro età la quantità di elio presente in essi.
Basa sul fatto che il nostro pianeta è ancora vulcanicamente attiva, Lord Kelvin aveva indicato l'età della terra potrebbe essere non superiore a 400 milioni di anni fa. Disse che la terra potrebbe essere più vecchio di questo solo se qualche nuova fonte di energia può essere trovato che esso era riscaldamento internamente.
Rutherford identificato la fonte nuova – l'energia rilasciata dal decadimento radioattivo di elementi.
Iniziò anche la scienza della datazione radiometrica – utilizzando i prodotti del decadimento radioattivo per scoprire cose quanti anni sono.
"Lord Kelvin aveva limitato l'età della terra, fornito che alcuna nuova fonte (di energia) è stato scoperto. Quella parola profetica si riferisce a ciò che ora stiamo considerando stasera, radium!"
Ernest Rutherford
Scoperta del nucleo atomico
Dopo essersi trasferito all'Università di Manchester, Rutherford e due dei suoi ricercatori – Hans Geiger ed Ernest Marsden – effettuati nel 1909 uno dei landmark esperimenti nella scienza – l'esperimento di lamina d'oro.
Rutherford ha cominciato l'esperimento perché egli era perplesso che meno particelle alfa del previsto da un campione di radio stavano raggiungendo un nuovo rivelatore nel suo laboratorio. L'unico mezzo che le particelle dovevano viaggiare attraverso era una piccola quantità di aria. L'enorme quantità di energia trasportata da particelle alfa dovrebbe permettere loro di viaggiare attraverso una piccola quantità di aria indisturbato, con nessuna deviazione.
Egli ha dato Geiger e Marsden il compito di indagare in che misura particelle alfa sarebbe essere deviate dal loro solito percorso rettilineo passando attraverso un sottilissimo foglio d'oro.
Geiger e Marsden utilizzato un campione di radio per fornire un flusso di particelle alfa, che passava attraverso la lamina d'oro. Dove e ' finito le particelle di alfa è stato registrato elettricamente.
I risultati erano notevoli. Se oro era una sostanza liscia su scala atomica, come si era pensato per essere, una lieve flessione di particelle alfa sarebbe stato previsto. In realtà, la maggior parte delle particelle alfa sparato dritto attraverso l'oro senza deviazione, ma pochi erano enormemente deviato, alcuni anche 'rimbalzare' dritto dall'oro. Rutherford era assolutamente stupito da questo. Notoriamente, lo ha paragonato a sparando pistole di una corazzata in carta velina e scoprire che alcune delle conchiglie sono stati rimbalzare indietro dalla carta velina.
Rutherford ha spiegato l'effetto proponendo un nuovo modello per l'atomo, sostituendo il modello di plum pudding del suo vecchio mentore Thomson.
Suo nuovo modello necessaria atomi di avere un nucleo piccolo, molto denso. E con questo passo, ispirato dal suoi dati sperimentali, Rutherford aveva scoperto il nucleo atomico.
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J. j. Thomson aveva modellato l'atomo come una sfera in cui la massa e la carica positiva sono stati distribuiti uniformemente. Gli elettroni hanno orbitato intorno all'interno della sfera positiva. Questo è stato chiamato il modello a panettone.
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I risultati dell'esperimento di lamina d'oro permesso Rutherford costruire un modello più accurato dell'atomo, in cui quasi tutta la massa è concentrata in un nucleo molto piccolo, denso. La maggior parte del volume dell'atomo era spazio vuoto. La scala era tale che il nucleo era come una Mosca galleggiante in uno stadio di calcio – ricordando naturalmente che il volo era molto più pesante rispetto allo stadio! Gli elettroni hanno orbitato intorno a una certa distanza dal nucleo. Questo è stato chiamato il modello di Rutherford. Assomiglia a pianeti in orbita intorno a una stella.
Sebbene Rutherford aveva ricevuto un premio Nobel per il suo lavoro precedente, la sua scoperta del nucleo atomico era probabilmente il suo più grande successo.
Un 26-year-old Niels Bohr, che era passare il tempo come uno studente di ricerca nel laboratorio di Rutherford nel 1912, è stato incuriosito dal modello di Rutherford dell'atomo. Poteva vedere che in termini di fisica classica, la separazione di carica in nucleo positivo ed elettroni orbitanti era instabile. Ha esplorato le implicazioni di tale un atomo, che conduce direttamente al primo modello quantistico dell'atomo – l'atomo di Rutherford-Bohr.
"Rutherford è un uomo che è possibile affidarsi; Egli viene regolarmente e indaga come vanno le cose e parla nei minimi dettagli – Rutherford è un uomo così eccezionale e veramente interessato al lavoro di tutte le persone intorno a lui."
Niels Bohr, 1885-1962
Premio Nobel per la fisica 1922
Scoperta delle reazioni nucleari
Rutherford raggiunto la prima trasformazione intenzionale di un elemento in un altro. Nel 1919 ha convertito gli atomi di azoto in atomi di ossigeno bombardando azoto con particelle alfa. Questa reazione nucleare è stato inizialmente scritto:
14 N + α → 17Oh + 1H
Scoperta del protone
Ricerca di idrogeno prodotto nella reazione nucleare sopra, Rutherford cominciò a sospettare che il nucleo di idrogeno può effettivamente essere una particella fondamentale, un blocco di costruzione di tutti i nuclei atomici.
Questo ha formalizzato nel 1920 dando questa particella un nome: il protone. La prima reazione nucleare ora può essere scritta:
14 N + α → 17Oh + protone

Predire l'esistenza del neutrone

Rutherford ha effettuato i calcoli di stabilità dei nuclei atomici. Ha trovato che, a meno che qualche particella neutra sono stati aggiunti al nucleo, la repulsione dei protoni positivamente caricati causerebbe i nuclei di volare a pezzi. Nel 1920 è nominato questa ipotetica particella neutrone.
James Chadwick, assistente direttore Rutherford di ricerca, scoperta del neutrone nel 1932, dimostrando la sua esistenza da esperimento.

Alcuni dati personali e alla fine

Rutherford era non esattamente conforme allo stereotipo scientifico. Era un uomo diretto, senza fronzoli, che ha parlato la sua mente. Non era eccessivamente preoccupato con il suo aspetto; qualche gente ha scambiato il grande scienziato per un contadino!
Era ben noto per le sue riserve illimitate di energia ed entusiasmo, che ha lasciato un numero dei suoi lavoratori esausti.
"Di Rutherford entusiasmo e vigore ricco naturalmente colpito tutti noi. Per lavorare in laboratorio la sera era la regola piuttosto che l'eccezione, in particolare per noi tedeschi, cui soggiorno a Montreal era limitata... Aveva una grande, ricca risata che rimbomba attraverso l'intero laboratorio."
Otto Hahn, 1879-1958
Premio Nobel per la chimica 1944
In estate 1900, due anni dopo essersi trasferito a Montreal, Rutherford ha navigato per la nuova Zelanda a sposare Mary Georgina Newton, quale egli si era fidanzato mentre vivono in Christchurch. Ebbero una figlia, Eileen Mary, Natoa nel 1901. Quando aveva 20 anni, Eileen sposò il fisico rinomato Ralph H. Fowler. Eileen morì nel 1930, nove giorni dopo il parto al suo quarto figlio. Rutherford e sua moglie hanno sopravvissuto la loro figlia, prendere conforto nella loro nipoti, i quali divennero accademici.
Rutherford vorrei visitare suoi operai di ricerca ogni giorno, l'approvazione o disapprovazione, critica o elogiando il lavoro erano state facendo, ascoltando i loro problemi, dare suggerimenti. Poteva essere schietto quando pensava persone stavano facendo cose scorrettamente, ma i suoi operai lui venerato perché sapevano che sopra ogni altra cosa, tutte le sue energie veniva applicato per spingere le frontiere della conoscenza umana, e ha sempre dato i suoi operai pieno credito per le loro ricerche.
Rutherford era un uomo ispirato e, come era stato il caso con Thomson, un numero insolitamente elevato di suoi operai di ricerca ha continuato a vincere premi Nobel, tra cui James Chadwick, Cecil Powell, Niels Bohr, Otto Hahn, Frederick Soddy, John Cockcroft, Ernest Walton ed Edward Appleton.
Sua voce tonante era il più forte che molti dei suoi colleghi aveva mai sentito parlare. Geoffrey Fellows, un collega docente all'Università di Cambridge, ha scritto:
Siamo stati una società gentile e mi aspettavo di condurre una vita tranquilla insegnamento meccanica e ascoltando i miei colleghi più anziani delicatamente ma obliquamente che prendono in giro a vicenda. Questo sogno di pace sonnolenta svanì molto rapidamente quando Rutherford è venuto a Cambridge. Rutherford era l'unica persona che ho incontrato che immediatamente mi ha colpito come un grande uomo. Fu un grande uomo e un grande rumore e lui sembrava godere ogni minuto della sua vita. Mi ricordo che quando trasmissione transatlantica arrivata a, Rutherford ci ha detto ad una cena nella sala come egli aveva parlato in un microfono in America ed era stato sentito tutto il continente. Uno della più audace dei nostri compagni ha detto: "Sicuramente non bisogno di usare apparecchi per questo."
Geoffrey Fellows, 1871-1937
Durante la sua vita, Rutherford ricevette molti onori. Oltre al suo premio Nobel, fu nominato cavaliere nel 1914, diventando Sir Ernest Rutherford e poi fatto un lord inglese, ricevendo il titolo di Barone Rutherford di Nelson nel 1931.
Ernest Rutherford morì di paralisi intestinale all'età di 66, il 19 ottobre 1937. Le sue ceneri furono sepolti nella navata di Westminster Abbey, unendo altri grandi di scienza come Isaac Newton, Lord Kelvin, Charles Darwin e Charles Lyell. Nel 1940 le ceneri del suo amico ed ex capo Thomson erano sepolti con Rutherford e gli altri scienziati.
Elemento 104 è chiamato rutherfordio (RF) in suo onore.
"Anche il lettore occasionale delle carte di Rutherford deve essere profondamente colpito dal suo potere in esperimento... Egli era, a mio parere, il più grande fisico sperimentale dal Faraday. "
James Chadwick, 1891-1974
Premio Nobel per la fisica 1935
Tradotto dal sito Web: Famous Scientists per scopi didattici.