Ռադերֆորդ Էռնեստ (կյանքի տարիներ՝ 1871-30-08 - 1937-19-10) - անգլիացի ֆիզիկոս, ատոմի մոլորակային մոդելի ստեղծող, միջուկային ֆիզիկայի հիմնադիր։ Նա Լոնդոնի թագավորական ընկերության անդամ էր, իսկ 1925-1930 թվականներին՝ և նրա նախագահը: Այս մարդը քիմիայի ոլորտում Նոբելյան մրցանակի դափնեկիր է, որը նա ստացել է 1908 թվականին։
Ապագա գիտնականը ծնվել է անիվ մեքենա վարող Ջեյմս Ռադերֆորդի և ուսուցչուհի Մարթա Թոմփսոնի ընտանիքում։ Նրանից բացի ընտանիքն ուներ 5 դուստր և 6 որդի։
Թրեյնինգ և առաջին մրցանակներ
Նախքան ընտանիքը Նոր Զելանդիայի Հարավային կղզուց Հյուսիսային կղզի տեղափոխվելը 1889 թվականին, Ռադերֆորդ Էռնեստը սովորել է Քրայսթչերչում, Քենթերբերի քոլեջում: Արդեն այս պահին բացահայտվեցին ապագա գիտնականի փայլուն ունակությունները։ 4-րդ կուրսն ավարտելուց հետո Էռնեստը արժանացել է մաթեմատիկայի բնագավառում լավագույն աշխատանքի համար մրցանակի, ինչպես նաև ֆիզիկայի և մաթեմատիկայի մագիստրոսական քննություններին գրավել է 1-ին տեղը։
։
մագնիսական դետեկտորի հայտնագործում
Դառնալով արվեստի վարպետ՝ Ռադերֆորդը չդարձավթողեց քոլեջը: Նա ընկղմվեց երկաթի մագնիսացման վերաբերյալ անկախ գիտական աշխատանքի մեջ: Նա մշակեց և արտադրեց հատուկ սարք՝ մագնիսական դետեկտոր, որը դարձավ աշխարհում էլեկտրամագնիսական ալիքների առաջին ընդունողներից մեկը, ինչպես նաև Ռադերֆորդի «մուտքի տոմսը» դեպի մեծ գիտություն։ Նրա կյանքում շուտով տեղի ունեցավ կարևոր փոփոխություն։
Ռադերֆորդը գնում է Անգլիա
Նոր Զելանդիայից անգլիական թագի ամենատաղանդավոր երիտասարդներին կրթաթոշակ էին տրամադրում երկու տարին մեկ: 1851 թվականի համաշխարհային ցուցահանդեսը, որը հնարավորություն տվեց մեկնել Անգլիա՝ գիտություններ ուսումնասիրելու։ 1895 թվականին որոշվեց, որ երկու նորզելանդացի արժանի են նման պատվի` ֆիզիկոս Ռադերֆորդը և քիմիկոս Մակլաուրինը: Այնուամենայնիվ, միայն մեկ տեղ կար, և Էռնեստի հույսերը փլուզվեցին։ Բարեբախտաբար, Մակլաուրինը ստիպված եղավ հրաժարվել այս ճանապարհորդությունից ընտանեկան պատճառներով, և Ռադերֆորդ Էռնեստը Անգլիա է ժամանել 1895 թվականի աշնանը: Այստեղ նա սկսեց աշխատել Քեմբրիջի համալսարանում (Քավենդիշ լաբորատորիայում) և դարձավ Ջ. Թոմսոնի՝ նրա տնօրենի առաջին դոկտորանտը (ստորև նկարում):
Բեկերելի ճառագայթների ուսումնասիրություն
Թոմսոնն այդ ժամանակ արդեն հայտնի գիտնական էր, Լոնդոնի թագավորական ընկերության անդամներից մեկը, բոլորի կողմից հարգված: Նա արագ գնահատեց Ռադերֆորդի ունակությունները և գրավեց նրան աշխատելու ռենտգենյան ճառագայթների ազդեցության տակ գազերի իոնացման ուսումնասիրության վրա, որը նա իրականացրեց։ Այնուամենայնիվ, արդեն 1898 թվականին՝ ամռանը, Էռնեստն իր առաջին քայլերն է անում հետազոտական մեկ այլ ոլորտում։ Նրան հետաքրքրում էր «բեկերելի ճառագայթները»։ Ուրանի աղի արտանետում, բացԲեկերելը, ֆրանսիացի ֆիզիկոս, հետագայում հայտնի դարձավ որպես ռադիոակտիվ: Ֆրանսիացի գիտնականը, ինչպես նաև Կյուրիները, ակտիվորեն զբաղվում էին նրա հետազոտություններով։ 1898 թվականին Ռադերֆորդ Էռնեստը միացավ աշխատանքին։ Այս գիտնականը հայտնաբերել է, որ այս ճառագայթները ներառում են հելիումի միջուկների հոսքեր՝ դրական լիցքավորված (ալֆա մասնիկներ), ինչպես նաև էլեկտրոնների հոսքեր (բետա մասնիկներ):
Ուրանի ճառագայթների հետագա ուսումնասիրություն
Կյուրիների աշխատանքը ներկայացվել է Փարիզի գիտությունների ակադեմիային 1898 թվականի հուլիսի 18-ին, ինչը մեծ հետաքրքրություն է առաջացրել Ռադերֆորդի մոտ։ Դրանում հեղինակները նշել են, որ բացի ուրանից, կան նաև այլ ռադիոակտիվ (այս տերմինն առաջին անգամ օգտագործվել է հենց այդ ժամանակ) տարրեր։ Ավելի ուշ Ռադերֆորդը ներկայացրեց կիսամյակի հասկացությունը՝ այս տարրերի հիմնական տարբերակիչ հատկանիշներից մեկը:
Էռնեստը 1897 թվականի դեկտեմբերին երկարաձգեց ցուցահանդեսի կրթաթոշակը: Գիտնականը հնարավորություն է ստացել հետագայում ուսումնասիրել ուրանի ճառագայթները։ Սակայն 1898 թվականի ապրիլին Մոնրեալում տեղի ՄաքԳիլ համալսարանի պրոֆեսորի պաշտոնը թափուր դարձավ, և Էռնեստը որոշեց մեկնել Կանադա։ Աշկերտության ժամանակն անցել է։ Բոլորի համար պարզ էր, որ Ռադերֆորդը պատրաստ է ինքնուրույն աշխատել։
Տեղափոխում Կանադա և նոր աշխատանք
1898 թվականի աշնանը նա տեղափոխվեց Կանադա։ Սկզբում Ռադերֆորդի ուսուցումն այնքան էլ հաջող չէր. ուսանողներին դուր չեկան դասախոսությունները, որոնք երիտասարդ պրոֆեսորը, որը դեռ չէր սովորել լիարժեք զգալ հանդիսատեսին, չափազանց հագեցած էր մանրամասներով։ Որոշ դժվարություններ կային նաև գիտական աշխատանքում՝ պայմանավորված Ռադերֆորդի կողմից պատվիրված ռադիոակտիվ պատրաստուկների ժամանումը ուշացնելու պատճառով։ Այնուամենայնիվ, բոլորըկոպտությունը շուտով հարթվեց, և Էռնեստը սկսեց բախտի և հաջողության շարանը: Սակայն հաջողության մասին խոսելը դժվար թե տեղին լինի. ամեն ինչ ձեռք է բերվել քրտնաջան աշխատանքով, որին ներգրավել են նրա նոր ընկերներն ու համախոհները։
Ռադիոակտիվ փոխակերպումների օրենքի բացահայտում
Ռադերֆորդի շուրջ արդեն այն ժամանակ ձևավորվել էր ստեղծագործական ոգևորության և կրքի մթնոլորտ: Աշխատանքը ուրախ էր ու բուռն, հանգեցրեց մեծ հաջողությունների։ Ռադերֆորդը հայտնաբերել է թորիումի արտազատումը 1899 թվականին։ Սոդիի հետ 1902-1903 թվականներին նա արդեն հասավ ընդհանուր օրենքի, որը կիրառելի է բոլոր ռադիոակտիվ փոխակերպումների համար: Պետք է մի փոքր ավելին ասել այս կարևոր գիտական իրադարձության մասին։
Այն ժամանակ ամբողջ աշխարհի գիտնականները հաստատապես իմացան, որ անհնար է մի քիմիական տարրը վերածել մյուսի, ուստի ալքիմիկոսների երազանքները՝ կապարից ոսկի կորզելու համար, պետք է ընդմիշտ թաղվեն: Եվ հետո հայտնվեց մի աշխատություն, որտեղ փաստարկվում էր, որ ռադիոակտիվ քայքայման ժամանակ տարրերի փոխակերպումները ոչ միայն տեղի են ունենում, այլև դրանք չեն կարող ոչ դանդաղեցնել, ոչ դադարեցնել: Ընդ որում, ձևակերպվել են այդ փոխակերպումների օրենքները։ Այսօր մենք հասկանում ենք, որ հենց միջուկի լիցքն է որոշում տարրի քիմիական հատկությունները և նրա դիրքը Մենդելեևի պարբերական համակարգում։ Երբ միջուկի լիցքը նվազում է երկու միավորով, ինչը տեղի է ունենում ալֆա քայքայման ժամանակ, այն «շարժվում» է պարբերական աղյուսակի 2 բջիջ վերև։ Էլեկտրոնային բետա քայքայման ժամանակ այն տեղափոխում է մեկ բջիջ ներքև, իսկ պոզիտրոնային քայքայման դեպքում՝ մեկ բջջ վեր: Չնայած այս օրենքի ակնհայտությանը և ակնհայտ պարզությանը, այս հայտնագործությունը գիտության ամենակարևոր իրադարձություններից մեկն էր 20-ականների սկզբին։դար.
Ամուսնություն Մերի Ջորջինա Նյուտոնի հետ, դստեր ծնունդ
Միևնույն ժամանակ Էռնեստի անձնական կյանքում կարևոր իրադարձություն է տեղի ունեցել. Մերի Ջորջինա Նյուտոնի հետ նշանադրությունից 5 տարի անց գիտնական Էռնեստ Ռադերֆորդն ամուսնացավ նրա հետ, ում կենսագրությունն այս պահին արդեն նշանավորվել էր նշանակալի ձեռքբերումներով: Այս աղջիկը Քրայսթչերչի պանսիոնատի տանտիրուհու դուստրն էր, որտեղ նա մի ժամանակ ապրել էր: 1901 թվականին՝ մարտի 30-ին, Ռադերֆորդների ընտանիքում ծնվել է միակ դուստրը։ Այս իրադարձությունը ժամանակի ընթացքում գրեթե համընկավ ֆիզիկական գիտության նոր գլխի՝ միջուկային ֆիզիկայի ծննդյան հետ: Եվ 2 տարի անց Ռադերֆորդը դարձավ Լոնդոնի թագավորական ընկերության անդամ։
Ռադերֆորդի գրքերը, փորձեր կիսաթափանցիկ փայլաթիթեղի վրա ալֆա մասնիկներով
Էռնեստը ստեղծել է 2 գիրք, որտեղ ամփոփել է իր գիտական որոնումների արդյունքներն ու ձեռքբերումները։ Առաջինը լույս է տեսել «Ռադիոակտիվություն» վերնագրով 1904 թ. «Ռադիոակտիվ փոխակերպումները» հայտնվեցին մեկ տարի անց։ Այս գրքերի հեղինակն այս պահին սկսեց նոր հետազոտություններ: Նա հասկացավ, որ հենց ատոմներից է առաջանում ռադիոակտիվ ճառագայթում, բայց դրա առաջացման վայրը բացարձակապես անհասկանալի է մնացել։ Անհրաժեշտ էր ուսումնասիրել միջուկի սարքը։ Եվ հետո Էռնեստը դիմեց ալֆա մասնիկներով տրանսլուսավորման տեխնիկային, որով նա սկսեց իր աշխատանքը Թոմսոնի հետ։ Փորձերն ուսումնասիրել են, թե ինչպես է այս մասնիկների հոսքն անցնում փայլաթիթեղի բարակ թիթեղների միջով։
Թոմսոնի ատոմի առաջին մոդելը
Ատոմի առաջին մոդելը առաջարկվեց, երբ հայտնի դարձավ, որ էլեկտրոններն ունեն բացասական լիցք։ Այնուամենայնիվ, նրանք մտնում են ատոմների մեջ,հիմնականում էլեկտրականորեն չեզոք են: Այսպիսով, դրա բաղադրության մեջ պետք է լինի մի բան, որը դրական լիցք է կրում: Այս խնդիրը լուծելու համար Թոմսոնն առաջարկել է հետևյալ մոդելը. ատոմը մի կաթիլ է, դրական լիցքավորված, սանտիմետրի հարյուր միլիոներորդական շառավղով: Նրա ներսում կան բացասական լիցք ունեցող փոքրիկ էլեկտրոններ։ Կուլոնյան ուժերի ազդեցության տակ նրանք հակված են դիրք գրավելու ատոմի հենց կենտրոնում, բայց եթե ինչ-որ բան նրանց անհավասարակշռում է, դրանք տատանվում են՝ ուղեկցվելով ճառագայթմամբ։ Այս մոդելը բացատրում էր արտանետումների սպեկտրների առկայությունը, ինչը հայտնի էր այն ժամանակ: Փորձերից արդեն պարզ է դարձել, որ պինդ մարմիններում ատոմների միջև հեռավորությունները մոտավորապես նույնն են, ինչ նրանց չափերը։ Հետևաբար, ակնհայտ էր թվում, որ ալֆա մասնիկները չեն կարող թռչել փայլաթիթեղի միջով, ինչպես որ քարը չի կարող թռչել անտառի միջով, որտեղ ծառերը գրեթե մոտ են աճել միմյանց: Սակայն Ռադերֆորդի կատարած առաջին փորձերը համոզեցին, որ դա այդպես չէ։ Ալֆա մասնիկների մեծ մասը, գրեթե առանց շեղումների, թափանցել են փայլաթիթեղի մեջ, և միայն մի քանիսն են ցուցադրել շեղում, երբեմն նշանակալի: Էռնեստ Ռադերֆորդին սա շատ էր հետաքրքրում։ Հետաքրքիր փաստերը պահանջում են լրացուցիչ ուսումնասիրություն:
Ռադերֆորդի մոլորակային մոդել
Եվ հետո նորից ի հայտ եկավ Ռադերֆորդի ինտուիցիան և բնության լեզուն հասկանալու այս գիտնականի կարողությունը։ Էռնեստը վճռականորեն մերժեց Թոմսոնի ատոմի մոդելը։ Ռադերֆորդի փորձերը հանգեցրին նրան, որ նա առաջ քաշեց իր սեփականը, որը կոչվում էր մոլորակ: Նրա խոսքով՝ կենտրոնումատոմի այն միջուկն է, որում կենտրոնացած է տվյալ ատոմի ողջ զանգվածը, չնայած նրա բավականին փոքր չափերին: Իսկ միջուկի շուրջը, ինչպես Արեգակի շուրջ պտտվող մոլորակները, շարժվում են էլեկտրոնները։ Նրանց զանգվածները էականորեն ավելի քիչ են, քան ալֆա մասնիկների զանգվածը, և այդ պատճառով վերջիններս գործնականում չեն շեղվում էլեկտրոնային ամպերի մեջ թափանցելիս։ Եվ միայն այն ժամանակ, երբ ալֆա մասնիկը թռչում է դրական լիցքավորված միջուկի մոտ, Կուլոնյան վանող ուժը կարող է կտրուկ թեքել իր շարժման հետագիծը։ Սա Ռադերֆորդի տեսությունն է։ Դա, իհարկե, հիանալի հայտնագործություն էր:
Էլեկտրադինամիկայի օրենքները և մոլորակային մոդելը
Ռադերֆորդի փորձը բավական էր շատ գիտնականների համոզելու մոլորակային մոդելի գոյության մասին: Սակայն պարզվեց, որ դա այնքան էլ միանշանակ չէ. Ռադերֆորդի բանաձեւը, որը նա ստացել է այս մոդելի հիման վրա, համապատասխանում էր փորձի ընթացքում ստացված տվյալներին։ Այնուամենայնիվ, նա հերքեց էլեկտրադինամիկայի օրենքները:
Այս օրենքները, որոնք հաստատվել են հիմնականում Մաքսվելի և Ֆարադեյի աշխատություններով, ասում են, որ արագացված արագությամբ շարժվող լիցքը ճառագայթում է էլեկտրամագնիսական ալիքներ և դրա պատճառով կորցնում է էներգիան։ Ռադերֆորդի ատոմում էլեկտրոնը շարժվում է միջուկի Կուլոնյան դաշտում արագացված արագությամբ և, ըստ Մաքսվելի տեսության, այն պետք է կորցնի իր ողջ էներգիան վայրկյանի տասը միլիոներորդականում, իսկ հետո ընկնի միջուկի վրա։ Սակայն դա տեղի չունեցավ։ Հետևաբար, Ռադերֆորդի բանաձևը հերքեց Մաքսվելի տեսությունը։ Էռնեստը դա գիտեր, երբ 1907 թվականին Անգլիա վերադառնալու ժամանակն էր։
Տեղափոխվեք Մանչեսթեր և ստացեք Նոբելյան մրցանակ
Էռնեստի աշխատանքը ՄակԳիլումՀամալսարանը նպաստեց նրան, որ նա շատ հայտնի դարձավ։ Ռադերֆորդը սկսեց մրցակցել տարբեր երկրների գիտական կենտրոնների հրավերների հետ: 1907 թվականի գարնանը գիտնականը որոշեց հեռանալ Կանադայից և ժամանել Մանչեսթեր՝ Վիկտորիայի համալսարան, որտեղ նա շարունակեց իր հետազոտությունները։ Հ. Գայգերի հետ 1908 թվականին նա ստեղծեց ալֆա մասնիկների հաշվիչը՝ նոր սարք, որը կարևոր դեր խաղաց պարզելու, որ ալֆա մասնիկները հելիումի ատոմներ են՝ կրկնակի իոնացված։ Ռադերֆորդ Էռնեստը, ում հայտնագործությունները մեծ նշանակություն ունեին, Նոբելյան մրցանակ ստացավ 1908 թվականին (քիմիայի, ոչ թե ֆիզիկայի):
Համագործակցություն Նիլս Բորի հետ
Մինչդեռ մոլորակային օրինաչափությունն ավելի ու ավելի էր զբաղեցրել նրա միտքը։ Իսկ 1912 թվականի մարտին Ռադերֆորդը սկսեց համագործակցել և ընկերանալ Նիլս Բորի հետ։ Բորի ամենամեծ արժանիքը (նրա լուսանկարը ներկայացված է ստորև) այն էր, որ նա մոլորակային մոդելի մեջ սկզբունքորեն նոր առանձնահատկություններ մտցրեց՝ քվանտայի գաղափարը:
Նա առաջ քաշեց «պոստուլատներ», որոնք առաջին հայացքից ներքուստ հակասական էին թվում։ Ըստ նրա՝ ատոմն ունի ուղեծրեր։ Նրանց երկայնքով շարժվող էլեկտրոնը չի ճառագայթում, հակառակ էլեկտրադինամիկայի օրենքներին, թեև ունի արագացում։ Այս գիտնականը մատնանշեց մի կանոն, որով կարելի է գտնել այս ուղեծրերը։ Նա պարզել է, որ ճառագայթման քվանտները հայտնվում են միայն այն ժամանակ, երբ էլեկտրոնը շարժվում է ուղեծրից ուղեծիր։ Ռադերֆորդ-Բորի ատոմի մոդելը լուծեց բազմաթիվ խնդիրներ, ինչպես նաև դարձավ բեկում դեպի նոր գաղափարների աշխարհ: Նրա հայտնագործությունը հանգեցրեց նյութի, նրա շարժման մասին պատկերացումների արմատական վերանայմանը։
Հետագա ծավալուն գործունեություն
1919 թՌադերֆորդը դարձավ Քեմբրիջի համալսարանի պրոֆեսոր և Քավենդիշ լաբորատորիայի տնօրեն։ Տասնյակ գիտնականներ իրավամբ նրան համարում էին իրենց ուսուցիչը, այդ թվում նաև նրանք, ովքեր հետագայում արժանացան Նոբելյան մրցանակների։ Դրանք են՝ Ջ. Չադվիքը, Գ. Մոզելին, Մ. Օլիֆանտը, Ջ. Կոկկրոֆթը, Օ. Գանը, Վ. Գեյթլերը, Յու. Բ. Խարիտոն, Պ. Լ. Կապիցա, Գ. Գամով և ուրիշներ։Պարգևատրումների հոսքն ավելի ու ավելի առատ էր դառնում։ 1914 թվականին Ռադերֆորդը ստացավ ազնվականություն։ Նա դարձել է Բրիտանական ասոցիացիայի նախագահ 1923 թվականին, իսկ 1925-1930 թվականներին եղել է Թագավորական ընկերության նախագահը։ Էռնեստը 1931 թվականին ստանում է բարոնի կոչում և դառնում լորդ։ Այնուամենայնիվ, չնայած ավելի մեծ ծանրաբեռնվածությանը, և ոչ միայն գիտական, նա շարունակում է հարձակվել միջուկի և ատոմի առեղծվածների վրա:
Ձեզ առաջարկում ենք մեկ հետաքրքիր փաստ՝ կապված Ռադերֆորդի գիտական գործունեության հետ։ Հայտնի է, որ Էռնեստ Ռադերֆորդն իր աշխատակիցներին ընտրելիս օգտագործել է հետևյալ չափանիշը՝ առաջին անգամ իր մոտ եկողին առաջադրանք է տվել, և եթե նոր աշխատակիցը հարցնում է, թե ինչ անել, նա անմիջապես ազատվում է աշխատանքից։
Գիտնականն արդեն սկսել է փորձերը, որոնք ավարտվել են ատոմային միջուկների արհեստական տրոհման և քիմիական տարրերի արհեստական փոխակերպման բացահայտմամբ։ 1920 թվականին Ռադերֆորդը կանխագուշակեց դեյտրոնի և նեյտրոնի գոյությունը, իսկ 1933 թվականին դարձավ միջուկային գործընթացներում էներգիայի և զանգվածի փոխհարաբերությունները ստուգելու փորձի նախաձեռնողն ու մասնակիցը։ 1932 թվականի ապրիլին նա պաշտպանեց միջուկային ռեակցիաների ուսումնասիրության մեջ պրոտոնային արագացուցիչներ օգտագործելու գաղափարը:
Ռադերֆորդի մահը
Էռնեստ Ռադերֆորդի և մի քանի սերունդների պատկանող նրա ուսանողների աշխատանքները հսկայական ազդեցություն ունեցան գիտության և տեխնիկայի, միլիոնավոր մարդկանց կյանքի վրա: Մեծ գիտնականն, իհարկե, չէր կարող չմտածել, թե արդյոք այդ ազդեցությունը դրական կլինի։ Այնուամենայնիվ, նա լավատես էր, սրբորեն հավատում էր գիտությանը և մարդկանց: Էռնեստ Ռադերֆորդը, ում համառոտ կենսագրությունը մենք նկարագրել ենք, մահացել է 1937 թվականին, հոկտեմբերի 19-ին։ Նա թաղվել է Վեսթմինսթերյան աբբայությունում։
