Ernest Rutherford a fost un mare fizician şi chimist, celebru pentru propunerea modelului planetar al atomului, dar şi pentru descoperirea şi studiul anumitor tipuri de radiaţii. Mai multe despre viaţa şi cercetările sale ştiinţifice puteţi citi în acest articol.
Biografie
Ernest Rutherford (30 August 1871-19 Octombrie 1937) s-a născut la Spring Grove (oraş numit acum Brightwater), în Noua Zeelandă. Tatăl său, James Rutherford, era un fermier emigrat din Scoţia, iar mama sa, Martha Thompson, era o profesoară din Anglia. Cu şapte fii şi cinci fiice de crescut, cei doi se descurcau destul de greu. Astfel că familia din care Ernest provenea era una destul de săracă.
Ernest Rutherford (1871-1937)
La vârsta de 16 ani a intrat la Colegiul Nelson, o şcoală doar pentru băieţi. Mai târziu, în 1889, a obţinut o bursă la Universitatea Wellington, intrând la Colegiul Canterbury. Acolo se remarcă prin inteligenţa de care dă dovadă şi devine preşedintele societăţii de dezbateri. Absolveşte în anul 1893 şi îşi continuă cercetările acolo pentru o perioadă scurtă de timp, după care merge la Colegiul Trinity, Cambridge, pentru a urma studii postuniversitare în Laboratorul Cavendish. Petrece aici trei ani şi obţine recordul mondial pentru distanţa de la care undele electromagnetice pot fi detectate.
În anul 1898 Rutherford nu ratează ocazia de a deveni profesor de fizică la Universitatea McGill din Montreal, Canada, în urma eliberării acestui post. În 1900 se căsătoreşte cu Mary Georgina Newton, având împreună o fiică - Eileen Mary. Şapte ani mai târziu, se întoarce în Anglia şi ocupă postul de profesor de fizică la Universitatea Manchester, iar în anul 1908 primeşte Premiul Nobel în Chimie. Acest lucru s-a întâmplat în urma studiilor efectuate la Universitatea McGill, cercetarea sa fiind în domeniul radiaţiilor şi a substanţelor radioactive.
Mai târziu, în 1919, acceptă postul de profesor de fizică oferit de Universitatea Cambridge. Pe parcursul carierei sale didactice a avut ca studenţi nu mai puţin de nouă laureaţi ai Premiului Nobel. Printre aceştia se numără Chadwick, premiat pentru descoperirea neutronului, Appeton - pentru demonstrarea existenţei ionosferei, Cockcroft şi Walton - pentru un experiment în care atomul a fost divizat cu ajutorul unui accelerator de particule etc. Cariera sa ştiinţifică a fost una înfloritoare, el publicând numeroase lucrări bazate pe cercetările sale, printre acestea numărându-se: „Radioactivitatea” (1904), „Transformările Radioactive” (1906), „Structura electrică a materiei” (1926), iar ultima fiind „Noua alchimie” (1937).
Ernest Rutherford moare pe data de 19 Octombrie 1937, ca urmare a amânării operaţiei sale de hernie. Este înmormântat, apoi, la Londra, în Catedrala Westminster.
Cercetare
Fascinat de fenomenul radioactivităţii, Rutherford face numeroase cercetări în această privinţă, iar în anul 1899 descoperă două tipuri de radiaţie emise de atomii de toriu şi uraniu. Le denumeşte radiaţii alfa şi beta şi descoperă că diferenţa dintre acestea este puterea de penetrare. Dacă radiaţia alfa poate fi oprită de o simplă foiţă de hârtie, pentru radiaţia beta este nevoie de ceva mai puternic, cum ar fi o folie de aluminiu sau un perete de sticlă.
Între anii 1900 şi 1903 colaborează cu alţi oameni de ştiinţă şi studiază fenomenul de transmutare a elementelor. Află astfel că radioactivitatea reprezintă dezintegrarea spontană a atomilor. Mai află şi despre timpul de înjumătăţire al unei particule radioactive şi foloseşte această noţiune pentru a calcula vârsta Pământului. Nu mică i-a fost mirarea când a aflat că Pământul este mult mai „bătrân” decât se credea pe atunci.
De asemenea, în 1903 Rutherford studiază un anumit tip de radiaţie emisă de atomii de radiu şi descoperă că aceasta este diferită de radiaţiile alfa şi beta, deoarece are o putere de penetrare mult mai mare. Spre deosebire de celelalte două tipuri de radiaţii care puteau fi blocate destul de uşor, pentru blocarea acesteia era nevoie de blocuri de plumb sau ciment. A denumit-o radiaţie gama şi a continuat studiul acesteia, descoperind că motivul pentru care puterea sa de penetrare este atât de mare este faptul că aceasta reprezintă o emisie puternică de radiaţie electromagnetică. Cum am menţionat şi anterior, în urma studiului acestor radiaţii, Rutherford primeşte Premiul Nobel în Chimie.
Poate cea mai mare realizare a lui Rutherford a fost descoperirea Modelului Planetar al atomului. El a condus un experiment în urma căruia vroia să afle precis cum este organizat atomul. Acest experiment a avut loc la Universitatea Cambridge, în 1909. Experimentul consta în bombardarea unei foiţe subţiri de aur cu particule alfa. S-a observat că majoritatea radiaţiilor treceau nedeviate, iar restul păreau că lovesc ceva rigid. Rutherford şi-a dat seama atunci că modelul atomic al stafidelor din cozonac era invalid. Acest model sugera că electronii sunt răspândiţi uniform prin masa atomului.
Modelul stafidelor din cozonac propus de J.J. Thomson, un fizician englez, în 1906.
Citiţi şi: Modelul atomic al lui J.J. Thomson.
De fapt, atomul avea particulele pozitive concentrate într-un nucleu foarte mic. A măsurat raza acestui nucleu şi a aflat că e de o sută de mii de ori mai mică decât raza atomului.
În 1911, Ernest a creat un nou model al atomului şi l-a numit ”modelul planetar” datorită asemănării sale cu sistemul nostru solar. La fel cum majoritatea masei sistemului solar este concentrată în Soare, la fel şi cea mai mare parte din masa atomului este concentrată în nucleu. Să nu mai vorbim şi de felul în care electronii orbitează centrul atomului precum şi planetele orbitează Soarele. Deasemenea, la fel cum în sistemul solar este foarte mult spaţiu gol, la fel este şi în atom.
Acestea fiind spuse, vedem cum modelul planetar al atomului îşi merită numele.
Modelul planetar al atomului, propus de Ernest Rutherford în anul 1911.
Citiţi şi: Modelul atomic al lui Rutherford
O altă realizare importantă a lui Rutherford este aceea de a fi realizat prima transmutare a unui element în altul. Acest lucru s-a întâmplat în 1919. El a convertit azotul în oxigen prin intermediul unei reacţii chimice. Un alt lucru important s-a întâmplat în 1921, în timp ce lucra cu Niels Bohr, celebrul fizician danez. Rutherford a formulat o teorie despre existenţa neutronilor. Aceasta a fost confirmată în 1932 de către asociatul său, James Chadwick, un fizician englez.
Moştenire
Chiar şi astăzi, la mai bine de 70 de ani de la moartea sa, amintirea lui Ernest Rutherford este încă vie în conştiinţa noastră, dovadă fiind numeroasele instituţii, străzi şi clădiri ce îi poartă numele. Printre ele se numără „Rutherford Street”, în Nelson, Noua Zeelandă şi „Colegiul Rutherford” din aceeaşi ţară. De asemenea, amintirea sa a călătorit şi dincolo de planeta noastră, un crater de pe lună fiind denumit „Craterul Rutherford”. Meritele sale în ştiinţă sunt de o valoare nepreţuită, Rutherford rămânând pentru totdeauna în amintirea noastră drept părintele fizicii nucleare.
