Герой ядерного века: как Эрнест Резерфорд открыл атомное ядро

Эрнест Резерфорд — ученый, без которого была бы невозможна вся современная физика. Он посвятил жизнь изучению радиоактивности, обнаружил альфа- и бета-лучи, а также первым сумел расщепить атом.

Детство и юность Эрнеста Резерфорда

Эрнест Резерфорд появился на свет в 1871 году в семье фермера. Мальчик рос в поселке Новой Зеландии вместе с одиннадцатью братьями и сестрами. Он увлекся наукой в младших классах и уже в возрасте 10 лет собрал небольшую пушку. Эксперимент, правда, кончился неудачно: первое устройство взорвалось.

Эрнест окончил начальную школу с отличием и получил стипендию в 50 фунтов стерлингов для обучения в колледже Нельсона. На этом он не остановился: в 1890 году юный Резерфорд смог поступить в Кентербери-колледж в соседнем городе Крайстчерч.

Это был совсем крошечный университет: Эрнест стал одним из 150 студентов. Однако это не повлияло на интерес парня к науке. Будущий ученый начал исследовательскую работу с первых дней обучения. Через несколько лет Резерфорд получил степень бакалавра и магистра искусств.

В Кентербери-колледже Эрнест Резерфорд изучал способы намагничивания железа. Он использовал метод высокочастотного разряда и даже придумал специальный детектор, который помогал «ловить» электромагнитные волны.

Эти исследования так увлекли Резерфорда, что уже в 1895 году он перебрался в Великобританию и поступил на факультет физики в Кембридже. Ему помог счастливый случай: проработав пару лет в качестве преподавателя, он получил Стипендию имени Всемирной выставки 1851 года. Изначально она предназначалась совершенно другому человеку, который позже отказался от денег.

Работа с Томпсоном и изучение радиоактивности

Эрнест Резерфорд начал работать в Кавендишской лаборатории при университете. Он стал первым докторантом Джозефа Джона Томсона, который в 1895 году занимал пост ее руководителя. Эрнест «делил» лабораторию с другими учеными: Джоном Таунсендом, Джоном Мак-Леннаном и Поль Ланжевеном. С последним он оставался дружен всю жизнь.

Ученый продолжал работу над детектором, который распознавал электромагнитные волны. Однако Резерфорд не смог получить повторную стипендию. Из-за это ему пришлось остановить исследования и устроиться репетитором — позволить себе Кембридж он не мог.

В свободное время Эрнест Резерфорд помогал Томсону изучать рентгеновские лучи и их влияние на ионизацию газов. В отличие от коллег, Резерфорд был экспериментатором, а не теоретиком: он плохо знал математику и физику. Однако его отличал гибкий ум и творческое мышление.

Эрнест Резерфорд настолько хорошо погружался в предмет и не боялся ошибок, что достигал самых смелых результатов. Так, он изучал разделение атомов на ионы и искал природу излучения, которое они генерировали — и все это без помощи учебников!

Открытие альфа- и бета-лучей

В 1898 году Резерфорд проводил опыты с ураном. Физик обнаружил, что если поместить рядом фотопластинку, то в одном источнике радиоактивного излучения возникали сразу два вида частиц с противоположными зарядами.

Ученый обозначил их буквами альфа (положительный заряд) и бета (отрицательный заряд). Через год физик Поль Вийяр открыл частицы нейтрального заряда, которые получили название гамма-лучей. Они были намного короче, чем рентгеновские.

Это открытие перевернуло физику. Однако всемирную известность Резерфорд получил гораздо позже. В 1898 году он перебрался в Канаду и стал профессором в Монреальском университете. В течение следующих пяти лет ученый работал над теорией радиоактивного распада: он подтвердил, что результатом атомного превращения становилось совершенно новое вещество.

Создание планетарной модели атома

В 1909 году Эрнест Резерфорд совместно с физиками Гейгером и Марсденом провели серию опытов с альфа-частицами. Ученые заметили, что частицы сильно отклонялись, проходя через кусочек фольги.

Никто не мог даже подумать о таких результатах: принятая в то время модель атома Томсона отрицала большие углы отклонения. Новые результаты означали, что атом состоял из крайне маленького положительно заряженного ядра.

При этом он был самым «тяжелым»: его масса оказалась намного больше, чем у электронов, вращающихся вокруг. Эти данные легли в основу планетарной модели атома, которую Резерфорд разработал в 1911 году.

Всемирное признание и последние годы жизни

Еще в 1908 году Эрнест Резерфорд получил Нобелевскую премию по химии за исследования в области распада элементов. В 1925 году он стал президентом Лондонского королевского общества, а в 1931 году — Института физики.

Именно благодаря ученому Петр Капица получил новое оборудование в собственной лаборатории. В честь учителя Капица попросил высечь на стене научного центра крокодила, с которым ассоциировал Резерфорда.

Эрнест Резерфорд ушел из жизни в 1937 году в возрасте 66 лет. Его похоронили в Вестминстерского аббатстве рядом с Ньютоном, Фарадеем и Дарвиным.