Ernest Rutherford

Le Lord Rutherford de Nelson
Lord Rutherford de Nelson
Né	(30/08/1871) 30 Août 1871 Brightwater, Nouvelle-Zélande
Mort	19 Octobre 1937 (19/10/1937) (66 ans) Cambridge , Angleterre
Résidence	Nouvelle-Zélande, Royaume-Uni, le Canada
Citoyenneté	Nouvelle-Zélande, Royaume-Uni
Les champs	Physique et Chimie
Institutions	Université McGill Université de Manchester
Alma mater	Université de Canterbury Université de Cambridge
Les conseillers pédagogiques	Alexander Bickerton JJ Thomson
Doctorants	Nazir Ahmed Norman Alexander Edward Appleton Robert William Boyle Rafi Muhammad Chaudhry Alexander MacAulay Cecil Powell Henry DeWolf Smyth Ernest Walton CE Wynn-Williams Iouli Khariton
D'autres étudiants remarquables	Edward Andrade Edward Appleton Patrick Blackett Niels Bohr Bertram Boltwood Harriet Brooks Teddy Bullard James Chadwick John Cockcroft Charles Galton Darwin Charles Drummond Ellis Kazimierz Fajans Hans Geiger Otto Hahn Douglas Hartree Piotr Kapitsa George Laurence Iven Mackay Ernest Marsden Mark Oliphant AJB Robertson Thomas Royds Frederick Soddy
Connu pour	Père de la physique nucléaire Modèle de Rutherford Diffusion Rutherford Spectroscopie de rétrodiffusion Rutherford Découverte de protons Rutherford (unité) Forgeant le terme «désintégration artificielle»
Influencé	Henry Moseley Hans Geiger Albert Beaumont bois
Prix remarquables	Médaille Rumford (1905) Prix Nobel de chimie (1908) Elliott Cresson Médaille (1910) Médaille Matteucci (1913) Médaille Copley (1922) Médaille Franklin (1924)
Signature

Ernest Rutherford, 1er Baron Rutherford de Nelson OM FRS (du 30 août 1871 au 19 Octobre 1937) était un néo-zélandais né Colombie chimiste et physicien qui est devenu connu comme le père de la physique nucléaire . Il est considéré comme le plus grand expérimentateur depuis Michael Faraday (1791-1867).

Dans les premiers travaux, il a découvert le concept de radioactive demi-vie , a prouvé que la radioactivité impliqué la transmutation d'un élément chimique à l'autre, et aussi différencié et nommé rayonnements alpha et bêta. Ce travail a été fait à Université McGill au Canada. Ce est la base pour le prix Nobel de chimie , il a reçu en 1908 "pour ses enquêtes sur la désintégration des éléments, et de la chimie des substances radioactives".

Rutherford a déménagé en 1907 à la Université Victoria de Manchester (aujourd'hui Université de Manchester) au Royaume-Uni, où lui et Thomas Royds prouvé que le rayonnement alpha était hélium ions. Rutherford a effectué son œuvre la plus célèbre après qu'il est devenu un lauréat du prix Nobel. En 1911, bien qu'il ne pouvait pas prouver que ce était positif ou négatif; Il a théorisé que les atomes ont leur charge concentrée dans un très petit noyau , et ainsi lancé le Modèle de Rutherford de l' atome , à travers sa découverte et l'interprétation des Diffusion Rutherford dans son expérience de feuille d'or. Il est largement crédité de la première "fission de l'atome" en 1917 dans un réaction nucléaire entre l'azote et particules alpha, dans lequel il a également découvert (et nommé) du proton .

Rutherford est devenu directeur du laboratoire Cavendish de l'Université de Cambridge en 1919. Sous sa direction, le neutron a été découvert par James Chadwick en 1932 et dans la même année la première expérience de diviser le noyau d'une manière totalement contrôlée, réalisée par des étudiants travaillant sous sa direction, John Cockcroft et Ernest Walton. Après sa mort en 1937, il a été honoré par être enterré avec les plus grands scientifiques du Royaume-Uni, près de Sir Isaac Newton tombeau dans l'abbaye de Westminster . L'élément chimique rutherfordium (élément 104) a été nommé d'après lui en 1997.

Biographie

Première vie et éducation

Ernest Rutherford était le fils de James Rutherford, un agriculteur, et son épouse Martha Thompson, originaire de Hornchurch, Essex, Angleterre. James avait émigré en Nouvelle-Zélande à partir de Perth, en Ecosse, "pour relever un peu le lin et beaucoup d'enfants". Ernest est né à Spring Grove (maintenant Brightwater), près de Nelson, Nouvelle-Zélande. Son premier nom a été orthographié par erreur 'Earnest »lorsque sa naissance a été enregistrée.

Il a étudié à Havelock School, puis Nelson College et a remporté un bourse pour étudier à Canterbury College, Université de la Nouvelle-Zélande où il était président de la Debating Society, entre autres choses. Après avoir obtenu son baccalauréat, MA et BSc, et de faire deux années de recherche au cours de laquelle il a inventé une nouvelle forme de récepteur radio, en 1895 a été décerné Rutherford un " 1851 Exposition Bourse "se rendre en Angleterre pour des études de troisième cycle à la Cavendish Laboratory, Université de Cambridge . Il était parmi les premiers des «étrangers» (ceux sans diplôme Cambridge) autorisés à faire de la recherche à l'université, sous la direction inspirée de JJ Thomson , et les nouveaux venus a suscité des jalousies parmi les membres les plus conservateurs de la fraternité Cavendish. Avec les encouragements de Thomson, il a réussi à détecter les ondes radio à un demi-mile et brièvement détenu le record du monde pour la distance sur laquelle des ondes électromagnétiques pouvaient être détectés, mais quand il a présenté ses résultats à la Association britannique réunion en 1896, il a découvert qu'il avait été surpassé par un autre conférencier, par le nom de Marconi .

En 1898, Thomson a offert Rutherford la chance d'un poste à Université McGill de Montréal , au Canada, pour remplacer Hugh Longbourne Callendar qui détenait le président du professeur Macdonald de physique et venait à Cambridge. Rutherford a été acceptée, ce qui signifie que, en 1900, il pouvait épouser Mary Georgina Newton (1876-1945) à qui il se était fiancé avant de quitter la Nouvelle-Zélande; ils eurent une fille, Eileen Mary (1901-1930), qui a épousé Ralph Fowler. En 1900, il a acquis une DSc de l'Université de Nouvelle-Zélande. En 1907, Rutherford retourné en Grande-Bretagne de prendre le chaire de physique à la Université de Manchester.

Ans et d'honneurs plus tard

Il était anobli en 1914. Pendant la Première Guerre mondiale , il a travaillé sur les problèmes pratiques de détection sous-marine. En 1916, il a reçu le Hector médaille commémorative. En 1919, il revint à la Cavendish réussir JJ Thomson en tant que professeur et directeur Cavendish. Sous lui, des prix Nobel ont été attribués à James Chadwick pour découvrir le neutron (en 1932), John Cockcroft et Ernest Walton pour une expérience qui devait être connu comme fission de l'atome en utilisant un accélérateur de particules, et Edward Appleton pour démontrer l'existence de la ionosphère. Entre 1925 et 1930 il a servi comme Président de la Société royale, et plus tard en tant que président de la Conseil d'aide académique qui a aidé près de 1 000 réfugiés universitaires d'Allemagne. Il a été admis au Ordre du Mérite en 1925 et élevé à la pairie comme Baron Rutherford de Nelson, en 1931, un titre qui se est éteint à sa mort inattendue en 1937.

Depuis quelque temps auparavant, Rutherford avait une petite hernie, qu'il avait négligé d'avoir fixé, et il se est étranglée, lui causant d'être violemment malade. Malgré une opération d'urgence à Londres, il est mort quatre jours après de ce que les médecins appelés "paralysie intestinale", à Cambridge. Après la crémation au Golders Green Crematorium, il a reçu le grand honneur d'inhumation dans l'abbaye de Westminster , près de Isaac Newton et d'autres illustres scientifiques britanniques.

Recherche scientifique

À Cambridge, Rutherford a commencé à travailler avec JJ Thomson sur les effets conducteurs de rayons X sur gaz, travaux qui ont conduit à la découverte de l' électron qui Thomson présenté au monde en 1897. Audition L'expérience de Becquerel avec l'uranium , Rutherford a commencé à explorer son la radioactivité, découvrir deux types qui diffèrent de rayons X dans leur pouvoir de pénétration et continue ses recherches au Canada. Il a inventé les termes alpha et rayons ray beta en 1899 pour décrire les deux types distincts de rayonnement. Il a ensuite découvert que le thorium dégageait un gaz qui produit une émanation qui se était radioactifs et souhaitez manteau d'autres substances. Il a constaté que d'un échantillon de cette matière radioactive de toute taille toujours eu la même quantité de temps pour moitié de l'échantillon à la pourriture-son " demi-vie "(11½ minutes dans ce cas).

De 1900 à 1903 il a été rejoint à l'Université McGill par le jeune chimiste Frederick Soddy ( Prix Nobel de Chimie , 1921) pour lequel il réglé le problème de l'identification des émanations de thorium. Une fois, il avait éliminé toutes les réactions chimiques normales, Soddy suggéré que ce doit être l'un des gaz inertes, qu'ils ont appelé thoron (plus tard être un isotope du radon ). Ils ont également trouvé un autre type de thorium qu'ils appelaient thorium X, et conservés sur la recherche de traces d'hélium. Ils ont aussi travaillé avec des échantillons de «Uranium X" de William Crookes et le radium de Marie Curie .

En 1902, ils ont produit une «théorie de la désintégration atomique" pour tenir compte de toutes leurs expériences. Jusque-là, les atomes étaient censés être la base indestructible de toute matière et bien Curie avait suggéré que la radioactivité est un phénomène atomique, l'idée des atomes de substances radioactives Breaking Up était une idée radicalement nouvelle. Rutherford et Soddy ont démontré que la radioactivité impliqué la désintégration spontanée des atomes dans d'autres types d'atomes (un élément spontanément en cours de modification à l'autre).

En 1903, Rutherford considéré comme un type de rayonnement découvert (mais pas le nom) par le chimiste français Paul Villard en 1900, comme une émission de radium , et a réalisé que cette observation doit représenter quelque chose de différent de ses propres rayons alpha et bêta, en raison de son pouvoir de pénétration très supérieur. Rutherford a donc donné le nom de ce troisième type de rayonnement rayons gamma. Tous les trois termes de Rutherford sont en utilisation standard aujourd'hui, d'autres types de désintégration radioactive ont depuis été découvert, mais trois types de Rutherford sont parmi les plus courantes.

A Manchester, il a continué à travailler avec le rayonnement alpha. En conjonction avec Hans Geiger, il a développé le sulfure de zinc écrans de scintillation et chambres d'ionisation pour compter alphas. En divisant la charge totale ils ont produit par le nombre compté, Rutherford a décidé que la charge sur l'alpha était deux. À la fin de 1907, Ernest Rutherford et Thomas Royds permis alphas de pénétrer une fenêtre très mince dans un tube sous vide. Comme ils a déclenché le tube dans la décharge, le spectre obtenu à partir de ce changement, comme les alpha accumulées dans le tube. Finalement, le spectre claire de gaz d'hélium est apparu, ce qui prouve que les alphas ont été au moins ionisés atomes d'hélium, et probablement des noyaux d'hélium.

Rutherford et l'expérience feuille d'or

Top: Résultats attendus: des particules alpha qui traversent le plum pudding modèle de l'atome non perturbées.
En bas: les résultats observés: une petite partie des particules ont été déviés, indiquant un petit, la charge concentrée . Notez que l'image ne est pas à l'échelle; en réalité le noyau est beaucoup plus petite que la couche électronique.

Rutherford reste le seul gagnant de la science prix Nobel d'avoir accompli son œuvre la plus célèbre après avoir reçu le prix. Avec Hans Geiger et Ernest Marsden en 1909, il a effectué la Expérience de Rutherford, qui a démontré la nature nucléaire des atomes. Rutherford a été inspiré de demander Geiger et Marsden dans cette expérience de chercher particules alpha avec des angles très élevé de déviation, d'un type ne devraient de toute théorie de la matière à l'époque. Ces déviations, bien que rares, ont été trouvés, et se est avéré être une fonction lisse, mais d'ordre élevé de l'angle de déviation. Ce est l'interprétation de ces données Rutherford qui l'a amené à formuler la Modèle de Rutherford de l'atome en 1911 - qu'un très petit chargée noyau , contenant une grande partie de la masse de l'atome, était mis en orbite par faible masse des électrons .

Avant de quitter Manchester en 1919 pour prendre en charge le laboratoire Cavendish à Cambridge, Rutherford est devenu, en 1917, la première personne à transmuter délibérément une élément dans un autre. Dans cette expérience, il avait découvert les radiations particulières lorsque alphas ont été projetées dans l'air, et réduit l'effet vers le bas pour l'azote, pas l'oxygène de l'air. En utilisant de l'azote pur, Rutherford utilisé rayonnement alpha pour convertir l'azote dans l'oxygène à travers le réaction nucléaire ¹⁴ N + α → + ¹⁷ O proton. Le proton ne était pas encore connu. Dans les produits de cette réaction Rutherford simplement identifié noyaux d'hydrogène, par leur similitude avec le rayonnement de particules à partir d'expériences antérieures dans lesquelles il était bombardées de l'hydrogène gazeux avec des particules alpha à frapper noyaux d'hydrogène sur des atomes d'hydrogène. Ce résultat a montré Rutherford que les noyaux d'hydrogène sont une partie des noyaux d'azote (et par inférence, probablement d'autres noyaux ainsi). Une telle construction avait été soupçonné depuis de nombreuses années sur la base des poids atomiques qui étaient des nombres entiers de celle de l'hydrogène; voir L'hypothèse de Prout. L'hydrogène a été connu pour être l'élément le plus léger, et ses noyaux vraisemblablement les noyaux plus légers. Maintenant, à cause de toutes ces considérations, Rutherford a décidé qu'un noyau d'hydrogène était peut-être un élément fondamental de tous les noyaux, et peut-être aussi une nouvelle particule fondamentale ainsi, puisque rien ne était connu du noyau qui était plus léger. Ainsi, Rutherford postulé noyaux d'hydrogène pour être une nouvelle particule en 1920, qu'il a doublé le proton .

En 1921, tout en travaillant avec Niels Bohr (qui postule que les électrons déplacés sur des orbites spécifiques), Rutherford théorisé sur l'existence de neutrons , (qu'il avait baptisé dans son 1920 Conférence Bakerian), ce qui pourrait en quelque sorte compenser l'effet de répulsion des charges positives des protons en provoquant une attrayante force nucléaire et donc garder les noyaux de voler en dehors de la répulsion entre les protons. La seule alternative à neutrons était l'existence de «électrons nucléaires» qui contrecarrer certaines des accusations de protons dans le noyau, car d'ici là il était connu que les noyaux avaient environ deux fois la masse qui pourrait être représenté si elles étaient simplement assemblés à partir de l'hydrogène noyaux (protons). Mais comment ces électrons nucléaires pourraient être piégés dans le noyau, était un mystère.

La théorie de Rutherford de neutrons a été prouvé en 1932 par son associé James Chadwick, qui a reconnu neutrons immédiatement quand ils ont été produits par d'autres scientifiques et plus tard lui-même, à bombarder le béryllium avec des particules alpha. En 1935, Chadwick a reçu le prix Nobel de physique pour cette découverte.

Héritage

Une plaque commémorant la présence de Rutherford à la Université de Victoria, Manchester

Physique nucléaire

Les recherches et les travaux de Rutherford fait sous lui en tant que directeur de laboratoire, établi la structure nucléaire de l'atome et la nature essentielle de la désintégration radioactive comme un processus nucléaire. L'équipe de Rutherford, en utilisant des particules alpha naturel, a démontré induite Transmutation et la transmutation, et plus tard, à l'aide d'un accélérateur de protons, démontré des réactions nucléaires induites artificiellement et transmutation. Il est connu comme le père de la physique nucléaire. Rutherford est mort trop tôt pour voir L'idée de Leó Szilárd des contrôlé réactions nucléaires en chaîne entrent en être. Cependant, un discours de Rutherford sur sa transmutation artificiellement en lithium, imprimé dans le Document 12 Septembre de Londres de 1933 Le Times, a été rapporté par Szilárd avoir été son inspiration pour la pensée de la possibilité d'un contrôle de l'énergie-production réaction nucléaire en chaîne. Szilard a eu cette idée en se promenant dans Londres, le même jour.

Le discours de Rutherford touché sur le travail de ses 1932 étudiants John Cockcroft et Ernest Walton dans "splitting" lithium dans les particules alpha par bombardement avec des protons à partir d'un accélérateur de particules, ils ont construit. Rutherford a réalisé que l'énergie libérée par les atomes de lithium de Split a été énorme, mais il a aussi réalisé que l'énergie nécessaire pour l'accélérateur, et son inefficacité essentiel dans atomes de fractionnement de cette façon, a rendu le projet impossible une source pratique d'énergie (d'accélérateur la fission induite par des éléments légers reste trop inefficace pour être utilisé de cette façon, même aujourd'hui). Le discours de Rutherford en partie, lire:

Nous pourrions dans ces processus d'obtenir beaucoup plus d'énergie que le proton fourni, mais sur la moyenne, nous ne pouvions pas se attendre à obtenir de l'énergie de cette manière. Ce était une façon très pauvre et inefficace de la production d'énergie, et toute personne qui a cherché une source d'énergie dans la transformation des atomes était parler clair de lune. Mais le sujet était scientifiquement intéressant, car il a donné un aperçu des atomes.

Articles nommés en l'honneur de la vie et l'œuvre de Rutherford

Une statue d'une jeune Ernest Rutherford à son mémoire en Brightwater, la Nouvelle-Zélande.

Les découvertes scientifiques

• l'élément rutherfordium , Rf, Z = 104. (1997)

Institutions

• Rutherford Appleton Laboratory, un laboratoire scientifique de recherche près de Didcot, Oxfordshire.
• Rutherford College, Auckland, une école à Auckland , Nouvelle-Zélande
• Rutherford College, Kent, un collège au Université de Kent à Canterbury , en Angleterre
• Institut Rutherford pour l'innovation à l' Université de Cambridge
• Rutherford Intermediate School, Wanganui, Nouvelle-Zélande
• Rutherford Hall, une salle de résidence au Université de Loughborough

Prix

• Médaille Rutherford, la plus haute médaille de la science décerné par le Société royale du Nouvelle-Zélande
• Prix à Rutherford Thomas Carr College pour l'excellence dans Certificat victorienne de l'Éducation de la chimie , de l'Australie.
• Médaille commémorative Rutherford est un prix pour la recherche dans les domaines de la physique et de la chimie par le Société royale du Canada.
• Rutherford médaille et le prix est décerné tous les deux ans par le Institut de Physique pour "la recherche distinguée en physique nucléaire ou de la technologie nucléaire».
• Conférence commémorative Rutherford est une tournée de conférences international sous les auspices de la Société royale créée sous le régime Rutherford Memorial en 1952.

Bâtiments

• Bâtiment Rutherford à Bedford Modern School.
• Un bâtiment de la modernité Cavendish Laboratory de l' Université de Cambridge
• L'édifice Ernest Rutherford de physique à Université McGill, Montréal
• Maison Rutherford, une maison d'embarquement à Nelson College
• Rutherford House, le bâtiment principal de Université Victoria de Pipitea campus de Wellington, à l'origine le siège du Département de l'électricité en Nouvelle-Zélande, en Wellington, Nouvelle-Zélande .
• Le bâtiment de la physique et de la chimie à la Université de Canterbury, en Nouvelle-Zélande
• Le bâtiment Coupland au Université de Manchester, où Rutherford a travaillé, a été rebaptisé "Le bâtiment Rutherford" en 2006.
• La salle de conférences au Laboratoire Rutherford Schuster au Université de Manchester

Rues principales

• Fermer Rutherford, une rue résidentielle Abingdon, Oxfordshire
• Lord Rutherford Road, dans Brightwater, Nouvelle-Zélande (près de son lieu de naissance)
• Rutherford Road, dans le quartier de la biotechnologie de Carlsbad, Californie
• Rutherford Street à Nelson, Nouvelle-Zélande.

Autre

• Rutherford House, à Hillcrest High School, Hamilton, Nouvelle-Zélande
• Rutherford House, à Rotorua Intermediate School, Rotorua, Nouvelle-Zélande
• Le commémorative Rutherford au Brightwater, Nouvelle-Zélande
• Le cratère Rutherford sur la Lune, et le cratère Rutherford sur la planète Mars (la planète)
• Son image sur l'avers de la Nouvelle-Zélande billet de 100 dollars (depuis 1992).
• Ernest Rutherford a fait l'objet d'une pièce de Stuart Hoar.
• Du côté du laboratoire Mond sur le site de l'original Cavendish Laboratory à Cambridge, il ya une gravure dans la mémoire de Rutherford sous la forme d'un crocodile , ce qui est le surnom donné à lui par son commissaire, son collègue Peter Kapitza.
• La Fondation Rutherford, une fiducie de bienfaisance mis en place par le Société royale du Nouvelle-Zélande pour soutenir la recherche en science et technologie.

Publications

• Radio-activité (1904), 2e éd. (1905), ISBN 978-1-60355-058-1
• Transformations radioactives (1906), ISBN 978-1-60355-054-3
• Des substances radioactives et leurs radiations (1913)
• La structure électrique de la matière (1926)
• La transmutation artificielle des éléments (1933)
• L'alchimie récent (1937)

Déclarations célèbres

• "L'énergie produite par la décomposition de l'atome est un très mauvais genre de chose. Toute personne qui se attend à une source d'alimentation de la transformation de ces atomes est parler clair de lune." - 1933
• "Ce était presque comme si vous tiré un obus de 15 pouces dans un morceau de papier de soie et il est revenu et vous frappez." (Décrivant la Expérience de Rutherford)
• "Toute la science est la physique ou la philatélie" (se il était en 1908 le prix Nobel de chimie)
• "Nous ne avons pas l'argent, donc nous devons penser."
• «Si votre expérience besoin de statistiques, vous devez avoir fait une meilleure expérience."
• "Vous ne devriez jamais parier contre quoi que ce soit dans la science à une cote de plus d'environ 1 012 à 1."
• "Une découverte scientifique alléguée n'a aucun mérite à moins qu'il puisse être expliqué à une serveuse."

Armes

Bras de Ernest Rutherford Remarques Les bras de Ernest Rutherford se composent de: Crête Une couronne de baron. Sur une tête couronnée des couleurs, un kiwi correct. Écusson Par sautoir arqué gueules et d'or, deux écussons annulés de la première en fasce, au sein de chaque une merlette Sable. Supporters Dexter, Hermès Trismégiste (de patron mythologique de connaissances et alchimistes). Sinister, un guerrier Maori. Devise Primordia Quaerere Rerum ("Pour rechercher les premiers principes des choses." Lucrèce.)