Ernest Rutherford
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| O Senhor Rutherford de Nelson | |
|---|---|
 Lord Rutherford de Nelson | |
| Nascido | 30 de agosto de 1871 Brightwater, Nova Zelândia |
| Morreu | 19 de outubro de 1937 (66 anos) Cambridge , Inglaterra |
| Residência | Nova Zelândia, Reino Unido, Canadá |
| Cidadania | Nova Zelândia, Reino Unido |
| Campos | Física e Química |
| Instituições | Universidade McGill University of Manchester |
| Alma mater | Universidade de Canterbury Universidade de Cambridge |
| Orientadores acadêmicos | Alexander Bickerton JJ Thomson |
| Os estudantes de doutorado | Nazir Ahmed Norman Alexander Edward Victor Appleton Robert William Boyle Rafi Muhammad Chaudhry Alexander MacAulay Cecil Powell Henry DeWolf Smyth Ernest Walton CE Wynn-Williams Yulii Borisovich Khariton |
| Outros alunos notáveis | Edward Andrade Edward Victor 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 Pyotr Kapitsa George Laurence Iven Mackay Ernest Marsden Mark Oliphant AJB Robertson Thomas Royds Frederick Soddy |
| Conhecido por | Pai da física nuclear Modelo de Rutherford Espalhamento Rutherford Espectroscopia de retroespalhamento Rutherford Descoberta de protões Rutherford (unidade) Cunhar o termo "desintegração artificial ' |
| Influenciado | Henry Moseley Hans Geiger Albert Beaumont Madeira |
| Prêmios Notáveis | Medalha Rumford (1905) Prêmio Nobel de Química (1908) Elliott Cresson Medal (1910) Medalha Matteucci (1913) Medalha Copley (1922) Medalha Franklin (1924) |
Assinatura  | |
Ernest Rutherford, 1º Barão de Rutherford de Nelson OM FRS (30 de agosto 1871-1819 October 1937) foi um britânico nascido na Nova Zelândia químico e físico que se tornou conhecido como o pai da física nuclear . Ele é considerado o maior experimentalista desde Michael Faraday (1791-1867).
Em trabalho mais cedo ele descobriu o conceito de radioativo meia-vida , mostrou que a radioatividade envolveu a transmutação de um elemento químico para outro, e também diferenciados e nomeado alfa e beta. Este trabalho foi feito em Universidade McGill, no Canadá. É a base para o Prêmio Nobel de Química ele foi premiado em 1908 "por suas investigações sobre a desintegração dos elementos ea química das substâncias radioactivas".
Rutherford se mudou em 1907 para a Victoria University of Manchester (hoje Universidade de Manchester), no Reino Unido, onde ele e Thomas Royds provaram que a radiação alfa foi hélio iões. Rutherford realizou seu trabalho mais famoso depois que ele se tornou um laureado com o Nobel. Em 1911, embora não pudesse provar que era positivo ou negativo; ele teorizou que os átomos têm sua carga concentrada em um pequeno núcleo , e, assim, foi pioneira no Modelo de Rutherford do átomo , através de sua descoberta e interpretação de Dispersão de Rutherford na sua experimento folha de ouro. Ele é amplamente creditado como o primeiro "divisão do átomo", em 1917, em um reação nuclear entre nitrogênio e partículas alfa, em que ele também descobriu (e nomeados) do próton .
Rutherford tornou-se diretor do Laboratório Cavendish na Universidade de Cambridge em 1919. Sob sua liderança, o nêutron foi descoberto por James Chadwick em 1932 e no mesmo ano a primeira experiência de dividir o núcleo de uma forma totalmente controlada, realizada por estudantes que trabalham sob sua direção, John Cockcroft e Ernest Walton. Após sua morte em 1937, ele foi homenageado por ter sido enterrado com os maiores cientistas do Reino Unido, perto de Sir Isaac Newton túmulo 's na Abadia de Westminster . O elemento químico rutherfordium (elemento 104) foi nomeado após ele em 1997.
Biografia
Juventude e educação
Ernest Rutherford era o filho de James Rutherford, um fazendeiro e sua esposa Martha Thompson, originalmente de Hornchurch, Essex, Inglaterra. James tinha emigrado para Nova Zelândia a partir de Perth, na Escócia, "para elevar um pouco de linho e um monte de crianças". Ernest nasceu em Spring Grove (agora Brightwater), perto de Nelson, Nova Zelândia. Seu primeiro nome foi erroneamente escrito "Earnest", quando o seu nascimento foi registrado.
Ele estudou na Havelock escola e, em seguida, Nelson College e ganhou uma bolsa para estudar na Canterbury College, Universidade de Nova Zelândia, onde ele foi presidente da debater sociedade, entre outras coisas. Depois de ganhar o seu BA, MA e Licenciatura, e fazendo dois anos de pesquisa, durante o qual ele inventou uma nova forma de receptor de rádio, em 1895 Rutherford foi premiado com um " 1851 Exposição Scholarship "para viajar para a Inglaterra para o estudo de pós-graduação na Cavendish Laboratory, da Universidade de Cambridge . Ele foi um dos primeiros dos "estrangeiros" (aqueles sem um diploma Cambridge) permitidos para fazer a pesquisa na universidade, sob a liderança inspiradora de JJ Thomson , e os recém-chegados despertou ciúmes dos membros mais conservadores da Fraternidade Cavendish. Com o incentivo de Thomson, ele conseguiu detectar ondas de rádio na metade de uma milha e realizada brevemente o recorde mundial para a distância a que as ondas eletromagnéticas poderiam ser detectados, embora quando ele apresentou seus resultados no Associação Britânica reunião em 1896, descobriu que tinha sido superado por outro palestrante, com o nome de Marconi .
Em 1898 Thomson ofereceu Rutherford a chance de um cargo na McGill University de Montreal , no Canadá, para substituir Hugh Longbourne Callendar que detinha o cadeira de Macdonald Professor de física e estava vindo para Cambridge. Rutherford foi aceite, o que significava que, em 1900, ele poderia se casar com Mary Georgina Newton (1876-1945), a quem ele havia se tornado envolvidos antes de deixar Nova Zelândia; eles tiveram uma filha, Mary Eileen (1901-1930), que se casou Ralph Fowler. Em 1900 ele ganhou uma DSc, da Universidade de Nova Zelândia. Em 1907 Rutherford voltou à Grã-Bretanha para tirar a cadeira de física na Universidade de Manchester.
Anos mais tarde e honras
Ele era nomeado cavaleiro em 1914. Durante a Primeira Guerra Mundial , trabalhou sobre os problemas práticos de detecção de submarinos. Em 1916 ele foi premiado com o Hector Medalha Memorial. Em 1919 ele voltou para a Cavendish sucedendo JJ Thomson como o professor Cavendish e Diretor. Sob ele, prêmios Nobel foram concedidos a James Chadwick para descobrir o nêutron (em 1932), John Cockcroft e Ernest Walton para uma experiência, que foi a ser conhecida como a divisão do átomo usando um acelerador de partículas, e Edward Appleton para demonstrar a existência da ionosfera. Entre 1925 e 1930, ele atuou como Presidente da Royal Society, e mais tarde como presidente da Conselho de Assistência Acadêmica que ajudou a quase 1.000 refugiados de universidades da Alemanha. Ele foi internado no Ordem de Mérito em 1925 e levantado para o peerage como Baron Rutherford de Nelson, em 1931, um título que se tornaram extintos após a sua morte inesperada em 1937.
Por algum tempo, de antemão, Rutherford tinha uma pequena hérnia, que ele tinha negligenciado ter fixado, e tornou-se estrangulada, causando-lhe a ser violentamente doente. Apesar de uma operação de emergência em Londres, ele morreu quatro dias depois do que os médicos chamou de "paralisia intestinal", na Universidade de Cambridge. Depois da cremação em Golders Green Crematorium, foi-lhe dada a alta honra de enterro na Abadia de Westminster , perto de Isaac Newton e outros cientistas britânicos ilustres.
Pesquisa científica
Em Cambridge, Rutherford começou a trabalhar com JJ Thomson sobre os efeitos condutores de raios-X em gases, o trabalho que levou à descoberta do elétron que Thomson apresentado ao mundo em 1897. Audição de A experiência de Becquerel com urânio , Rutherford começou a explorar sua radioatividade, descobrindo dois tipos que diferiam de raios-X em seu poder de penetração e de continuar suas pesquisas no Canadá. Ele cunhou os termos alfa e raios ray beta em 1899 para descrever os dois tipos distintos de radiação. Ele então descobriu que o tório emitia um gás que produziu uma emanação que se era radioativo e gostaria casaco outras substâncias. Ele constatou que uma amostra deste material radioactivo de qualquer tamanho invariavelmente levou a mesma quantidade de tempo para metade da amostra para o seu decaimento-" meia-vida "(11½ minutos neste caso).
De 1900 a 1903 foi juntado no McGill pelo jovem químico Frederick Soddy ( Prêmio Nobel de Química de 1921), para quem ele definir o problema de identificar as emanações de tório. Uma vez que ele havia eliminado todas as reações químicas normais, Soddy sugeriu que ele deve ser um dos gases inertes, que deram o nome thoron (mais tarde descobriu ser um isótopo do radão ). Eles também descobriram outro tipo de tório chamaram tório X, e mantidos em encontrar traços de hélio. Eles também trabalharam com amostras de "urânio X" de William Crookes e rádio de Marie Curie .
Em 1902, eles produziram uma "teoria da desintegração atômica" para contabilizar todos os seus experimentos. Até então, os átomos eram assumido ser a base indestrutível de toda a matéria e, embora Curie havia sugerido que a radioatividade era um fenômeno atômico, a ideia dos átomos de substâncias radioactivas quebrando era um radicalmente nova idéia. Rutherford e Soddy demonstraram que a radioactividade envolveu a desintegração espontânea dos átomos em outros tipos de átomos (um elemento espontaneamente sendo mudado para outro).
Em 1903, Rutherford considerado um tipo de radiação descoberto (mas não nomeada) pelo químico francês Paul Villard em 1900, como uma emissão de rádio , e percebi que esta observação deve representar algo diferente de seus próprios raios alfa e beta, devido à sua muito maior poder de penetração. Portanto Rutherford deu este terceiro tipo de radiação, o nome do raios gama. Todos os três termos de Rutherford estão em uso hoje padrão-outros tipos de decaimento radioativo já foram descobertos, mas três tipos de Rutherford estão entre as mais comuns.
Em Manchester, ele continuou a trabalhar com a radiação alfa. Em conjunto com Hans Geiger, ele desenvolveu sulfeto de zinco telas de cintilação e câmaras de ionização para contar alfas. Ao dividir a carga total que produzido pelo número contado, Rutherford decidido que a carga sobre o alfa foi duas. No final de 1907, Ernest Rutherford e Thomas Royds permitido alphas para penetrar uma janela muito fina em um tubo de vácuo. Enquanto eles provocou o tubo de descarga, o espectro obtido a partir dele alterado, como os alfas acumulado no tubo. Eventualmente, o espectro clara de gás hélio apareceu, provando que alphas foram pelo menos átomos de hélio ionizado e, provavelmente, núcleos de hélio.
Rutherford e do Experimento da folha de ouro
Parte inferior: Observado resultados: uma pequena porção das partículas foram desviados, indicando uma pequena carga, concentrada . Note que a imagem não está à escala é; na realidade, o núcleo é muito menor do que o escudo do elétron.
Rutherford continua a ser a única ciência ganhador do Prêmio Nobel ter realizado sua obra mais famosa depois de receber o prêmio. Juntamente com Hans Geiger e Ernest Marsden em 1909, ele realizou o Experimento Geiger-Marsden, que demonstrou a natureza nuclear dos átomos. Rutherford foi inspirado a pedir Geiger e Marsden neste experimento para procurar partículas alfa com ângulos muito elevado de deflexão, de um tipo não esperado de qualquer teoria da matéria nesse momento. Tais desvios, embora raros, foram encontrados, e provou ser uma função suave, mas de alta ordem do ângulo de deflexão. Foi a interpretação de Rutherford desses dados que o levou a formular o Modelo de Rutherford do átomo em 1911 - que um pequeno carregada núcleo , contendo a maior parte da massa do átomo, foi orbitado por baixa massa elétrons .
Antes de deixar Manchester em 1919 para assumir o laboratório Cavendish, em Cambridge, Rutherford se tornou, em 1917, a primeira pessoa a transmutar deliberadamente um elemento para outro. Neste experimento, ele havia descoberto radiações peculiares quando alphas foram projetados para o ar, e estreitou o efeito até o nitrogênio, não o oxigênio no ar. Usando nitrogênio puro, Rutherford usado radiação alfa para converter nitrogênio em oxigênio através da reacção nuclear de 14N + α → 17O + protões. O próton não era então conhecido. Nos produtos desta reação Rutherford simplesmente identificados núcleos de hidrogênio, por sua semelhança com a radiação de partículas a partir de experiências anteriores em que tinha bombardeado gás hidrogênio com partículas alfa para bater núcleos de hidrogênio a partir de átomos de hidrogênio. Este resultado mostrou que Rutherford núcleos de hidrogênio eram uma parte de núcleos de nitrogênio (e, por inferência, provavelmente outros núcleos também). Uma tal construção que se suspeitava, durante muitos anos, com base nos pesos atómicos que eram de que números inteiros de hidrogénio; ver A hipótese de Prout. Hydrogen era conhecido por ser o elemento mais leve, e seus núcleos presumivelmente os núcleos mais leves. Agora, por causa de todas essas considerações, Rutherford decidiu que um núcleo de hidrogênio foi, possivelmente, um bloco de construção fundamental de todos os núcleos, e também, possivelmente, uma nova partícula fundamental, bem como, uma vez que nada era conhecido do núcleo que era mais leve. Assim, Rutherford postularam núcleos de hidrogênio para ser uma nova partícula, em 1920, que ele apelidou o próton .
Em 1921, ao trabalhar com Niels Bohr (que postulou que os elétrons se mudou em órbitas específicas) Rutherford teorizou sobre a existência de nêutrons , (que ele tinha batizado em sua 1920 Palestra Bakerian), que pode de alguma forma para compensar o efeito de repulsão das cargas positivas de protões por causar uma atraente força nuclear e, assim, manter os núcleos de voar além da repulsão entre protões. A única alternativa para nêutrons foi a existência de "elétrons nucleares", que iria contrariar algumas das acusações próton no núcleo, já que até então era sabido que tinha núcleos cerca de duas vezes a massa que poderiam ser responsáveis por se fossem simplesmente montado a partir de hidrogénio núcleos (prótons). Mas como esses elétrons nucleares poderiam ser presos no núcleo, era um mistério.
Teoria de Rutherford de nêutrons foi provado em 1932 por seu associado James Chadwick, que reconheceu imediatamente nêutrons quando eles foram produzidos por outros cientistas e, mais tarde ele mesmo, em bombardeando berílio com partículas alfa. Em 1935, Chadwick foi agraciado com o Prêmio Nobel de Física por esta descoberta.
Legado
Física nuclear
A pesquisa de Rutherford, eo trabalho feito sob ele como diretor do laboratório, estabeleceu a estrutura nuclear do átomo e da natureza essencial do decaimento radioativo como um processo nuclear. A equipe de Rutherford, usando partículas alfa natural, demonstrou induzido transmutação e transmutação, e mais tarde, usando um acelerador de protões, demonstrou reações nucleares induzidas artificialmente e transmutação. Ele é conhecido como o pai da física nuclear. Rutherford morreu muito cedo para ver A idéia de Leo Szilard de controlada reações nucleares em cadeia vir a ser. No entanto, um discurso de Rutherford sobre sua transmutação-induzida artificialmente em lítio, impresso no papel Londres 12 de setembro de 1933 The Times, foi relatado por Szilárd ter sido sua inspiração para pensar na possibilidade de uma controlada produtoras de energia reação nuclear em cadeia. Szilard tinha essa idéia durante a caminhada em Londres, no mesmo dia.
O discurso de Rutherford tocou no 1.932 trabalho de seus alunos John Cockcroft e Ernest Walton na lítio "divisão" em partículas alfa por bombardeamento com protões de um acelerador de partículas que tinham construído. Rutherford percebeu que a energia liberada a partir dos átomos de lítio divisão era enorme, mas ele também percebeu que a energia necessária para o acelerador, e sua ineficiência essencial em dividir átomos dessa maneira, tornou o projeto uma impossibilidade prática como uma fonte de energia (acelerador induzida por fissão de elementos leves permanece demasiado ineficiente para ser utilizado desta maneira, até hoje). O discurso de Rutherford em parte, leia-se:
Poderíamos nestes processos obter muito mais energia do que o próton fornecido, mas, em média, não poderíamos esperar para obtenção de energia dessa forma. Foi uma forma muito pobre e ineficiente de produzir energia, e qualquer um que olhasse para uma fonte de energia na transformação dos átomos estava falando moonshine. Mas o assunto foi cientificamente interessante porque deu uma visão sobre os átomos.
Itens nomeado em honra da vida de Rutherford e trabalho
- As descobertas científicas
- o elemento rutherfordium , RF, Z = 104. (1997)
- Instituições
- Rutherford Appleton Laboratory, um laboratório de investigação científica nas proximidades Didcot, Oxfordshire.
- Rutherford College, Auckland, uma escola em Auckland , Nova Zelândia
- Rutherford College, Kent, uma faculdade na Universidade de Kent em Canterbury , Inglaterra
- Instituto Rutherford para a Inovação na Universidade de Cambridge
- Rutherford Intermediate School, Wanganui, Nova Zelândia
- Rutherford Hall, um salão de residência no Universidade de Loughborough
- Prêmios
- Medalha de Rutherford, a maior medalha ciência concedido pela Royal Society of New Zealand
- Rutherford Award no Thomas Carr Colégio de excelência em Certificado de Educação de Victoria química , Austrália.
- Rutherford Medalha Memorial é um prêmio para a investigação nos domínios da física e da química pelo Royal Society of Canada.
- Medalha Rutherford e Prêmio é concedido a cada dois anos pelo Instituto de Física para "investigação distinto em física nuclear ou a tecnologia nuclear".
- Rutherford Memorial Lecture é uma turnê de palestras internacional sob os auspícios da Royal Society criado ao abrigo do regime Memorial Rutherford em 1952.
- Edifícios
- Rutherford edifício da Escola Moderna Bedford.
- A construção do moderno Cavendish Laboratory na Universidade de Cambridge
- O Edifício Ernest Rutherford Física McGill University, Montreal
- Casa Rutherford, uma casa de embarque em Nelson Colégio
- Rutherford House, o edifício principal de Victoria University of Wellington Pipitea do Campus, originalmente a sede do Departamento de Energia Elétrica Nova Zelândia, em Wellington, Nova Zelândia .
- O edifício de física e química na Universidade de Canterbury, Nova Zelândia
- O Edifício Coupland no Universidade de Manchester, onde Rutherford trabalhou, foi renomeado "The Rutherford Building", em 2006.
- O teatro palestra Rutherford no Laboratório Schuster no University of Manchester
- Principais ruas
- Fechar Rutherford, numa rua residencial em Abingdon, Oxfordshire
- Lord Rutherford Road em Brightwater, Nova Zelândia (perto de seu local de nascimento)
- Rutherford Road, no distrito de biotecnologia Carlsbad, Califórnia
- Rutherford Street em Nelson, Nova Zelândia.
- Outro
- Rutherford House, em Hillcrest High School, Hamilton, Nova Zelândia
- Rutherford House, em Rotorua Intermediate School, Rotorua, Nova Zelândia
- O Rutherford Memorial em Brightwater, Nova Zelândia
- A cratera Rutherford na Lua, ea cratera Rutherford no planeta Marte (planeta)
- Sua imagem no anverso da nota New Zealand $ 100 (desde 1992).
- Ernest Rutherford foi o tema de um jogo por Stuart Hoar.
- No lado do Laboratório Mond no local do original Laboratório Cavendish em Cambridge, há uma gravura na memória do Rutherford na forma de um crocodilo , sendo este o apelido dado a ele por seu comissário, seu colega Peter Kapitza.
- A Fundação Rutherford, um fundo de caridade criada pela Royal Society de Nova Zelândia para apoiar a investigação em ciência e tecnologia.
Publicações
- Radio-activity (1904), 2ª ed. (1905), ISBN 978-1-60355-058-1
- Transformações radioativos (1906), ISBN 978-1-60355-054-3
- Substâncias radioativas e suas Radiações (1913)
- A Estrutura da Matéria Elétrica (1926)
- A transmutação artificial dos Elementos (1933)
- A alquimia mais recente (1937)
Declarações famosas
- "A energia produzida pela quebra do átomo é um tipo muito pobre de coisa. Quem espera uma fonte de energia a partir da transformação destes átomos está falando moonshine". - 1933
- "Foi quase como se você disparou um shell de 15 polegadas em um pedaço de papel de seda e ele veio para trás e bater em você." (Descrevendo a Experimento Geiger-Marsden)
- "Toda a ciência é ou física ou carimbo de coleta" (embora ele foi em 1908 agraciado com o Prêmio Nobel de Química)
- "Nós não temos o dinheiro, então nós temos que pensar."
- "Se a sua experiência necessita de estatísticas, você deveria ter feito uma experiência melhor."
- "Você nunca deve apostar contra qualquer coisa em ciência com odds de mais de cerca de 1.012 para 1."
- "Uma suposta descoberta científica não tem nenhum mérito, a menos que ele pode ser explicado para uma garçonete."
Brasão
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