Ърнест Ръдърфорд: човекът, който откри атомното ядро

Когато Ханс Гайгер и Ърнест Марсдън насочват алфа-частици към тънко златно фолио, очакването е почти всички да преминат направо. Повечето наистина го правят. Но малка част се отклонява рязко, а някои частици се връщат назад. Резултатът преобръща представите за атома и превръща Ърнест Ръдърфорд в един от най-важните учени на XX век.

Той умира на 19 октомври 1937 г. в Кеймбридж, на 66 години. Прахът му е положен в Уестминстърското абатство, близо до гробовете на Исак Нютон и лорд Келвин.

От новозеландската ферма до Кеймбридж

Ръдърфорд е роден на 30 август 1871 г. в Спринг Гроув, днешен Брайтуотър, в Нова Зеландия. Той е четвъртото от 12 деца в семейство, в което бащата работи като колар и фермер, а майката е била учителка. Като дете Ърнест помага във фермата, но получава добро образование и печели стипендия за Университета на Нова Зеландия.

През 1894 г. заминава за Англия със стипендия за изследователска работа в Кавендишката лаборатория в Кеймбридж. Там работи под ръководството на Джоузеф Джон Томсън, който няколко години по-късно ще бъде удостоен с Нобелова награда за откриването на електрона. Ръдърфорд бързо се утвърждава с експериментите си върху радиоактивността.

Нобеловата награда е само началото

През 1908 г. Ръдърфорд получава Нобелова награда за химия за изследванията си върху разпадането на елементите и химията на радиоактивните вещества. Отличието е своеобразен парадокс за човек, който по-късно ще остане в историята преди всичко като баща на ядрената физика.

В ранните си изследвания той разграничавa два вида лъчение, които нарича алфа- и бета-лъчи. Работата му с радиоактивните вещества помага и за формулирането на идеята, че радиоактивният разпад протича по закономерен начин. В Нобеловата си лекция Ръдърфорд пише: „Можем уверено да заключим, че алфа-частицата е изхвърлен атом на хелия.“

Моментът, в който атомът се оказва почти празен

Опитът с метално фолио, извършен през 1909 г. под ръководството на Ръдърфорд, показва нещо неочаквано: атомът не е равномерно изпълнен с положителен заряд, както предполага тогавашният модел. През 1911 г. ученият предлага ново обяснение – почти цялата маса и положителният заряд са съсредоточени в изключително малко ядро, а останалата част от атома е почти празно пространство.

По-късно Ръдърфорд описва изненадата си с образа на артилерийски снаряд, изстрелян по лист хартия и върнал се обратно към стрелеца. Именно редките отклонения, а не множеството частици, преминали направо, разкриват структурата на материята.

Учителят на следващото поколение

През 1917 г. Ръдърфорд наблюдава първата изкуствено предизвикана ядрена реакция, като бомбардира азот с алфа-частици. Резултатът води до идентифицирането на протона, а през 1919 г. той публикува подробното си изследване.

От 1919 г. Ръдърфорд ръководи Кавендишката лаборатория. В нея неговите ученици и сътрудници правят нови решаващи крачки: Джеймс Чадуик открива неутрона през 1932 г., а Джон Кокрофт и Ърнест Уолтън успяват да предизвикат изкуствено разцепване на атомно ядро. Така наследството на новозеландския физик продължава да се развива и след смъртта му.

Източници: aps.org, sciencenews.org, apnews.com