რეზერფორდ ერნესტი (ცხოვრების წლები: 1871-30-08 - 1937-19-10) - ინგლისელი ფიზიკოსი, ატომის პლანეტარული მოდელის შემქმნელი, ბირთვული ფიზიკის ფუძემდებელი. ის იყო ლონდონის სამეფო საზოგადოების წევრი, ხოლო 1925 წლიდან 1930 წლამდე - და მისი პრეზიდენტი. ეს ადამიანი არის ნობელის პრემიის ლაურეატი ქიმიაში, რომელიც მან მიიღო 1908 წელს.
მომავალი მეცნიერი დაიბადა ჯეიმს რეზერფორდის, ბორბლიანი მეჭეჭის და მართა ტომპსონის, მასწავლებლის ოჯახში. მის გარდა ოჯახს ჰყავდა 5 ქალიშვილი და 6 ვაჟი.
ტრენინგი და პირველი ჯილდოები
სანამ ოჯახი ახალი ზელანდიის სამხრეთ კუნძულიდან ჩრდილოეთ კუნძულზე გადავიდოდა 1889 წელს, რეზერფორდ ერნესტი სწავლობდა კრაისტჩერჩში, კენტერბერის კოლეჯში. უკვე ამ დროს გამოვლინდა მომავალი მეცნიერის ბრწყინვალე შესაძლებლობები. მე-4 კურსის დამთავრების შემდეგ ერნესტი დაჯილდოვდა მათემატიკის დარგში საუკეთესო ნაშრომისთვის, ასევე 1 ადგილი დაიკავა სამაგისტრო გამოცდებში ფიზიკა-მათემატიკაში.
მაგნიტური დეტექტორის გამოგონება
როზერფორდი არ გახდა ხელოვნების ოსტატიდატოვა კოლეჯი. იგი ჩაეფლო დამოუკიდებელ სამეცნიერო მუშაობას რკინის მაგნიტიზაციის შესახებ. მან შეიმუშავა და დაამზადა სპეციალური მოწყობილობა - მაგნიტური დეტექტორი, რომელიც გახდა მსოფლიოში ელექტრომაგნიტური ტალღების ერთ-ერთი პირველი მიმღები, ასევე რეზერფორდის "შესასვლელი ბილეთი" დიდ მეცნიერებაში. მის ცხოვრებაში მალე მნიშვნელოვანი ცვლილება მოხდა.
რაზერფორდი მიდის ინგლისში
ინგლისური გვირგვინის ყველაზე ნიჭიერი ახალგაზრდა სუბიექტებს ახალი ზელანდიიდან ორ წელიწადში ერთხელ აძლევდნენ სტიპენდიას. 1851 წლის მსოფლიო გამოფენა, რამაც შესაძლებელი გახადა ინგლისში წასვლა მეცნიერებების შესასწავლად. 1895 წელს გადაწყდა, რომ ორი ახალზელანდიელი იყო ასეთი პატივის ღირსი - ფიზიკოსი რეზერფორდი და ქიმიკოსი მაკლარინი. თუმცა, მხოლოდ ერთი ადგილი იყო და ერნესტს იმედები გაუცრუვდა. საბედნიეროდ, მაკლორინი იძულებული გახდა დაეტოვებინა ეს მოგზაურობა ოჯახური მიზეზების გამო და რეზერფორდ ერნესტი ინგლისში ჩავიდა 1895 წლის შემოდგომაზე. აქ მან დაიწყო მუშაობა კემბრიჯის უნივერსიტეტში (კევენდიშის ლაბორატორიაში) და გახდა ჯ. ტომსონის პირველი დოქტორანტი, მისი დირექტორი (სურათი ქვემოთ).
ბეკერელის სხივების შესწავლა
ტომსონი იმ დროისთვის უკვე ცნობილი მეცნიერი იყო, ლონდონის სამეფო საზოგადოების ერთ-ერთი წევრი, რომელსაც ყველა პატივს სცემდა. მან სწრაფად დააფასა რეზერფორდის შესაძლებლობები და მიიპყრო იგი რენტგენის სხივების გავლენის ქვეშ აირების იონიზაციის შესწავლაზე, რომელიც მან ჩაატარა. თუმცა, უკვე 1898 წელს, ზაფხულში, ერნესტი პირველ ნაბიჯებს დგამს კვლევის სხვა სფეროში. დაინტერესდა „ბეკერელის სხივებით“. ურანის მარილის ემისია, ღიაბეკერელი, ფრანგი ფიზიკოსი, მოგვიანებით გახდა ცნობილი როგორც რადიოაქტიური. ფრანგი მეცნიერი, ისევე როგორც კურიები, აქტიურად იყვნენ ჩართული მის კვლევებში. 1898 წელს მუშაობას შეუერთდა რეზერფორდ ერნესტი. ამ მეცნიერმა აღმოაჩინა, რომ ეს სხივები მოიცავს ჰელიუმის ბირთვების ნაკადებს, დადებითად დამუხტულ (ალფა ნაწილაკებს), ასევე ელექტრონების ნაკადებს (ბეტა ნაწილაკები).
ურანის სხივების შემდგომი შესწავლა
1898 წლის 18 ივლისს კურიების ნაშრომი წარედგინა პარიზის მეცნიერებათა აკადემიას, რამაც დიდი ინტერესი გამოიწვია რეზერფორდში. მასში ავტორებმა აღნიშნეს, რომ ურანის გარდა არის სხვა რადიოაქტიური (ეს ტერმინი პირველად სწორედ მაშინ გამოიყენეს) ელემენტები. მოგვიანებით რეზერფორდმა შემოიღო ნახევრადგამოყოფის კონცეფცია - ამ ელემენტების ერთ-ერთი მთავარი განმასხვავებელი ნიშანი.
ერნესტმა 1897 წლის დეკემბერში გაახანგრძლივა გამოფენის სტიპენდია. მეცნიერს საშუალება მიეცა შემდგომში შეესწავლა ურანის სხივები. თუმცა, 1898 წლის აპრილში, ადგილობრივ მაკგილის უნივერსიტეტში პროფესორის თანამდებობა ვაკანტური გახდა მონრეალში და ერნესტმა გადაწყვიტა კანადაში წასვლა. შეგირდობის დრო გავიდა. ყველასთვის ცხადი იყო, რომ რეზერფორდი მზად იყო დამოუკიდებლად ემუშავა.
კანადაში გადასვლა და ახალი სამუშაო
1898 წლის შემოდგომაზე ის გადავიდა კანადაში. თავიდან რეზერფორდის სწავლება არც თუ ისე წარმატებული იყო: სტუდენტებს არ მოსწონდათ ლექციები, რომლებიც ახალგაზრდა პროფესორმა, რომელსაც ჯერ არ ისწავლა აუდიტორიის სრულად განცდა, ზედმეტად გაჯერებული იყო დეტალებით. ასევე იყო გარკვეული სირთულეები სამეცნიერო მუშაობაში იმის გამო, რომ რეზერფორდის მიერ შეკვეთილი რადიოაქტიური პრეპარატების ჩამოსვლა დაგვიანებული იყო. თუმცა, ყველაუხეშობა მალევე გაქრა და ერნესტმა იღბალისა და წარმატების სერია დაიწყო. თუმცა, წარმატებაზე ლაპარაკი ძნელად მიზანშეწონილია: ყველაფერი მიღწეული იყო შრომისმოყვარეობით, რომელშიც ჩართული იყვნენ მისი ახალი მეგობრები და თანამოაზრეები.
რადიოაქტიური გარდაქმნების კანონის აღმოჩენა
რაზერფორდის გარშემო უკვე მაშინ ჩამოყალიბდა შემოქმედებითი ენთუზიაზმისა და ვნების ატმოსფერო. მუშაობა იყო ხალისიანი და ინტენსიური, მას დიდი წარმატება მოჰყვა. რეზერფორდმა აღმოაჩინა თორიუმის ემანაცია 1899 წელს. სოდისთან ერთად 1902-1903 წლებში მან უკვე მიაღწია ზოგად კანონს, რომელიც გამოიყენება ყველა რადიოაქტიურ ტრანსფორმაციაზე. ცოტა მეტი უნდა ითქვას ამ მნიშვნელოვანი სამეცნიერო მოვლენის შესახებ.
მეცნიერებმა მთელს მსოფლიოში იმ დროს მტკიცედ გაიგეს, რომ შეუძლებელი იყო ერთი ქიმიური ელემენტის მეორეში გადაქცევა, ამიტომ ალქიმიკოსების ოცნებები ტყვიიდან ოქროს ამოღების შესახებ სამუდამოდ უნდა დამარხულიყო. და შემდეგ გამოჩნდა ნაშრომი, რომელშიც ამტკიცებდნენ, რომ რადიოაქტიური დაშლის დროს, ელემენტების გარდაქმნები არა მხოლოდ ხდება, არამედ მათი შენელება და შეჩერება შეუძლებელია. უფრო მეტიც, ჩამოყალიბდა ამ გარდაქმნების კანონები. დღეს ჩვენ გვესმის, რომ ეს არის ბირთვის მუხტი, რომელიც განსაზღვრავს ელემენტის ქიმიურ თვისებებს და მის პოზიციას მენდელეევის პერიოდულ სისტემაში. როდესაც ბირთვის მუხტი მცირდება ორი ერთეულით, რაც ხდება ალფა დაშლის დროს, ის პერიოდული ცხრილის 2 უჯრედზე მაღლა „მოძრაობს“. ელექტრონული ბეტა დაშლისას ის ერთი უჯრედი ქვევით გადაადგილდება, ხოლო პოზიტრონის დაშლისას ერთი უჯრედი ზევით. მიუხედავად ამ კანონისა და მისი აშკარა სიმარტივისა, ეს აღმოჩენა იყო ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი მოვლენა მეცნიერებაში XX საუკუნის დასაწყისში.საუკუნე.
ქორწინება მერი ჯორჯინა ნიუტონზე, ქალიშვილის დაბადება
ამავდროულად, მნიშვნელოვანი მოვლენა მოხდა ერნესტის პირად ცხოვრებაში. მერი ჯორჯინა ნიუტონთან ნიშნობიდან 5 წლის შემდეგ, მეცნიერი ერნესტ რეზერფორდი დაქორწინდა მასზე, რომლის ბიოგრაფია ამ დროისთვის უკვე აღინიშნა მნიშვნელოვანი მიღწევებით. ეს გოგონა იყო კრაისტჩერჩის პანსიონატის მემამულის ქალიშვილი, სადაც ის ოდესღაც ცხოვრობდა. 1901 წელს, 30 მარტს, რეზერფორდის ოჯახში ერთადერთი ქალიშვილი შეეძინათ. ეს მოვლენა თითქმის დროში დაემთხვა ფიზიკურ მეცნიერებაში ახალი თავის - ბირთვული ფიზიკის დაბადებას. და 2 წლის შემდეგ რეზერფორდი გახდა ლონდონის სამეფო საზოგადოების წევრი.
რაზერფორდის წიგნები, ექსპერიმენტები გამჭვირვალე ფოლგაზე ალფა ნაწილაკებით
ერნესტმა შექმნა 2 წიგნი, რომელშიც შეაჯამა თავისი სამეცნიერო ძიების შედეგები და მიღწევები. პირველი გამოიცა სათაურით "რადიოაქტიურობა" 1904 წელს. "რადიოაქტიური გარდაქმნები" ერთი წლის შემდეგ გამოჩნდა. ამ წიგნების ავტორმა ახალი კვლევა სწორედ ამ დროს დაიწყო. მან გააცნობიერა, რომ სწორედ ატომებიდან გამოდიოდა რადიოაქტიური გამოსხივება, მაგრამ მისი გაჩენის ადგილი აბსოლუტურად გაურკვეველი რჩებოდა. საჭირო იყო ბირთვის მოწყობილობის შესწავლა. შემდეგ კი ერნესტმა მიმართა ალფა ნაწილაკებით ტრანსილუმინაციის ტექნიკას, რომლითაც მან დაიწყო მუშაობა ტომსონთან. ექსპერიმენტებმა შეისწავლეს როგორ გადის ამ ნაწილაკების ნაკადი ფოლგის თხელ ფურცლებზე.
ტომსონის ატომის პირველი მოდელი
ატომის პირველი მოდელი შემოგვთავაზეს, როდესაც ცნობილი გახდა, რომ ელექტრონებს აქვთ უარყოფითი მუხტი. თუმცა, ისინი შედიან ატომებში,ძირითადად ელექტრული ნეიტრალურია. ასე რომ, მის შემადგენლობაში უნდა იყოს რაღაც, რაც დადებით მუხტს ატარებს. ამ პრობლემის გადასაჭრელად ტომსონმა შემოგვთავაზა შემდეგი მოდელი: ატომი არის რაღაც წვეთი, დადებითად დამუხტული, სანტიმეტრის ას მემილიონედი რადიუსით. მის შიგნით არის პატარა ელექტრონები უარყოფითი მუხტით. კულონის ძალების გავლენის ქვეშ, ისინი მიდრეკილნი არიან დაიკავონ პოზიცია ატომის ცენტრში, მაგრამ თუ რაიმე მათ წონასწორობას არღვევს, ისინი ირხევიან, რასაც თან ახლავს რადიაცია. ეს მოდელი ხსნიდა ემისიის სპექტრების არსებობას, რაც იმ დროისთვის იყო ცნობილი. ექსპერიმენტებიდან უკვე ცხადი გახდა, რომ მყარ სხეულებში ატომებს შორის მანძილი დაახლოებით იგივეა, რაც მათი ზომები. ამიტომ აშკარად ჩანდა, რომ ალფა ნაწილაკები ვერ გაფრინდნენ ფოლგაში, ისევე როგორც ქვა ვერ გაფრინდა ტყეში, სადაც ხეები თითქმის ერთმანეთთან იზრდებოდა. თუმცა, რეზერფორდის მიერ ჩატარებულმა პირველივე ექსპერიმენტებმა დარწმუნდა, რომ ეს ასე არ იყო. ალფა ნაწილაკების უმეტესობამ, თითქმის გადახრის გარეშე, შეაღწია კილიტაში და მხოლოდ რამდენიმემ აჩვენა გადახრა, ზოგჯერ მნიშვნელოვანი. ერნესტ რეზერფორდი ძალიან დაინტერესდა ამით. საინტერესო ფაქტები საჭიროებს შემდგომ შესწავლას.
რაზერფორდის პლანეტარული მოდელი
და შემდეგ კვლავ გამოჩნდა რეზერფორდის ინტუიცია და ამ მეცნიერის უნარი, გაეგო ბუნების ენა. ერნესტმა მტკიცედ უარყო ტომსონის ატომის მოდელი. რეზერფორდის ექსპერიმენტებმა განაპირობა ის, რომ მან წამოაყენა საკუთარი, რომელსაც პლანეტარული ეწოდება. მისი თქმით, ცენტრშიატომის არის ბირთვი, რომელშიც კონცენტრირებულია მოცემული ატომის მთელი მასა, მიუხედავად მისი საკმაოდ მცირე ზომისა. და ბირთვის ირგვლივ, ისევე როგორც პლანეტები, რომლებიც მზის გარშემო ბრუნავენ, ელექტრონები მოძრაობენ. მათი მასები არსებითად ნაკლებია, ვიდრე ალფა ნაწილაკების, და ამიტომაც ეს უკანასკნელი პრაქტიკულად არ გადაიხრება ელექტრონის ღრუბლებში შეღწევისას. და მხოლოდ მაშინ, როდესაც ალფა ნაწილაკი მიფრინავს დადებითად დამუხტულ ბირთვთან ახლოს, კულონის მოგერიების ძალას შეუძლია მკვეთრად მოახვიოს მისი მოძრაობის ტრაექტორია. ეს არის რეზერფორდის თეორია. ეს ნამდვილად დიდი აღმოჩენა იყო.
ელექტროდინამიკის კანონები და პლანეტარული მოდელი
რაზერფორდის გამოცდილება საკმარისი იყო ბევრი მეცნიერის დასარწმუნებლად პლანეტარული მოდელის არსებობაში. თუმცა, აღმოჩნდა, რომ არც ისე ცალსახაა. რეზერფორდის ფორმულა, რომელიც მან გამოიტანა ამ მოდელის საფუძველზე, შეესაბამებოდა ექსპერიმენტის დროს მიღებულ მონაცემებს. თუმცა, მან უარყო ელექტროდინამიკის კანონები!
ეს კანონები, რომლებიც ძირითადად შეიქმნა მაქსველისა და ფარადეის ნაშრომებით, აცხადებენ, რომ დაჩქარებული სიჩქარით მოძრავი მუხტი ასხივებს ელექტრომაგნიტურ ტალღებს და კარგავს ენერგიას ამის გამო. რეზერფორდის ატომში ელექტრონი ბირთვის კულონის ველში აჩქარებული სიჩქარით მოძრაობს და მაქსველის თეორიის თანახმად, მან მთელი ენერგია წამის ათმილიონედში უნდა დაკარგოს, შემდეგ კი ბირთვს დაეცეს. თუმცა ეს არ მოხდა. შესაბამისად, რეზერფორდის ფორმულამ უარყო მაქსველის თეორია. ერნესტმა ეს იცოდა, როდესაც 1907 წელს ინგლისში დაბრუნების დრო დადგა.
გადადით მანჩესტერში და მიიღეთ ნობელის პრემია
ერნესტის ნამუშევარი მაკგილშიუნივერსიტეტმა ხელი შეუწყო იმ ფაქტს, რომ ის ძალიან ცნობილი გახდა. რეზერფორდმა დაიწყო ბრძოლა სხვადასხვა ქვეყნის სამეცნიერო ცენტრებში მოწვევით. მეცნიერმა 1907 წლის გაზაფხულზე გადაწყვიტა დაეტოვებინა კანადა და ჩავიდა მანჩესტერში, ვიქტორიის უნივერსიტეტში, სადაც განაგრძო კვლევა. ჰ.გეიგერთან ერთად მან 1908 წელს შექმნა ალფა ნაწილაკების მრიცხველი - ახალი მოწყობილობა, რომელმაც მნიშვნელოვანი როლი ითამაშა იმის გარკვევაში, რომ ალფა ნაწილაკები ჰელიუმის ატომებია, ორმაგად იონიზირებული. რეზერფორდ ერნესტმა, რომლის აღმოჩენებსაც დიდი მნიშვნელობა ჰქონდა, ნობელის პრემია მიიღო 1908 წელს (ქიმიაში და არა ფიზიკაში!).
თანამშრომლობა ნილს ბორთან
ამასობაში, პლანეტარული ნიმუში სულ უფრო და უფრო იკავებდა მის გონებას. ხოლო 1912 წლის მარტში რეზერფორდმა დაიწყო თანამშრომლობა და მეგობრობა ნილს ბორთან. ბორის (მისი ფოტო ქვემოთ მოცემულია) უდიდესი დამსახურება იყო ის, რომ მან შემოიტანა ფუნდამენტურად ახალი ფუნქციები პლანეტის მოდელში - კვანტების იდეა.
მან წამოაყენა "პოსტულატები", რომლებიც ერთი შეხედვით შინაგანად წინააღმდეგობრივი ჩანდა. მისი თქმით, ატომს აქვს ორბიტები. ელექტრონი, რომელიც მოძრაობს მათ გასწვრივ, არ ასხივებს ელექტროდინამიკის კანონების საწინააღმდეგოდ, თუმცა მას აქვს აჩქარება. ამ მეცნიერმა მიუთითა წესი, რომლითაც შესაძლებელია ამ ორბიტების პოვნა. მან გაარკვია, რომ რადიაციის კვანტები ჩნდება მხოლოდ მაშინ, როდესაც ელექტრონი ორბიტიდან ორბიტაზე გადადის. ატომის რუტერფორდ-ბორის მოდელმა მრავალი პრობლემა გადაჭრა და ასევე გახდა გარღვევა ახალი იდეების სამყაროში. მისმა აღმოჩენამ გამოიწვია იდეების რადიკალური გადახედვა მატერიის, მისი მოძრაობის შესახებ.
შემდეგი ვრცელი აქტივობები
1919 წელსრეზერფორდი გახდა კემბრიჯის უნივერსიტეტის პროფესორი და კავენდიშის ლაბორატორიის დირექტორი. ათობით მეცნიერი სამართლიანად მიიჩნევდა მას თავის მასწავლებლად, მათ შორის ისინიც, ვინც მოგვიანებით ნობელის პრემია მოიპოვა. ესენი არიან J. Chadwick, G. Moseley, M. Oliphant, J. Cockcroft, O. Gan, V. Geytler, Yu. B. ხარიტონი, პ.ლ. კაპიცა, გ.გამოვი და სხვები.პატივებისა და ჯილდოების ნაკადი სულ უფრო და უფრო უხვად ხდებოდა. 1914 წელს რეზერფორდმა მიიღო თავადაზნაურობა. იგი გახდა ბრიტანეთის ასოციაციის პრეზიდენტი 1923 წელს, ხოლო 1925 წლიდან 1930 წლამდე იყო სამეფო საზოგადოების პრეზიდენტი. ერნესტი 1931 წელს იღებს ბარონის წოდებას და ხდება ლორდ. თუმცა, მიუხედავად სულ უფრო მაღალი დატვირთვისა და არა მხოლოდ სამეცნიერო, ის აგრძელებს ბირთვისა და ატომის საიდუმლოებებზე თავდასხმას.
გთავაზობთ რეზერფორდის სამეცნიერო საქმიანობასთან დაკავშირებულ ერთ საინტერესო ფაქტს. ცნობილია, რომ ერნესტ რეზერფორდმა თანამშრომლების არჩევისას გამოიყენა შემდეგი კრიტერიუმი: პირველად მისულს აძლევდა დავალებას და თუ ახალი თანამშრომელი ეკითხებოდა, რა უნდა გაეკეთებინა, მაშინვე გაათავისუფლეს..
მეცნიერმა უკვე დაიწყო ექსპერიმენტები, რომლებიც დასრულდა ატომის ბირთვების ხელოვნური გახლეჩვისა და ქიმიური ელემენტების ხელოვნური გარდაქმნის აღმოჩენით. 1920 წელს რეზერფორდმა იწინასწარმეტყველა დეიტრონისა და ნეიტრონის არსებობა, ხოლო 1933 წელს გახდა ექსპერიმენტის ინიციატორი და მონაწილე ბირთვულ პროცესებში ენერგიისა და მასის ურთიერთობის შესამოწმებლად. 1932 წელს, აპრილში, მან მხარი დაუჭირა პროტონების ამაჩქარებლების გამოყენების იდეას ბირთვული რეაქციების შესწავლაში.
რეზერფორდის სიკვდილი
ერნესტ რეზერფორდის ნამუშევრებმა და მისი სტუდენტების შრომებმა, რომლებიც რამდენიმე თაობას მიეკუთვნება, უდიდესი გავლენა იქონია მეცნიერებასა და ტექნოლოგიაზე, მილიონობით ადამიანის ცხოვრებაზე. დიდი მეცნიერი, რა თქმა უნდა, არ შეეძლო არ ეფიქრა იმაზე, იქნებოდა თუ არა ეს გავლენა დადებითი. თუმცა, ის იყო ოპტიმისტი, წმინდად სწამდა მეცნიერებისა და ხალხის. ერნესტ რეზერფორდი, რომლის მოკლე ბიოგრაფია ჩვენ აღვწერეთ, გარდაიცვალა 1937 წელს, 19 ოქტომბერს. ის დაკრძალეს ვესტმინსტერის სააბატოში.
