Περιεχόμενο
Ο φυσικός Ερνέστ Ράδερφορντ ήταν ο κεντρικός φορέας της μελέτης της ραδιενέργειας που οδήγησε στην εξερεύνηση της πυρηνικής φυσικής.Σύνοψη
Ο χημικός και ο φυσικός Ερνέστ Ράχερφορντ γεννήθηκε στις 30 Αυγούστου 1871 στο Spring Grove της Νέας Ζηλανδίας. Ένας πρωτοπόρος της πυρηνικής φυσικής και ο πρώτος που χώριζε το άτομο, ο Ράδερφορντ απονεμήθηκε το βραβείο Νόμπελ Χημείας του 1908 για τη θεωρία του για την ατομική δομή. Ονομάστηκε ο «Πατέρας της Πυρηνικής Εποχής», ο Ράδερφορντ πέθανε στο Κέιμπριτζ, Αγγλία, στις 19 Οκτωβρίου του 1937, σε μια στραγγαλισμένη κήλη.
Πρόωρη ζωή
Ο Έρνεστ Ράδερφορντ γεννήθηκε στην αγροτική άνοιξη Grove, στο Νότιο Νησί της Νέας Ζηλανδίας στις 30 Αυγούστου 1871. Ήταν το τέταρτο των 12 παιδιών και ο δεύτερος γιος. Ο πατέρας του, ο James, είχε ελάχιστη εκπαίδευση και αγωνίστηκε να στηρίξει την μεγάλη οικογένεια με το εισόδημα του λινάριου. Η μητέρα του Ernest, Martha, εργάστηκε ως δάσκαλος. Πιστεύει ότι η γνώση ήταν δύναμη και έδωσε μεγάλη έμφαση στην εκπαίδευση των παιδιών της.
Ως παιδί, ο Ernest, του οποίου η οικογένεια τον ονόμαζε "Ern", πέρασε το μεγαλύτερο μέρος του χρόνου του μετά το σχολείο που άρχισε να μαίνει αγελάδες και βοηθούσε με άλλες δουλειές στο οικογενειακό αγρόκτημα. Σαββατοκύριακα πέρασαν κολυμπώντας στον ποταμό με τους αδελφούς του. Δεδομένου ότι τα χρήματα ήταν σφιχτά, ο Ράδερφορντ βρήκε εφευρετικούς τρόπους για να ξεπεράσει τις οικονομικές προκλήσεις της οικογένειάς του, συμπεριλαμβανομένων των πουλιών-φωλιάζουν για να κερδίσουν χρήματα για τα αεροπλάνα που φέρουν χαρτιά. "Δεν έχουμε τα χρήματα, οπότε πρέπει να σκεφτούμε", ήταν το σύνθημα του Rutherford εκείνη τη στιγμή.
Στην ηλικία των 10 ετών, ο Ράδερφορντ έδωσε το πρώτο του επιστημονικό βιβλίο, στο σχολείο Foxhill. Ήταν μια κρίσιμη στιγμή για τον Rutherford, δεδομένου ότι το βιβλίο ενέπνευσε το πρώτο του επιστημονικό πείραμα. Ο νεαρός Ράδερφορντ δημιούργησε ένα μικροσκοπικό κανόνι, το οποίο, προς έκπληξη της οικογένειάς του, εξερράγη αμέσως και απροσδόκητα. Παρά το αποτέλεσμα, το ενδιαφέρον του Ράδερφορντ για ακαδημαϊκούς παρέμεινε αδιάφορο. Το 1887 του απονεμήθηκε υποτροφία για να παρακολουθήσει το Nelson Collegiate School, ένα ιδιωτικό γυμνάσιο όπου θα επιβιβάσει και θα παίζει ράγκμπι μέχρι το 1889.
Το 1890 ο Ράδερφορντ προσγειώθηκε μια άλλη υποτροφία - αυτή τη φορά στο Κολλέγιο του Καντέρμπουρυ στο Christchurch της Νέας Ζηλανδίας. Στο Κολλέγιο του Καντέρμπουρυ, οι καθηγητές του Rutherford τροφοδότησαν τον ενθουσιασμό του για την αναζήτηση συγκεκριμένων αποδείξεων μέσω επιστημονικών πειραματισμών. Ο Ράδερφορντ πήρε το πτυχίο του και τα πτυχία του Master of Arts εκεί και κατάφερε να επιτύχει τιμητικές διακρίσεις πρώτης τάξεως στα μαθηματικά και στην επιστήμη. Το 1894, ακόμα στο Canterbury, ο Rutherford διεξήγαγε ανεξάρτητη έρευνα σχετικά με την ικανότητα της ηλεκτρικής εκκένωσης υψηλής συχνότητας να μαγνητίσει το σίδερο. Η έρευνά του απέκτησε πτυχίο Bachelor of Science σε μόλις ένα χρόνο. Κατά τη διάρκεια της ίδιας χρονιάς, ο Ράχτερφορντ συναντήθηκε και ερωτεύτηκε την κόρη του ιδιοκτήτη του, Mary Newton. Το ζευγάρι παντρεύτηκε το 1900 και αργότερα καλωσόρισε μια κόρη, την οποία ονόμασαν Eileen.
Έρευνα και Ανακαλύψεις
Το 1895, ως πρώτος ερευνητής στο εργαστήριο Cavendish του Πανεπιστημίου του Cambridge στο Λονδίνο, ο Rutherford αναγνώρισε ένα απλούστερο και πιο εμπορικά βιώσιμο μέσο για την ανίχνευση ραδιοκυμάτων από ό, τι είχε προηγουμένως διαπιστώσει ο Γερμανός φυσικός Heinrich Hertz.
Επίσης, ενώ στο εργαστήριο Cavendish, ο Rutherford προσκλήθηκε από τον καθηγητή J.J. Thomson να συνεργαστεί σε μια μελέτη των ακτίνων Χ. Ο γερμανός φυσικός Wilhelm Conrad Röntgen είχε ανακαλύψει ακτίνες Χ μόλις λίγους μήνες πριν ο Ράδερφορντ έφτασε στο Cavendish και οι ακτινογραφίες ήταν ένα καυτό θέμα μεταξύ των ερευνητών. Μαζί, οι Rutherford και Thomson μελετούσαν τις επιδράσεις των ακτίνων Χ στην αγωγιμότητα των αερίων, καταλήγοντας σε ένα χαρτί για τη διαίρεση ατόμων και μορίων σε ιόντα. Ενώ η Thomson συνέχισε να εξετάζει τι θα ονομαζόταν αργότερα ένα ηλεκτρόνιο, ο Rutherford έριξε μια πιο προσεκτική ματιά στις ιοντοπαραγωγικές ακτινοβολίες.
Εστιάζοντας στο ουράνιο, ο Ράδερφορντ ανακάλυψε ότι τοποθέτησή του κοντά στο φύλλο είχε ως αποτέλεσμα ένα είδος ακτινοβολίας να είναι εύκολα εμποτισμένο ή μπλοκαρισμένο, ενώ ένας διαφορετικός τύπος δεν είχε κανένα πρόβλημα να διεισδύσει στο ίδιο φύλλο. Είχε επισημάνει τους δύο τύπους ακτινοβολίας «άλφα» και «βήτα». Όπως φαίνεται, το σωματίδιο άλφα ήταν πανομοιότυπο με τον πυρήνα ενός ατόμου ηλίου. Το σωματίδιο βήτα ήταν, στην πραγματικότητα, το ίδιο με ένα ηλεκτρόνιο ή ποζιτρόνιο.
Ο Ράδερφορντ εγκατέλειψε το Cambridge το 1902 και ανέλαβε καθηγητής στο Πανεπιστήμιο McGill στο Μόντρεαλ. Στο McGill το 1903 ο Rutherford και ο συνάδελφος Frederick Soddy εισήγαγαν τη θεωρία της ραδιενέργειας για την αποσύνθεση, η οποία ισχυριζόταν ότι η ραδιενεργός ενέργεια εκπέμφθηκε μέσα από ένα άτομο και ότι όταν τα σωματίδια άλφα και βήτα εκπέμπονταν ταυτόχρονα, προκάλεσαν χημική μεταβολή στα στοιχεία. Ο καθηγητής Rutherford και Yale, Bertram Borden Boltwood, συνέχισε να κατηγοριοποιεί τα ραδιενεργά στοιχεία σε αυτό που ονόμαζαν «σειρά αποσύνθεσης». Ο Rutherford πιστώθηκε επίσης με την ανακάλυψη του ραδονίου ραδιενεργού αερίου ενώ ήταν στο McGill. Επιτυγχάνοντας τη φήμη για τις συνεισφορές του στην κατανόηση των ραδιοσυχνοτήτων, ο Ράδερφορντ έγινε ενεργός δημόσιος ομιλητής, δημοσίευσε πολυάριθμα άρθρα περιοδικών και έγραψε το βιβλίο της εποχής σχετικά με τη ραδιενέργεια.
Το 1907 ο Ράδερφορντ επέστρεψε στην Αγγλία μεταφέροντας σε καθηγητή στο Πανεπιστήμιο του Μάντσεστερ. Μέσω περαιτέρω πειραματισμού που περιλαμβάνει την εκτόξευση σωματιδίων άλφα στο φύλλο, ο Rutherford έκανε την πρωτοποριακή ανακάλυψη ότι σχεδόν η συνολική μάζα ενός ατόμου συγκεντρώνεται σε έναν πυρήνα. Με αυτόν τον τρόπο, γεννήθηκε το πυρηνικό μοντέλο, μια ανακάλυψη που σηματοδότησε την έναρξη της πυρηνικής φυσικής και τελικά άνοιξε το δρόμο για την εφεύρεση της βόμβας του ατόμου. Εύστοχα ονομάστηκε "Πατέρας της Πυρηνικής Εποχής", ο Rutherford έλαβε το βραβείο Νόμπελ Χημείας το 1908.
Με την έλευση του Α 'Παγκοσμίου Πολέμου, ο Ράδερφορντ έστρεψε την προσοχή του στην εκστρατεία κατά του υποβρυχίου. Μέχρι το 1919 είχε κάνει μια άλλη μνημειακή ανακάλυψη: πώς τεχνητά επάγει μια πυρηνική αντίδραση σε ένα σταθερό στοιχείο. Οι πυρηνικές αντιδράσεις ήταν η κύρια εστίαση του Rutherford για την υπόλοιπη επιστημονική του καριέρα.
Θάνατος και κληρονομιά
Ο Ράδερφορντ απονεμήθηκε με αμέτρητες διακρίσεις κατά τη διάρκεια της σταδιοδρομίας του, συμπεριλαμβανομένων διαφόρων επίτιμων πτυχίων και υποτροφιών από οργανισμούς όπως το Ίδρυμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών. Το 1914 ήταν ιππότης. Το 1931, ανέβηκε στην αιγίδα και έδωσε τον τίτλο Baron Rutherford του Nelson. Εκλέχτηκε επίσης πρόεδρος του Ινστιτούτου Φυσικής το ίδιο έτος.
Στις 19 Οκτωβρίου 1937, ο Baron Rutherford πέθανε στο Cambridge της Αγγλίας σε ηλικία 66 ετών από τις επιπλοκές μιας σπασμωδικής κήλης. Ο επιστήμονας, ο οποίος είχε παρατσούκλι "Κροκόδειλος" από τους συναδέλφους του για πάντα κοιτάζοντας μπροστά, θάφτηκε στο Αβαείο του Γουέστμινστερ.
Χρόνια πριν πεθάνει, κατά τη διάρκεια του Α 'Παγκοσμίου Πολέμου, ο Ράχερφορντ δήλωσε ότι ελπίζει ότι οι επιστήμονες δεν θα μάθουν πώς να εξαγάγουν την ατομική ενέργεια έως ότου «ο άνθρωπος ζούσε ειρηνικά με τους γείτονές του». Η ανακάλυψη της πυρηνικής σχάσης έγινε στην πραγματικότητα μόλις δύο χρόνια μετά το θάνατό του και τελικά οδήγησε σε αυτό που φοβόταν ο Ράδερφορντ - η χρήση της πυρηνικής ενέργειας για την κατασκευή όπλων κατά τη διάρκεια του πολέμου.
Πολλές από τις ανακαλύψεις του Ράδερφορντ έγιναν επίσης η βάση της κατασκευής του Μεγάλου Επιταχυντή Αδρονίων της Ευρωπαϊκής Οργάνωσης για την Πυρηνική Έρευνα. Ο μεγαλύτερος επιταχυντής σωματιδίων στον κόσμο και οι δεκαετίες που έγιναν, ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων άρχισε να καταστρέφει ατομικά σωματίδια τον Μάιο του 2010. Από τότε χρησιμοποιείται για να απαντήσει σε θεμελιώδη ερωτήματα σχετικά με τη φυσική, από επιστήμονες που συμμερίζονται την τάση του Rutherford προς την κατεύθυνση προς τα εμπρός -τη σκέψη και την αμείλικτη αναζήτηση της απόδειξης μέσω της επιστημονικής εξερεύνησης.