Эрне́ст Ре́зерфорд (англ. Ernest Rutherford; 30 августа 1871, Спринг Грув — 19 октября 1937, Кембридж) — британский физик новозеландского происхождения.

Известен как «отец» ядерной физики, создал планетарную модель атома. Лауреат Нобелевской премии по химии 1908 года.

Ранние годы

Резерфорд родился в Новой Зеландии в небольшом посёлке Спринг-Грув (англ. Spring Grove), расположенном на севере Южного острова близ города Нельсона, в семье фермера. Отец — Джеймс Резерфорд, мать — Марта Томсон, дед иммигрировал из г. Перт в Шотландии. В это время другие шотландцы иммигрировали в Квебек, Канаду, но семье Резерфорд не повезло и бесплатный билет на пароход правительство предоставило до Новой Зеландии, а не до Канады.

Эрнест был четвертым ребёнком в семье из двенадцати детей. Имел удивительную память, богатырское здоровье и силу. С отличием окончил начальную школу, получив 580 баллов из 600 возможных и премию в 50 фунтов стерлингов для продолжения учёбы в колледже Нельсона. Очередная стипендия позволила ему продолжить обучение в Новозеландском университете^[1][2].

Его магистерская работа, написанная в 1892 году, касалась обнаружения высокочастотных радиоволн, существование которых было доказано в 1888 году немецким физиком Генрихом Герцем^[2].

В 1895 году, после получения степени бакалавра естественных наук и двух лет исследований в передовой области электричества, Резерфорд отправился в Англию для дальнейшего обучения в Кавендишской лаборатории Кембриджского университета (1895—1898), так как получил премию в 150 фунтов стерлингов. Oнa давалась 1 раз в 2 года одному самому лучшему ученику Новой Зеландии. В городе Крайстчёрч было всего 3 ставки профессоров по науке. Химии и физики как отдельных предметов не было. Они назывались философией.

До 2007 года лишь трое уроженцев Новой Зеландии становились нобелевскими лауреатами, включая Резерфорда ^[3].

Научная деятельность

Открыл альфа- и бета-излучение, короткоживущий изотоп радона (их несколько, сам радон ранее открыл немецкий химик) и множество изотопов. Объяснил на основе свойств радона радиоактивность тория, открыл и объяснил радиоактивное превращение химических элементов, создал теорию радиоактивного распада, расщепил атом азота, обнаружил протон. Доказал, что альфа-частица — ядро гелия.

Поставив опыт по рассеянию альфа-частиц на металлической фольге, вывел формулу Резерфорда. Исходя из её анализа, сделал вывод о существовании в атоме массивного ядра. Создал планетарную теорию строения атомов, согласно которой, атом состоит из ядра, находящегося в центре, и электронов, вращающихся по орбитам вокруг ядра.

Первым открыл образование новых химических элементов при распаде тяжелых химических радиоактивных элементов. Уточнил на 30 % отношение заряда к массе электрона. Написал и опубликовал 3 тома работ. Все его работы носят экспериментальный характер.

12 учеников Резерфорда стали лауреатами Нобелевской премии по физике и химии. Один из наиболее талантливых учеников Генри Мозли, экспериментально показавший физический смысл Периодического закона, погиб в 1915 году на Галлиполи в ходе Дарданелльской операции. В Монреале работал с Ф. Содди, О. Ханом; в Манчестере — с Г. Гейгером (в частности, помог тому разработать счётчик для автоматического подсчёта числа ионизирующих частиц), в Кембридже — с Н. Бором, П. Капицей и многими другими знаменитыми в будущем учёными.

Эксперимент Гейгера — Марсдена с золотой фольгой

Резерфорд остается единственным лауреатом Нобелевской премии, который сделал свою самую известную работу после получения приза.^[4] Совместно с Гансом Гейгером и Эрнстом Марсденом в 1909 году, он провел эксперимент Гейгера — Марсдена, который продемонстрировал существование ядра в атоме. Резерфорд попросил Гейгера и Марсдена в этом эксперименте искать альфа-частицы с очень большими углами отклонения, что не ожидалось от модели атома Томсона в то время. Такие отклонения, хотя и редкие, были найдены, и оказались гладкой функцией угла отклонения высокого порядка. Резерфорд смог интерпретировать эти данные, что привело его к разработке модели атома Резерфорда в 1911 году: очень маленького положительно заряженного ядра, содержащего большую часть массы атома, с обращающимися вокуг него лёгкими электронами.

Интересные факты

• За добрый нрав Капицa прозвал Резерфорда «Крокодилом». В 1931 году «Крокодил» выхлопотал 15 тысяч фунтов стерлингов на постройку и оборудование специального здания лаборатории для Капицы. В феврале 1933 года в Кембридже состоялось торжественное открытие лаборатории. На торцевой стене 2- этажного здания был высечен по камню огромный, во всю стену крокодил. Его по заказу Капицы сделал известный скульптор Эрик Гилл. Резерфорд сам объяснил, что это он. Входную дверь открыли позолоченным ключом в форме крокодила.^[5]

По сведениям Даниила Данина ("Резерфорд" из цикла ЖЗЛ): 25 Октября 21-Го Года… (Отрывок из письма Капицы матери) Отношения с Резерфордом, или, как я его называю, Крокодилом, улучшаются. [По словам Ива, Капица так объяснял придуманное им прозвище: «Это животное никогда не поворачивает назад и потому может символизировать Резерфордовскую проницательность и его стремительное продвижение вперед». Капица добавлял, что «В России на Крокодила смотрят со смесью ужаса и восхищения».]

• Э. Резерфорд, открывший ядро атома, негативно отзывался о перспективах ядерной энергетики: «Каждый, кто надеется, что преобразования атомных ядер станут источником энергии, исповедует вздор»^[6]
• Когда Пётр Капица приехал работать в Кембридж к Резерфорду, то он ему сказал что штат лаборатории уже укомплектован. Тогда Капица спросил:

— Какую допустимую погрешность вы допускаете в экспериментах?

— Обычно около 3 %

— А сколько человек работает в лаборатории?

— 30

— Тогда 1 человек составляет примерно 3 % от 30

Резерфорд рассмеялся и принял Капицу в качестве «допустимой ошибки». В действительности, Капицу взяли в лабораторию благодаря просьбе физика Иоффе^{[источник не указан 41 день]}.

• Получив в 1908 году известие о присуждении ему Нобелевской премии по химии, Резерфорд заявил: «Вся наука — или физика, или коллекционирование марок» (All science is either physics or stamp collecting)^[7]

Книги

• Радиоактивность. // Избранные научные труды. — 1971.
• Строение атома и искусственное превращение элементов. // Избранные научные труды. — 1972.

Библиография

• Резерфорд – учёный и учитель. К 100-летию со дня рождения / Под редакцией П. Л. Капицы. — М.: Наука, 1973.

Примечания