135 лет назад родился Эрнест Резерфорд. Он появился на свет в Новой Зеландии, неподалёку от г. Нельсона. В студенческие годы Резерфорд увлёкся разработкой темы радиоактивности химических элементов. Обучаясь на третьем курсе Кентербери-колледжа, он выступил с докладом «Эволюция элементов». Доклад был встречен с иронией, Резерфорду пришлось признаться, что он «зашёл слишком далеко» - тогда будущий нобелевский лауреат еще не догадывался, что современная ему физика еще не готова признать возможность трансмутации элементов.
В 1893 году Резерфорд получает степень магистра гуманитарных наук, проведя исследование высокочастотных радиоволн, а в 1894, продолжая обучение в Кентербери, он становится бакалавром естественных наук. Благодаря своим достижениям, Резерфорд был удостоен стипендии Кембриджского университета в Англии и едет работать к директору знаменитой Кавендишской лаборатории Дж.Дж. Томсону. Они проводят исследование рентгеновских лучей, открытых Вильгельмом Рентгеном, на электрические разряды в газах, которое заканчивается открытием электрона. Томсон и Резерфорд выдвинули предположение, что, когда рентгеновские лучи проходят через газ, они разрушают атомы этого газа, высвобождая одинаковое число положительно и отрицательно заряженных частиц, ионов. Однако в научном сообществе открытие было принято не сразу, В. Рентген запрещал даже произносить слово «электрон» в своих лабораториях: в то время большинство физиков твёрдо придерживались теории неделимости атома.
В 1898 г. Резерфорд принял место профессора Мак-Гиллского университета в Монреале (Канада). Там он установил, что урановые лучи неоднородны: излучение урана состоит из двух компонентов: порождающего сильную ионизацию, но сильно поглощающегося веществом, и создающего менее заметную ионизацию, но обладающего гораздо большей проникающей способностью. Так были открыты альфа- и бета-лучи. Также было установлено, что радиоактивность любого радиоактивного элемента через определенный конкретный период времени уменьшается. Эти выводы дали основание предполагать, что все радиоактивные элементы принадлежат к одному семейству атомов и что в основу их классификации можно положить период уменьшения их радиоактивности.
Резерфорд вместе с профессором электротехники Б.Р. Оуэне, изучают радиоактивность тория. Они установили, что этот элемент излучает благородный газ, дополняющий группу, открытую английским химиком Уильямом Рамзаем. В 1901-1902 годах Резерфорд совместно с другим своим коллегой, Фредериком Содди, сформулировали основные положения созданной ими теории радиоактивности. В соответствии с этой теорией радиоактивность возникает тогда, когда атом отторгает частицу самого себя, которая выбрасывается с огромной скоростью, и эта потеря превращает атом одного химического элемента в атом другого. Это было фантастическое для научных кругов предположение. На заседании Мак-Гиллского физического общества, где он изложил теорию самопроизвольного превращения элементов, монреальские ученые настойчиво рекомендовали докладчику воздержаться от публикации статей на такую тему, опасаясь дискредитации Мак-Гиллского университета. Знаменитый физик лорд Кельвин также подверг новую теорию критике, заявив, что трансмутация элементов – плод воображения Резерфорда.
Резерфорд провел дальнейшие эксперименты для получения результатов, которые подтвердили выстраиваемую им теорию. В 1903 г. он доказал, что альфа-частицы несут положительный заряд. Поскольку эти частицы обладают измеримой массой, «выбрасывание» их из атома имеет решающее значение для превращения одного радиоактивного элемента в другой. Созданная теория позволила также предсказать, с какой скоростью различные радиоактивные элементы будут превращаться в то, что Резерфорд называл дочерним материалом. Ученый был убежден, что альфа-частицы неотличимы от ядра атома гелия. Подтверждение этому было получено, когда Ф. Содди, работавший тогда с английским химиком Уильямом Рамзаем, открыл, что эманация радия содержит гелий, предполагаемую альфа-частицу.
В 1907 году Pезерфорд занял пост профессора физики в английском Манчестерском университете, где с помощью Ханса Гейгера, который впоследствии прославился как изобретатель счетчика Гейгера, создал школу по изучению радиоактивности. В 1908 году ему была присуждена Нобелевская премия по химии «за проведенные им исследования в области распада элементов в химии радиоактивных веществ», тогда было окончательно признано, что вследствие радиоактивных процессов один химических элемент способен превращаться в другой.
Резерфорд предложил новую теорию строения атома. Согласно предшествовавшей ему теории, модель атома была подобна пудингу с изюмом: положительные и отрицательные заряды были равномерно распределены внутри атома. Однако эксперименты Резерфорда показали, что положительно заряженные частицы сосредоточены в тяжелом центре атома, а отрицательно заряженные находятся на орбите ядра, на довольно большом расстоянии от него. Эта модель, подобна крошечной модели Солнечной системы, подразумевает, что атомы состоят главным образом из пустого пространства. Теория строения атома была предложена Резерфордом в 1911 году и признана научным сообществом в 1913-м, после экспериментов датского физика Нильса Бора. После первой мировой войны Резерфорд продолжил исследовательскую работу и предвосхитил открытие в 1934 году Фредериком Жолио и Иреном Жолио-Кюри искусственной радиоактивности.
После этого, в 1919 году, Резерфорд возвращается в Кембридж и становится преемником Томсона в качестве профессора экспериментальной физики и директора Кавендишской лаборатории. В 1921 он занял должность профессора естественных наук в Королевском институте в Лондоне, а в 1930 был назначен председателем правительственного консультативного совета Управления научных и промышленных исследований.
В числе полученных Резерфордом наград - медаль Румфорда (1904) и медаль Копли (1922) Лондонского королевского общества, а также британский орден «За заслуги» (1925). В 1931 г. ученому был пожалован титул пэра. Резерфорд был удостоен почетных степеней Новозеландского, Кембриджского, Висконсинского, Пенсильванского и Макгиллского университетов. Он являлся членом-корреспондентом Геттингенского королевского общества, а также членом Новозеландского философского института, Американского философского общества. Академии наук Сент-Луи, Лондонского королевского общества и Британской ассоциации содействия развитию науки.
Евгений Бузятов
