모든 과학은 물리학이거나 우표 수집이다.
Ernest Rutherford는 뉴질랜드 태생의 영국 물리학자로 핵물리학의 아버지로 알려지게 되었다. Encyclopædia Britannica는 그를 Michael Faraday 이후 최고의 실험가로 평가한다.
초기 연구에서 Rutherford는 방사능 반감기의 개념, 방사성 원소 라돈을 발견했으며 알파 및 베타 방사선을 구별하고 명명했다. 이 작업은 캐나다 퀘벡 몬트리올의 McGill University에서 수행되었다. 1908년 "원소의 붕괴와 방사성 물질의 화학에 대한 연구"로 수여받은 노벨 화학상의 기초가 되었으며, 그는 첫 번째 캐나다 및 오세아니아 노벨상 수상자였다.
Rutherford는 1907년 현재의 University of Manchester인 Victoria University of Manchester로 이주했고, 여기서 그는 Thomas Royds와 함께 알파 방사선이 헬륨 핵이라는 것을 입증했다. Rutherford는 노벨상 수상자가 된 후 가장 유명한 작업을 수행했다. 1911년, 그것이 양성인지 음성인지 증명할 수는 없었지만, 원자의 전하가 매우 작은 핵에 집중되어 있다고 이론화했으며, 이로써 Hans Geiger와 Ernest Marsden의 금박 실험에 의한 Rutherford 산란의 발견 및 해석을 통해 원자의 Rutherford 모델을 개척했다. 그는 1917년 질소 핵을 알파 입자로 폭격하는 실험에서 처음으로 인공적으로 유도된 핵 반응을 수행했다. 결과적으로 그는 1919년에 "수소 원자"라고 불렀지만 1920년에 더 정확하게 양성자라고 명명한 아원자 입자의 방출을 발견했다.
Rutherford는 1919년 University of Cambridge의 Cavendish Laboratory 소장이 되었다. 그의 지도 아래 1932년 James Chadwick에 의해 중성자가 발견되었고, 같은 해 그의 지도 아래 일하는 학생들인 John Cockcroft와 Ernest Walton에 의해 완전히 제어된 방식으로 핵을 분열시키는 첫 번째 실험이 수행되었다. 1937년 사망 후, 그는 Sir Isaac Newton 근처 Westminster Abbey에 매장되었다. 화학 원소 rutherfordium 104번은 1997년 그의 이름을 따라 명명되었다.
전기
초기 생활과 교육
Ernest Rutherford는 농부인 James Rutherford와 그의 아내 Martha Thompson의 아들이었으며, Martha Thompson은 원래 영국 Essex의 Hornchurch에서 왔다. James는 스코틀랜드 Perth에서 뉴질랜드로 이민을 왔으며 "약간의 아마를 재배하고 많은 자녀를 기르기" 위함이었다. Ernest는 뉴질랜드 Nelson 근처 Brightwater에서 태어났다. 그의 이름 'Ernest'는 출생 등록 시 실수로 'Earnest'로 표기되었다. Rutherford의 어머니 Martha Thompson은 학교 교사였다.
그는 Havelock School과 Nelson College에서 공부했으며 University of New Zealand의 Canterbury College에서 공부할 수 있는 장학금을 받았으며, 토론 사회에 참여하고 럭비를 했다. BA, MA 및 BSc를 취득한 후 2년간 라디오 수신기의 새로운 형태를 발명한 연구를 한 후, 1895년 Rutherford는 Cambridge의 Cavendish Laboratory에서 대학원 과정을 위해 영국으로 여행하기 위해 Royal Commission for the Exhibition of 1851로부터 1851 Research Fellowship을 받았다. 그는 J. J. Thomson의 지도 아래 대학에서 연구를 허용받은 Cambridge 학위가 없는 '외국인'들 중 처음이었으며, 이는 더 보수적인 Cavendish 커뮤니티 회원들로부터 질투를 불러일으켰다. Thomson의 격려로, 그는 반 마일에서 라디오파를 감지할 수 있었고 전자기파를 감지할 수 있는 거리에 대한 세계 기록을 잠시 보유했지만, 1896년 British Association 회의에서 그의 결과를 발표했을 때, 그는 또한 강연하고 있던 Guglielmo Marconi에 의해 능가했다는 것을 발견했다.
1898년 Thomson은 Rutherford를 캐나다 Montreal의 McGill University 직책에 추천했다. 그는 Cambridge로 가고 있던 physics의 Macdonald Professor 의장을 보유하고 있던 Hugh Longbourne Callendar를 대체하기로 되어 있었다. Rutherford는 수락되었으며, 이는 1900년에 뉴질랜드를 떠나기 전에 약혼했던 Mary Georgina Newton 1876–1954와 결혼할 수 있었다는 의미였다. 그들은 Christchurch의 St Paul's Anglican Church, Papanui에서 결혼했으며, 한 명의 딸 Eileen Mary 1901–1930을 낳았으며, 그녀는 물리학자 Ralph Fowler와 결혼했다. 1901년 Rutherford는 University of New Zealand에서 DSc를 취득했다. 1907년, 그는 Victoria University of Manchester에서 물리학 교수직을 위해 영국으로 돌아왔다.
말년 및 명예
Rutherford는 1914년 기사 작위를 받았다. 제1차 세계 대전 중, 그는 소나를 통한 잠수함 탐지의 실질적인 문제를 해결하기 위한 극비 프로젝트에서 일했다. 1916년, 그는 Hector Memorial Medal을 받았다. 1919년, 그는 J. J. Thomson을 계승하여 Cavendish 교수 및 소장으로 Cavendish로 돌아왔다. 그의 지도 아래 James Chadwick은 1932년 중성자 발견으로, John Cockcroft와 Ernest Walton은 입자 가속기를 사용한 원자 분열로 알려지게 될 실험으로, Edward Appleton은 전리층의 존재를 입증하는 것으로 노벨상을 받았다. 1925년, Rutherford는 뉴질랜드 정부에 교육 및 연구를 지원할 것을 촉구했으며, 이는 다음 해 DSIR(Department of Scientific and Industrial Research)의 형성으로 이어졌다. 1925년에서 1930년 사이, 그는 Royal Society의 회장으로 봉사했으며, 나중에 독일의 거의 1,000명의 대학 난민을 도왔던 Academic Assistance Council의 회장으로 봉사했다. 그는 1925년 신정 명예 목록에서 Order of Merit로 임명되었고 1931년 Cambridge의 County에서 Baron Rutherford of Nelson로 귀족이 되었으며, 이 칭호는 1937년 그의 예상 외 사망 시 소멸했다. 1933년, Rutherford는 뉴질랜드 Royal Society의 뛰어난 과학 연구에 대한 상으로 설립된 T. K. Sidey Medal의 두 명의 첫 수상자 중 한 명이었다.
사망 전 한동안 Rutherford는 작은 탈장이 있었는데, 이를 고치지 않았고 그것이 갇혀 그를 심하게 앓게 만들었다. London의 응급 수술에도 불구하고, 그는 4일 후 의사들이 "장 마비"라고 부르는 것으로 Cambridge에서 사망했다. Golders Green Crematorium에서 화장된 후, 그는 Westminster Abbey에 Isaac Newton 및 다른 저명한 영국 과학자들 근처에 매장되는 높은 명예를 받았다.
과학 연구
Cambridge에서 Rutherford는 J. J. Thomson과 함께 가스에 대한 X선의 전도 효과에 대한 작업을 시작했으며, 이 작업은 Thomson이 1897년에 세계에 발표한 전자의 발견으로 이어졌다. Becquerel의 우라늄 경험에 대해 듣고, Rutherford는 그 방사능을 탐구하기 시작했으며, X선과 다른 관통력을 보이는 두 가지 유형을 발견했다. 캐나다에서의 연구를 계속하면서, 그는 1899년에 두 가지 서로 다른 방사선 유형을 설명하기 위해 알파선과 베타선이라는 용어를 만들었다. 그 후 그는 토륨이 방출하는 가스가 방사능이며 다른 물질을 코팅할 방출물을 생성한다는 것을 발견했다. 그는 어떤 크기의 이 방사성 물질 샘플도 항상 샘플의 절반이 붕괴되는 데 같은 시간이 걸린다는 것을 발견했다 - 이 경우 "반감기" 11½분이다.
1900년에서 1903년 사이에, 그는 젊은 화학자 Frederick Soddy(노벨 화학상, 1921)가 McGill에 합류했으며, 그는 토륨 방출물을 확인하는 문제를 설정했다. 모든 정상적인 화학 반응을 제거한 후, Soddy는 그것이 불활성 가스 중 하나여야 한다고 제안했으며, 이들은 thoron이라고 명명했으며 나중에 라돈의 동위원소로 발견되었다. 그들은 또한 Thorium X라고 부르는 다른 유형의 토륨을 발견했으며 헬륨의 흔적을 계속 찾았다. 그들은 또한 William Crookes의 "우라늄 X" 샘플과 Marie Curie의 라듐과도 함께 작업했다.
1903년, 그들은 모든 실험을 설명하기 위해 "방사성 변화의 법칙"을 발표했다. 그때까지 원자는 모든 물질의 파괴 불가능한 기초로 가정되었으며, Curie가 방사능이 원자 현상이라고 제안했지만, 방사성 물질의 원자가 분해된다는 개념은 근본적으로 새로운 아이디어였다. Rutherford와 Soddy는 방사능이 원자의 자발적인 붕괴를 다른, 아직 확인되지 않은 물질로 포함한다는 것을 입증했다. 1908년 노벨 화학상은 Ernest Rutherford에게 "원소의 붕괴와 방사성 물질의 화학에 대한 연구"로 수여되었다.
1903년, Rutherford는 1900년 프랑스 화학자 Paul Villard에 의해 발견되었지만 명명되지 않은 방사선의 유형을 라듐의 방출로 고려했으며, 이 관찰이 자신의 알파 및 베타선과 다른 것을 나타내야 한다는 것을 깨달았으며, 그 관통력이 매우 훨씬 더 크기 때문이다. Rutherford는 따라서 이 세 번째 방사선 유형에 감마선이라는 이름을 주었다. Rutherford의 세 용어 모두 오늘날 표준 사용에 포함되어 있다 - 다른 유형의 방사성 붕괴가 이후에 발견되었지만, Rutherford의 세 가지 유형은 가장 일반적인 것들 중 하나다.
1904년, Rutherford는 방사능이 생물학자들이 제안한 생물학적 진화의 느린 진화를 위해 필요한 많은 수백만 년 동안 태양의 존재를 설명하기에 충분한 에너지 원을 제공한다고 제안했다. Charles Darwin과 같은. 물리학자 Lord Kelvin은 알려진 에너지 원의 부족을 기반으로 하는 지질학에 기반하여 훨씬 더 젊은 지구를 주장했었지만(또한 William Thomson, 1st Baron Kelvin#Age of the Earth 참조), Rutherford는 방사능이 이 문제를 해결할 수 있다고 Kelvin이 참석한 강연에서 지적했다.
Manchester에서, 그는 계속해서 알파 방사선으로 작업했다. Hans Geiger와 함께, 그는 알파를 센기 위해 황화아연 신틸레이션 스크린과 이온화 챔버를 개발했다. 그들이 생성한 총 전하를 센 수로 나누면, Rutherford는 알파의 전하가 2라고 결정했다. 1907년 말, Ernest Rutherford와 Thomas Royds는 알파를 진공 튜브로 매우 얇은 창을 관통하도록 허용했다. 튜브를 방전으로 스파크하자, 튜브에 알파가 축적되면서 얻은 스펙트럼이 변했다. 결국, 헬륨 가스의 명확한 스펙트럼이 나타났으며, 알파가 최소한 이온화된 헬륨 원자이며 아마도 헬륨 핵이라는 것을 입증했다.
오래된 신화가 존재했으며, 최소한 1948년만큼 일찍 2017년까지 실행되었으며, Rutherford는 안정한 원소의 인공 변환(질소를 산소로)을 관찰하고 보고한 첫 번째 과학자였다. 많은 사람들이 이것이 Rutherford의 가장 위대한 성과 중 하나라고 생각했다. 뉴질랜드 정부는 질소에서 산소로의 발견이 Rutherford의 것이라는 믿음에서 기념 우표를 발행했다. 2017년부터 많은 과학 기관들은 반응의 발견 크레딧이 Patrick Blackett에게 속한다는 것을 나타내도록 이 역사의 버전을 수정했다. Rutherford는 1919년에 방출된 양성자를 감지했으며 이를 질소 핵의 더 가벼운 핵으로의 붕괴의 증거로 해석했다. 1925년, Blackett는 실제 생성물이 산소라는 것을 보여주었고 참 반응을 14N + α → 17O + p로 확인했다. Rutherford는 따라서 "양성자가 방출되는 충돌의 결과로서 핵의 질량이 감소하기보다는 증가할 수 있다는 것"을 인식했다.
금박 실험
Rutherford는 1908년 노벨상을 받은 후 가장 유명한 작업을 수행했다. 1909년 Hans Geiger 및 Ernest Marsden과 함께, 그는 얇은 금박을 통과하는 알파 입자를 편향시켜 원자의 핵 특성을 입증한 Geiger–Marsden 실험을 수행했다. Rutherford는 이 실험에서 Geiger와 Marsden에게 당시 어떤 물질 이론에서도 예상되지 않는 유형의 매우 높은 편향각을 가진 알파 입자를 찾도록 요청하도록 영감을 받았다. 이러한 편향은 드물지만 발견되었으며, 편향각의 부드럽지만 고차 함수임이 입증되었다. 1911년 원자의 Rutherford 모델을 공식화하도록 이 데이터를 해석한 것은 Rutherford였다 - 원자의 많은 질량을 포함하는 매우 작은 전하된 핵이 저질량 전자에 의해 궤도를 돌고 있었다.
1919–1920년에, Rutherford는 질소 및 다른 가벼운 원소가 α 알파 입자로 맞을 때 양성자를 방출했으며, 그는 "수소 원자"라고 불렀다는 것을 발견했다. 이 결과는 Rutherford에게 수소 핵이 질소 핵의 일부이며 추론에 의해 아마도 다른 핵도 마찬가지라는 것을 보여주었다. 이러한 구성은 수소의 전체 배수인 원자량을 기초로 오랫동안 의심되어 왔다; Prout의 가설을 참조하십시오. 수소는 가장 가벼운 원소로 알려져 있었으며, 그 핵은 아마도 가장 가벼운 핵이었다. 이제, 이 모든 고려 사항 때문에, Rutherford는 수소 핵이 모든 핵의 기본 구성 요소일
