Tüm bilim ya fiziğin ya da pul koleksiyonculuğunun biridir.
Ernest Rutherford, nükleer fiziğin babası olarak bilinen Yeni Zelanda doğumlu bir İngiliz fizikçiydi. Encyclopædia Britannica onu Michael Faraday'dan beri en büyük deneyci olarak değerlendirir.
İlk çalışmalarında Rutherford, radioaktif yarı-ömür kavramını, radyoaktif element radon'u ve alfa ile beta radyasyonunu ayırt ederek adlandırdı. Bu çalışma, Kanada'nın Quebec şehrindeki Montreal'deki McGill Üniversitesi'nde yapıldı. Bu çalışma, 1908'de "elementlerin ayrışması ve radyoaktif maddelerin kimyası hakkındaki araştırmaları" için kendisine verilen Nobel Kimya Ödülü'nün temelini oluşturdu ve ilk Kanadalı ve Okyanusya Nobel ödülü sahibi oldu.
Rutherford 1907'de Victoria University of Manchester'a (bugün University of Manchester) Birleşik Krallık'a taşındı ve burada Thomas Royds ile birlikte alfa radyasyonunun helyum çekirdekleri olduğunu kanıtladı. Rutherford, Nobel ödülü sahibi olduktan sonra en ünlü çalışmalarını yaptı. 1911'de, pozitif ya da negatif olduğunu kanıtlayamasa da, atomların yüklerinin çok küçük bir çekirdekte yoğunlaştığını teorize etti ve böylece Hans Geiger ve Ernest Marsden'in altın folyo deneyi aracılığıyla Rutherford saçılmasını keşfi ve yorumlaması yoluyla atomun Rutherford modelini öncülük etti. 1917'de nitrojen çekirdeklerine alfa partikülleri bombardıman edilen deneyler sırasında ilk yapay olarak tetiklenen nükleer reaksiyonu gerçekleştirdi. Sonuç olarak, 1919'da "hidrojen atomunun" adını verdiği ancak 1920'de daha doğru şekilde proton olarak adlandırdığı bir alt atomik partiküle yayılımı keşfetti.
Rutherford 1919'da Cambridge Üniversitesi'ndeki Cavendish Laboratuvarı'nın Müdürü oldu. Onun liderliğinde James Chadwick tarafından 1932'de nötron keşfedildi ve aynı yıl onun yönetimi altında çalışan öğrenciler John Cockcroft ve Ernest Walton tarafından çekirdeği tamamen kontrollü bir şekilde bölmek için ilk deney yapıldı. 1937'deki ölümünden sonra Westminster Abbey'de Sir Isaac Newton'ın yakınına gömüldü. Kimyasal element rutherfordium, element 104, 1997'de onun adına göre adlandırıldı.
Biyografi
Erken hayat ve eğitim
Ernest Rutherford, çiftçi James Rutherford'un ve orijinal olarak İngiltere'nin Essex şehrindeki Hornchurch'tan gelen eşi Martha Thompson'un oğluydu. James, İskoçya'nın Perth şehrinden Yeni Zelanda'ya "biraz keten yetiştirmek ve birçok çocuk yetiştirmek" için göç etmişti. Ernest, Yeni Zelanda'nın Nelson yakınındaki Brightwater'de doğdu. Doğumu kaydedilirken adı yanlışlıkla 'Earnest' olarak yazıldı. Rutherford'un annesi Martha Thompson bir öğretmendi.
Havelock School'da ve ardından Nelson College'da okudu ve Yeni Zelanda Üniversitesi'nin Canterbury College'da okumak için burs kazandı; burada tartışma topluluğuna katıldı ve ragbi oynadı. BA, MA ve BSc derecelerini aldıktan ve iki yıl araştırma yaptıktan sonra (bu sürede yeni bir tür radyo alıcısı icat etti), 1895'te Rutherford, Britanya'ya seyahat etmek için 1851 Araştırma Bursunun Königin'inin Sergisi için Royal Commission'dan ödül aldı, Cambridge Üniversitesi'nin Cavendish Laboratuvarı'nda lisansüstü çalışma için. J. J. Thomson'un liderliğinde Cambridge derecesi olmayan 'yabancıların' ilk arasında üniversitede araştırma yapmaya izin verilen kişi oldu; bu, daha muhafazakar Cavendish üyelerinden kıskançlık uyandırdı. Thomson'un teşvikiyle, radyo dalgalarını yarım mil mesafede tespit etmeyi başardı ve elektromanyetik dalgaların tespit edilebileceği mesafe için kısa bir süre dünya rekordu elde etti; ancak 1896'da British Association toplantısında sonuçlarını sunduğunda, aynı zamanda ders veren Guglielmo Marconi tarafından geçilmiş olduğunu keşfetti.
1898'de Thomson, Rutherford'u Kanada'nın Montreal'deki McGill Üniversitesi'nde bir pozisyon için tavsiye etti. Cambridge'e gelen ve fiziğin Macdonald Profesörü unvanını taşıyan Hugh Longbourne Callendar'ın yerini almak üzere görevlendirildi. Rutherford kabul edildi, bu da 1900'de Yeni Zelanda'dan ayrılmadan önce nişanlandığı Mary Georgina Newton (1876–1954) ile evlenebileceği anlamına geldi; Christchurch'taki St Paul's Anglican Kilisesi, Papanui'de evlendiler, bir kızları vardı, Eileen Mary (1901–1930), fizikçi Ralph Fowler ile evlendi. 1901'de Rutherford, Yeni Zelanda Üniversitesi'nden DSc aldı. 1907'de Victoria University of Manchester'da fiziğin profesörlüğünü almak üzere Britanya'ya döndü.
Son yıllar ve onurlar
Rutherford 1914'te şövalyelik rütbesine yükseltildi. Birinci Dünya Savaşı sırasında, sonar tarafından denizaltı tespitinin pratik sorunlarını çözmek için gizli bir proje üzerinde çalıştı. 1916'da Hector Memorial Medal'ı ödüllendirildi. 1919'da J. J. Thomson'un yerine geçerek Cavendish'e döndü ve Cavendish profesörü ve Müdürü oldu. Onun liderliğinde, James Chadwick 1932'de nötron keşfi için Nobel Ödülü aldı, John Cockcroft ve Ernest Walton bir parçacık hızlandırıcı kullanarak atomu bölmek olarak bilinecek olan bir deney için ödüllendirildi ve Edward Appleton iyonosfer'in varlığını göstermek için ödüllendirildi. 1925'te Rutherford, Yeni Zelanda Hükümetine eğitim ve araştırmayı desteklemesi için çağrılar yaptı; bu, aşağıdaki yıl Bilimsel ve Endüstriyel Araştırma Departmanı (DSIR)'ın kurulmasına yol açtı. 1925 ile 1930 arasında Royal Society Başkanlığını yaptı ve daha sonra Almanya'dan yaklaşık 1.000 üniversite mültecisine yardım eden Akademik Yardım Konseyi Başkanlığını yaptı. 1925 Yeni Yıl Onurları'nda Merit Mertebesi'ne atanmış ve 1931'de Nelson'ın Cambridge, Cambridge Graftlığında Baron Rutherford olarak soyluluğa yükseltilmiş, bu unvan 1937'deki beklenmedik ölümü ile sona ermişti. 1933'de Rutherford, Yeni Zelanda Royal Society tarafından olağanüstü bilimsel araştırma için bir ödül olarak kurulan T. K. Sidey Medal'inin iki ilk alıcısından biriydi.
Ölümünden kısa bir süre önce Rutherford'un küçük bir fıtık vardı ve bu sorunu çözmek için ihmal etmiş olduğundan, fıtık sıkışmış, onu şiddetli şekilde hasta etmiştir. Londra'daki acil bir ameliyata rağmen, fizisyenlerin "bağırsak felci" olarak tanımladığı şeyden dört gün sonra Cambridge'de öldü. Golders Green Krematoryumu'nda kremasyondan sonra, Westminster Abbey'de Isaac Newton'ın yakınına ve diğer ünlü İngiliz bilim insanlarının yanına gömülmek gibi yüksek bir onur verildi.
Bilimsel araştırma
Cambridge'de Rutherford, J. J. Thomson ile X-ışınlarının gazlar üzerindeki iletken etkileri üzerinde çalışmaya başladı; bu çalışma Thomson'un 1897'de dünyaya sunduğu elektronun keşfine yol açtı. Becquerel'in uranyum deneyimi hakkında duyan Rutherford, onun radyoaktivitesini araştırmaya başladı ve X-ışınlarından penetrasyon gücü açısından farklı olan iki tür keşfetti. Kanada'daki araştırmasını sürdürerek 1899'da iki farklı radyasyon türünü tanımlamak için "alfa ışını" ve "beta ışını" terimlerini icat etti. Daha sonra toryumun, kendisi radyoaktif olan ve diğer maddeleri kaplayan bir yayılım üreten bir gaz çıkardığını keşfetti. Herhangi bir boyuttaki bu radyoaktif malzemenin bir örneğinin, örneğin yarısının bozunması için aynı miktarda zaman aldığını buldu – bu durumda 11½ dakika olan "yarı-ömrü".
1900'den 1903'e kadar, McGill'de genç kimyager Frederick Soddy (1921 Nobel Kimya Ödülü) tarafından kendisine toryum yayılımlarını belirleme sorunu koyduktan sonra katıldı. Tüm normal kimyasal reaksiyonları elemeden sonra, Soddy bunun atlatıcı gazlardan biri olması gerektiğini önerdi ve bunu thoron olarak adlandırdılar (daha sonra radon'un bir izotopu olarak bulundu). Diğer bir toryum türü buldular ve bunu Thorium X olarak çağırdılar ve helyumun izleri bulmaya devam ettiler. William Crookes'dan "Uranium X" örnekleri ve Marie Curie'den radyum ile de çalıştılar.
1903'te, tüm deneylerini açıklamak için "Radioaktif Değişim Yasası"nı yayımladılar. O zamana kadar, atomların tüm maddenin yok edilemez temeli olduğu varsayılıyordu ve Curie radyoaktiviteyi bir atomik fenomen olarak önermiş olsa da, radyoaktif maddelerin atomlarının bölünmesi fikri radikal olarak yeni bir fikirdi. Rutherford ve Soddy, radyoaktiviteyi atomların henüz belirlenmemiş maddeye spontan ayrışması içerdiğini gösterdiler. Nobel Kimya Ödülü 1908, Ernest Rutherford'a "elementlerin ayrışması ve radyoaktif maddelerin kimyası hakkındaki araştırmaları" için verildi.
1903'te Rutherford, Fransız kimyager Paul Villard tarafından 1900'de keşfedilen ancak adlandırılmayan bir radyasyon türünü radyumdan bir yayılım olarak değerlendirdi ve çok daha büyük penetrasyon gücü nedeniyle bu gözlemin kendi alfa ve beta ışınlarından farklı bir şeyi temsil etmesi gerektiğini fark etti. Rutherford bu nedenle bu üçüncü radyasyon türüne "gama ışını" adını verdi. Rutherford'un her üç terimi de bugün standart kullanımdadır – diğer radyoaktif bozunma türleri o zamandan beri keşfedilmiştir, ancak Rutherford'un üç türü en yaygın olanlar arasındadır.
1904'te Rutherford, radyoaktiviteyi Dünya'daki yavaş biyolojik evrime önerilen biyologlar tarafından gereken milyonlarca yıl boyunca Güneş'in varlığını açıklamak için yeterli bir enerji kaynağı olduğunu önerdi. Fizikçi Lord Kelvin daha önce yetersiz bilinen enerji kaynakları temelinde daha genç bir Dünya için tartışmıştı; ancak Rutherford, Kelvin'in katıldığı bir derste radyoaktivitetin bu sorunu çözebileceğini işaret etti.
Manchester'da alfa radyasyonu ile çalışmaya devam etti. Hans Geiger ile birlikte, çinko sülfür scintilasyon ekranları ve alfa sayımı için iyonizasyon odaları geliştirdi. Ürttükleri toplam yükü sayılan sayıya bölerek Rutherford, alfa üzerindeki yükün iki olduğuna karar verdi. 1907'nin sonunda Ernest Rutherford ve Thomas Royds, alfaların bir boşaltılmış tüp içinde çok ince bir pencereden nüfuz etmesine izin verdiler. Tüpü deşarjla etkilerken, elde edilen spektrum, alfalar tüpe biriktiğinde değişti. Sonunda, helyum gazının açık spektrumu ortaya çıktı ve alfaların en azından iyonlaştırılmış helyum atomları olduğunu ve muhtemelen helyum çekirdekleri olduğunu kanıtladı.
En azından 1948 kadar erken var olan uzun süreli bir efsane, en azından 2017'ye kadar uzandığı, Rutherford'un kararlı bir elementi başka bir elemana yapay olarak dönüştürmeyi gözlemlediği ve bildirdiği ilk bilim insanı olduğunu söylüyordu: nitrojeni oksijene. Pek çok insan tarafından Rutherford'un en büyük başarılarından biri olduğu düşünülüyordu. Yeni Zelanda hükümeti bile nitrojenden oksijene keşfinin Rutherford'a ait olduğu inancıyla hatıra pulu yayımladı. 2017'den itibaren, pek çok bilimsel kurum bu tarih versiyonlarını düzelterek, reaksiyon keşfi kredisinin Patrick Blackett'e ait olduğunu belirtmek için düzelttiler. Rutherford 1919'da atılan protonu tespit etti ve bunu nitrojen çekirdeğinin hafif çekirdeklere ayrışmasının kanıtı olarak yorumladı. 1925'te Blackett, asıl ürünün oksijen olduğunu gösterdi ve gerçek reaksiyonu 14N + α → 17O + p olarak tanımladı. Rutherford bu nedenle "çekirdeğin proton atıldığı çarpışmaların sonucu olarak kütlesi azalmak yerine artırılabileceğini" fark etti.
Altın folyo deneyi
Rutherford 1908'de Nobel ödülünü aldıktan sonra en ünlü çalışmasını yaptı. Hans Geiger ve Ernest Marsden ile birlikte 1909'da Geiger–Marsden deneyini gerçekleştirdi ve ince altın folyo üzerinden geçen alfa partikülleri sapmasıyla atomların nükleer doğasını gösterdi. Rutherford, Geiger ve Marsden'e bu deneyde çok yüksek saptırma açılarına sahip alfa partikülleri aramasını istemeye ilham getirildi, o zamanki hiçbir madde teorisinden beklenmeyen bir türde. Bu tür sapmalar, nadir olsa da, bulundu ve saptırma açısının düzgün ancak yüksek dereceli bir fonksiyonu olduğu kanıtlandı. Rutherford'un bu verilerin yorumlanması, 1911'de atomun Rutherford modelini formüle etmesine yol açtı – çok küçük bir yüklü çekirdek, atomun çoğu kütlesini içeriyor, düşük-kütle elektronlar tarafından yörüngeleştirildi.
1919–1920'de Rutherford, nitrojen ve diğer hafif elementlerin α (alfa) partikülleri ile çarpıldığında bir proton çıkardığını keşfetti; bunu "hidrojen atomunun" adını verdi. Bu sonuç Rutherford'a hidrojen çekirdeklerinin nitrojen çekirdeğinin bir parçası olduğunu ve çıkarım yoluyla muhtemelen diğer çekirdeklerin de bir parçası olduğunu gösterdi. Böyle bir yapı, hidrojen'in tam sayılar olan atom ağırlıkları temelinde uzun yıllar boyunca şüphelenilmişti; Prout'un hipotezi bkz. Hidrojen en hafif element olarak biliniyordu ve çekirdekleri muhtemelen en hafif çekirdeklerdi. Şimdi, tüm bu düşünceler nedeniyle, Rutherford, bir hidrojen çekirdeğinin muhtemelen tüm çekirdeklerin temel bir yapı taşı olduğuna ve muhtemelen yeni bir temel parçacık da olduğuna karar verdi; çünkü çekirdekten daha hafif olan hiçbir şey bilinmiyordu. Böylece, 1898'de Wilhelm Wien'in yaptığı çalışmayı doğruladı ve genişletti, o
