Ποια σωματίδια ανακάλυψε ο Ράδερφορντ; Εμπειρία και σχέδιο της εμπειρίας του Ράδερφορντ

Ernest Rutherford - ένας λαμπρός επιστήμονας που διαπράχθηκεμερικές πραγματικά μεγάλες ανακαλύψεις στη χημεία και τη φυσική. Ποια πρόοδος έχει οδηγήσει η φυσική σε ένα νέο τρόπο ανάπτυξης; Ποια σωματίδια ανακάλυψε ο Ράδερφορντ; Λεπτομέρειες της βιογραφίας και των επιστημονικών δραστηριοτήτων του ερευνητή αναφέρονται στο άρθρο.

Η αρχή της πορείας ζωής

Η βιογραφία του Rutherford αρχίζει με ένα μικρόη πόλη του Spring Grove στη Νέα Ζηλανδία. Εκεί το 1871 ένας μελλοντικός φυσικός και επιστήμονας γεννήθηκε σε μια οικογένεια μεταναστών. Ο πατέρας του, ένας Σκωτσέζος από τη γέννησή του, ήταν δάσκαλος του ξύλου και είχε δική του επιχείρηση. Από αυτό, ο Rutherford απέκτησε χρήσιμες δεξιότητες σχεδιασμού για τις επόμενες εργασίες.

Οι πρώτες επιτυχίες βρίσκονται ήδη στο σχολείο, όπουεξαιρετική μελέτη που έλαβε υποτροφία για το κολλέγιο. Πρώτον, ο Ernest Rutherford μελετά στο Κολλέγιο του Nelson, μετά πηγαίνει στο Canterbury. Έχοντας μια υπέροχη μνήμη και λαμπρή γνώση, είναι αισθητά διαφορετική από τους άλλους μαθητές.

Ο Ράδερφορντ λαμβάνει βραβείο στα μαθηματικά, γράφειτο πρώτο επιστημονικό έργο για τη φυσική "Μαγνητισμός του σιδήρου σε εκκενώσεις υψηλής συχνότητας". Σε σχέση με το έργο, εφευρίσκει ένα από τα πρώτα του μέσα για την αναγνώριση των μαγνητικών κυμάτων.

Το 1895, ο φυσικός Rutherford υποστηρίζει με έναν χημικόMaklorenom για την κατοχή της υποτροφίας για το όνομα της παγκόσμιας έκθεσης. Με σύμπτωση, ο αντίπαλος αρνείται το βραβείο και ο Ράδερφορντ λαμβάνει μια τυχερή ευκαιρία να κατακτήσει τον επιστημονικό κόσμο. Πηγαίνει στην Αγγλία στο εργαστήριο Cavendish και γίνεται γιατρός της επιστήμης υπό την καθοδήγηση του Joseph Thomson.

Επιστημονικά έργα και επιτεύγματα

Φτάνοντας στην Αγγλία, ο μαθητής μόλις έχει αρκετόυποτροφίες. Αρχίζει να εργάζεται ως δάσκαλος. Ο επιστημονικός ηγέτης του Ράδερφορντ σημείωσε αμέσως τις τεράστιες δυνατότητές του και δεν έκανε λάθος. Η Thomson κάλεσε τον νεαρό φυσικό να μελετήσει τον ιονισμό του αερίου με ακτίνες Χ. Μαζί, οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι το φαινόμενο του σημερινού κορεσμού προκύπτει.

Μετά από επιτυχημένη συνεργασία με την Thomson, βαθαίνειη μελέτη του Becquerel ακτίνες, οι οποίες αργότερα Μαρία Sklodowska-Curie ραδιενεργών κλήση. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου έκανε την πρώτη σημαντική ανακάλυψη του αποκάλυψε την ύπαρξη άγνωστων σωματιδίων, μελετώντας τις ιδιότητες του ουρανίου και θορίου.

Αργότερα έγινε καθηγητής πανεπιστημίου στοΜόντρεαλ. Μαζί με τον Frederick Soddy, ο επιστήμονας προτείνει την ιδέα να μεταμορφωθούν τα στοιχεία στη διαδικασία της αποσύνθεσης. Ταυτόχρονα, ο Ράδερφορντ έγραψε επιστημονικά έργα "Ραδιενέργεια" και "Ραδιενεργά Μετασχηματισμοί", τα οποία του έφεραν φήμη. Γίνεται μέλος της Βασιλικής Εταιρείας, απονέμεται ευγενής τίτλος.

Για μελέτες της αποσύνθεσης των ραδιενεργών στοιχείων στοΤο 1908 ο Ernest Rutherford τιμήθηκε με το βραβείο Νόμπελ. Ο επιστήμονας ανακάλυψε την εκπομπή θορίου, την τεχνητή μεταστοιχείωση των στοιχείων κατά την ακτινοβολία πυρήνων αζώτου και έγραψε τρεις τόμους έργων. Ένα από τα σημαντικότερα επιτεύγματά του είναι η δημιουργία ενός μοντέλου του ατομικού πυρήνα.

Ποια σωματίδια ανακάλυψε ο Ράδερφορντ;

Στη μελέτη της ραδιενεργής ακτινοβολίας, ήταν ο Rutherfordόχι το πρώτο. Πριν από αυτόν, ο χώρος αυτός γνώρισε ενεργά ο φυσικός Becquerel και το ζευγάρι Curie. Το φαινόμενο της ραδιενέργειας ανακαλύφθηκε μόλις πρόσφατα και η ενέργεια θεωρήθηκε εξωτερική πηγή. Μελετώντας προσεκτικά τα άλατα του ουρανίου και τις ιδιότητές τους, ο Rutherford παρατήρησε ότι οι ακτίνες που ανακαλύφθηκαν από τον Becquerel είναι ανομοιογενείς.

Το πείραμα του Rutherford με αλουμινόχαρτο το έδειξεΗ ραδιενεργή ακτίνα χωρίζεται σε διάφορα ρεύματα σωματιδίων. Ένα ρεύμα φύλλου αλουμινίου είναι σε θέση να απορροφήσει, το άλλο μπορεί να περάσει από αυτό. Κάθε ένα από αυτά είναι ένα σύνολο μικρών στοιχείων που ονομάζονται από τους επιστήμονες άλφα και βήτα σωματίδια ή ακτίνες. Δύο χρόνια αργότερα, ο Γάλλος Villar άνοιξε το τρίτο είδος ακτίνων, το οποίο, όπως ονομάστηκε ο Rutherford, ονομάστηκε ακτίνες γάμμα.

Ποια σωματίδια ανακάλυψε ο Ράδερφορντμια τεράστια επίδραση στην ανάπτυξη της πυρηνικής φυσικής. Έγινε μια σημαντική ανακάλυψη και αποδείχθηκε ότι η ενέργεια προέρχεται από τα ίδια τα άτομα ουρανίου. Τα σωματίδια άλφα ορίστηκαν ως θετικά φορτισμένα άτομα ηλίου, τα σωματίδια βήτα ήταν ηλεκτρόνια. Τα σωματίδια γάμμα που ανακαλύφθηκαν αργότερα είναι ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία

Ραδιενεργή αποσύνθεση

Το άνοιγμα του Ράδερφορντ έδωσε ώθηση όχι μόνοφυσική επιστήμη, αλλά και στον εαυτό του. Συνεχίζει να μελετά τη ραδιενέργεια στο Πανεπιστήμιο του Μόντρεαλ στον Καναδά. Μαζί με τον χημικό Soddy, πραγματοποιούν μια σειρά πειραμάτων, με τα οποία σημειώνουν ότι το άτομο μεταβάλλεται κατά τη διάρκεια της εκπομπής των σωματιδίων του.

Όπως οι μεσαιωνικοί αλχημιστές, οι επιστήμονεςνα μετατρέψει το ουράνιο σε μόλυβδο, κάνοντας μια άλλη επιστημονική πρόοδο. Έτσι, ανακαλύφθηκε ραδιενεργός αποσύνθεση. Ο νόμος σύμφωνα με τον οποίο συμβαίνει η αποσύνθεση, οι Rutherford και Soddy περιγράφονται στα έργα "Ραδιενεργός μετασχηματισμός" και "Συγκριτική μελέτη της ραδιενέργειας του ραδίου και του θορίου".

Οι ερευνητές καθορίζουν την εξάρτησητην ένταση της αποσύνθεσης από τον αριθμό των ραδιενεργών ατόμων στο δείγμα, καθώς και από το παρελθόν. Σημειώθηκε ότι με το πέρασμα του χρόνου η δραστικότητα αποσύνθεσης μειώνεται σε μια γεωμετρική εξέλιξη. Για κάθε ουσία χρειάζεται χρόνος. Με βάση το ρυθμό αποσύνθεσης, ο Rutherford κατάφερε να διαμορφώσει την αρχή της μισής αποσύνθεσης.

Το πλανητικό μοντέλο ενός ατόμου

Στις αρχές του ΧΧ αιώνα, πολλοίπειράματα σχετικά με τη φύση των ατόμων και τη ραδιενέργεια. Οι Rutherford και Villar ανοίγουν τις άλφα, βήτα και ακτίνες γάμμα, και ο Joseph Thomson με τη σειρά του ανοίγει το ηλεκτρόνιο. Μετράει τη σχέση φορτίου προς μάζα ενός ηλεκτρονίου και επαληθεύει ότι το σωματίδιο είναι μέρος του ατόμου.

Με βάση την ανακάλυψή του, η Thomson δημιουργεί ένα μοντέλοάτομο. Ο επιστήμονας πιστεύει ότι ο τελευταίος έχει σφαιρικό σχήμα, σε ολόκληρη την επιφάνεια του οποίου κατανέμονται θετικά φορτισμένα σωματίδια. Μέσα στην μπάλα υπάρχουν αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια.

Λίγα χρόνια αργότερα, ο Ράδερφορντ διαψεύδει τη θεωρίαο δάσκαλός του. Ισχυρίζεται ότι το άτομο έχει έναν πυρήνα που είναι θετικά φορτισμένος. Και γύρω του, όπως οι πλανήτες γύρω από τον ήλιο, τα ηλεκτρόνια περιστρέφονται υπό την επίδραση των δυνάμεων του Coulomb.

Σχέδιο του πειράματος του Rutherford

Ο Ράδερφορντ ήταν ένας εξαιρετικός πειραματιστής. Επομένως, αμφισβητώντας το μοντέλο της Thomson, αποφάσισε να την αντικρούσει από την εμπειρία. Το άτομο του Thomson θα πρέπει να μοιάζει με ένα σφαιρικό σύννεφο ηλεκτρόνων. Στη συνέχεια, τα σωματίδια άλφα πρέπει να περνούν ελεύθερα μέσω του φύλλου.

Για το πείραμα, ο Rutherford σχεδίασε τη συσκευήΑπό ένα κιβώτιο μολύβδου με μια μικρή τρύπα στην οποία ήταν το ραδιενεργό υλικό. Το κουτί απορρόφησε σωματίδια άλφα προς όλες τις κατευθύνσεις, εκτός από το σημείο όπου ήταν η οπή. Αυτό δημιούργησε μια κατευθυντική ροή σωματιδίων. Μπροστά υπήρχαν αρκετές οθόνες μολύβδου με σχισμές για την εξάλειψη σωματιδίων που αποκλίνουν από τη δεδομένη πορεία.

Έχει περάσει σαφώς εστιασμένη ακτίνα άλφαόλα τα εμπόδια, κατευθυνόταν σε ένα πολύ λεπτό φύλλο χρυσού φύλλου. Πίσω της ήταν μια φθορίζουσα οθόνη. Κάθε επαφή των σωματιδίων με αυτό καταγράφηκε με τη μορφή ενός φλας. Επομένως, ήταν δυνατό να κρίνουμε την απόκλιση των σωματιδίων αφού περάσαμε μέσω του φύλλου.

Εκπληκτικά ο ίδιος ο Ράδερφορντ, πολλά σωματίδιααποκλίνουν σε μεγάλες γωνίες, μερικές ακόμη και σε 180 μοίρες. Αυτό επέτρεψε στον επιστήμονα να υποθέσει ότι το μεγαλύτερο μέρος του ατόμου είναι μια πυκνή ουσία μέσα σε αυτό, που αργότερα ονομάζεται πυρήνας.

Σχέδιο εμπειρίας του Rutherford:

Κρίση του μοντέλου

Το πυρηνικό μοντέλο του Rutherford υποβλήθηκε για πρώτη φοράκριτική, επειδή ήταν αντίθετη στους νόμους της κλασσικής ηλεκτροδυναμικής. Περιστρέφοντας, τα ηλεκτρόνια πρέπει να χάσουν ενέργεια και να ακτινοβολούν ηλεκτρομαγνητικά κύματα, αλλά αυτό δεν συμβαίνει, πράγμα που σημαίνει ότι βρίσκονται σε ηρεμία. Στην περίπτωση αυτή, τα ηλεκτρόνια πρέπει να πέφτουν στον πυρήνα, αντί να περιστρέφονται γύρω από αυτό.

Για την αντιμετώπιση αυτού του φαινομένου έπεσε ο Nils Bohr. Δηλώνει ότι κάθε ηλεκτρόνιο έχει τη δική του τροχιά. Ενώ το ηλεκτρόνιο είναι πάνω του, δεν εκπέμπει ενέργεια, αλλά έχει επιτάχυνση. Ο επιστήμονας εισάγει την έννοια των ποσοτήτων - ποσοτήτων ενέργειας, η οποία απελευθερώνεται όταν τα ηλεκτρόνια κινούνται σε άλλες τροχιές.

Έτσι, Niels Bohr έγινε ένα από ταοι ιδρυτές ενός νέου κλάδου της επιστήμης - της κβαντικής φυσικής. Η ορθότητα του μοντέλου Rutherford έχει αποδειχθεί. Ως αποτέλεσμα, η έννοια της ύλης και η κίνηση της έχουν αλλάξει εντελώς. Και το μοντέλο ονομάζεται μερικές φορές το άτομο Bohr-Rutherford.

Ενδιαφέρουσες πληροφορίες για τον επιστήμονα

Το βραβείο Νόμπελ Έρνεστ Ράχερφορντ έλαβε προηγουμένως από το σημαντικότερο επίτευγμα της ζωής του - ανακάλυψε τον ατομικό πυρήνα και εγκατέστησε ένα πλανητικό μοντέλο του ατόμου.

Η αξιοσημείωτη ανακάλυψη του Rutherford οδήγησε στην εμφάνιση μιας νέας βιομηχανίας που μελετά τη δομή του ατομικού πυρήνα. Ονομάστηκε πυρηνική ή πυρηνική φυσική.

Ο φυσικός δεν είχε μόνο έρευνα, αλλά καιδιδακτικό ταλέντο. Δώδεκα από τους φοιτητές του ήταν βραβευμένοι με Νόμπελ στον τομέα της φυσικής και της χημείας. Μεταξύ αυτών είναι ο Frederic Soddy, ο Henry Moseley, ο Otto Gan και άλλες διάσημες προσωπικότητες.

Ένας επιστήμονας συχνά πιστώνεται με την ανακάλυψη του αζώτουείναι λανθασμένη. Μετά από όλα, αυτό είναι ένα άλλο διάσημο Rutherford. Το αέριο ανακαλύφθηκε από τον βοτανολόγο και χημικό Ντάνιελ Ράδερφορντ, ο οποίος έζησε έναν αιώνα πριν από έναν εξαιρετικό φυσικό.

Συμπέρασμα

Ο Βρετανός επιστήμονας Ernest Rutherford έγινε διάσημοςμεταξύ των συναδέλφων λαχτάρα για πειράματα. Σε όλη τη ζωή, ένας επιστήμονας έχει περάσει πολλές εμπειρίες μέσα από τις οποίες ήταν σε θέση να ανοίξει τα σωματίδια άλφα και βήτα, για να διαμορφώσει το νόμο της φθοράς και της ημίσειας ζωής, να αναπτύξει ένα πλανητικό μοντέλο του ατόμου. Πριν πιστεύεται ότι η ενέργεια είναι μια εξωτερική πηγή. Αλλά μετά ο επιστημονικός κόσμος έμαθε τι σωματίδια που ανακαλύφθηκε από τον Rutherford, φυσικοί άλλαξαν τα μυαλά τους. Επιτεύγματα επιστήμονας βοήθησαν να γίνει μεγάλα βήματα στην ανάπτυξη της φυσικής και της χημείας, καθώς και συνέβαλαν στην εμφάνιση των εν λόγω βιομηχανιών, όπως η πυρηνική φυσική.