Ce particule a descoperit Rutherford? Experiența și schema experienței lui Rutherford

Ernest Rutherford

Începutul căii de viață

Biografia lui Rutherford începe cu micul oraș din Spring Grove din Noua Zeelandă. În 1871, un viitor fizician și om de știință sa născut într-o familie de imigranți. Tatăl său, un scotan prin naștere, era un maestru de prelucrare a lemnului și avea propria sa întreprindere. Din aceasta, Rutherford a dobândit aptitudini utile de design pentru munca ulterioară.

Primele succese au avut loc deja la școală, unde, pentru studii excelente, a primit o bursă pentru colegiu. În primul rând, Ernest Rutherford studiază la Colegiul Nelson, apoi merge la Canterbury. Având o amintire minunată și o cunoaștere strălucită, el este considerabil diferit de ceilalți studenți.

Rutherford primește un premiu în matematică, scrie prima lucrare științifică despre fizică "Magnetizarea fierului în descărcări de înaltă frecvență". În legătură cu lucrarea, el inventează unul din primele sale instrumente de recunoaștere a undelor magnetice.

În 1895, fizicianul Rutherford argumentează chimistul McLaren pentru posesia Bursei Mondiale de Expoziții. Prin coincidență, rivalul refuză premiul, iar Rutherford are șansa norocoasă de a cuceri lumea științifică. El merge în Anglia la laboratorul Cavendish și devine doctor în științe sub îndrumarea lui Joseph Thomson.

Lucrări și realizări științifice

Sosind în Anglia, studentul abia are burse suficiente. Începe să lucreze ca tutore. Liderul științific al lui Rutherford și-a remarcat imediat potențialul enorm și nu sa înșelat. Thomson ia invitat pe tânărul fizician să studieze ionizarea gazelor prin raze X. Împreună, oamenii de știință au descoperit că apare fenomenul de saturație actuală.

După ce a lucrat cu Thomson, el merge mai adânc în studiul razelor Becquerel, care mai târziu Maria Sklodowska-Curie va suna radioactiv. În acest moment, el face prima sa descoperire importantă, dezvăluind existența unor particule necunoscute înainte de aceasta, studiind proprietățile uraniului și toriului.

Mai târziu a devenit profesor la Universitatea din Montreal. Împreună cu Frederick Soddy, omul de știință propune ideea transformării elementelor în procesul de decădere. În același timp, Rutherford a scris lucrări științifice "Radioactivitate" și "Transformări radioactive", care îi aduceau faima. El devine membru al Societății Regale, i se acordă un titlu nobil.

Pentru studiul degradării elementelor radioactive în 1908, Ernest Rutherford a primit Premiul Nobel. Omul de știință a descoperit emanația de toriu, transmutarea artificială a elementelor asupra iradierii nucleelor ​​de azot și a scris trei volume de lucrări. Una dintre cele mai importante realizări ale sale este crearea unui model al nucleului atomic.

Ce particule a descoperit Rutherford?

În studiul radiațiilor radioactive, Rutherford nu a fost primul. Înainte de el, această zonă a fost stăpânită în mod activ de către fizicianul Becquerel și cuplul Curie. Fenomenul radioactivității a fost descoperit abia recent, iar energia a fost considerată o sursă externă. Studiind cu atenție sărurile de uraniu și proprietățile lor, Rutherford a observat că razele descoperite de Becquerel sunt neomogene.

Experimentul lui Rutherford cu folie a arătat că raza radioactivă este împărțită în mai multe fluxuri de particule. Un flux de folie de aluminiu este capabil să absoarbă, celălalt poate trece prin el. Fiecare dintre ele este un set de elemente mici numite de către oamenii de știință alfa și beta sau raze. Doi ani mai târziu, francezul Villar a deschis cel de-al treilea tip de raze, care, așa cum a numit-o Rutherford, se numea raze gamma.

Faptul că Rutherford a descoperit particulele a avut un impact extraordinar asupra dezvoltării fizicii nucleare. Sa realizat un progres și sa dovedit că energia provine de la atomii de uraniu. Particulele alfa au fost definite ca atomi de heliu încărcați pozitiv, particulele beta erau electroni. Particulele gama descoperite ulterior sunt radiații electromagnetice.

Degradarea radioactivă

Descoperirea lui Rutherford a dat un impuls nu numai științei fizice, ci și pentru sine. El continuă să studieze radioactivitatea la Universitatea din Montreal, Canada. La chimistul Soddy au efectuat o serie de experimente prin care nota că schimbările de atom în timpul emisiei particulelor sale.

Ca și alchimii medievali, oamenii de știință transformă uraniul în plumb, făcând un alt progres științific. Deci a fost deschisă dezintegrarea radioactivă. Legea conform căreia există degradare, Rezerfor și Soddy descrise în scrierile „transformări radioactive“ și „Un studiu comparativ al radioactivității radiu și toriu.“

Cercetătorii determină dependența intensității dezintegrării de numărul de atomi radioactivi din eșantion, precum și de timpul trecut. Sa observat că, odată cu trecerea timpului, activitatea de dezintegrare scade într-o progresie geometrică. Pentru fiecare substanță este nevoie de timp. Pe baza ritmului de degradare, Rutherford a reușit să formuleze principiul jumătății de descompunere.

Modelul planetar al unui atom

La începutul secolului XX, s-au desfășurat deja numeroase experimente privind natura atomilor și a radioactivității. Rutherford și Villar au deschis razele alfa, beta și gamma, iar Joseph Thomson la rândul lor deschide electronul. El măsoară raportul sarcină-masă a unui electron și verifică faptul că particula face parte din atom.

Pe baza descoperirii sale, Thomson creează un model atomic. Omul de știință consideră că acesta din urmă are o formă sferică, pe întreaga suprafață a căruia sunt distribuite particule încărcate pozitiv. În interiorul bilei există electroni încărcați negativ.

Câțiva ani mai târziu, Rutherford respinge teoria profesorului său. El susține că atomul are un nucleu încărcat pozitiv. Și în jurul lui, ca și planetele din jurul soarelui, electronii se rotesc sub influența forțelor Coulomb.

Schema experimentului lui Rutherford

Rutherford a fost un experimentator remarcabil. Prin urmare, îndoind modelul lui Thomson, el a decis să-l respingă prin experiență. Atomul lui Thomson ar trebui să pară un nor sferic de electroni. Apoi particulele alfa trebuie să treacă liber prin folie.

Pentru experiment, Rutherford a proiectat dispozitivul dintr-o cutie plumb cu o gaură mică în care era localizat materialul radioactiv. Cutia a absorbit particulele alfa în toate direcțiile, cu excepția locului unde era gaura. Acest lucru a creat un flux directiv de particule. În față erau mai multe ecrane de plumb cu sloturi pentru a elimina particulele care se abateau de la cursul dat.

O rază alfa clară, concentrată pe toate obstacolele, a fost îndreptată spre o foaie foarte subțire folie de aur. În spatele ei era un ecran fluorescent. Fiecare contact al particulelor cu acesta a fost înregistrat sub forma unui fulger. Astfel, a fost posibil să se judece abaterea particulelor după trecerea prin folie.

În mod surprinzător, Rutherford însuși, multe particule s-au abătut la unghiuri mari, unele chiar la 180 de grade. Acest lucru a permis omului de știință să presupună că cea mai mare parte a atomului este o substanță densă în interiorul acestuia, care mai târziu se numește nucleu.

Schema experienței lui Rutherford:

Critica modelului

Modelul nuclear al lui Rutherford a fost inițial criticat, pentru că era contrar legilor electrodinamicii clasice. Rotitoare, electronii trebuie să-și piardă energia și să radieze undele electromagnetice, dar acest lucru nu se întâmplă, ceea ce înseamnă că sunt în repaus. În acest caz, electronii ar trebui să cadă pe miez, mai degrabă decât să se rotească în jurul acestuia.

Pentru a face față acestui fenomen a căzut Nils Bohr. El stabilește că fiecare electron are o orbită proprie. În timp ce electronul este pe el, nu emite energie, ci are o accelerație. Omul de știință introduce conceptul de quanta - porțiuni de energie, care este eliberat atunci când electronii se deplasează în alte orbite.

Astfel, Niels Bohr a devenit unul dintre fondatorii unei noi ramuri a științei - fizica cuantică. A fost dovedită corectitudinea modelului Rutherford. Ca urmare, conceptul de materie și mișcarea sa s-au schimbat complet. Și modelul este uneori numit atomul Bohr-Rutherford.

Informații interesante despre om de știință

Premiul Nobel Ernest Rutherford a fost înainte de a făcut cea mai importantă realizare a vieții sale - a descoperit nucleul atomic și a stabilit modelul planetar al atomului.

Descoperirea remarcabilă a lui Rutherford a dus la apariția unei noi industrii care studiază structura nucleului atomic. A fost numită fizică nucleară sau nucleară.

Fizicianul posedă nu numai cercetarea, ci și talentul de predare. Doisprezece dintre studenții săi au fost laureați ai premiului Nobel în domeniul fizicii și al chimiei. Printre ei sunt Frederic Soddy, Henry Moseley, Otto Gan și alte personalități celebre.

Un om de știință este deseori creditat cu descoperirea azotului, ceea ce este eronat. La urma urmei, acesta este un alt renumit Rutherford. Gazul a fost descoperit de botanistul și chimistul Daniel Rutherford, care a trăit un secol în fața unui fizician remarcabil.

concluzie

Scientistul britanic Ernest Rutherford a devenit faimos printre colegi pentru dorința sa de a experimenta. Peste o viață, un om de știință a petrecut o mulțime de experiență, prin care el a fost capabil să deschidă particulele alfa și beta, pentru a formula legea de degradare și jumătate de viață, să dezvolte un model planetar al atomului. Înainte de a se crede că energia este o sursă externă. Dar după ce lumea științifică a învățat ce particule Rutherford au descoperit, fizicienii și-au schimbat mințile. Realizări om de știință a ajutat face pași mari în dezvoltarea fizică și chimie, precum și a contribuit la apariția unor industrii, cum ar fi fizica nucleară.