Kateri delci so odkrili Rutherford? Izkušnje in shema Rutherfordovih izkušenj

Ernest Rutherford

Začetek življenjske poti

Biografija Rutherforda se začne z majhnim mestom Spring Grove na Novi Zelandiji. Tam je leta 1871 bodoči fizik in znanstvenik rojen v družino priseljencev. Njegov oče, Škotski po rojstvu, je bil mojster za obdelavo lesa in imel svoje podjetje. Od tega je Rutherford pridobil uporabne sposobnosti oblikovanja za nadaljnje delo.

Prvi uspehi so se že zgodili v šoli, kjer je za odlične študije prejel štipendijo za kolidž. Prvič, Ernest Rutherford študira na Nelsonovem kolidžu, nato pa gre v Canterbury. Ob čudovitem spominu in sijajnem znanju se precej razlikuje od drugih učencev.

Rutherford prejme nagrado na področju matematike, piše prvo znanstveno delo o fiziki "Magnetizacija železa v visokofrekvenčnih izpustih". V povezavi z delom izumlja enega svojih prvih instrumentov za prepoznavanje magnetnih valov.

Leta 1895 se fizik Rutherford posvetuje z kemikom McLarenom za posedovanje svetovne razstavne štipendije. Naključje nasprotnik zavrača nagrado, Rutherfordu pa je dana sreča priložnost osvojiti znanstveni svet. Odide v Anglijo v laboratorij Cavendish in postane doktor znanosti pod vodstvom Joseph Thomsona.

Znanstvena dela in dosežki

Študent komajda prihaja v Anglijo, ima dovolj štipendij. Začel je delati kot mentor. Znanstveni vodja Rutherforda je takoj opazil svoj ogromen potencial in se ni zamenjal. Thomson je mlade fizike pozval, naj preuči ionizacijo plina z rentgenskimi žarki. Znanstveniki so skupaj odkrili, da se pojavi trenutna nasičenost.

Po uspešnem delu s Thomsonom gre globlje v študij Becquerelovih žarkov, ki jih pozneje Maria Sklodowska-Curie klicali radioaktivne. V tem času naredi prvo pomembno razkritje, ki razkriva obstoj delcev, ki so bili pred tem neznani, preučevanje lastnosti urana in torija.

Kasneje je postal profesor na Univerzi v Montrealu. Z Frederikom Soddyjem znanstvenik zagovarja zamisel o preoblikovanju elementov v proces razpada. Hkrati je Rutherford napisal znanstvena dela "Radioaktivnost" in "Radioaktivne transformacije", ki mu prinašajo slavo. Postane član Kraljeve družbe, dobi plemenit naslov.

Za preučevanje razpadanja radioaktivnih elementov leta 1908 je Ernestu Rutherfordu dobil Nobelovo nagrado. Znanstvenik je odkril emanacijo torija, umetno transmutacijo elementov ob obsevanju jedra dušika in napisal tri količine del. Eden od njegovih najpomembnejših dosežkov je oblikovanje modela atomskega jedra.

Kateri delci so odkrili Rutherford?

V študiji radioaktivnega sevanja Rutherford ni bil prvi. Pred njim je to področje aktivno obvladovalo fizik Becquerel in par Curie. Pojav radioaktivnosti je bil odkrit šele pred kratkim, energija pa je veljala za zunanji vir. S skrbnim preučevanjem uranovih soli in njihovih lastnosti je Rutherford opazil, da so žarki, ki jih je odkril Becquerel, nehomogeni.

Poskus Rutherforda s folijo je pokazal, da je radioaktivni žarek razdeljen na več tokov delcev. Eden tok aluminijaste folije je sposoben absorbirati, drugi pa skozi. Vsak od njih je niz majhnih elementov, ki jih imenuje znanstvenik alfa in beta delci ali žarki. Dve leti kasneje je francoski Villar odprl tretjo vrsto žarkov, ki se je, kot je imenoval Rutherford, imenovali gama žarki.

Dejstvo, da je Rutherford odkril delce, je imel velik vpliv na razvoj jedrske fizike. Ugotovljeno je bil preboj in dokazano je, da energija prihaja iz atomov urana samih. Alfa delci so bili definirani kot pozitivno nabiti atomi helija, beta delci so bili elektroni. Kasneje odkriti delci gama so elektromagnetna sevanje.

Radioaktivno razpadanje

Odkritje Rutherforda je spodbudilo ne le fizikalne znanosti, ampak tudi samega sebe. Še naprej preučuje radioaktivnost na Univerzi v Montrealu v Kanadi. Skupaj s kemikom Soddyjem izvajajo vrsto poskusov, s katerimi ugotavljajo, da se atom med emisijami delcev spreminja.

Tako kot srednjeveški alkimisti znanstveniki preoblikujejo uran v svinec in naredijo še en znanstveni preboj. Tako je bilo odprto radioaktivno razpadanje. Zakon, po katerem se pojavi propad, so Rutherford in Soddy opisali v delih "Radioaktivna transformacija" in "Primerjalna študija radioaktivnosti radija in torija".

Raziskovalci ugotavljajo odvisnost intenzitete upadanja od števila radioaktivnih atomov v vzorcu kot tudi v preteklosti. Ugotovljeno je bilo, da se sčasoma aktivnost razpada zmanjša v geometrijskem napredovanju. Za vsako snov je potreben čas. Na podlagi stopnje razpadanja je Rutherford uspel oblikovati načelo polpraznjenja.

Planetski model atoma

V začetku 20. stoletja so že bili izvedeni številni eksperimenti o naravi atomov in radioaktivnosti. Rutherford in Villar odprejo alfa, beta in gama žarke ter Joseph Thomson odpre elektron. Izmeri razmerje med polnjenjem in maso elektrona in preveri, ali je delec del atoma.

Na podlagi njegovega odkritja, Thomson ustvarja atomski model. Znanstveniki verjamejo, da ima slednji krogelno obliko, na celotni površini katere so razporejene pozitivno nabite delce. V notranjosti krogle so negativno napolnjeni elektroni.

Nekaj ​​let kasneje Rutherford zavrača teorijo svojega učitelja. Trdi, da ima atom jedro, ki je pozitivno napolnjeno. In okoli njega, kot so planeti okoli sonca, se elektroni vrtijo pod vplivom sil Coulomb.

Shema Rutherfordovega eksperimenta

Rutherford je bil izjemen eksperimentator. Zato se je dvomil v model Thomsona, zato se je odločil, da ga bo opustil z izkušnjami. Thomsonov atom bi moral izgledati kot kroglasti oblak elektronov. Potem morajo alfa delci prosto potovati skozi folijo.

Za poskus je Rutherford napravo izdelal iz svinčene škatle z majhno luknjo, v kateri je bil nahaja radioaktivni material. Škatla absorbira alfa delce v vseh smereh, razen kjer je bila luknja. To je ustvarilo smerni tok delcev. Pred njimi je bilo več svinčenih zaslonov z režami, ki so izločili delce, ki odstopajo od dane smeri.

Jasno usmerjena alfa žarka, ki je prešla vse ovire, je bila usmerjena v zelo tanko plast zlata folija. Za njimi je bil fluorescentni zaslon. Vsak stik delcev z njim je bil registriran v obliki bliskavice. Tako je bilo mogoče oceniti odstopanje delcev po prehodu skozi folijo.

Presenetljivo sam Rutherford, veliko delcev odstopa z velikimi koti, nekateri celo 180 stopinj. To je omogočilo, da znanstvenik domneva, da je večina atoma gosta snov znotraj, kar se pozneje imenuje jedro.

Shema Rutherfordovih izkušenj:

Kritika modela

Jedrski model Rutherforda je bil prvotno kritiziran, ker je bil v nasprotju z zakoni klasične elektrodinamike. Vrtljivi, elektroni morajo izgubiti energijo in izzvati elektromagnetne valove, vendar se to ne zgodi, kar pomeni, da so mirovali. V tem primeru bi morali elektroni pasti na jedro, ne pa vrteti okoli njega.

Za rešitev tega pojava je padel Nils Bohr. Ugotavlja, da vsak elektron ima svojo orbito. Medtem ko je elektron na njem, ne oddaja energije, temveč pospeši. Znanstvenik uvaja koncept kvantnih delcev energije, ki se sprosti, ko se elektroni premikajo v druge orbite.

Tako je Niels Bohr postal eden od ustanoviteljev nove veje znanosti - kvantne fizike. Pravilnost modela Rutherford je dokazana. Posledično se je koncept snovi in ​​njenega gibanja popolnoma spremenil. In model se včasih imenuje atom Bohr-Rutherford.

Zanimiva dejstva o znanstvenikih

Nobelova nagrada Ernest Rutherford prejela prej kot storila najpomembnejši dosežek svojega življenja - odkrila atomsko jedro in namestila planetarni model atoma.

Izjemno odkritje Rutherforda je pripeljalo do nastanka nove industrije, ki preučuje strukturo atomskega jedra. Imenoval se je jedrska ali jedrska fizika.

Fizikar je imel ne samo raziskave, ampak tudi učiteljski talent. Dvanajst njegovih študentov so bili Nobelovi nagrajenci na področju fizike in kemije. Med njimi so Frederic Soddy, Henry Moseley, Otto Gan in druge znane osebnosti.

Za znanstvenika se pogosto pripisuje odkritje dušika, kar je napačno. Konec koncev, to je še en znameniti Rutherford. Plin je odkril botanik in kemik Daniel Rutherford, ki je živel stoletje pred izjemnim fizikom.

Zaključek

Britanski znanstvenik Ernest Rutherford je s kolegi postal znan po svoji želji po eksperimentih. Skozi vse življenje je znanstvenik izvedel številne eksperimente, s pomočjo katerih je uspel odpreti alfa in beta delce, oblikovati zakon razpadanja in razpolovnega časa, razviti planetarni model atoma. Preden se je verjel, da je energija zunanji vir. Toda po tem, ko je znanstveni svet izvedel, kaj so delci Rutherford odkrili, so se fiziki premislili. Dosežki znanstvenika so pripomogli k velikim korakom pri razvoju fizike in kemije ter prispevali k nastanku industrije, kot je jedrska fizika.