アーネスト・ラザフォード。科学者の伝記

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アーネスト・ラザフォード。科学者の伝記

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アーネスト・ラザフォード （1871-1937）。

アーネスト・ラザフォードは、30 年 1871 月 XNUMX 日、スコットランドからの移民の家族の中で、ネルソン (ニュージーランド) の町の近くで生まれました。アーネストは XNUMX 人兄弟の XNUMX 番目でした。彼の母親は田舎の教師として働いていました。将来の科学者の父は木工企業を組織しました。父親の指導の下、少年はワークショップで働くための優れたトレーニングを受け、その後、科学機器の設計と構築に役立ちました。

当時家族が住んでいたハブロックの学校を卒業した後、彼は奨学金を受けてネルソン州立大学に進学し、1887 年に入学しました。 1892 年後、アーネストはニュージーランド大学クリチェスター校の分校であるカンタベリーカレッジの試験に合格しました。大学では、ラザフォードは教師たちから大きな影響を受けました。物理学と化学を教えた E.W. ビッカートンと、数学者の J.H.H. クックです。 XNUMX 年に学士号を取得した後、ラザフォードはカンタベリー大学に留まり、奨学金を得て数学の研究を続けました。翌年、彼は数学と物理学の試験に最高の成績で合格し、芸術の修士号を取得しました。彼の師匠の仕事は、約XNUMX年前にその存在が証明された高周波電波の検出に関するものでした。この現象を研究するために、彼は (マルコーニより数年前に) 無線受信機を作り、XNUMX マイルの距離から同僚が送信した信号を受信しました。

1894 年に、彼の最初の出版物、高周波放電による鉄の磁化は、ニュージーランド哲学協会議事録に掲載されました。 1895年、科学教育のための奨学金が空席となり、この奨学金の最初の候補者は家族の理由で辞退し、XNUMX番目の候補者はラザフォードでした. イングランドに到着したラザフォードは、J. J. トムソンから、ケンブリッジのキャベンディッシュ研究所で働くよう招待を受けました。こうして、ラザフォードの科学の道が始まりました。

トムソンは、ラザフォードの電波に関する研究に深く感銘を受け、1896 年にガス中の放電に対する X 線の影響を共同で研究することを提案しました。同じ年に、トムソンとラザフォードの共同研究「X線の作用を受けたガスを通る電気の通過について」が登場しました。ラザフォードの最終論文「The Magnetic Detector of Electric Waves and Some of Its Applications」が来年出版される。その後はガス放電の研究に全力を注ぐ。 1897 年には、彼の新作「X 線にさらされたガスの電気化、およびガスと蒸気による X 線の吸収について」が登場します。

彼らの共同研究は、トムソンが負の電荷を運ぶ原子粒子である電子を発見したことなど、重要な結果をもたらしました。彼らの研究に基づいて、トムソンとラザフォードは、X線がガスを通過すると、そのガスの原子を破壊し、同数の正および負に帯電した粒子を放出すると仮定しました。彼らはこれらの粒子をイオンと呼びました。この作業の後、ラザフォードは原子構造の研究を始めました。

1898年、ラザフォードはモントリオールのマギル大学で教授職を受け入れ、そこでウラン元素の放射性放出に関する一連の重要な実験を開始しました。ラザフォードは、彼の非常に骨の折れる実験の間に、落胆した気分によってかなり頻繁に克服されました。結局のところ、彼はすべての努力で、必要な楽器を作るのに十分な資金を受け取っていませんでした。ラザフォードは、実験に必要な機器の多くを自分の手で作りました。彼はモントリオールでかなり長い間、1900年間働いていました。例外はXNUMX年で、ニュージーランドへの短い旅行中に、ラザフォードはメアリーニュートンと結婚しました。彼らには後に娘がいました。

カナダでは、彼は基本的な発見をしました。彼はトリウムの放射を発見し、いわゆる誘導放射能の性質を解明しました。ソディと一緒に、彼は放射性崩壊とその法則を発見しました。ここで彼は「放射能」という本を書いた。

ラザフォードとソディは、彼らの古典的な研究で、放射性変換のエネルギーに関する根本的な問題に触れました。ラジウムから放出されるアルファ粒子のエネルギーを計算すると、彼らは、「放射性変換のエネルギーは、あらゆる分子変換のエネルギーの少なくとも 20 倍、おそらく 000 万倍である」と結論付けています。原子は、通常の化学変換中に放出されるエネルギーよりも何倍も大きい. 彼らの意見では、この巨大なエネルギーは、「宇宙物理学の現象を説明するとき」に考慮されるべきです。特に、太陽エネルギーの恒常性は、「太陽では素粒子変換のプロセスが起こっている」という事実によって説明できます。

1903 年には早くも原子力エネルギーの宇宙的役割を見た著者の先見の明に驚かされずにはいられません。今年は、この新しい形のエネルギーが発見された年であり、ラザフォードとソディは、それを原子内エネルギーと呼んで、そのような確信を持って話しました。

モントリオールでのラザフォードの科学的研究の範囲は膨大であり、ラザフォードに一流の研究者としての名声をもたらした本「放射能」を除いて、彼は個人的に、または他の科学者と共同で66の記事を発表しました。彼はマンチェスターで議長を務めるよう招待されました。 24 年 1907 月 XNUMX 日、ラザフォードはヨーロッパに戻りました。彼の人生の新しい時代が始まりました。

マンチェスターでは、ラザフォードは活発な活動を開始し、世界中から若い科学者を引き付けました。彼の活発な協力者のXNUMX人は、最初の素粒子カウンター（ガイガーカウンター）の作成者であるドイツの物理学者ハンスガイガーでした。 E.マースデン、K。ファヤンス、G。モーズリー、G。ヘヴェシー、その他の物理学者や化学者は、マンチェスターのラザフォードと協力しました。

1912 年にマンチェスターに到着したニールスボーアは、後にこの時期を回想しています。科学チームの主催者です。」

1908年、ラザフォードは「放射性物質の化学における元素の崩壊に関する彼の研究」でノーベル化学賞を受賞しました。 K. B.ハッセルバーグは、スウェーデン王立科学アカデミーを代表する開会のスピーチで、ラザフォードが行った仕事とトムソン、アンリベクレル、ピエール、マリーキュリーの仕事との関係を指摘しました。「発見は驚くべき結論につながりました：化学元素は...他の元素に変換することができます」とハッセルバーグは言いました。ラザフォードはノーベルの講演で次のように述べています。「ほとんどの放射性物質から自由に放出されるアルファ粒子は、質量と組成が同じであり、ヘリウム原子の核で構成されている必要があると信じる理由は十分にあります。したがって、ウランやトリウムなどの基本的な放射性元素の原子は、少なくとも部分的にはヘリウム原子から構築されなければならないという結論に達するしかない」と語った。

ノーベル賞を受賞した後、ラザフォードは、薄い金箔のプレートにウランなどの放射性元素が放出するアルファ粒子を衝突させたときに観察される現象の研究を開始しました。アルファ粒子の反射角の助けを借りて、プレートを構成する安定した要素の構造を研究することが可能であることが判明しました。当時受け入れられていたアイデアによると、原子のモデルはレーズンのプリンのようなものでした。正電荷と負電荷が原子内に均等に分布していたため、アルファ粒子の移動方向を大きく変えることはできませんでした。しかし、ラザフォードは、特定のアルファ粒子が理論で許容されるよりもはるかに大きく予想される方向から外れていることに気づきました。マンチェスター大学の学生であるアーネストマースデンと協力して、科学者はかなりの数のアルファ粒子が予想よりもさらに偏向していることを確認しました。一部は90度を超えています。

この現象を反省。ラザフォードは 1911 年に原子の新しいモデルを提案しました。今日一般的に受け入れられている彼の理論によれば、正に帯電した粒子は原子の重い中心に集中し、負に帯電した粒子 (電子) は原子核からかなり離れた軌道にある。このモデルは、太陽系の小さなモデルと同様に、原子がほとんど空の空間で構成されていることを意味します。

ラザフォードの理論が広く認知されるようになったのは、デンマークの物理学者ニールスボーアがマンチェスター大学でこの科学者の仕事に加わったときです。ボーアは、ラザフォードが提案した構造によって、水素原子のよく知られている物理的性質と、いくつかのより重い元素の原子を説明できることを示しました。

マンチェスターのラザフォードグループの実りある仕事は、第一次世界大戦によって中断されました。戦争は、友好的なチームを互いに戦争でさまざまな国に散らばらせました。 X線分光法の主要な発見で彼の名前を称賛したばかりのモーズリーは殺され、チャドウィックはドイツ人の捕虜に苦しんだ。英国政府は、ラザフォードを「提督の発明と研究のスタッフ」のメンバーに任命しました。これは、敵の潜水艦と戦う手段を見つけるために設立された組織です。したがって、ラザフォードの研究室では、潜水艦の位置を決定するための理論的正当性を提供するために、水中での音の伝播に関する研究が開始されました。戦争の終わりになって初めて、科学者は研究を再開することができましたが、別の場所でした。

戦後、彼はマンチェスターの研究所に戻り、1919 年に別の基本的な発見をしました。ラザフォードは、原子の変換の最初の反応を人為的に実行することに成功しました。窒素原子にアルファ粒子を衝突させることによって。ラザフォードは、この過程で酸素原子が形成されることを発見しました。この新しい観察結果は、原子が変換する能力のもう XNUMX つの証拠でした。この場合、この場合、陽子が窒素原子の核から放出されます-単位正電荷を持つ粒子です。ラザフォードが行った研究の結果、原子核の性質に対する原子物理学の専門家の関心が急激に高まっています。

1919年にラザフォードはケンブリッジ大学に移り、トムソンの後任として実験物理学の教授とキャベンディッシュ研究所の所長を務め、1921年にロンドンの王立研究所で自然科学の教授に就任しました。 1925年、科学者は英国のメリット勲章を授与されました。 1930年、ラザフォードは科学産業研究局の政府諮問委員会の委員長に任命されました。 1931年に、彼は主の称号を受け取り、英国議会の貴族院の議員になりました。

ラザフォードは、彼に委ねられたすべての任務を遂行するための科学的アプローチが、彼の故郷の栄光の倍増に貢献することを確実にするために努力しました. 彼は絶え間なく大きな成功を収め、権威ある機関で科学と研究活動に対する国家の全面的な支援の必要性を証明しました。

キャリアの絶頂期に、科学者は P. M. ブラケット、ジョンコッククロフト、ジェームズチャドウィック、アーネストウォルトンなど、多くの才能ある若い物理学者をケンブリッジの彼の研究室で働かせました。ソビエトの科学者カピツァもこの研究所を訪れました。

手紙のXNUMXつで、カピツァはラザフォードをクロコダイルと呼んでいます。事実、ラザフォードは大きな声を出していました、そして彼はそれを管理する方法を知りませんでした。廊下で誰かに会った主人の力強い声は、研究室にいる人たちに彼のアプローチを警告し、従業員は「自分の考えを集める」時間がありました。「ラザフォード教授の回想録」の中で、カピツァは次のように書いています。どのようにうまく調整するか」、誰もがそれを知っていて、イントネーションによって教授が精神にあるかどうかを判断することができました。彼の人々とのコミュニケーションのすべての方法で、彼の誠実さと自発性は最初の言葉からすぐに明らかになりました。彼の答えは常に短く、明確で正確でした。彼が「何かが言われたとき、彼はそれが何であれ、すぐに反応しました。あなたは彼とどんな問題についても話し合うことができました-彼はすぐにそれについて喜んで話し始めました。」

これにより、ラザフォード自身は活発な研究活動に費やす時間が減りましたが、進行中の研究に対する彼の深い関心と明確なリーダーシップにより、彼の研究室で行われる高レベルの研究を維持することができました。

ラザフォードは、彼の科学の最も重要な問題を特定する能力を持っており、自然の中でまだ知られていないつながりを研究の対象にしました. 理論家としての先見の明の生来の才能に加えて、ラザフォードには実践的な筋がありました。観察された現象が一見異常に見えても、彼が観察された現象を常に正確に説明してくれたのは彼女のおかげでした.

学生や同僚は、その科学者を親切で親切な人として覚えていました。彼らは、彼の並外れた創造的な考え方を賞賛し、新しい研究が始まる前に彼が喜んで言った方法を思い出しました。

ナチス政府のアドルフ・ヒトラーが追求した政策を懸念して、1933年にラザフォードはドイツから逃亡した人々を支援するために設立された学術救済評議会の会長になりました。

彼の人生の終わりまで、彼は健康で際立っていて、短い病気の後、19年1937月XNUMX日にケンブリッジで亡くなりました。科学の発展における顕著な功績が認められ、科学者はウェストミンスター寺院に埋葬されました。

著者: サミン D.K.

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