Освіта, наука і техніка у першій половині ХХ ст. Ернест Резерфорд

ХХ століття характеризується досить великими відкриттям в науці саме в точних областях і галузях, таких як фізика, математика та психологія.

Е.Резерфорд – яскравий представник вченого цього періоду, який відкрив багато нового як у фізиці, так і у філософії науки та відкриття.

Ернест Резерфорд – один із самих знаменитих фізиків першої половини XX століття. Колись Резерфорд перший анатомував атом, знайшовши в ньому ядро. Він досліджував складні явища, що протікають у цій разюче малій частці речовини, а потім у своїй лабораторії розщепив ядра атомів.

Ще будучи студентом 2-го курсу університету Резерфорд на одній з конференцій виступив з доповіддю на тему “Еволюція елементів”. Резерфорд висловив припущення, що всі хімічні елементи являють собою складні хімічні системи, що складаються з тих самих елементарних часток. У той час атом вважався неподільним – у фізику панувала теорія Дальтона про неподільність атомів.

Перша спроба створення на основі накопичених експериментальних даних модели атома належить ДЖ. ДЖ. Томсону. Електрони, як думав Томсон, вкраплений у сверхминиатюрную сферу діаметром 10–8 див., у якій рівномірно розподілені позитивні заряди. Разом з негативно зарядженими електронами сфера Електрически нейтральна. Це і є атом. У той час так думав і Резерфорд, що працював в одній лабораторії з Томсоном, і навіть не мріяв, що зможе створити більш зроблену модель, засновану на нових представленнях.

У 1896 м , вивчаючи люмінесценцію різних речовин, А.Беккерель випадково знайшов, що солі урану випромінюють без попереднього їхнього висвітлення. Це випромінювання володіє великою проникаючою силою і здатно впливати на фотографічну пластинку, загорнену в чорний папір. Резерфорд негайно зайнявся вивченням Беккерелиевих променів. Він почав дослідження рентгенівських променів з перевірки свого припущення про зв'язок між рентгенівськими і беккерелиевими променями. Ця думка прийшла до нього в голову по дуже простій причині: і ті й інші робили іонізацію повітря. Ця ідея не увінчалася успіхом.

Але найбільш важливим результатом Резерфорда було відкриття (-часток у складі випромінювання, що випускається ураном. Резерфорд помістив уранове джерело в сильне магнітне поле і розділив випромінювання на три різних його види. Іншими словами, він відкрив тоді склад радіоактивності: альфа– і бета-частинки і гамма-промені.

Одержавши (-частки, Резерфорд негайно ж зробив геніальний висновок, що саме вони являють собою могутній інструмент для проникнення в глиб атома. Як підтвердилося пізніше, це було абсолютно правильно. У наступних роботах Резерфорд широко використовував (-астици як снаряди, що проникають у серце атома – атомне ядро.

Резерфорд відкрив еманацію тория і довів, що цей радіоактивний газ, що виділяється з тория, являє собою хімічний елемент, що відрізняється від самого тория. Пізніше він визначив атомну вагу еманації і показав, що вона являє собою шляхетний газ нульової групи системи Д.И.Менделева.

Резерфорд і Фредерик Содди вперше пояснюють радіоактивний розпад як мимовільний перехід одних елементів в інші. Після еманації тория Резерфорд відкрив еманацію радію – радон. Учен було ясно, що радій, випускаючи (-частки, перетворюється в нову активну речовину, подібно еманації тория. Це відкриття остаточне підтверджувало теорію радіоактивного розпаду.

На початку 1903 року Резерфорд досвідченим шляхом намагається визначити хімічний склад (-часток. Ідея полягає в тім, щоб порівняти масу (-частки з масами атомів відомих елементів. Досвід дозволив йому першому ідентифікувати (-частки з атомами гелію. Пізніше це підтвердилося і спектрографически.

У 1908 році Резерфорд приступив до широких досвідів по дослідженню -часток методом підрахунку їх за допомогою сцинтилляционного лічильника Гейгера.

Разом з Гейгером і Ройдсом Резерфорд зробив серію досвідів, що підтверджували, що -частки є ніщо інше як двічі іонізовані (тобто втратили по 2 електрони) атоми гелію. Цей історичний досвід, завдяки якому вже ні в кого не могло залишитися сумніву в правильності його теорії розпаду, полягав у наступному:у запаяну трубку 2 Резерфорд помістив деяку кількість радону – еманації радію. Товщина стінок цієї трубки 0,01 мм. Вони досить тонкі, щоб випуска радоном (-частки могли проходити через них у зовнішню трубку 3. Перед досвідом трубка 3 ретельно откачивалась, і в ній спектрографічним шляхом не можна було знайти ліній гелію. Через кілька днів у трубці 3 виявилося нагромадження газу. Підвищуючи тиск у приладі, що нагромадився газ можна було сконцентрувати в трубці 1. Через трубку пропускався електричний заряд і тоді виявлялося, що в ній спектральний аналіз показує характерні лінії гелію. У трубці був гелій. Але може бути він потрапив у трубку 2 по недогляду разом з радоном, а відтіля проникнув у трубки 3 і 1? Контрольний досвід дав на це питання негативна відповідь. Точно в такий же прилад (у трубку 2) Резерфорд поміщав не радон, а чистий гелій. Однак через кілька днів у трубці 1 лінії гелію не виявлялися. Гелій не міг пройти через скляні стінки трубки 2 у трубку 3. (-частки ж легко проходили через скло і накопичувалися в трубці 3, а потім концентрувалися в трубці 1, де і піддавалися спектральному аналізу, даючи лінії гелію.