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

Спроби побудувати модель атома в рамках класичної фізики не привели до успіху: модель Томсона була спростована досвідами Резерфорда, ядерна ж модель виявилася хитливої Електродинамически і суперечила досвідченим даним. Подолання виниклих труднощів зажадало створення якісно нової – квантової – теорії атома.

У 1914 році почалася перша світова війна і Резерфорду довелося на час відкласти свої дослідження. Але періодично, працюючи на воєнну промисловість, він повертався до своїх власних експериментів. У своїх наступних експериментах Резерфорд планував зламати атом.

Ці спроби увінчалися повним і приголомшливим успіхом. Новий зліт Резерфордовского генія привів до відкриття, що згодом революціонізувало всю науку і техніку сучасності. Був даний перший сигнал до початку атомного століття. Резерфорд розщепив атомне ядро.

Думка про це виникла в Резерфорда при спостереженні в камері Вильсона (на той час вона була уже винайдена й удосконалена) і в стинцилляционном лічильнику загадкових треків (слідів), набагато більш довгих, чим треки (-часток, добре знайомих йому по незліченних досвідах. Він подумав, що існують якісь невідомі йому причини різкого подовження пробігу (-часток. Інше припущення (воно виявилося правильним) полягає в тім, що довгі сліди залишають інші непізнані частки. Перед дослідником виникла задача з'ясувати, яке з двох припущень істинно.

Для одержання відповіді на свої питання Резерфорд вирішив виконати серію досвідів по бомбардуванню (-частками різних речовин. Він побудував прилад, що нам здається тепер незвичайно простим. Але ми повинні визнати також, що тільки він був найбільш придатний для наочного рішення задачі. У ньому мішенями для бомбардування повинні були бути гази (тобто легкі атоми), а не металеві пластинки, що звичайно використовувалися Резерфордом у багатьох попередніх досвідах.

Власне побудований Резерфордом прилад, за допомогою якого йому удалося вперше розщепити ядра атомів легких елементів, схематично зображений на малюнку.

Латунна трубка 6 довжиною 20 див із двома кранами наповняється газом. Усередині трубки знаходиться диск радіоактивного випромінювача 7, що випускає (-частки. Диск цей укріплений на стійці, що рухається по рейці 4. Під час досвіду один кінець трубки закривається матовою скляною пластинкою, а інший кінець – скляною пластинкою (прикріплюва воском). Маленький прямокутний отвір у латунній пластинці закривалося срібною пластинкою 3. Срібна пластинка мала здатність затримувати (-частки, еквівалентні шарую повітря товщиною приблизно 5 див. Проти отвору містився люминесцирующий екран з цинкової обманки. Для рахунка сцинтилляций дослідник користався зоровою трубою 1.

Коли Резерфорд наповнив трубку азотом, то в поле зору з'явилися частки, що залишають дуже довгий слід, подібно тому, що він уже спостерігав. Звичайно, Резерфорд, перш ніж прийти до остаточних висновків, проробив ще багато досвідів. Але остаточний висновок був таке: при зіткненні (-часток з ядрами азоту, деякі з цих ядер руйнуються, випускаючи ядра водню – протони, а потім відбувається утворення ядра кисню.Колосальне значення цього відкриття було із самого початку ясно самому Резерфорду і його співробітникам. Уперше здійснилося розщеплення атомних ядер. Непохитні, як здавалося до цього, представлення про “нерозкладність” хімічних елементів були наочно спростовані. Відкривалися зовсім нові і дивні можливості штучного одержання одних елементів з інших, виділення величезної енергії, що міститься в ядрах, і т.д.

Продовжуючи дослідження, він одержує експериментальне підтвердження раніше уже встановленого їм положення – що невелика кількість атомів азоту при бомбардуванні розпадається, випускаючи швидкі протони – ядра водню. У світлі пізніших досліджень, писав Резерфорд , “загальний механізм цього перетворення цілком ясний. Час від часу (-частки дійсно проникають у ядро азоту, утворити на мить нове ядро типу ядра фтору з масою 18 і зарядом 9. Це ядро, що у природі не існує, надзвичайно хитливо і відразу ж розпадається, викидаючи протон і перетворюючи в стійке ядро кисню з масою 17 ...”

У результаті тривалих експериментів Резерфорду удалося викликати ядерні реакції в 17 легких елементах.

Продовжуючи досвіди по розщепленню ядер, Резерфорд прийшов до наступного висновку: хоча (-частки і мають велику енергію, але для проникнення в ядра елементів вони все-таки є недостатньо могутніми снарядами. Він вирішив підвищити енергію часток, розганяючи їх у високовольтній установці. Так був зроблений перший крок у розвитку ускорительной техніки.