Jaké částice objevil Rutherford? Zkušenosti a schéma zkušenosti Rutherfordových

Ernest Rutherford

Začátek cesty života

Životopis Rutherford začíná malým městem Spring Grove na Novém Zélandu. Tam se v roce 1871 narodil budoucí fyzik a vědec do rodiny přistěhovalců. Jeho otec, skotský zrod, byl dřevěný pán a měl vlastní podnik. Z toho Rutherford získal užitečné konstrukční schopnosti pro následnou práci.

První úspěchy se již uskutečnily ve škole, kde pro vynikající studium získal stipendium pro vysokou školu. Za prvé, Ernest Rutherford studuje na Nelsonově vysoké škole, pak jde do Canterbury. S nádhernou pamětí a brilantním poznatkem je zřetelně odlišný od ostatních studentů.

Rutherford získal ocenění v matematice, píše první vědeckou práci o fyzice "Magnetizace železa ve vysokofrekvenčních výbojích". V souvislosti s prací vynalezl jeden z jeho prvních nástrojů pro rozpoznání magnetických vln.

V roce 1895 fyzik Rutherford argumentuje s chemikou McLarenem o držení Světového výstavního společenství. Náhodou odmítá cenu a Rutherford dostává štěstí, že zvítězí ve vědeckém světě. Půjde do Anglie do laboratoře Cavendish a stane se doktorem vědy pod vedením Josepha Thomsona.

Vědecké práce a úspěchy

Při příjezdu do Anglie má student stěží dostatek stipendií. Začíná pracovat jako školitel. Vědecký vůdce Rutherforda okamžitě poznamenal jeho obrovský potenciál a nebyl mylný. Thomson pozval mladého fyziku, aby studoval ionizaci plynu rentgenovými paprsky. Společně vědci zjistili, že se objevuje fenomén současné saturace.

Po úspěšné práci s Thomsonem jde hlouběji do studia paprsků Becquerel, které později Maria Sklodowska-Curie bude volat radioaktivní. V tomto okamžiku učinil svůj první významný objev, odhalil existenci neznámých částeček předtím, studoval vlastnosti uranu a thoria.

Později se stal profesorem na univerzitě v Montrealu. Spolu s Frederickem Soddym vede vědce myšlenku přeměny prvků v procesu rozkladu. Rutherford zároveň napsal vědecké práce "Radioaktivita" a "Radioaktivní transformace", které mu přinášejí slávu. Stává se členem Královské společnosti, získal ušlechtilý titul.

Pro studium rozpadu radioaktivních prvků v roce 1908 získal Ernest Rutherford Nobelovu cenu. Vědec objevil emanaci thoria, umělou transmutaci prvků při ozařování jader dusíku a napsal tři svazky děl. Jedním z jeho nejdůležitějších úspěchů je vytvoření modelu atomového jádra.

Jaké částice objevil Rutherford?

Při studiu radioaktivního záření nebyl Rutherford první. Před ním byla tato oblast aktivně zvládnuta fyzikem Becquerelem a dvojicí Curie. Fenomén radioaktivity byl objeven až nedávno a energie byla považována za externí zdroj. Pečlivým studiem uranových solí a jejich vlastností Rutherford poznamenal, že paprsky objevené společností Becquerel jsou nehomogenní.

Experiment Rutherford s fólií ukázal, že radioaktivní paprsek je rozdělen na několik proudů částic. Jeden proud hliníkové fólie je schopen absorbovat, druhý může procházet. Každý z nich je souborem malých prvků nazývaných vědci alfa a beta částicemi nebo paprsky. O dva roky později otevřel Francouz Villar třetí typ paprsků, které, jak říkal Rutherford, byly nazývány paprsky gama.

Skutečnost, že Rutherford objevil částice, měl obrovský dopad na vývoj jaderné fyziky. Byl proveden průlom a bylo dokázáno, že energie pochází z atomů uranu samotného. Části alfa byly definovány jako kladně nabité atomy helia, částice beta byly elektrony. Částice gama objevené později jsou elektromagnetické záření.

Radioaktivní rozklad

Objev Rutherforda dal impuls nejen fyzické vědě, ale i sebe samému. On pokračuje studovat radioaktivitu na University of Montreal v Kanadě. Spolu s chemikem Soddym vedou řadu experimentů, pomocí kterých zjistí, že se atom mění během emise jeho částic.

Stejně jako středověcí alchymisté vědci transformují uran do olova a dělají další vědecký průlom. Takže to bylo otevřeno radioaktivní rozpad. Zákon, podle kterého dochází k rozkladu, popsal Rutherford a Soddy v díle "Radioaktivní transformace" a "Srovnávací studie radioaktivity rádia a thoria".

Výzkumníci určují závislost intenzity rozpadu na počtu radioaktivních atomů ve vzorku, stejně jako na minulosti. Bylo poznamenáno, že s časovým úsekem poklesne aktivita rozpadu v geometrickém postupu. Pro každou látku to potřebuje čas. Na základě rychlosti úpadku se Rutherfordovi podařilo formulovat princip poločasu.

Planetární model atomu

Na počátku 20. století již bylo mnoho pokusů o povaze atomů a radioaktivity. Rutherford a Villar otevřely alfa, beta a gamma paprsky a Joseph Thomson otevírá elektron. Měří poměr náboje k hmotnosti elektronu a ověřuje, že částice je součástí atomu.

Na základě jeho objevu vytvořil Thomson atomový model. Vědec věří, že ten má sférický tvar, na jehož povrchu jsou distribuovány pozitivně nabité částice. Uvnitř koule jsou negativně nabité elektrony.

O několik let později Rutherford vyvrací teorii svého učitele. Tvrdí, že atom má jádro, které je pozitivně nabité. A kolem něj, jako planety kolem Slunce, se elektrony otáčejí pod vlivem Coulombových sil.

Schéma experimentu Rutherfordova

Rutherford byl vynikající experimentér. Proto, pochybovat o modelu Thomsona, rozhodl se ho vyvrátit ze zkušenosti. Thomsonův atom by měl vypadat jako sférický mrak elektronů. Potom musí částice alfa volně projít fólií.

Pro experiment Rutherford navrhl zařízení z olověné krabice s malým otvorem, ve kterém byl umístěn radioaktivní materiál. Krabice absorbovala částice alfa ve všech směrech, s výjimkou místa, kde byla díra. Tím vznikl směrový tok částic. Před nimi bylo několik olověných sítí, které obsahovaly štěrbiny, aby odstranily částice, které se od daného kurzu odchylují.

Jasně zaměřený alfa paprsek, prošel všemi překážkami, směřoval k velmi tenké vrstvě zlatá fólie. Za ní byla zářivka. Každý kontakt částic s ním byl zaznamenán ve formě blesku. Takže bylo možné posoudit odchylky částic po průchodu fólií.

Překvapivě Rutherford sám, mnoho částic se odchyluje ve velkých úhlech, někteří dokonce o 180 stupňů. To umožnilo vědcům předpokládat, že většina atomu je v nich hustá látka, která se později nazývá jádrem.

Schéma zkušeností Rutherforda:

Kritika modelu

Jaderný model Rutherford byl zpočátku kritizován, protože to bylo v rozporu se zákony klasické elektrodynamiky. Rotující elektrony musí ztratit energii a vyzařovat elektromagnetické vlny, ale to se nestane, což znamená, že jsou v klidu. V tomto případě by elektrony měly spadnout na jádro, spíše než točit kolem nich.

K řešení tohoto jevu padl Nils Bohr. Zjišťuje, že každý elektron má svou vlastní oběžnou dráhu. Zatímco je elektron na něm, nevydává energii, ale má zrychlení. Vědec představí koncept kvantových částí energie, který se uvolňuje, když se elektrony pohybují na jiné dráhy.

Niels Bohr se tak stal jedním ze zakladatelů nové vědy - kvantové fyziky. Správnost modelu Rutherford byla prokázána. V důsledku toho se koncept hmoty a jejího pohybu zcela změnily. A tento model se někdy nazývá atomem Bohr-Rutherforda.

Zajímavé fakty o vědci

Nobelova cena Ernest Rutherford obdržela dříve, než se dopustila nejdůležitějšího úspěchu svého života - objevil atomové jádro a nainstaloval planetární model atomu.

Pozoruhodný objev Rutherfordu vedl k vzniku nového průmyslu, který studuje strukturu atomového jádra. Jmenovala se jaderná nebo jaderná fyzika.

Fyzik měl nejen výzkum, ale i talent. Dvanáct jeho studentů bylo laureáty Nobelovy ceny v oblasti fyziky a chemie. Mezi nimi jsou Frederic Soddy, Henry Moseley, Otto Gan a další významné osobnosti.

Vědec je často připisován objevu dusíku, který je chybný. Koneckonců, toto je další slavný Rutherford. Plyn byl objeven botanik a chemik Daniel Rutherford, který žil sto let před vynikajícím fyzikem.

Závěr

Britský vědec Ernest Rutherford se mezi kolegy proslavil svou touhou po experimentování. Během svého života vědec provedl mnoho experimentů, kterými se mu podařilo otevřít alfa a beta částice, formulovat zákon rozpadu a poločasu života, vyvinout planetární model atomu. Než se věřilo, že energie je vnější zdroj. Ale poté, co vědecký svět zjistil, jaké částice Rutherford objevily, fyzici změnili svůj názor. Úspěchy vědce pomohly učinit obrovské kroky ve vývoji fyziky a chemie a také přispěly k vzniku průmyslu, jako je jaderná fyzika.