Ernestas Rezerfordas

Ernestas Rezerfordas (angl. Ernest Rutherford 1871 m. rugpjūčio 30 d. Braitvoteris, N. Zelandija – 1937 m. spalio 17 d. Kembridžas, Anglija) – fizikas, vienas iš branduolinės fizikos pradininkų, Nobelio chemijos premijos laureatas.

Ernestas Rezerfordas paprastai laikomas žymiausiu dvidešimto amžiaus fiziku eksperimentuotoje Jis yra pagrindinė figūra vystant radioaktyvumo teoriją, taip pat branduolinės fizikos studijų pradininkas. Be milžiniškos teorinės
svarbos, jo atradimai vertingi ir praktiškai: branduoliniai ginklai, branduolinės jėgos įrengimai, radioaktyvūs atomai. Taigi jo įtaka pasauliui stipri, vis dar didėjanti ir turbūt bus ilgalaikė.

Rezerfordas gimė ir augo Naujojoje Zelandijoje. Ten mokėsi Kentenberio koledže, kuriame iki dvidešimt trejų metų gavo tris laipsnius (humanitarinių mokslų bakalauro, humanitarinių mokslų magistro ir tiksliųjų mokslų bakalauro). Kitais metais jis buvo apdovanotas stipendija Kembridžo universitete Anglijoje, kur vadovaujamas vieno iš garsiausių to meto mokslininkų J. J. Tompsono praleido trejus metus. Dvidešimt septynerių metų jis tapo fizikos profesoriumi Makgilo universitete Kanadoje. Ten išdirbo devynerius metus. 1907 m. grįžo į Angliją ir pradėjo vadovauti Mančesterio universiteto Fizikos fakultetui. 1919 m. Rezerfordas grįžo į Kembridžą — šįsyk jau kaip Kavendišo laboratorijos direktorius — ir pasiliko ten visą savo tolimesnį gyvenimą. Radioaktyvumą 1896 m. atrado prancūzų mokslininkas Antuanas Anri Bekereiis, eksperimentuodamas su urano komponentais. Tačiau Bekerelis greitai liovėsi tuo domėjęsis, ir pagrindinės šios srities žinios yra intensyvių Rezerfordo tyrinėjimų pasekmė. (Marija ir Pjeras Kiuri rado dar du radioaktyvius elementus — polonį bei radį, tačiau fundamentalios svarbos atradimų nepadarė.)

Vienas iš pirmųjų Rezerfordo atradimų buvo tas, kad radioaktyvų urano spinduliavimą sudaro du gana skirtingi komponentai, kuriuos jis pavadino alfa ir beta spinduliais. Vėliau greitai pademonstravo kiekvieno komponento prigimtį
(juos sudaro judančios dalelės) bei parodė, kad yra ir trečiasis komponentas, kurį jis pavadino gama spinduliais.

Svarbus radioaktyvumo bruožas yra energija. Bekeleris, Marija ir Pjeras Kiuri, daugelis kitų mokslininkų manė, jog energija turi išorinį šaltinį. Tačiau Rezerfordas įrodė, kad toji energija — daug didesnė už išsiskiriančią cheminių reakcijų metu — atsiranda atskirų urano atomų viduje! Taigi jis yra svarbios atominės energijos koncepcijos autorius.

Mokslininkai visada manė, jog atskiri atomai neskaidomi ir nepakeičiami. Bet Rezerfordas (padedamas labai talentingo jauno asistento Frederiko Sodžio) sugebėjo įrodyti, kad, išspinduliavęs alfa arba beta spindulius, atomas transformuojasi į kitokį. Iš pradžių chemikams tuo buvo sunku patikėti, tačiau Rezerfordas ir Sodis pademonstravo ištisas serijas radioaktyvių skilimų, transformuojančių uraną į šviną. Be to, jis išmatavo skilimų greitį ir suformulavo svarbią “pusėjimo” koncepciją.

Už daugybę atradimų 1908 m. Rezerfordas buvo apdovanotas Nobelio premija (vėliau ji buvo paskirta ir Sodžiui), bet didžiausi pasiekimai dar buvo ateityje. Jis pastebėjo, kad greitai judančios alfa dalelės gali praeiti per ploną aukso foliją (nepalikdamos regimo ženklo!), tik truputį pakeisdamos kryptį. Tai rodė, kad aukso atomai yra ne kieti (kaip anksčiau manė mokslininkai), nepermatomi objektai, bet minkšti viduje! Mažesnės, kietesnės alfa dalelės galėjo perskrosti aukso atomus kaip kulkos želė.

Bet Rezerfordas (dirbdamas su dviem jaunesniaisiais asistentais Geigeriu ir Marsdenu) atrado, jog kai kurios alfa dalelės, atsitrenkusios į auksinę foliją, stipriai pakeičia kryptį ar net lekia atgal. Rezerfordas, nujausdamas, kad čia slypi kažkas svarbaus, pakartojo bandymą daug kartų, kruopščiai skaičiuodamas kryptį pakeitusias daleles. Po to labai sudėtinga, bet nepaneigiama matematine analize jis įrodė, jog yra tik vienas būdas paaiškinti bandymo rezultatus: aukso atomą sudaro beveik visiškai tuščia erdvė, ir beveik visa atomo masė sutelkta mažyčiame jo branduolio centre!

Rezerfordo atradimas (1911 m.) vienu smūgiu visiems laikams pakeitė mums įprastą pasaulio vaizdinį. Jeigu net metalo gabalas — atrodytų kiečiausias iš objektų — yra beveik tuščia vieta, vadinasi, viskas, ką mes laikėme materija, staiga suyra į miniatiūrinius taškelius, judančius didžiulėje erdvėje! Atomo branduolio atradimas yra visų šiuolaikinių atominės sandaros teorijų pagrindas. Kai po dvejų metų Nilsas Boras išleido savo garsųjį veikalą, apibūdinantį atomą kaip miniatiūrinę kvantinės mechanikos valdomą saulės sistemą, šio modelio išeities taškas buvo Rezerfordo branduolinio atomo idėja. Taip pat pasielgė ir Heizenbergas bei Šriodingeris — jie, remdamiesi matricine ir bangų mechanika, sudarinėjo jau sudėtingesnius atomo modelius.

56 vieta (tarp 100 įtakingiausių žmonių istorijoje)

Rezerfordo atradimas buvo ir naujos mokslo šakos — atomo branduolio tyrinėjimų — pradžia. Šioje srityje Rezerfordas taip pat buvo pionierius. 1919 m. jam pavyko azoto atomo branduolį transformuoti į deguonies atomo branduolį, subombarduojant jį greitai judančiomis alfa dalelėmis. Šis pasiekimas realizavo senovės alchemikų svajas.

Greitai buvo suprasta, jog branduolio virsmai — tai Saulės energijos šaltiniu. Be to, atomo branduolio virsmai yra pagrindinis procesas, gaminant atominius ginklus bei branduolinės jėgos prietaisus. Taigi Rezerfordo atradimas toli peržengė akademines ribas.

Rezerfordo “didesnė už gyvenimą” asmenybė nuolat žavėjo jį supančius žmones. Jis buvo aukštas, energingas, savimi pasitikintis vyras, turėjo skardų balsą ir aiškiai stokojo kuklumo. Vienam kolegai kalbant apie stebėtiną Rezerfordo sugebėjimą visada būti mokslinių tyrinėjimų “bangos viršūnėje”, jis išdidžiai atsakė: “O kodėl gi ne? Šiaip ar taip, juk aš sukūriau bangą!” Retas mokslininkas nesutiktų su tokiu teiginiu.