เออร์เนส รัทเธอร์ฟอร์ด (Ernest Rutherford)
เออร์เนสต์ รัทเทอร์ฟอร์ด บารอนรัทเทอร์ฟอร์ดที่ 1 แห่งเนลสัน (Ernest Rutherford, 1st Baron Rutherford of Nelson) หรือที่นิยมเรียกว่า ลอร์ดรัทเทอร์ฟอร์ด เป็นนักฟิสิกส์ชาวบริติชที่เกิดในนิคมนิวซีแลนด์ ได้รับการยกย่องให้เป็น “บิดา” แห่งฟิสิกส์นิวเคลียร์ เขาเป็นผู้บุกเบิกทฤษฎีการโคจรของอะตอม ชื่อของเขาได้นำไปใช้เป็นชื่อธาตุที่ 104 คือ รัทเทอร์ฟอร์เดียม
ในการทำงานในช่วงต้น Rutherford ค้นพบแนวคิดของกัมมันตรังสีครึ่งชีวิตองค์ประกอบของสารกัมมันตรังสีเรดอน และมีความแตกต่างและตั้งชื่ออัลฟาและรังสีเบต้า งานนี้ดำเนินการที่มหาวิทยาลัยแมคกิลล์ในมอนทรีออลควิเบก แคนาดา เป็นพื้นฐานสำหรับรางวัลโนเบลสาขาเคมีที่เขาได้รับรางวัลในปี 2451 “สำหรับการสืบสวนการสลายตัวขององค์ประกอบและเคมีของสารกัมมันตภาพรังสี” ซึ่งเขาเป็นชาวโอเชียเนียคนแรกผู้ได้รับรางวัลโนเบลและเป็นคนแรกที่ทำงานที่ได้รับรางวัลในแคนาดา ในปี 1904 เขาได้รับเลือกเป็นสมาชิกกับปรัชญาสังคมอเมริกัน
รัทเทอร์ฟอร์ดย้ายไปอยู่ที่มหาวิทยาลัยวิกตอเรียแห่งแมนเชสเตอร์ในปี 2450 (ปัจจุบันคือมหาวิทยาลัยแมนเชสเตอร์ ) ในสหราชอาณาจักร ซึ่งเขาและโธมัส รอยด์สได้พิสูจน์ว่ารังสีอัลฟาเป็นนิวเคลียสฮีเลียม รัทเทอร์ฟอร์ดทำงานที่มีชื่อเสียงที่สุดของเขาหลังจากที่เขาได้รับรางวัลโนเบล ในปี 1911 แม้ว่าเขาจะไม่สามารถพิสูจน์ได้ว่ามันเป็นบวกหรือลบ เขาเป็นมหาเศรษฐีอะตอมที่มีค่าใช้จ่ายของพวกเขามีความเข้มข้นในขนาดเล็กมากนิวเคลียส และจึงเป็นหัวหอกในรูปแบบ Rutherford ของอะตอมผ่านของเขา การค้นพบและการตีความของกระเจิงรัทเธอร์โดยการทดลองฟอยล์สีทองของฮันส์ไกเกอร์และเออร์เนส Marsden เขาทำปฏิกิริยานิวเคลียร์แบบเทียมครั้งแรกในปี 1917 ในการทดลองที่นิวเคลียสของไนโตรเจนถูกทิ้งระเบิดด้วยอนุภาคแอลฟา เป็นผลให้เขาค้นพบการปล่อยอนุภาคย่อยของอะตอมซึ่งในปี 1919 ที่เขาเรียกว่า “ไฮโดรเจนอะตอม” แต่ในปี 1920 เขาได้แม่นยำมากขึ้นชื่อโปรตอน
รัทเทอร์ฟอร์ดเป็นผู้อำนวยการห้องปฏิบัติการคาเวนดิชที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ในปี พ.ศ. 2462 ภายใต้การนำของเขาเจมส์ แชดวิกค้นพบนิวตรอนในปี พ.ศ. 2475 และในปีเดียวกันนั้น การทดลองครั้งแรกเพื่อแยกนิวเคลียสในลักษณะที่ควบคุมอย่างสมบูรณ์ได้ดำเนินการโดยนักศึกษาที่ทำงานภายใต้ ทิศทางของเขาจอห์น Cockcroft และเออร์เนสวอลตัน หลังจากการตายของเขาในปี 1937 เขาถูกฝังอยู่ใน Westminster Abbey ใกล้เซอร์ไอแซกนิวตัน องค์ประกอบทางเคมี rutherfordium (องค์ประกอบ 104) ได้รับการตั้งชื่อตามเขาในปี 1997
ชีวิตในวัยเด็กและการศึกษา
Ernest Rutherford เป็นบุตรชายของ James Rutherford ชาวนา และ Martha Thompson ภรรยาของเขาซึ่งมีพื้นเพมาจาก Hornchurch เมือง Essex ประเทศอังกฤษ เจมส์อพยพไปนิวซีแลนด์จากเมืองเพิร์ธสกอตแลนด์ “เพื่อเลี้ยงดูลิตเติ้ลแฟลกซ์และลูกจำนวนมาก” เออร์เนสต์เกิดที่ Brightwater ใกล้เนลสันประเทศนิวซีแลนด์ ชื่อจริงของเขาสะกดผิดว่า ‘จริงจัง’ เมื่อลงทะเบียนการเกิดของเขา มาร์ธา ธอมป์สัน แม่ของรัทเทอร์ฟอร์ดเป็นครู
เขาเรียนที่ Havelock โรงเรียนแล้วเนลสันวิทยาลัยและได้รับรางวัลทุนการศึกษาให้กับการศึกษาที่โรงเรียนในประเทศอังกฤษ , มหาวิทยาลัยของประเทศนิวซีแลนด์ที่เขามีส่วนร่วมในสังคมโต้วาทีและเล่นรักบี้ หลังจากได้รับ BA, MA และ BSc และใช้เวลาสองปีของการวิจัยในระหว่างที่เขาคิดค้นเครื่องรับวิทยุรูปแบบใหม่ ในปี 1895 รัทเธอร์ฟอร์ดได้รับรางวัลทุนวิจัย 1851จากคณะกรรมาธิการการจัดนิทรรศการในปี ค.ศ. 1851 เดินทางไปอังกฤษเพื่อศึกษาต่อปริญญาโทที่ Cavendish Laboratory, มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ เขาเป็นหนึ่งในคนแรกของ ‘มนุษย์ต่างดาว’ (ผู้ที่ไม่มีการศึกษาระดับปริญญาเคมบริดจ์) ได้รับอนุญาตให้ทำวิจัยที่มหาวิทยาลัยภายใต้การนำของเจเจทอมสัน ซึ่งกระตุ้นความริษยาจากสมาชิกอนุรักษ์นิยมมากขึ้นของพี่น้องคาเวนดิช . ด้วยการให้กำลังใจของ Thomson เขาสามารถตรวจจับคลื่นวิทยุได้ในระยะครึ่งไมล์และบันทึกสถิติโลกในระยะสั้นๆ สำหรับระยะทางที่สามารถตรวจจับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าได้ แม้ว่าเมื่อเขานำเสนอผลงานของเขาในการประชุม British Association ในปี 1896 เขาพบว่าเขาเคยเป็น แซงหน้า โดย Guglielmo Marconi ที่กำลังบรรยายอยู่
ปีต่อมาและเกียรติยศ
รัทเธอร์ได้รับการแต่งตั้งเป็นอัศวินในปี 1914 ในช่วงสงครามโลกครั้งที่เขาทำงานในโครงการลับสุดยอดในการแก้ปัญหาในทางปฏิบัติของการตรวจสอบเรือดำน้ำโดยโซนาร์ ในปี 1916 เขาได้รับรางวัลHector เหรียญที่ระลึก ในปีพ.ศ. 2462 เขากลับไปยังคาเวนดิชต่อจาก เจ.เจ. ทอมสัน ในฐานะศาสตราจารย์และผู้อำนวยการคาเวนดิช ภายใต้เขาเจมส์ แชดวิกได้รับรางวัลโนเบลจากการค้นพบนิวตรอน (ในปี 1932) จอห์น ค็อกครอฟต์และเออร์เนสต์ วอลตันสำหรับการทดลองซึ่งเป็นที่รู้จักกันในนามการแยกอะตอมโดยใช้เครื่องเร่งอนุภาคและเอ็ดเวิร์ด แอปเปิลตันเพื่อแสดงการมีอยู่ของไอโอโนสเฟียร์ ในปี ค.ศ. 1925 รัทเธอร์ฟอร์ดได้เรียกร้องให้รัฐบาลนิวซีแลนด์สนับสนุนการศึกษาและการวิจัย ซึ่งนำไปสู่การก่อตั้งกรมวิจัยวิทยาศาสตร์และอุตสาหกรรม (DSIR)ในปีต่อไป ระหว่างปี ค.ศ. 1925 และ ค.ศ. 1930 เขาดำรงตำแหน่งประธานราชสมาคมและต่อมาดำรงตำแหน่งประธานสภาความช่วยเหลือด้านวิชาการซึ่งช่วยผู้ลี้ภัยมหาวิทยาลัยเกือบ 1,000 คนจากเยอรมนี เขาได้รับการแต่งตั้งให้เป็นผู้สั่งซื้อบุญใน1925 ปีใหม่เกียรตินิยม และยกฐานะขุนนางชั้นบารอนรัทเธอร์เนลสันของเคมบริดจ์ในเขตเคมบริดจ์ในปี 2474 ตำแหน่งที่สูญพันธุ์ไปจากการตายอย่างไม่คาดฝันของเขาในปี 2480 ในปี 2476 รัทเธอร์ฟอร์ดเป็นหนึ่งในผู้รับการสถาปนาเหรียญ TK Sidey Medal ก่อตั้งโดยราชสมาคมแห่ง นิวซีแลนด์เป็นรางวัลการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ดีเด่น
การวิจัยทางวิทยาศาสตร์
ที่เคมบริดจ์ รัทเธอร์ฟอร์ดเริ่มทำงานกับเจเจ ทอมสันเกี่ยวกับผลกระทบการนำไฟฟ้าของรังสีเอกซ์ต่อก๊าซ ซึ่งนำไปสู่การค้นพบอิเล็กตรอนที่ทอมสันนำเสนอต่อโลกในปี พ.ศ. 2440 การได้ยินประสบการณ์ของเบคเคอเรลเกี่ยวกับยูเรเนียมรัทเทอร์ฟอร์ดจึงเริ่มต้นขึ้น เพื่อสำรวจกัมมันตภาพรังสีค้นพบสองประเภทที่แตกต่างจากรังสีเอกซ์ในพลังทะลุทะลวง อย่างต่อเนื่องการวิจัยของเขาในแคนาดาเขาประกาศเกียรติคุณคำว่าอัลฟาเรย์และเบต้าเรย์ ในปี 1899 ที่จะอธิบายทั้งสองประเภทที่แตกต่างของการฉายรังสี จากนั้นเขาก็ค้นพบว่าทอเรียมปล่อยก๊าซซึ่งปล่อยสารกัมมันตภาพรังสีออกมาและเคลือบสารอื่นๆ เขาพบว่าตัวอย่างของวัสดุกัมมันตภาพรังสีนี้ทุกขนาดใช้เวลาเท่ากันในการสลายตัวของตัวอย่างครึ่งหนึ่งนั่นคือ” ครึ่งชีวิต “
ตั้งแต่ปี 1900 ถึง 1903 เขาได้ร่วมงานกับ McGill โดยนักเคมีหนุ่ม Frederick Soddy ( รางวัลโนเบลสาขาเคมี , 1921) ซึ่งเขาตั้งปัญหาในการระบุทอเรียมที่ปล่อยออกมา เมื่อเขากำจัดปฏิกิริยาเคมีตามปกติทั้งหมดแล้ว ซอดดี้แนะนำว่ามันต้องเป็นหนึ่งในก๊าซเฉื่อยซึ่งพวกเขาตั้งชื่อว่าธ รอน (ต่อมาพบว่าเป็นไอโซโทปของเรดอน ) พวกเขายังพบทอเรียมอีกประเภทหนึ่งที่เรียกว่าทอเรียม X และยังคงค้นหาร่องรอยของฮีเลียมต่อไป พวกเขายังทำงานร่วมกับกลุ่มตัวอย่างของ “ยูเรเนียม X” จากวิลเลียม Crookesและเรเดียมจากมารีกูรี
ในปี 1903 พวกเขาได้ตีพิมพ์ “กฎการเปลี่ยนแปลงกัมมันตภาพรังสี” เพื่ออธิบายการทดลองทั้งหมดของพวกเขา ก่อนหน้านั้น อะตอมถูกสันนิษฐานว่าเป็นพื้นฐานที่ทำลายไม่ได้ของสสารทั้งหมด และแม้ว่าคูรีจะแนะนำว่ากัมมันตภาพรังสีเป็นปรากฏการณ์ของอะตอม แต่แนวคิดเรื่องอะตอมของสารกัมมันตภาพรังสีที่แตกสลายนั้นเป็นแนวคิดใหม่อย่างสิ้นเชิง รัทเทอร์ฟอร์ดและซอดดี้แสดงให้เห็นว่ากัมมันตภาพรังสีเกี่ยวข้องกับการสลายตัวของอะตอมไปเป็นสสารอื่นที่ยังไม่รู้ รางวัลโนเบลสาขาเคมี พ.ศ. 2451 มอบให้เออร์เนสต์ รัทเทอร์ฟอร์ด “จากการสืบสวนเรื่องการแตกตัวของธาตุ และเคมีของสารกัมมันตภาพรังสี”
ในปี ค.ศ. 1903 รัทเทอร์ฟอร์ดได้พิจารณารังสีประเภทหนึ่งที่ค้นพบ (แต่ไม่ได้ระบุชื่อ) โดยนักเคมีชาวฝรั่งเศสชื่อPaul Villardในปี 1900 ว่าเป็นการแผ่รังสีจากเรเดียมและตระหนักว่าการสังเกตนี้ต้องแสดงถึงสิ่งที่แตกต่างจากรังสีอัลฟาและเบตาของเขาเอง มีพลังทะลุทะลวงมากขึ้น รัทเธอร์จึงทำให้ประเภทนี้ที่สามของการฉายรังสีชื่อของรังสีแกมมา คำศัพท์ทั้งสามของรัทเธอร์ฟอร์ดมีการใช้งานมาตรฐานในปัจจุบัน – ตั้งแต่นั้นมาได้มีการค้นพบการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสีประเภทอื่นๆ แต่คำศัพท์สามประเภทของรัทเธอร์ฟอร์ดมีอยู่ทั่วไปมากที่สุด
ในปี 1904 รัทเธอร์บอกว่ากัมมันตภาพรังสีให้แหล่งที่มาของพลังงานเพียงพอที่จะอธิบายถึงการดำรงอยู่ของดวงอาทิตย์สำหรับหลายล้านปีที่จำเป็นสำหรับการวิวัฒนาการทางชีวภาพช้าบนโลกที่เสนอโดยนักชีววิทยาเช่นชาร์ลส์ดาร์วิน นักฟิสิกส์ ลอร์ด เคลวิน ได้โต้เถียงกันก่อนหน้านี้เรื่องโลกที่อายุน้อยกว่ามาก (ดูวิลเลียม ทอมสัน บารอนที่ 1 เคลวิน#ยุคของโลก: ธรณีวิทยา ) โดยอิงจากแหล่งพลังงานที่รู้จักไม่เพียงพอ แต่รัทเธอร์ฟอร์ดชี้ให้เห็นในการบรรยายที่เคลวินเข้าร่วมว่ากัมมันตภาพรังสี สามารถแก้ปัญหานี้ได้
การทดลองแผ่นทอง
รัทเทอร์ฟอร์ดแสดงผลงานที่โด่งดังที่สุดของเขาหลังจากได้รับรางวัลโนเบลในปี 2451 ร่วมกับฮันส์ ไกเกอร์และเออร์เนสต์ มาร์สเดนในปี 2452 เขาได้ทำการทดลองไกเกอร์-มาร์สเดนซึ่งแสดงให้เห็นลักษณะนิวเคลียร์ของอะตอมโดยการเบี่ยงเบนอนุภาคแอลฟาผ่านแผ่นฟอยล์สีทองบาง . รัทเทอร์ฟอร์ดได้รับแรงบันดาลใจให้ถามไกเกอร์และมาร์สเดนในการทดลองนี้เพื่อค้นหาอนุภาคแอลฟาที่มีมุมโก่งตัวสูงมาก ซึ่งเป็นประเภทที่ไม่คาดคิดจากทฤษฎีของสสารใดๆ ในขณะนั้น การโก่งตัวดังกล่าวแม้ว่าจะพบได้ยาก และได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นฟังก์ชันที่ราบรื่นแต่มีลำดับสูงของมุมโก่งตัว การตีความข้อมูลนี้ของรัทเทอร์ฟอร์ดทำให้เขาสร้างแบบจำลองรัทเทอร์ฟอร์ดของอะตอมในปี 1911 – ที่มีขนาดเล็กมากเรียกเก็บ นิวเคลียสที่มีมากของมวลอะตอมที่ถูกโคจรโดยมวลต่ำอิเล็กตรอน
ฟิสิกส์นิวเคลียร์
งานวิจัยของรัทเทอร์ฟอร์ดและงานที่ทำภายใต้เขาในฐานะผู้อำนวยการห้องปฏิบัติการ ได้สร้างโครงสร้างนิวเคลียร์ของอะตอมและลักษณะสำคัญของการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสีเป็นกระบวนการนิวเคลียร์ แพทริคแบคเก็ต , นักวิจัยที่ทำงานภายใต้รัทเธอร์โดยใช้อนุภาคแอลฟาธรรมชาติแสดงให้เห็นถึงการชักนำให้เกิด การแปรนิวเคลียส ทีมของรัทเทอร์ฟอร์ดในเวลาต่อมา ซึ่งใช้โปรตอนจากเครื่องเร่งอนุภาค ได้แสดงให้เห็นปฏิกิริยานิวเคลียร์และการเปลี่ยนรูปที่เกิดจากปฏิกิริยานิวเคลียร์แบบเทียม เขาเป็นที่รู้จักในฐานะบิดาแห่งฟิสิกส์นิวเคลียร์ Rutherford เสียชีวิตเร็วเกินไปที่จะเห็นแนวคิดของ Leó Szilárd เกี่ยวกับปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์ที่ควบคุมได้มาเป็น. แต่คำพูดของรัทเธอร์เกี่ยวกับการแปลงร่างเทียมที่เกิดขึ้นของเขาในลิเธียมพิมพ์ใน 12 กันยายน 1933 ลอนดอนกระดาษไทม์ , ถูกรายงานโดย Szilárd จะได้รับแรงบันดาลใจของเขาสำหรับความคิดของความเป็นไปได้ของการควบคุมพลังงานผลิตนิวเคลียร์ปฏิกิริยาลูกโซ่ Szilard มีความคิดนี้ขณะเดินอยู่ในลอนดอนในวันเดียวกัน
สุนทรพจน์ของรัทเทอร์ฟอร์ดกล่าวถึงผลงานของนักเรียนจอห์น ค็อกครอฟต์และเออร์เนสต์ วอลตันในปี 1932 ในเรื่อง “การแยก” ลิเธียมออกเป็นอนุภาคแอลฟาโดยการทิ้งระเบิดโปรตอนจากเครื่องเร่งอนุภาคที่พวกเขาสร้างขึ้น รัทเธอร์ฟอร์ดตระหนักว่าพลังงานที่ปล่อยออกมาจากอะตอมลิเธียมที่แยกออกมานั้นมีมหาศาล แต่เขาก็ตระหนักด้วยว่าพลังงานที่จำเป็นสำหรับเครื่องเร่งอนุภาค และความไร้ประสิทธิภาพที่สำคัญในการแยกอะตอมในลักษณะนี้ ทำให้โครงการนี้ไม่สามารถเป็นแหล่งพลังงานที่ใช้งานได้จริง (ตัวเร่งปฏิกิริยา) -การเกิดฟิชชันของธาตุแสงที่เหนี่ยวนำให้เกิดการแตกตัวยังคงไม่มีประสิทธิภาพเกินกว่าจะนำไปใช้ในลักษณะนี้ แม้กระทั่งในปัจจุบัน) คำพูดของรัทเทอร์ฟอร์ดในบางส่วน อ่าน:
ในกระบวนการเหล่านี้ เราอาจได้รับพลังงานมากกว่าโปรตอนที่ให้มามาก แต่โดยเฉลี่ยแล้ว เราไม่สามารถคาดหวังว่าจะได้รับพลังงานในลักษณะนี้ มันเป็นวิธีการผลิตพลังงานที่ย่ำแย่และไม่มีประสิทธิภาพ และใครก็ตามที่มองหาแหล่งพลังงานในการเปลี่ยนแปลงของอะตอมต่างก็พูดถึงแสงจันทร์ แต่หัวข้อนี้น่าสนใจในเชิงวิทยาศาสตร์เพราะให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับอะตอม
รัทเธอร์ได้รับการแต่งตั้งเป็นอัศวินในปี 1914 ในช่วงสงครามโลกครั้งที่เขาทำงานในโครงการลับสุดยอดในการแก้ปัญหาในทางปฏิบัติของการตรวจสอบเรือดำน้ำโดยโซนาร์ ในปี 1916 เขาได้รับรางวัลHector เหรียญที่ระลึก ในปีพ.ศ. 2462 เขากลับไปยังคาเวนดิชต่อจาก เจ.เจ. ทอมสัน ในฐานะศาสตราจารย์และผู้อำนวยการคาเวนดิช ภายใต้เขาเจมส์ แชดวิกได้รับรางวัลโนเบลจากการค้นพบนิวตรอน (ในปี 1932) จอห์น ค็อกครอฟต์และเออร์เนสต์ วอลตันสำหรับการทดลองซึ่งเป็นที่รู้จักกันในนามการแยกอะตอมโดยใช้เครื่องเร่งอนุภาคและเอ็ดเวิร์ด แอปเปิลตันเพื่อแสดงการมีอยู่ของไอโอโนสเฟียร์ ในปี ค.ศ. 1925 รัทเธอร์ฟอร์ดได้เรียกร้องให้รัฐบาลนิวซีแลนด์สนับสนุนการศึกษาและการวิจัย ซึ่งนำไปสู่การก่อตั้งกรมวิจัยวิทยาศาสตร์และอุตสาหกรรม (DSIR)ในปีต่อไป ระหว่างปี ค.ศ. 1925 และ ค.ศ. 1930 เขาดำรงตำแหน่งประธานราชสมาคมและต่อมาดำรงตำแหน่งประธานสภาความช่วยเหลือด้านวิชาการซึ่งช่วยผู้ลี้ภัยมหาวิทยาลัยเกือบ 1,000 คนจากเยอรมนี เขาได้รับการแต่งตั้งให้เป็นผู้สั่งซื้อบุญใน1925 ปีใหม่เกียรตินิยม และยกฐานะขุนนางชั้นบารอนรัทเธอร์เนลสันของเคมบริดจ์ในเขตเคมบริดจ์ในปี 2474 ตำแหน่งที่สูญพันธุ์ไปจากการตายอย่างไม่คาดฝันของเขาในปี 2480 ในปี 2476 รัทเธอร์ฟอร์ดเป็นหนึ่งในผู้รับการสถาปนาเหรียญ TK Sidey Medalก่อตั้งโดยราชสมาคมแห่ง นิวซีแลนด์เป็นรางวัลการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ดีเด่น
หลุมศพของลอร์ดรัทเทอร์ฟอร์ดในเวสต์มินสเตอร์แอบบีย์
ก่อนที่เขาจะเสียชีวิต รัทเทอร์ฟอร์ดมีไส้เลื่อนเล็กๆ อยู่ระยะหนึ่งซึ่งเขาละเลยที่จะแก้ไข และมันก็ถูกรัดคอจนทำให้เขาป่วยหนัก แม้จะมีการดำเนินการฉุกเฉินในลอนดอน เขาเสียชีวิตสี่วันหลังจากสิ่งที่แพทย์เรียกว่า “ลำไส้อัมพาต” ที่เคมบริดจ์ หลังจากเผาศพที่Golders Green ฌาปนสถาน เขาได้รับเกียรติสูงของการฝังศพใน Westminster Abbey ใกล้ไอแซกนิวตันและอื่น ๆ ที่นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษที่โด่งดัง
Comments are closed