ارنست رادرفورد

ارنست رادرفورد (به انگلیسی: Ernest Rutherford, 1st Baron Rutherford of Nelson) فیزیک‌دان برجسته هسته‌ای برنده جایزه نوبل اهل نیوزلند بود. او در سال ۱۹۱۱ هسته اتم را کشف کرد به این خاطر او را پدر فیزیک هسته‌ای می‌نامند. عنصر رادرفوردیم به افتخار او نامگذاری شده‌است.

ارنست رادرفورد
زادهٔ	۳۰ اوت ۱۸۷۱ حومه برایت‌واتر شهر نلسون ساحل شمالی جزیره جنوبی نیوزلند
درگذشت	۱۹ اکتبر ۱۹۳۷ (۶۶ سال) کمبریج، انگلستان در اثر یک فتق محتقن (گونه‌ای تورم ناشی از انسداد اعضای درونی)
محل زندگی	نیوزلند، بریتانیا، کانادا
ملیت	نیوزیلند/ بریتانیا
محل تحصیل	دانشگاه کانتربوری دانشگاه کمبریج
شناخته‌شده برای	پدر فیزیک هسته‌ای مدل اتمی رادرفورد پراکندگی رادرفورد کشف پروتون
جایزه(ها)	نشان رامفورد(۱۹۰۵) جایزه نوبل شیمی (۱۹۰۸) مدال الیوت کرسون(۱۹۱۰) مدال ماتئوچی (۱۹۱۳) مدال کاپلی (۱۹۲۲) مدال فرانکلین (۱۹۲۴) نشان فارادی (۱۹۳۰)
پیشینه علمی
رشته(های) فعالیت	شیمی، فیزیک
محل کار	دانشگاه مک‌گیل دانشگاه منچستر
استاد راهنما	الکساندر ویلیام بیکرتون جوزف جان تامسون
دانشجویان دکتری	ادوارد ویکتور اپلتون رابرت ویلیام بویل جیمز چدویک داولت سینگ کوتاری سیسل فرانک پاول هنری د ولف اسمیث ارنست والتون سی ای وین-ویلیامز
تأثیر گرفته از	هنری موزلی هانس گیگر
امضاء

در کارهای اولیه، رادرفورد مفهوم نیمه عمر رادیواکتیو، عنصر رادیواکتیو رادون را کشف کرد[1] و تابش آلفا و بتا را تفکیک کرد و نام برد.[2] این کار در دانشگاه مک گیل در مونترال، کبک، کانادا انجام شده‌است. این مبنای جایزه نوبل شیمی است که وی در سال ۱۹۰۸ «به دلیل تحقیقات در مورد تجزیه عناصر و شیمی مواد رادیواکتیو» به وی اعطا شد،[3] که وی اولین برنده نوبل کانادا و اقیانوسیه بود.

رادرفورد در سال ۱۹۰۷ به دانشگاه ویکتوریا منچستر (دانشگاه منچستر امروزی) در انگلستان نقل مکان کرد، جایی که او و توماس رویز ثابت کردند که تابش آلفا هسته هلیوم است.[4][5] رادرفورد مشهورترین کار خود را پس از برنده شدن در جایزه نوبل انجام داد.[3] در سال ۱۹۱۱، گرچه نمی‌توانست مثبت یا منفی بودن آن را اثبات کند،[6] او این نظریه را مطرح کرد که اتم‌ها بار خود را در یک هسته بسیار کوچک متمرکز کرده‌اند،[7] و بدین ترتیب با کشف و تفسیر خود، مدل اتم رادرفورد را پیشگام کرد. پراکندگی رادرفورد توسط آزمایش فویل طلا از هانس گایگر و ارنست مارسدن - سایپرز نشان داده شد. باشگاه دانش او اولین آزمایش هسته ای مصنوعی را در سال ۱۹۱۷ در آزمایش‌هایی انجام داد که هسته‌های نیتروژن با ذرات آلفا بمباران می‌شد. در نتیجه، او انتشار ذره ای زیر اتمی را کشف کرد که در سال ۱۹۱۹، او آن را «اتم هیدروژن» نامید اما در سال ۱۹۲۰، آن را با نام دقیق تر پروتون را معرفی کرد.[8][9]

رادرفورد در سال ۱۹۱۹ مدیر آزمایشگاه کاوندیش در دانشگاه کمبریج شد. تحت هدایت وی نوترون توسط جیمز چادویک در سال ۱۹۳۲ کشف شد و در همان سال اولین آزمایش تقسیم هسته به‌طور کاملاً کنترل شده توسط دانشجویان او، جان کاکرافت و ارنست والتون، انجام شد. پس از مرگ در سال ۱۹۳۷، وی در ابی وست مینستر در نزدیکی سر آیزاک نیوتون به خاک سپرده شد. عنصر شیمیایی رادرفوردیم (عنصر ۱۰۴) در سال ۱۹۹۷ به نام وی نامگذاری شد.

کودکی و نوجوانی

او در تاریخ ۳۰ اوت سال ۱۸۷۱ در حومه برایت‌واتر شهر نلسون واقع ساحل شمالی جزیره جنوبی نیوزلند متولد شد. او چهارمین فرزند از دوازده فرزند جیمز و مارتا رادرفورد نیوزیلندی‌های نسل اول بود که از کودکی از اسکاتلند به زلاند نو آورده شده بودند. خانواده رادرفورد یک خانواده پر جمعیت دوازده بچه‌ای بود که اعضای آن همه در انجام کارهای روزمره خانواده مشارکت می‌کردند اهل خانه همه افرادی جدی و کلیسا رو، خوشحال و با فرهنگ بودند. علاقه‌مندی رادرفورد به علوم در مرحله زودی بروز کرد. او ده ساله بود که کتاب پرطرفداری به نام خواندنی‌های اولیه در فیزیک تألیف معلمی بنام بالفور استوارت به دست آورد. کتاب استوارت مشابه کتاب‌های خود آموز فیزیک آموزی بود که در آن‌ها نحوه به نمایش درآوردن اصول پایه فیزیک یا استفاده از اشیای ساده موجود در خانه مانند سکه، شمع، سنگ وزنه و وسایل آشپزخانه به خواننده یاد داده می‌شود. رادرفورد جوان سخت شیفته آن کتاب شده بود نخستین بورسیه از بورسیه‌های تحصیلی متعدد زندگی خود را در سال ۱۸۸۷ که ۱۶ ساله بود به دست آورد.

تحصیل در دانشگاه

بورس تحصیلی دومی وی را قادر به ثبت نام در دانشکده کنتربوری شهر کرایست‌چرچ کرد که مؤسسه‌ای بود که در سال پیش از تولد خود او به وجود آمده بود. وی رشته‌های تحصیلی اصلی خود را فیزیک و ریاضیات انتخاب کرد که از بخت مساعد در هر دوی آن‌ها معلمان خوبی هم داشت. رادرفورد در پایان دوره آموزشی سه ساله خود درجه کارشناسی ریاضی و فیزیک – ریاضی و (به‌طور کلی) علوم فیزیکی به پایان رسانید. نکته قابل ذکر در رابطه با زندگی خصوصی وی در ایام اقامت در کریستچرچ اینکه وی در آنجا با ماری نیوتن دختر صاحبخانه خود آشنا و پایبند عشق او شد. رادرفورد در پی انتشار دو مقاله مهم دربارهٔ فعالیت تشعشعی مواد در سال ۱۸۹۵ بر خلاف دوم شدن در گزینش، جایزه مهمی به شکل یک بورس تحصیلی دریافت کرد مقررات اعطای جایزه حق انتخاب مؤسسه آموزشی را به خود برنده جایزه می‌داد که رادرفورد، آزمایشگاه کاوندیشِ دانشگاه کمبریج به مدیریت جی. جی تامسون (صاحب نظر پیشتاز جهان در زمینه الکترومغناطیس) را برگزید در آن سال ویلهلم رونتگن فیزیک‌دان آلمانی موفق به کشف اشعه ایکس، که در پی آن کشف خاصیت پرتوزایی توسط هانری بکرل و نام‌گذاری این خاصیت توسط ماری کوری انجام گردید. کشف مهم دیگری که منجر به شروع کار اصلی رادرفورد شد.

کارهای علمی

مدل اتمی رادرفورد در مقایسه با مدل تامسون

رادرفورد در سال ۱۸۹۵ به آزمایشگاه کاوندیش دانشگاه کمبریج آمد تا در آنجا تحت مدیریت جی. جی تامسون مشغول به کار شود. تامسون که استاد فیزیک تجربی بود، رادرفورد را فعالانه در آزمایشگاه به کار گرفت. رادرفورد در اوایل کار تحقیقاتی خود با انجام آزمایشی که فکر آن از خود وی بود دو تابش رادیواکتیوی ناهمانند شناسایی کرد او پی برد که بخشی از تابش با برگه‌ای به ضخامت یک پانصدم سانتی‌متر قابل ایستادن بود اما برای متوقف کردن بخش دیگر برگه‌های بَس ضخیم‌تری لازم بود. او اولین اشعه‌ای را که تابشی با بار الکتریکی مثبت و یونیده کننده‌ای قوی بود و به سهولت در مواد جذب می‌شد، اشعه آلفا نامید. اشعه دوم را که تابشی بار الکتریکی منفی بود و تشعشع کمتری ایجاد می‌کرد اما قابلیت نفوذ آن در مواد زیاد بود، اشعه بتا نامید. تابش نوع سومی که شبیه پرتوهای ایکس بود در سال ۱۹۰۰ به‌وسیله پل اوریچ ویلارد (فیزیک‌دان فرانسوی) کشف شد این پرتو نافذترین تابش را داشت. طول موج آن بسیار کوتاه و بسامد آن فوق‌العاده زیاد بود. تابش جدید، پرتو گاما نام گرفت. رادرفورد و همکارانش کشف کردند که فعالیت تشعشعی طبیعی مشهود در اورانیوم: فرایند خروج ذره آلفا از هسته اتم اورانیوم به صورت یک هسته اتم هلیم و بر جای ماندن اتمی سبکتر از اتم اورانیوم در اورانیوم به ازاء هر خروج ذره آلفا از آن است از کشف آن‌ها نتیجه‌گیری شد که رادیوم تنها عنصر از شرته عناصر حاصل از فعالیت تشعشعی اورانیوم است.

رادرفورد در سال ۱۹۱۱

رادرفورد در سال ۱۹۰۳ به عضویت انجمن سلطنتی لندن درآمد و در سال ۱۹۰۴ نخستین کتاب خود به نام فعالیت تشعشعی را که امروزه از کتب کلاسیک نوشته شده در آن زمینه شناخته می‌شود، منتشر کرد شهرت رو به افزون رادرفورد در جوامع علمی سبب شد که از طرف دانشگاه‌ها تصدی کرسی‌های زیادی به وی پیشنهاد شود. او در سال ۱۹۰۷ به انگلستان بازگشت تا تصدی مقام مذکور را در دانشگاه منچستر به عهده بگیرد رادرفورد در دانشگاه منچستر رهبر گروهی شد که به سرعت دست به کار تدوین نظریههای تازه دربارهٔ ساختار اتم شد. آن دوره پُرثمرترین دوره زندگی دانشگاهی او بود. رادرفورد به پاس کوشش‌های علمی خود در دانشگاه منچستر نشان‌ها و جوایز زیادی دریافت کرد که دریافت جایزه نوبل شیمی در سال ۱۹۰۷ نقطه اوج آن بود. این نشان افتخار را البته برای کارهایی که در کانادا در زمینه فعالیت تشعشعی عناصر کرده بود به او دادند. بزرگ‌ترین دستاورد رادرفورد در دانشگاه منچستر کشف ساختار هسته اتم بود. پیش از رادرفورد اتم به گفته خود او یک موجود نازنین سخت و قرمز یا به حسب سلیقه خاکستری بود؛ اما اینک یک منظومه شمسیای بسیار ریز متشکل از ذرات بی شمار است که مظنون به نهفته داشتن اسرار ناگشوده متعدد دیگر در سینه هم است.

مرگ

رادرفورد در سال ۱۹۳۷ در اثر یک فتق محتقن (گونه‌ای تورم ناشی از انسداد اعضای درونی) که به خاطر سقوط وی از درخت در هنگام هرس کردن آن اتفاق افتاد، در گذشت. او در آن هنگام ۶۶ ساله و هنوز سرزنده و قوی بود. سهم رادرفورد در شکل‌گیری درک کنونی ما از ماهیت ماده از هر کس دیگری بیشتر است. او آشکارا بزرگ‌ترین فیزیک‌دان آزمایشگری بود که تا آن زمان جهان به خود دیده بود. ده‌ها انجمن علمی و دانشگاه به او عضویت و درجات دانشگاهی افتخاری داده‌اند و او را پدر انرژی هسته‌ای نامیده‌اند.

یادبودها

• 
  تمبر یادبود ارنست رادرفورد - انتشار در سال ۱۹۷۱ - شوروی
• 
  تمبر یادبود ارنست رادرفورد - انتشار در سال ۲۰۰۱ - آنتیگوا و باربودا
• 
  تمبر یادبود ارنست رادرفورد - انتشار در سال ۲۰۰۱ - کنگو
• 
  تمبر یادبود ارنست رادرفورد - انتشار در سال ۲۰۰۶ - جیبوتی

جستارهای وابسته

• توماس رویدز
• واپاشی آلفا
• ذرات آلفا
• پراکندگی رادرفورد

منابع

1. Nicholas P. Cheremisinoff (20 April 2016). Pollution Control Handbook for Oil and Gas Engineering. Wiley. pp. 886–. ISBN 978-1-119-11788-9.
2. "The Discovery of Radioactivity". lbl.gov. 9 August 2000.
3. "Ernest Rutherford – Biography". NobelPrize.org. Retrieved 21 February 2013.
4. Campbell, John. "Rutherford – A Brief Biography". Rutherford.org.nz. Retrieved 4 March 2013.
5. Rutherford, E.; Royds, T. (1908). "Spectrum of the radium emanation". Philosophical Magazine. Series 6. 16 (92): 313. doi:10.1080/14786440808636511.
6. Rutherford, E. (1911). "The scattering of α and β particles by matter and the structure of the atom". The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science. Series 6. 21 (125): 669–688. doi:10.1080/14786440508637080.
7. Longair, M. S. (2003). Theoretical concepts in physics: an alternative view of theoretical reasoning in physics. Cambridge University Press. pp. 377–378. ISBN 978-0-521-52878-8.
8. Rutherford, E. (1919). "Collision of α particles with light atoms. IV. An anomalous effect in nitrogen". The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science. Series 6. 37 (222): 581–587. doi:10.1080/14786440608635919.
9. Rutherford, E. (1920). "Bakerian Lecture. Nuclear Constitution of Atoms". Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 97 (686): 374–400. Bibcode:1920RSPSA..97..374R. doi:10.1098/rspa.1920.0040.

مجموعه‌ای از گفتاوردهای مربوط به ارنست رادرفورد در ویکی‌گفتاورد موجود است.

در ویکی‌انبار پرونده‌هایی دربارهٔ ارنست رادرفورد موجود است.

• «ارنست رادرفورد». وبگاه ایرانیکا. بایگانی‌شده از اصلی در ۲۷ سپتامبر ۲۰۰۷. دریافت‌شده در ۴ شهریور ۱۳۸۶. پیوند خارجی در |اثر= وجود دارد (کمک)
• «ارنست رادرفورد». وبگاه با دانشمندان. بایگانی‌شده از اصلی در ۲۶ سپتامبر ۲۰۰۷. دریافت‌شده در ۴ شهریور ۱۳۸۶. پیوند خارجی در |اثر= وجود دارد (کمک)

‏