Provincial de tineret cu o diplomă universitară, după o lungă călătorie din Noua Zeelandă, prin Australia, în Anglia în 1895 de la Londra cu trenul a sosit la Cambridge și a găsit clădirea cu trei etaje de laborator Cavendish, construit în stilul gotic englez. Sa aflat printre clădirile mai vechi ale colegiilor autonome - instituții de învățământ bogate.
Rutherford nu era sigur că directorul acestui faimos laborator, Joseph Thomson, pe care elevii l-au numit afectiv JJ - după cum se pronunța inițialele lui - i-ar oferi imediat un loc. Cu toate acestea, temerile au dispărut după prima întâlnire. Thomson a ascultat foarte atent tânărul și a spus că are nevoie de angajați. Ulterior, Rutherford a reamintit că Thomson ia făcut o impresie puternică atunci.
Clădirea laboratorului Cavendish din Universitatea Cambridge
Primul director al Laboratorului Cavendish de la începuturile sale a fost marele Clerk Maxwell fizicianul englez, care a considerat de datoria lui să cunoască limba engleză cu nedrept uitat Henry Cavendish, a cărui deschidere a fost de mulți ani mai târziu repetate, în mod independent de către alți oameni de știință.
Din articolul lui Maxwell despre lucrările științifice de la Cavendish a aflat despre unele trăsături personale ale acestui cercetător remarcabil.
Henry Cavendish era cunoscut ca un original excelent, un om cu ciudățenii. El era foarte bogat, dar nu avea prieteni și în general evita oamenii. Viața lui Cavendish părea misterioasă contemporanilor săi și pentru aceasta au existat motive.
Informațiile biografice slabe spun că Cavendish a condus o viață închisă. El nu a luat pe nimeni în palatul său și chiar a interzis servitorilor să se arate în ochii lui. Mâncarea a fost servită pe masă înainte ca omul de știință să intre în cameră. Cavendish a lucrat singur în laboratorul său de birou și acasă.
Laboratorul fizic al Universității din Cambridge, leagănul descoperirilor științifice remarcabile, a reamintit acest om de știință ciudat și talentat.
Rutherford a venit la Cambridge la un moment dat. Thomson se gândea doar la o "ofensivă puternică" asupra problemelor de fizică noi și puțin studiate. El sa referit la ele: descărcări electrice în gaze, luminiscență, nou descoperite raze X. Cercetătorul avea nevoie de ajutoare. El a decis să ia în laborator mai mulți tineri care au absolvit universitățile și și-au exprimat dorința de a se angaja în activități de cercetare.
Aproape în același timp cu Rutherford, tineri fizicieni din diferite țări au venit la Universitatea Cambridge, printre care John McLennan, Townsend, Paul Langevin și alții. Toți au devenit angajați ai Laboratorului Cavendish. Rutherford și francezul Langevin, care, datorită lucrărilor sale de magnetism și acustică, au devenit un om de știință celebru, au lucrat mult timp într-o încăpere de laborator și de atunci au fost prieteni toată viața lor. Revenind în Franța, Langevin a început să lucreze la Colegiul de Franță sub conducerea lui Pierre Curie. După moartea lui Curie, și-a luat postul de profesor universitar. Mulți ani mai târziu profesorul Frederic Joliot-Curie a devenit profesor la Colegiul de France.
Primul director al laboratorului Cavendish, James Clerk Maxwell (1831-1879)
Thomson, învățând că Rutherford, înainte de a veni la Cambridge, a efectuat experimente cu unde electromagnetice în Noua Zeelandă, a sugerat că le va continua la început. Rutherford a acceptat această propunere și a procedat imediat la investigarea propagării undelor electromagnetice utilizând receptorul și alte echipamente. Consecința acestor experimente a fost că Rutherford a reușit în 1896 să stabilească o legătură radio între Observatorul Universității și Laboratorul Cavendish la o distanță de aproximativ trei kilometri. Cu toate acestea, după ce a obținut rezultate atât de interesante, a părăsit locul de muncă, deoarece, a spus el, aspectele practice ale comunicațiilor radio și, în special, îmbunătățirea ulterioară a dispozitivelor de recepție și transmitere nu l-au interesat. Deja în acei ani, Rutherford a fost ferm convins că vocația sa a fost o activitate de cercetare. Prin urmare, după oprirea experimentelor pe comunicații radio, sa alăturat Thomson și împreună cu el a început să experimenteze cu descărcări electrice în gaze. Pentru experimentele lor, au folosit tuburi de descărcare de gestiune umplut cu gaze inerte. Thomson era foarte interesat de aceste studii și credea că vor ajuta la rezolvarea celor mai importante probleme legate de natura energiei electrice și structura atomului.
* (Acum razele X sunt numite raze X.- Ed.)
Articole serioase, în care au fost discutate diferite fapte legate de descoperirea uimitoare a profesorului Roentgen, au fost publicate în reviste științifice ale timpului. Firește, oamenii de știință au fost cei mai interesați de originea razelor X și au încercat să ofere o explicație fizică pentru acest fenomen. Mulți au crezut atunci că razele X reprezintă una dintre speciile de luminiscență necunoscute anterior.
Mai târziu sa dovedit că masa unui electron este de 1836 de ori mai mică decât masa celor mai ușoare atomi, atomul de hidrogen. Prin urmare, electronul este privit ca o particulă cu adevărat elementară. Electronul a fost primul dintre numeroasele particule elementare, descoperite în anii următori de fizicieni în atom și nucleu și depășind în anul 1964 o sută.
După descoperirea electronului Thomson a sugerat că atomul este o „miniatură“ diametru sferă 10 -8 cm cu distribuite uniform în aceasta o sarcină pozitivă și intercalate cu electroni încărcați negativ.
Acest model al atomului, propus de Thomson, așa cum sa dovedit mai târziu, a fost eronat. Dar poate că a fost imperfecțiunile ei cauzate fizicienii să se gândească greu despre ceea ce este structura reală a atomilor găsite în experimentele și teoria faptelor care pot răspunde la întrebare.
La acea vreme, când Rutherford lucra la Laboratorul Cavendish, au prevalat, în cuvintele lui AF Ioffe, „modelul de e-Thomson a atmosferei“, iar în aceste condiții a fost dificil să viseze chiar și de a crea un alt model al atomului, bazat pe puncte de vedere diferite.
Rutherford a fost foarte interesat de studierea ionizării aerului produs de raze X. Probabil, el și Thomson, în general, s-au numărat printre primii oameni de știință care au manifestat un interes profund pentru aceste raze și au considerat deschiderea profesorului de la Würzburg extrem de importantă și promițătoare.
Pe de cealaltă parte a profesorului de Ecole Polytechnique din Paris, Henri Becquerel, canal după o conversație cu Henri Poincaré, i-au spus despre razele Roentgen nou descoperite, a sugerat că poate luminiscența observată în locul tuburilor cu raze X, la care sunt razele catodice, este însoțit de o emisie de X raze.
Cu alte cuvinte, Becquerel își pune întrebarea: sunt razele X legate de fenomenul luminiscenței (apoi au spus: fosforescența) a paharului de tuburi cu raze X.
Acum, această problemă ar provoca un zâmbet la orice elev de liceu care știe, desigur, fizica pe care razele X - [(. Primul director al Laboratorului Cavendish, James Clerk Maxwell (1831-1879)) lungime de undă de 0,06 până la 20 angstromi] este foarte scurt val de radiații electromagnetice .
În căutarea unui răspuns la întrebarea dvs. Becquerel în laboratorul de fizica al Muzeului de Istorie Naturală din Paris, el a început o serie de experimente cu materiale luminescente (fosforescente), încercând să determine dacă nu emit raze X substanțe convenționale capabile să luminiscenta după iluminat ei.
La sfârșitul secolului trecut, luminescență, t. E. O proprietate a anumitor organisme absorbi lumina si apoi emite, studiat de mulți oameni de știință, printre care Joseph Thomson. Au fost cunoscute numeroase săruri și minerale cu capacitatea de luminescență. În laboratorul Muzeului păstrat o vastă colecție de substanțe luminescente colectate de tatăl Becquerel, acesta este, de asemenea, un mare savant - un specialist în luminescență.
Becquerel, condus de ideea, care mai târziu sa dovedit a fi falsă, a început să exploreze sărurile de uraniu care luminesc după pre-iluminare cu lumină galben-verde.
Becquerel expuse la placa de soare acoperit cu un strat de sare de uraniu. Apoi a înfășurat plăcile din hârtie neagră și le-a pus în sertarul împreună cu placa fotografică, în speranța că radiația penetrantă care emană din sarea luminescent și extinzându-se prin hârtie neagră, va fi detectată prin efectul său pe o placă fotografică.
O oportunitate norocoasă la ajutat pe Becquerel să stabilească adevărata natură a fenomenului observat.
Pentru a continua experimentele, cercetătorul a pregătit mai multe casete cu plăci fotografice împreună cu o placă acoperită cu un strat
sare de uraniu și învelită în hârtie neagră. Dar, deoarece în aceste zile de iarnă soarele nu sa arătat peste Paris, a blocat casetele în sertarul mesei.
Spre marea lui surprindere, a văzut că plăcile fotografice erau întunecate, în același mod ca în experimentele anterioare, cu toate că în acest caz, săruri de uraniu nu au fost supuse la o acoperire preliminară a luminii solare și nu au putut fosforescente.
Becquerel a descris în raportul său experimentele pe care le-a făcut:
„Placă fotografică shooted cu emulsie bromozhelatinnoy a fost înfășurat într-un strat dublu de hârtie neagră. Deasupra suprapusa cu cristale plate dublu sulfat de uraniu și de potasiu, toate expuse la soare timp de câteva ore. După developare, placa a fost detectată negru cristal de amprente fosforescent. Dacă între materialul fosforescent și o lucrare a fost plasat monedă sau ecran metalic cu un model ajurata, apoi pe imaginea apare placa aceste elemente. "
Acest raport scurt, subliniat de limbajul neobișnuit al comunicațiilor științifice moderne, are un mare interes istoric ca prima veste a lumii privind observarea radiațiilor radioactive din uraniu.
Descoperirea lui Becquerel a provocat interesul oamenilor de știință pentru uraniu - la acel moment ultimul element chimic al sistemului periodic. Dar, desigur, nimeni nu poate suspecta că uraniul, care a fost considerat de mult timp o substanță cu valoare scăzută, va trebui să facă o carieră amețitoare. Uraniul metalic nu a fost utilizat și doar câteva din sărurile sale au fost folosite în cantități mici în fotografie și în industria sticlei. În laboratoarele chimice, era foarte rar să găsești uraniu.
Astăzi, uraniul (toată lumea știe acest lucru) este un material fisionabil valoros folosit ca combustibil nuclear.
În procesul de dezvoltare a realizărilor științifice și tehnologice, oamenii de știință, precum și designerii și alți specialiști trebuiau să depășească mari dificultăți, adesea ducându-le aproape la disperare. Dar, în cele din urmă, munca lor a fost încoronată cu succes.
Raportul descoperirii radioactivității de către Becquerel a avut un mare efect în laboratorul Caveidish, iar Rutherford a decis să se angajeze imediat în studiul acestor raze misterioase de uraniu. La început îi părea că există o legătură între uraniu și raze X. El a considerat prima sa lucrare privind radioactivitatea, așa cum a spus el însuși, o extensie naturală a studiilor sale privind efectul ionizator al razelor X, condusă de el împreună cu Thomson.
Radiațiile preparatelor de uraniu, cum ar fi razele X, au produs ionizarea aerului. Această similitudine în efectele radiațiilor asupra mediului a condus Rutherford la ideea unei comparații experimentale de raze X și bekkerelevyh, care ar putea oferi cele mai fiabile date și exacte cu privire la proprietățile lor fizice.
Experimentele au durat aproape un an. Ei au arătat că nu există nicio asemănare între cele două radiații studiate, în ciuda efectului lor ionizant identic. Rutherford ar putea fi, de asemenea, convins că sugestia lui Becquerel că razele de uraniu sunt similare cu cele ușoare este eronată. Radiația uraniului, contrar afirmațiilor lui Becquerel (deși nu este susținută de experimente), nu a dezvăluit proprietățile caracteristice luminei. Nu a respectat legile opticelor luminoase: reflexia, refracția și polarizarea.
In ciuda acestor rezultate importante obținute de Rutherford, sarcina inițială de a compara proprietățile celor două tipuri de radiații - raze X și uraniu - ar putea parea mai modeste decât ceea ce este, de fapt a ajuns cercetător, continuă experimentele sale.
Ca urmare a acestor lucrări ale lui Rutherford, au fost descoperite particule alfa. Apariția în laborator a unui fizician Acest prim mesager din profunzimea adâncă a materiei stăpânit de natură în sine este cel mai mare eveniment din știință.
Rutherford a plasat sursa radioactivă într-un câmp magnetic și a primit trei tipuri de radiații emise de uraniu: particule alfa, beta și raze gamma.
Chiar și în timpul acestor experimente, Rutherford a prevăzut că particulele alfa ar ajuta la studierea structurii atomului ca unelte puternice pentru a pătrunde în atom. Într-adevăr, în lucrarea ulterioară a lui Rutherford, rolul principal a fost jucat de proiectile miniatură, dar puternice - particule alfa.
Trei ani de instruire practică, Rutherford, în laboratorul Caveidish sub îndrumarea lui Thompson, sunt notați pentru operele talente care au adus tânărului om de știință o largă popularitate în cercurile științifice din Europa și America.
Cel mai important dintre acestea, desigur, au fost studiile privind radioactivitatea uraniului și a toriului. Ei au subliniat cercetătorului începutul viitorului său domeniu de activitate și i-au permis să explice în continuare procesele și fenomenele subtile care au loc în atom și chiar mai târziu în nucleul atomic.
Întrebarea despre lucrarea viitoare a lui Rutherford a fost decisă foarte simplu. Noul Zealander, în vârstă de douăzeci și șase de ani, a primit invitația de a ocupa postul de profesor de fizică la Universitatea McGill din Montreal.
Joseph Thomson era convins că Rutherford va face față cu minunat noului rol și a susținut că, pentru Universitatea din Canada, un astfel de profesor este o achiziție foarte valoroasă.
Atunci când, în vara anului 1908, în Cambridge, a venit rector al Universității din Mc Gillskogo Peterson, Thomson însuși la prezentat lui Rutherford. Rectorul a făcut o excursie în Anglia pentru a se întâlni cu candidatul la funcția de profesor al universității, care au primit o astfel de recomandare extraordinar de măgulitoare a celebrului om de știință, foarte venerat în Canada, și nu numai acolo. În această recomandare, scrisă de Thompson și avans l-au trimis la Montreal, în poștă, are următorul cuprins: „Nu am fost niciodată un tânăr savant cu entuziasm si talent pentru cercetare originală, așa cum domnul Rutherford, și eu sunt sigur că dacă el ales, el ar crea o fizica școală restante din Montreal. aş o instituție fericită care ar fi de a consolida Rutherford ca profesor de fizica ia în considerare ".
Trimiteți-le prietenilor: