بیوگرافی ارنست رادرفورد، پدر فیزیک و شیمی هسته‌ای

ارنست رادرفورد، دانشمند بزرگ قرن ۱۹ و ۲۰ و از پیش‌گامان علم هسته‌ای بود. او بزرگ‌ترین دانشمند تجربه‌گرا و آزمایش‌گر پس از مایکل فارادی محسوب می‌شد.

ارنست رادرفورد (Ernest Rutherford) دانشمند بریتانیایی متولد نیوزیلند بود که به پدر علم فیزیک هسته‌ای شهرت یافت. دانشنامه‌ی بریتانیکا او را بزرگ‌ترین دانشمند آزمایش‌گرای پس از مایکل فارادی نامیده است. از مهم‌ترین دستاوردهای اولیه‌ی رادرفورد می‌توان به مفهوم نیمه‌عمر رادیواکتیوی اشاره کرد. به‌علاوه، عنصر رادیواکتیوی رادون و تابش‌های آلفا و بتا هم از نتایج تحقیقات رادرفورد بودند.

پدر فیزیک هسته‌ای، تحقیقات و مطالعات خود را در دانشگاه‌ مک‌گیل کانادا انجام می‌داد. دستاوردهای علمی او در آن دانشگاه، جایزه‌ی نوبل شیمی را در سال ۱۹۰۸ برایش به‌همراه داشت؛ جایزه‌ای که به‌خاطر «تحقیقات در حوزه‌ی شناخت عناصر و شیمی مواد رادیواکتیوی» به او اهدا شد. رادرفورد اولین برنده‌ی جایزه‌ی نوبل از کانادا و اقیانوسیه بود.

مهم‌ترین دستاوردهای رادرفورد در علم هسته‌ای، پس از کسب جایزه‌ی نوبل محقق شد. او در سال ۱۹۰۷ به دانشگاه منچستر رفت و در ادامه‌ی تحقیقات پیرامون تابش‌های رادیواکتیو، هسته‌ی عنصر هلیوم را کشف کرد. او در سال ۱۹۱۱ نظریه‌ی بار اتمی در هسته را مطرح کرد که به مدل اتمی مشهور رادرفورد ختم شد. در ادامه‌ی همین تحقیقات، اولین واکنش هسته‌ای مصنوعی نیز توسط رادرفورد انجام گرفت که در آن، هسته‌ی نیتروژن با ذرات آلفا بمباران شد. این آزمایش‌ها منجر به کشف ذره‌ی پروتون توسط او در سال ۱۹۲۰ شد.

بزرگ‌ترین دستاوردهای رادرفورد پس از کسب جایزه‌ی نوبل رخ دادند

جیمز چادویک از دانشجویانی بود که در دانشگاه کمبریج تحت تعلیمات رادرفورد تحقیق و تحصیل می‌کرد. رادرفورد از سال ۱۹۱۹ مدیریت آزمایشگاه کوندیش این دانشگاه را بر عهده گرفت و چادویک به کمک او توانست ذره‌ی نوترون را کشف کند. به‌علاوه، دانشجویان رادرفورد در سال ۱۹۳۲ توانستند اولین آزمایش شکافت هسته‌ای را نیز با موفقیت به انجام برسانند. رادرفورد پس از مرگش درکنار بزرگ‌ترین دانشمند تاریخ بریتانیا یعنی ایزاک نیوتن دفن شد. از افتخارات پس از مرگش نیز می‌توان به نام‌گذاری عنصر ۱۰۴ جدول تناوبی به‌نام رادرفوردیم اشاره کرد.

تولد و تحصیل

ارنست رادرفورد در ۳۰ اوت ۱۸۷۱ در دهکده‌ی برایت‌واتر ساوث آیلند نیوزیلند متولد شد. پدرش جیمز رادرفورد کشاورزی اهل انگلستان و مادرش مارتا تامسون یک معلم اهل انگلستان بود. ارنست فرزند چهارم از میان ۱۲ فرزند خانواده‌ی رادرفورد بود. هوش بالای او از همان سال‌های کودکی مشخص بود و در کنارش استعداد بالای ورزشی خصوصا در راگبی هم دیده می‌شد. ارنست در ۱۰ سالگی اولین کتاب علمی خود را مطالعه کرد و از آنچه که آموخته بود، به‌شدت هیجان‌زده شد. به‌علاوه آزمایش‌های علمی هم از همان سنین کودکی شروع شدند و ارنست تجربه‌های گفته‌شده در کتاب را با دقت بالا اجرا کرد.

ارنست رادرفورد / Ernest Rutherford

والدین رادرفورد

تحصیلات ابتدایی ارنست در مدرسه‌ی هولاک انجام شد و سپس نلسون کالج در شهر کوچک کالج در نیوزیلند، محل تحصیل دبیرستان او بود. او تحصیلات دبیرستان را با یک بورسیه‌ی مالی انجام داد. مقصد بعدی، دانشکاه کانتربری بود که آن هم طی یک بورسیه، میزبان رادرفورد شد. ارنست در سال ۱۸۹۳ با نمره‌های ممتاز در ریاضی و فیزیک از کالج فارغ‌التحصیل شد.

ارنست رادرفورد در سال ۱۸۹۵ مدرک کارشناسی خود را در رشته‌ی شیمی و زمین‌شناسی از کالج کانتربری دریافت کرد و مدت کوتاهی به‌عنوان معلم مشغول به کار شد. سپس بورسیه‌ای از دانشگاه کمبریج دریافت کرد و تصمیم گرفت تا تحصیلات خود را در بریتانیا و آزمایشگاه جی‌جی تامسون (کوندیش) ادامه دهد.

غریبه‌ای در دانشگاه کمبریج

ارنست رادرفورد از دانشجویانی بود که بدون تحصیل در دانشگاه کمبریج، بورسیه‌ی تحقیقاتی و مطالعاتی در آزمایشگاه بزرگ این دانشگاه را دریافت می‌کرد. چنین دانشجویانی در آن زمان به‌نام Aliens شناخته می‌شدند و حسادت دیگر دانشجویان کمبریج را بر می‌انگیختند. به‌هرحال ارنست در سال ۱۸۹۵ و در ۲۴ سالگی به کمبریج رفت و استادش تامسون به‌همراه همسرش رز، به‌خوبی از او استقبال کردند.

ارنست رادرفورد / Ernest Rutherford

ارنست در جوانی

برنامه‌ی دانشگاه کمبریج برای جذب دانشجو از مراکز دیگر یک برنامه‌ی جدید بود و رادرفورد یکی از اولین دانشجویان آن محسوب می‌شد. کمبریج به دانشجویان دانشگاه‌های دیگر اجازه می‌داد تا پس از ۲ سال تحصیل و اتمام یک پروژه‌ی علمی مهم، مدرک این دانشگاه را دریافت کنند.

رادرفورد در زمان تحصیل در نیوزیلند یک گیرنده‌ی رادیویی اختراع کرده بود. دستگاه او توانایی شناسایی امواج رادیویی تا نیم مایل (حدود ۸۰۰ متر) را داشت. البته نبرد بر سر اختراع رادیو در آن سال‌ها به‌شدت جریان داشت و درنهایت مارکونی ایتالیایی توانست نام خودش را به‌عنوان مخترع این دستگاه مهم تاریخی ثبت کند. به‌هرحال رادرفورد هیچ‌گاه به رادیو به‌عنوان زمینه‌ی اصلی تحقیقات خود نگاه نمی‌کرد. او مطالعات جدی‌تری در حوزه‌ی رادیواکتیویته و اثرات اشعه‌ی ایکس بر گازها داشت که در ادامه به آن می‌پردازیم.

رادرفورد از بهترین دانشجوها و محققان تامسون بود

رادرفورد در جریان ساخت گیرنده‌ی رادیویی ابتدا تحقیقی انجام داد و در آن ثابت کرد که می‌توان خاصیت آهن‌ربایی را با یک تخلیه‌ی نوسانی در آهن ایجاد کرد. البته یافته‌ی او به‌نوعی تکراری بود. به‌هرحال او در ادامه‌ی تحقیقات کشف کرد که یک سوزن آهن‌ربایی در صورت قرار گرفتن در میدان مغناطیسی حاصل از جریان متناوب، خاصیت آهن‌ربایی خود را از دست می‌دهد. همین تحقیق زمینه را برای ساخت گیرنده‌ی رادیویی فراهم کرد. 

در دوران تحقیقات رادرفورد در آزمایشگاه کوندیش، اشعه‌ی ایکس به‌عنوان دستاوردی اثبات‌شده از سوی ویلهلم رونتگن معرفی شده بود. در آن دوران توانایی تصویربرداری از استخوان‌ها با استفاده از فناوری جدید، ذهن بسیاری از دانشمندان را به خود مشغول کرده بود. آن‌ها به‌صورت اختصاصی به‌دنبال کشف ماهیت و ساختار اشعه‌ی ایکس بودند. تامسون به رادرفورد پیشنهاد داد که تحقیقاتش را پیرامون تأثیر اشعه‌ی ایکس بر رسانایی گازها ادامه دهد. تحقیقات او منجر به مقاله‌ای مشهور در حوزه‌ی یونی‌سازی شد.

ارنست رادرفورد / Ernest Rutherford

تحقیقات و مطالعات رادرفورد، تامسون را شگفت‌زده می‌کرد. او از پیشرفت دانشجوی خود بسیار خوشحال بود و از هیچ‌گونه کمک جهت بهبود مطالعات دریغ نمی‌کرد. در سال ۱۸۹۸ یک کرسی تدریس فیزیک در دانشگاه مک‌گیل مونترآل فراهم شد. تامسون به‌سرعت دانشجوی ممتاز خود یعنی رادرفورد را برای تدریس در آن کرسی پیشنهاد داد.

رادرفورد در سال ۱۸۹۸ به کانادا رفت تا فعالیت‌های تدریسی خود را به‌عنوان استاد دانشگاه شروع کند. او در همان دانشگاه مک‌گیل به دستاوردهای علمی بزرگی دست یافت که منجر به دریافت جایزه‌ی نوبل شیمی شد. دانشمند نیوزیلندی پس از ۹ سال فعالیت در مک‌‌گیل به بریتانیا بازگشت تا این بار در دانشگاه منچستر و تدریس فیزیک مشغول به فعالیت شود. 

تدریس رادرفورد و تحقیقاتش در دانشگاه منچستر، دستاوردهای مهم تاریخی او را به‌همراه داشت. در این دوران یافته‌های مهمی توسط او دانشجویانش در حوزه‌های فیزیک به‌دست آمد که در بخش‌های بعدی به آن‌ها می‌پردازیم. آخرین دوران فعالیت علمی دانشمند بریتانیایی هم در آزمایشگاه کوندیش کمبریج و با بازنشستگی تامسون شکل گرفت. دانشجویان او در این دانشگاه هم دستاوردهای علمی متعددی داشتند.

کشف تابش آلفا و بتا

رادرفورد از سال ۱۸۹۸ تحقیقات جدی پیرامون تابش عنصر اورانیوم را شروع کرد. او دو نوع تابش کشف کرد که آن‌ها را آلفا و بتا نامید. آزمایش رادرفورد شامل تابش اشعه به لایه‌های متعدد فلز بود که منجر به درک ساختار تابش‌ها شد. ارنست ابتدا عنوان کرد که ذره‌های بتا قدرت نفوذ بیشتری نسبت به اشعه‌های آلفا دارند. بخش دیگر آزمایش با تابش در میدان‌های مغناطیسی انجام می‌شد که درک بار ذرات و تابش‌ها را به‌همراه داشت. رادرفورد کشف کرد که ذره‌های آلفا بار مثبت دارند.

آزمایش‌های رادرفورد پیرامون ذرات آلفا و بتا، بار آن‌ها و دیگر خصوصیات فیزیکی با جدیت ادامه یافت. او نسبت بار به جرم ذرات را محاسبه کرد و به نتیجه‌ی جالبی رسید: رادرفورد ادعا کرد ذرات آلفا همان یون‌های هلیوم هستند که بار +۲ دارند. ادامه‌ی تحقیقات به‌کمک همکاری به‌نام فردریک سادی انجام شد که نتایج زیر را به‌همراه داشت:

  • ذرات آلفا طبیعتی اتمی دارند.
  • ذرات آلفا از تجزیه‌ی اتم‌های بزرگ‌تر ایجاد می‌شوند. درنتیجه می‌توان ادعا کرد که اتم‌ها برخلاف ادعاهای قبلی ذرات غیرقابل شکست و تجزیه نیستند.
  • وقتی اتم‌های بزرگ ذرات آلفا تابش می‌کنند، به اتم‌های کوچک‌تر تبدیل می‌شوند. درنتیجه می‌توان ادعا کرد عناصر رادیواکتیو پس از تابش ذرات به عناصر دیگری تبدیل می‌شوند.

ارنست رادرفورد / Ernest Rutherford

رادرفورد در آزمایشگاه مک‌گیل

اصطلاحات آلفا، بتا و گاما توسط رادرفورد برای انواع تابش‌های هسته‌ای به جهان علم معرفی شدند. امروزه هنوز چنین اصطلاحاتی در مباحث علمی استفاده می‌شوند. البته فرضیه‌ی تابش گاما در سال ۱۹۰۰ توسط پائول ویلارد در پارس اثبات شد. شایان ذکر است تحقیقات رادرفورد هم‌زمان با ماری و پیر کوری انجام می‌شد که در آن سال‌ها عناصر رادیواکتیو پلونیوم و رادیوم را کشف کردند. رادرفورد در آن زمان پیرامون رقابت علمی در حوزه‌ی هسته‌ای گفته بود:

من همیشه باید مشغول فعالیت باشم چون همواره افراد و رقبایی در حوزه‌ی فعالیت من حضور دارند. همیشه باید دستاوردهای کار خود را با حداکثر سرعت منتشر کنم تا با سرعت موجود در دنیای علم هماهنگ شوم. درحال‌حاضر بهترین شرکت‌کننده‌ها در رقابت کنونی بکرل و خانواده‌ی کوری هستند.

مفهوم نیمه‌عمر پس از اثبات تابش ذرات آلفا و بتا مطرح شد

رادرفورد در سال ۱۹۰۷ مفهوم نیمه‌عمر عناصر رادیواکتیو را مطرح کرد. او درنتیجه‌ی همان ادعای قبلی یعنی کاسته شدن از جرم اتم بر اثر تابش، به این مفهوم رسیده بود و زمانی را برای رسیدن اتم به نصف مقدار اولیه در نظر گرفت. اصلاح نیمه‌عمر یا Half-Life هم توسط رادرفورد به جوامع علمی معرفی شد.

تحقیقات پیرامون ذرات اتمی و تابش‌های رادیواکتیو که در دانشگاه‌ مک‌گیل انجام می‌شد، اولین جایزه‌ی بزرگ علمی را برای رادرفورد به‌همراه داشت. او در سال ۱۹۰۸ مفتخر به دریافت جایزه‌ی نوبل شیمی شد. در توضیح جایزه‌ی او، «تحقیقات پیرامون تجزیه‌ی عناصر و مفاهیم شیمایی مواد رادیواکتیو» ذکر شده بود.

ارنست رادرفورد / Ernest Rutherford

در جمع دانشجویان جی‌جی تامسون

عمر سیاره‌ی زمین و تاریخ‌نگاری رادیومتری

رادرفورد در تحقیقات پیرامون تابش‌های رادیواکتیو ادعا کرد که تابش‌های چنین عناصری، منجر به تأمین هلیوم در جو زمین می‌شود. او باتوجه‌به این ادعا پیشنهاد داد که عمر صخره‌ها را می‌توان با محاسبه‌ی هلیوم موجود در آن‌ها محاسبه کرد.

لرد کلوین، دانشمندی بود که در دوران مشابه با رادرفورد به تحقیق پیرامون عمر زمین پرداخت. او باتوجه‌به فعالیت‌های کنونی آتشفشانی زمین ادعا کرده بود که سیاره‌ی ما عمری بیش از ۴۰۰ میلیون سال ندارد. کلوین اعتقاد داشت اگر منبع انرژی دیگری کشف شود، می‌توان عمر زمین را بیش از این مقدار نیز تخمین زد.

رادرفورد منبع انرژی قابل‌توجهی را مطرح کرد. او انرژی ایجادشده بر اثر تابش رادیواکتیوی عناصر را به‌عنوان منبع انرژی جدید مطرح کرد. به‌علاوه در ادامه‌ی تحقیقات، مفهومی علمی به‌نام تاریخ‌نگاری رادیومتریک مطرح شد. در علم مورد نظر رادرفورد، با استفاده از محصولات حاصل از تابش‌های رادیواکتیو، عمر اجسام تخمین زده می‌شد. رادرفورد در جایی پیرامون این دسته از تحقیقاتش گفته بود:

لرد کلوین محدودیت عمر زمین را باتوجه‌به این محدودیت که منبع جدیدی از انرژی کشف نشود، مشخص کرد. صحبت‌های الهام‌بخش او پیرامون منابع انرژی به پدیده‌ای اشاره دارد که ما امروز درباره‌ی آن صحبت می‌کنیم: رادیوم.

کشف هسته‌ی اتم

رادرفورد پس از رفتن به دانشگاه منچستر به‌‌کمک همکارانش، هانس گیگر و ارنست مرسدن، یکی از مهم‌ترین تحقیقات و آزمایش‌های تاریخ علم را انجام داد. آزمایش او به‌نام ورقه‌ی طلا شهرت یافت که دستاوردهای بسیار بزرگی به‌همراه داشت.

رادرفورد در جریان تحقیقات پیرامون ذره‌های آلفا به این نتیجه رسید که ذره‌های کمتری به گیرنده‌ی موجود در آزمایشگاهش می‌رسند. تنها عنصری که در مسیر ذرات قرار داشت، مقداری هوا بود. رادرفورد تصور می‌کرد که انرژی بالای ذرات آلفا، عبور آسان آن‌ها از مقدار کمی هوا را به‌راحتی ممکن می‌کند و آن‌ها باید بدون هیچ کاهشی به مقصد برسند.

ارنست رادرفورد / Ernest Rutherford

مدل اتمی تامسون

گیگر و مرسدن از سوی رادرفورد مأمور شدند تا دلیل کاهش ذرات آلفا تار رسیدن به مقصد را بررسی کنند. آن‌ها باید دلیل منحرف شدن ذرات از مسیر مستقیم همیشگی را کشف می‌کردند. برای انجام این آزمایش نیز باید ذرات از ورقه‌ی نازک طلا عبور داده می‌شدند. آن‌ها از نمونه‌ای اورانیوم برای تابش ذرات آلفا استفاده کردند که از یک ورقه‌ی نازک طلا عبور کنند. سپس همه‌ی ذراتی که به مقصد رسیدند، با شیوه‌های الکتریکی محاسبه شدند.

نتایج آزمایش در نظریه‌های بعدی رادرفورد و همکارانش نقشی حیاتی داشت. استفاده از لایه‌ی نازک طلا با این هدف بود که آن را به‌عنوان ماده‌ای در ابعاد اتمی در نظر بگیرند. پیش از آزمایش، تغییر مسیری جزئی در حرکت ذرات پیش‌بینی می‌شد. درواقع ذرات نیز پس از عبور از لایه‌ی طلا انحراف کمی را ثبت کردند، اما برخی از آن‌ها با انحراف بسیار بالا روبه‌رو و حتی برخی به‌صورت کامل منعکس شدند. رادرفورد نتایج مذکور را هیجان‌انگیز می‌دانست. او رخداد پیش‌آمده را این‌گونه تشبیه کرد که از یک توپ جنگی، به یک دستمال کاغذی شلیک شود و قسمت‌هایی از گلوله، به توپ بازگردند.

آزمایش ورقه‌ی طلا را می‌توان مهم‌ترین رخداد تولد فیزیک هسته‌ای دانست

رادرفورد باتوجه‌به دستاوردهای بازتاب ذرات آلفا، مدل جدیدی را برای اتم پیشنهاد داد که مدل استادش یعنی تامسون را تاحدودی نقض می‌کرد. مدل او اتم‌ها را ذراتی با هسته‌های بسیار کوچک و متراکم تصور می‌کرد. او با همین مدل و طی مطالعات بعدی به کشف هسته‌ی اتم رسید.

مدل اتمی تامسون به کیک کشمشی هم شهرت داشت. او اتم را کره‌ای در نظر می‌گرفت که جرم و بار مثبت به‌صورت مساوی در آن پخش شده‌اند. الکترون‌ها در مدل تامسون درون کره‌ای با بار مثبت حرکت می‌کردند.

مدلی که رادرفورد طی آزمایش ورقه‌ی طلا معرفی کرد، تعریف دقیق‌تری از ساختار اتم داشت. او تقریبا همه‌ی جرم اتم را در هسته‌ی بسیار ریز و چگال آن متصور شد. در مدل رادرفورد، بخش اعظمی از حجم اتم را فضای خالی تشکیل می‌دهد. در چنین مدلی می‌توان هسته را شبیه به مگسی دانست که درون یک استادیوم بزرگ پرواز می‌کند و البته، جرم اتم از جرم استادیوم بسیار بیشتر است. در مدل اتمی رادرفورد، الکترون‌ها در فاصله‌ای از هسته گردش می‌کنند و ساختاری شبیه به گردش سیاره‌ها به دور خورشید برای آن‌ها مطرح شد.

ارنست رادرفورد / Ernest Rutherford

مدل اتمی رادرفورد

رادرفورد به‌خاطر دستاوردهای اولیه در حوزه‌ی رادیواکتیویته، جایزه‌ی نوبل دریافت کرده بود، اما بزرگ‌ترین دستاورد علمی او را می‌توان مرتبط با کشف هسته‌ی اتم و تدوین مدل اتمی جدید دانست.

نیلز بور، دانشجویی ۲۶ ساله بود که در سال ۱۹۱۲ دوران تحصیلات تحقیقی خود را در آزمایشگاه رادرفورد می‌گذراند. او از مدل اتمی رادرفورد شگفت‌زده شد و البته می‌دانست که توضیح مدل او با فیزیک کلاسیک دشواری‌های زیادی دارد. درواقع فیزیک کلاسیک درکی از تقسیم بار بین هسته‌ی مثبت و الکترون‌های دوار منفی نداشت. او در ادامه‌ی تحقیقات تلاش کرد تا مدل رادرفورد را بهتر توضیح دهد که به اولین مدل کوانتومی اتم به‌نام رادرفورد-بور ختم شد. ارتباط رادرفورد و بور همیشه صمیمی بود و آن‌ها درکنار همکاری تحقیقاتی، دوستی خانوادگی هم داشتند.

نیلز بور درباره‌ی رادرفورد گفته بود:

رادرفورد فردی است که می‌توانید به او تکیه کنید. او نظم زیادی دارد و همیشه درباره‌ی روش اجرای کارها و جزئیات متعدد، پرس‌وجو می‌کند. رادرفورد فردی برجسته است و همیشه به فعالیت و کارهای اطرافیان خود هم علاقه نشان می‌دهد.

دستاوردهای علمی دیگر

پس از ارائه‌ی مدل اتمی و مطرح کردن مفهوم هسته‌ی اتم، تحقیقات رادرفورد با ترکیب این مفاهیم و تابش‌های رادیواکتیو ادامه داشت. او برای اولین‌بار تبدیل شدن یک عنصر به دیگری را محاسبه کرد. دانشمند بریتانیایی در سال ۱۹۱۹ نیتروژن را با استفاده از بمباران به‌وسیله‌ی ذرات آلفا به اکسیژن تبدیل کرد که طبق واکنش زیر توجیه می‌شود:

14N + α → 17O + 1H

ارنست رادرفورد / Ernest Rutherford

شماتیک آزمایش ورقه‌ی طلا

بخش دیگری از تحقیقات رادرفورد پیرامون هسته‌ی اتم به کشف ذره‌ی پروتون انجامید. وقتی او هیدروژن تولیدشده در واکنش بالا را کشف کرد، تحقیقات پیرامون هسته‌ی هیدروژن هم قوت گرفت. او تصور می‌کرد که هسته‌‌ی هیدروژن هم ذره‌ای حیاتی در واکنش محسوب می‌شود و می‌توان آن را به‌عنوان یک بلوک سازنده‌ی همه‌ی هسته‌های اتمی در نظر گرفت. تحقیقات پیرامون ذره‌ی بنیادی جدید تا سال ۱۹۲۰ ادامه داشت و منجر به نام‌گذاری آن شد. رادرفورد ذره‌ی جدید را پروتون نامید. درنتیجه‌ی دستاوردهای جدید، واکنش هسته‌ای به‌صورت زیر بازنویسی شد:

14N + α → 17O + proton

پایداری هسته‌ی اتم، مفهوم دیگری بود که رادرفورد را به خود مشغول می‌کرد. او متوجه شد که اگر ذره‌ای خنثی در ساختار اتم وجود نداشته باشد، دفع پروتون‌های با بار مثبت منجر به از هم پاشیده شدن هسته می‌شود. در سال ۱۹۲۰، او ذره‌ی جدید بدون بار را به‌نام نوترون معرفی کرد. نام نوترون از کلمه‌ی Neutral یا خنثی برداشته شد. جیمز چادویک، دستیار تحقیقاتی رادرفورد بود که براساس همین نظریه‌های همکار خود، در سال ۱۹۳۲ و با انجام آزمایش، وجود نوترون را تأیید کرد.

تشکیک در دستاورد رادرفورد

در بخشی از متن دانشنامه‌ی بریتانیا در ارتباط با رادرفورد، احتمالی مطرح می‌شود که با وجود مخالفت‌ها و بحث‌های پیرامونی، در کشف واکنش اول بالا (یعنی تبدیل نیتروژن به اکسیژن و هلیوم) توسط رادرفورد، شک ایجاد می‌کند. بخش مذکور ادعا می‌کند که برخلاف تصورات عموم که تا سال ۲۰۱۷ هم ادامه داشت، رادرفورد با وجود کشف هیدروژن از واکنش بمباران آلفا نیتروژن، ایده‌ای درباره‌ی اکسیژن تولیدشده‌ی حاصل از آن نداشت. شایان ذکر است حتی دولت نیوزیلند یک تمبر یادبود برای دستاورد مذکور از سوی دانشمند اسطوره‌ای خود چاپ کرد.

ارنست رادرفورد / Ernest Rutherford

از سال ۲۰۱۷، مؤسسه‌های علمی متعددی اسناد تاریخی خود را تغییر دادند. آن‌ها کشف اکسیژن به‌عنوان محصولی از بمباران آلفا نیتروژن را به پاتریک بلاکت نسبت دادند. از میان آن‌ها می‌توان به وزارت انرژی ایالات متحده، مرکز تحقیقات فیزیک و تاریخ فیزیک ایالات متحده، کالج سلطنتی لندن و دپارتمان فیزیک دانشگاه کمبریج اشاره کرد. منابع این ادعا را می‌توانید در سند ویکیپدیا برای رادرفورد، مطالعه کنید.

زندگی شخصی و مرگ

رادرفورد استادی جدی و در عین حال دوست و همکار مهربان دانشجوها بود

رادرفورد از مخالفان جدی کلیشه‌های مرسوم در دنیای علم بود. او فردی رک و جدی محسوب می‌شد که نظراتش را به روشنی بیان می‌کرد. به‌علاوه رادرفورد دقت زیادی در وضع ظاهری خود نداشت. انرژی بالا و پشتکار همیشگی از دیگر ویژگی‌های رادرفورد بود و بسیاری از همکارانش در جریان تحقیقات، با خستگی زیاد از او عقب می‌ماندند. اوتو هان از دانشمندان هم‌عصر رادرفورد درباره‌ی او می‌گوید:

اشتیاق بالای رادرفورد و قدرت او روی همه‌ی ما تأثیر می‌گذاشت. کار کردن شبانه در آزمایشگاه در دوران او عجیب نبود و حتی به روندی عادی تبدیل شد. ارنست فردی شاد و خندان بود که صدای خنده‌هایش در همه‌‌ی آزمایشگاه شنیده می‌شد.

ارنست رادرفورد در تابستان ۱۹۰۰ و دو سال پس از رفتن به کانادا، به نیوزیلند بازگشت تا با ماری جورجینا نیوتن ازدواج کند. آن‌ها یک فرزند به‌نام ایلین مری داشتند که در سال ۱۹۰۱ متولد شد. دختر آن‌ها در سال ۱۹۳۰ از دنیا رفت و زوج رادرفورد سرپرستی نوه‌های خود را بر عهده گرفتند که همه‌ی آن‌ها به فعالان دانشگاهی تبدیل شدند.

ارنست رادرفورد / Ernest Rutherford

پلاک یادبود رادرفورد در دانشگاه منچستر

رادرفورد عادت داشت که روزانه به کارمندان آزمایشگاهش سرکشی کند. او فعالیت‌های آن‌ها را به‌دقت زیر نظر می‌گرفت. گوش کردن به مشکلات کارمندان و همکاران و پیشنهاد دادن برای بهبود روندهای تحقیقاتی هم در جریان همان بازدیدها انجام می‌شد. رادرفورد در مطرح کردن مشکلات کارمندان بی‌پرده و رک بود. ازطرفی آن‌ها از صحبت‌های او ناراحت نمی‌شدند، چون می‌دانستند که نظرات رادرفورد در مسیر پیشرفت مرزهای علم است. به‌علاوه این دانشمند بزرگ احترام و امتیاز بالایی برای تحقیقات همکارانش در آزمایشگاه قائل بود و امتیازهای لازم را به آن‌ها می‌داد.

بسیاری از شاگردان رادرفورد موفق به دریافت جایزه‌ی نوبل شدند

دانشمند بریتانیای کاشف هسته‌ی اتم، شخصیتی تأثیرگذار داشت. او هم مانند استادش تامسون بود و بسیاری از شاگردانش موفق به دریافت جایزه‌ی نوبل شدند. از میان آن‌ها می‌توان به جیمز چادویک، جورج دی هوسی، جان کاک‌رافت، ارنست والتون، پیوتر کپیتسا، سسیل پاول، نیلز بور، اوتو هان، فردریک سادی و ادوارد اپلتون اشاره کرد.

ارنست رادرفورد در ۱۹ اکتبر سال ۱۹۳۷ درسن ۶۶ سالگی از دنیا رفت. او کمی پیش از مرگ به بیماری فتق مبتلا شده بود که به درمان آن اهمیت نمی‌داد. همین بیماری به‌مرور وخیم‌تر شد و مرگ دانشمند نیوزیلندی را رقم زد. خاکستر جسد او در گورستان وست‌مینستر درکنار دانشمندان بزرگی همچون ایزاک نیوتن، لرد کلوین و چارلز داروین دفن شد.

جوایز و افتخارات

ارنست رادرفورد علاوه‌بر جایزه‌ی نوبل، افتخارات متعدد دیگری هم داشت که نام‌گذاری مکان‌ها و عناصر متعدد به‌نام او نیز در زمره‌ی آن‌ها قرار می‌گیرد. او در سال ۱۹۱۴ مفتخر به دریافت نشان شوالیه شد. در جریان جنگ جهانی اول، پروژه‌ای کاملا سری با همکاری او انجام شد که هدفش حل مشکلات شناسایی زیردریایی‌ها توسط رادارهای سونار بود. از جوایز دیگر او می‌توان به مدال هکتور مموریال اشاره کرد که در سال ۱۹۱۶ اهدا شد.

ارنست رادرفورد / Ernest Rutherford

محل دفن ارنست رادرفورد در وست‌مینستر

رادرفورد علاوه‌بر تحقیقات خود تلاش زیادی برای تأثیرگذاری بر جوامع علمی و سیاسی هم انجام می‌داد. او در سال ۱۹۲۵ طی نامه‌های متعدد از دولت نیوزیلند درخواست کرد تا برنامه‌های بیشتری برای توسعه‌ی تحقیقات و تحصیل در کشور انجام دهد. تلاش‌های او به تأسیس دپارتمان تحقیقات صنعتی و علمی نیوزیلند یا DSIR منجر شد. او در سال‌های بعد و تا ۱۹۳۰ به‌عنوان مدیر انجمن سلطنتی علوم مشغول به کار بود و بعدا در شورای کمک به دانشجویان پناهجو هم مشغول به کار شد که به حدود ۱۰۰۰ دانشجوی پناهنده‌ی آلمانی کمک کردند.

نشان Merit از دیگر افتخارات دانشمند نیوزیلندی بود که در سال ۱۹۲۵ به او اهدا شد. به‌علاوه نشان نجیب‌زادگی و نام‌گذاری بارون رادرفورد نلسون در منطقه‌ی کمبریج هم در سال ۱۹۳۱ به رادرفورد اهدا شد. جایزه‌ی تی‌کی سیدی در سال ۱۹۳۳ از سوی انجمن سطلنتی علوم نیوزیلند تأسیس شد که ارنست رادرفورد به‌صورت مشترک اولین مدال آن را دریافت کرد.

همان‌طور که گفته شد مکان‌ها و عناصر متعددی هم به افتخار ارنست رادرفورد نام‌گذاری شدند. از میان آن‌ها می‌توان به عنصر ۱۰۴ جدول تناوبی به‌نام رادرفوردیم و واحد رادیواکتیویته‌ی رادرفورد اشاره کرد. البته واحد رادرفورد منسوخ شد و امروز از مگابکرل به‌‌جای آن استفاده می‌شود.

از مکان‌های مشهوری که به‌نام رادرفورد شناخته می‌شوند، می‌توان به آزمایشگاه رادرفورد اپلتون در آکسفوردشایر، کالج رادرفورد در اوکلند نیوزیلند، کالج رادرفورد در دانشگاه کنت کانتربری، مؤسسه‌ی تحقیقات و نوآوری رادرفورد در دانشگاه کمبریج و بسیاری مؤسسه‌ی آموزشی دیگر اشاره کرد. تعدادی جایزه‌ی علمی نیز به‌نام ارنست رادرفورد وجود دارد که از میان آن‌ها می‌توان به مدال رادرفورد، بالاترین درجه‌ی علمی نیوزیلند اشاره کرد که از سوی انجمن سلطنتی علوم این کشور به دانشمندان اهدا می‌شود. انجمن سلطنتی کانادا هم جایزه‌ی مشابهی دارد که به‌عنوان مدال یادبود رادرفورد شناخته می‌شود.

از سراسر وب

  دیدگاه
کاراکتر باقی مانده

بیشتر بخوانید