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BIOGRAFIEN GROSSER WISSENSCHAFTLER
Ernst Rutherford. Biographie eines Wissenschaftlers
Verzeichnis / Biografien großer Wissenschaftler
Ernest Rutherford wurde am 30. August 1871 in der Nähe der Stadt Nelson (Neuseeland) in der Familie eines Einwanderers aus Schottland geboren. Ernest war das vierte von zwölf Kindern. Seine Mutter arbeitete als ländliche Lehrerin. Der Vater des zukünftigen Wissenschaftlers organisierte ein Holzverarbeitungsunternehmen. Unter der Anleitung seines Vaters erhielt der Junge eine gute Ausbildung für die Arbeit in der Werkstatt, die ihm später bei der Konstruktion und dem Bau von wissenschaftlichen Geräten half. Nach dem Schulabschluss in Havelock, wo die Familie zu dieser Zeit lebte, erhielt er ein Stipendium, um seine Ausbildung am Nelson Provincial College fortzusetzen, wo er 1887 eintrat. Zwei Jahre später bestand Ernest die Prüfung am Canterbury College, einer Zweigstelle der University of New Zealand in Crichester. Auf dem College wurde Rutherford stark von seinen Lehrern beeinflusst: E. W. Bickerton, der Physik und Chemie unterrichtete, und J. H. H. Cook, einem Mathematiker. Nachdem er 1892 den Bachelor of Arts erhalten hatte, blieb Rutherford am Canterbury College und setzte sein Studium mit einem Stipendium in Mathematik fort. Im folgenden Jahr wurde er Magister der Künste, nachdem er die Prüfungen in Mathematik und Physik mit den Besten bestanden hatte. Seine Masterarbeit befasste sich mit der Detektion hochfrequenter Funkwellen, deren Existenz vor etwa zehn Jahren nachgewiesen wurde. Um dieses Phänomen zu untersuchen, baute er (einige Jahre vor Marconi) einen drahtlosen Funkempfänger und empfing damit Signale, die von Kollegen aus einer Entfernung von einer halben Meile gesendet wurden. 1894 erschien seine erste veröffentlichte Arbeit, Magnetization of Iron by High-Frequency Discharges, in den Proceedings des New Zealand Philosophical Institute. 1895 war ein Stipendium für wissenschaftliche Ausbildung vakant, der erste Kandidat für dieses Stipendium lehnte aus familiären Gründen ab, der zweite Kandidat war Rutherford. In England angekommen, erhielt Rutherford eine Einladung von J. J. Thomson, in Cambridge im Cavendish-Labor zu arbeiten. So begann der wissenschaftliche Weg von Rutherford. Thomson war tief beeindruckt von Rutherfords Erforschung von Radiowellen und schlug 1896 vor, gemeinsam die Wirkung von Röntgenstrahlen auf elektrische Entladungen in Gasen zu untersuchen. Im selben Jahr erscheint die gemeinsame Arbeit von Thomson und Rutherford „Über den Durchgang von Elektrizität durch Gase, die der Einwirkung von Röntgenstrahlen ausgesetzt sind“. Rutherfords Abschlussarbeit „The Magnetic Detector of Electric Waves and Some of Its Applications“ wird nächstes Jahr veröffentlicht. Danach konzentriert er sich ganz auf die Untersuchung einer Gasentladung. 1897 erscheint sein neues Werk „Über die Elektrisierung von Gasen, die Röntgenstrahlen ausgesetzt sind, und über die Absorption von Röntgenstrahlen durch Gase und Dämpfe“. Ihre Zusammenarbeit wurde von bedeutenden Ergebnissen gekrönt, darunter Thomsons Entdeckung des Elektrons, eines Atomteilchens, das eine negative elektrische Ladung trägt. Basierend auf ihrer Forschung stellten Thomson und Rutherford die Hypothese auf, dass Röntgenstrahlen, wenn sie ein Gas passieren, die Atome dieses Gases zerstören und eine gleiche Anzahl positiv und negativ geladener Teilchen freisetzen. Sie nannten diese Teilchen Ionen. Nach dieser Arbeit nahm Rutherford das Studium der Atomstruktur auf. 1898 nahm Rutherford eine Professur an der McGill University in Montreal an, wo er eine Reihe wichtiger Experimente zur radioaktiven Emission des Elements Uran begann. Rutherford wurde während seiner sehr mühseligen Experimente nicht selten von einer niedergeschlagenen Stimmung übermannt. Schließlich erhielt er bei all seinen Bemühungen nicht genügend Geld, um die notwendigen Instrumente zu bauen. Rutherford baute einen Großteil der für die Experimente notwendigen Ausrüstung mit seinen eigenen Händen. Er hat ziemlich lange in Montreal gearbeitet - sieben Jahre. Die Ausnahme war 1900, als Rutherford während einer kurzen Reise nach Neuseeland Mary Newton heiratete. Später bekamen sie eine Tochter. In Kanada machte er grundlegende Entdeckungen: Er entdeckte die Emanation von Thorium und entschlüsselte die Natur der sogenannten induzierten Radioaktivität; zusammen mit Soddy entdeckte er den radioaktiven Zerfall und sein Gesetz. Hier schrieb er das Buch „Radioaktivität“. In ihrem klassischen Werk berührten Rutherford und Soddy die grundlegende Frage nach der Energie radioaktiver Umwandlungen. Bei der Berechnung der Energie der von Radium emittierten Alpha-Teilchen kommen sie zu dem Schluss, dass „die Energie radioaktiver Umwandlungen mindestens das 20-fache und vielleicht eine Million Mal die Energie jeder molekularen Umwandlung beträgt“. des Atoms, ist um ein Vielfaches größer als die Energie, die bei der üblichen chemischen Umwandlung freigesetzt wird. Diese enorme Energie sollte ihrer Meinung nach "bei der Erklärung der Phänomene der Weltraumphysik" berücksichtigt werden. Insbesondere die Konstanz der Sonnenenergie lässt sich dadurch erklären, dass „auf der Sonne Prozesse der subatomaren Umwandlung stattfinden“. Es ist unmöglich, nicht über die Weitsicht der Autoren zu staunen, die bereits 1903 die kosmische Rolle der Kernenergie erkannten. Dieses Jahr war das Jahr der Entdeckung dieser neuen Energieform, von der Rutherford und Soddy mit solcher Gewissheit sprachen und sie intraatomare Energie nannten. Der Umfang von Rutherfords wissenschaftlicher Arbeit in Montreal ist enorm, er veröffentlichte 66 Artikel, sowohl persönlich als auch gemeinsam mit anderen Wissenschaftlern, nicht mitgerechnet das Buch „Radioactivity“, das Rutherford als erstklassigen Forscher berühmt machte. Er erhält eine Einladung, den Vorsitz in Manchester zu übernehmen. Am 24. Mai 1907 kehrte Rutherford nach Europa zurück. Ein neuer Abschnitt seines Lebens begann. In Manchester startete Rutherford eine energische Aktivität, die junge Wissenschaftler aus der ganzen Welt anzog. Einer seiner aktiven Mitarbeiter war der deutsche Physiker Hans Geiger, der Schöpfer des ersten Elementarteilchenzählers (Geigerzähler). E. Marsden, K. Fajans, G. Moseley, G. Hevesy und andere Physiker und Chemiker arbeiteten bei Rutherford in Manchester. Niels Bohr, der 1912 in Manchester ankam, erinnerte sich später an diese Zeit: „Zu dieser Zeit gruppierte sich eine große Anzahl junger Physiker aus verschiedenen Ländern der Welt um Rutherford, angezogen von seinem außergewöhnlichen Talent als Physiker und seinen seltenen Fähigkeiten als Physiker Organisator eines wissenschaftlichen Teams." 1908 erhielt Rutherford den Nobelpreis für Chemie „für seine Forschungen über den Zerfall von Elementen in der Chemie radioaktiver Substanzen“. In seiner Eröffnungsrede im Namen der Königlich Schwedischen Akademie der Wissenschaften wies K. B. Hasselberg auf die Verbindung zwischen der Arbeit von Rutherford und der Arbeit von Thomson, Henri Becquerel, Pierre und Marie Curie hin. "Die Entdeckungen führten zu einer überraschenden Schlussfolgerung: Ein chemisches Element ... kann sich in andere Elemente umwandeln", sagte Hasselberg. In seinem Nobelvortrag bemerkte Rutherford: „Es gibt allen Grund zu der Annahme, dass die Alpha-Teilchen, die so frei von den meisten radioaktiven Substanzen emittiert werden, in Masse und Zusammensetzung identisch sind und aus den Kernen von Heliumatomen bestehen müssen. kann nicht umhin, zu dem Schluss zu kommen, dass die Atome der radioaktiven Grundelemente wie Uran und Thorium zumindest teilweise aus Heliumatomen aufgebaut sein müssen.“ Nachdem Rutherford den Nobelpreis erhalten hatte, begann er, das Phänomen zu untersuchen, das beobachtet wurde, als eine Platte aus dünner Goldfolie mit Alpha-Partikeln beschossen wurde, die von einem so radioaktiven Element wie Uran emittiert wurden. Es stellte sich heraus, dass es mit Hilfe des Reflexionswinkels von Alpha-Teilchen möglich ist, die Struktur der stabilen Elemente zu untersuchen, aus denen die Platte besteht. Nach den damals akzeptierten Vorstellungen war das Modell des Atoms wie ein Pudding mit Rosinen: Positive und negative Ladungen waren gleichmäßig im Atom verteilt und konnten daher die Bewegungsrichtung von Alpha-Teilchen nicht wesentlich ändern. Rutherford bemerkte jedoch, dass bestimmte Alpha-Teilchen viel stärker von der erwarteten Richtung abwichen, als es die Theorie zuließ. In Zusammenarbeit mit Ernest Marsden, einem Studenten der Universität Manchester, bestätigte der Wissenschaftler, dass eine ziemlich große Anzahl von Alpha-Partikeln weiter als erwartet abgelenkt wird, einige um mehr als 90 Grad. Reflexion über dieses Phänomen. Rutherford schlug 1911 ein neues Atommodell vor. Nach seiner heute allgemein anerkannten Theorie konzentrieren sich positiv geladene Teilchen im schweren Zentrum des Atoms, und negativ geladene Teilchen (Elektronen) befinden sich in ziemlich großer Entfernung in der Umlaufbahn des Atomkerns. Dieses Modell impliziert wie das winzige Modell des Sonnensystems, dass Atome hauptsächlich aus leerem Raum bestehen. Die weit verbreitete Anerkennung von Rutherfords Theorie begann, als der dänische Physiker Niels Bohr sich der Arbeit des Wissenschaftlers an der Universität von Manchester anschloss. Bohr zeigte, dass die wohlbekannten physikalischen Eigenschaften des Wasserstoffatoms sowie der Atome mehrerer schwerer Elemente durch die von Rutherford vorgeschlagene Struktur erklärt werden können. Die fruchtbare Arbeit der Rutherford-Gruppe in Manchester wurde durch den Ersten Weltkrieg unterbrochen. Der Krieg verstreute das befreundete Team über verschiedene Länder, die miteinander Krieg führten. Moseley, der gerade seinen Namen mit einer großen Entdeckung in der Röntgenspektroskopie verherrlicht hatte, wurde getötet, Chadwick schmachtete in deutscher Gefangenschaft. Die britische Regierung ernannte Rutherford zum Mitglied des "Admiral's Staff of Inventions and Research" - einer Organisation, die geschaffen wurde, um Mittel zur Bekämpfung feindlicher U-Boote zu finden. In Rutherfords Labor begannen daher Untersuchungen zur Schallausbreitung unter Wasser, um die Standortbestimmung von U-Booten theoretisch zu begründen. Erst nach Kriegsende konnte der Wissenschaftler seine Forschungen wieder aufnehmen, allerdings an einem anderen Ort. Nach dem Krieg kehrte er in das Labor in Manchester zurück und machte 1919 eine weitere grundlegende Entdeckung. Rutherford gelang es, die erste Reaktion der Umwandlung von Atomen künstlich durchzuführen. Durch Beschuss von Stickstoffatomen mit Alphateilchen. Rutherford entdeckte, dass bei diesem Prozess Sauerstoffatome gebildet werden. Diese neue Beobachtung war ein weiterer Beweis für die Umwandlungsfähigkeit von Atomen. In diesem Fall wird in diesem Fall ein Proton aus dem Kern des Stickstoffatoms freigesetzt - ein Teilchen, das eine positive Einheitsladung trägt. Als Ergebnis der von Rutherford durchgeführten Forschungen hat das Interesse der Atomphysiker an der Natur des Atomkerns stark zugenommen. 1919 wechselte Rutherford als Nachfolger von Thomson als Professor für Experimentalphysik und Direktor des Cavendish Laboratory an die University of Cambridge, und 1921 übernahm er die Stelle eines Professors für Naturwissenschaften an der Royal Institution in London. 1925 wurde der Wissenschaftler mit dem British Order of Merit ausgezeichnet. 1930 wurde Rutherford zum Vorsitzenden des Beirats der Regierung des Office of Scientific and Industrial Research ernannt. 1931 erhielt er den Lordtitel und wurde Mitglied des House of Lords des englischen Parlaments. Rutherford bemühte sich sicherzustellen, dass die wissenschaftliche Herangehensweise an die Erfüllung aller ihm anvertrauten Aufgaben zur Vervielfachung des Ruhmes seiner Heimat beitrug. Er hat in maßgeblichen Gremien immer wieder mit großem Erfolg die Notwendigkeit einer allseitigen staatlichen Förderung der Wissenschafts- und Forschungsarbeit nachgewiesen. Auf dem Höhepunkt seiner Karriere lockte der Wissenschaftler viele talentierte junge Physiker in sein Labor in Cambridge, darunter P. M. Blackett, John Cockcroft, James Chadwick und Ernest Walton. Auch der sowjetische Wissenschaftler Kapitsa besuchte dieses Labor. In einem der Briefe nennt Kapitsa Rutherford das Krokodil. Tatsache ist, dass Rutherford eine laute Stimme hatte und nicht wusste, wie er damit umgehen sollte. Die kräftige Stimme des Meisters, der auf dem Korridor jemanden begegnete, warnte die Laboranten vor seiner Annäherung, und die Mitarbeiter hatten Zeit, "ihre Gedanken zu sammeln". In „Memoirs of Professor Rutherford“ schrieb Kapitsa: „Er war ziemlich untersetzt, überdurchschnittlich groß, seine Augen waren blau, immer sehr fröhlich, sein Gesicht war sehr ausdrucksstark. Er war beweglich, seine Stimme war laut, er wusste es nicht wie man es gut moduliert ", jeder wusste davon, und anhand der Intonation konnte man beurteilen, ob der Professor bei Laune war oder nicht. In all seiner Art, mit Menschen zu kommunizieren, waren seine Aufrichtigkeit und Spontaneität sofort vom ersten Wort an zu spüren Seine Antworten waren immer kurz, klar und präzise: „Wenn ihm etwas gesagt wurde, hat er sofort reagiert, egal was es war. Obwohl dies Rutherford selbst weniger Zeit für aktive Forschungsarbeit ließ, trugen sein tiefes Interesse an kontinuierlicher Forschung und seine klare Führung dazu bei, ein hohes Arbeitsniveau in seinem Labor aufrechtzuerhalten. Rutherford hatte die Fähigkeit, die wichtigsten Probleme seiner Wissenschaft zu identifizieren und die noch unbekannten Zusammenhänge in der Natur zum Gegenstand der Forschung zu machen. Zusammen mit seiner angeborenen Gabe der Voraussicht als Theoretiker hatte Rutherford eine praktische Ader. Ihr war es zu verdanken, dass er die beobachteten Phänomene immer genau erklärte, egal wie ungewöhnlich sie auf den ersten Blick erscheinen mögen. Studenten und Kollegen erinnerten sich an den Wissenschaftler als netten, freundlichen Menschen. Sie bewunderten seine außergewöhnliche kreative Denkweise und erinnerten sich daran, wie er vor Beginn jedes neuen Studiums fröhlich sagte: „Ich hoffe, das ist ein wichtiges Thema, denn es gibt noch so viele Dinge, die wir nicht wissen.“ Besorgt über die Politik der NS-Regierung unter Adolf Hitler wurde Rutherford 1933 Präsident des Academic Relief Council, das gegründet wurde, um denjenigen zu helfen, die aus Deutschland geflohen waren. Fast bis zum Ende seines Lebens zeichnete er sich durch gute Gesundheit aus und starb nach kurzer Krankheit am 19. Oktober 1937 in Cambridge. In Anerkennung herausragender Verdienste um die Entwicklung der Wissenschaft wurde der Wissenschaftler in der Westminster Abbey beigesetzt. Autor: Samin D. K.
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