Ernest Rutherford

Ernest Rutherford nasquèt lo 30 d'aost de 1871 a Brightwater, un vilatge de la region de Nelson. Èra lo quatren dei dotze enfants de James e Martha Rutherford. Son paire èra rendier mai aviá tanben de conoissença en mecanica e en engenhariá. Sa maire èra institutritz. Lo pareu acordava una gròssa importància a l'educacion de seis enfants.

Ernest Rutherford mostrèt rapidament una curiositat de remarca e de dons per l'aritmetica. Sostengut per sei parents, poguèt intrar au Nelson College. I venguèt un escolan brilhant dins totei lei matèrias, compres en rugbi, çò que li permetèt d'integrar l'universitat de Canterbury College. Tre aqueu periòde, comencèt de realizar d'experiéncias. Sei premierei recèrcas li permetèron de descubrir la possibilitat de magnetizar una mòstra de fèrre gràcias d'ondas electromagneticas de frequéncia auta. En parallèl, sei resultats escolars excepcionaus li permetèron d'obtenir de borsas d'estudis per acabar son cursus amb de diplòmas en arts, en matematicas e en fisica.

En 1894, obtenguèt un bacheleirat universitari en sciéncia que li permetèt d'anar en Anglatèrra per perseguir seis estudis au laboratòri Cavendish de Cambridge sota la direccion dau fisician Joseph John Thomson (1856-1940). Pasmens, avans de partir, se fiancèt amb Mary Newton (1876-1945), una joventa de Christchurch. Demorèt a Cambridge de 1895 a 1898. I contunièt son trabalh sus leis ondas hertzianas avans d'ajudar Thomson dins sei recèrcas sus lei rais X. En particular, descurbiguèron la capacitat dei rais X d'ionizar l'aire. Aquò entraïnava la formacion d'una gròssa quantitat d'ions positius e negatius que se recombinavan per formar de particulas neutras. Aquò orientèt lo rèsta de la carriera scientifica de Rutherford, especialament après son invencion d'una tecnica destinada a mesurar la velocitat deis ions e a mesurar son taus de recombinason.

 

En 1898, Rutherford acceptèt una cadiera a l'Universitat Mc Gill de Montreal. Aquò li permetiá de se maridar amb Mary Newton en 1900 e lo pareu s'installèt en Quebèc fins a 1907. Lo pareu aguèt una filha en 1901. Durant aqueu periòde, Rutherford estudièt principalament la radioactivitat qu'èra estada descubèrta en 1896 per lo fisician francés Henri Becquerel (1852-1908). Per començar, s'interessèt a l'ionizacion de l'aire entraïnada per una mòstra d'urani plaçada entre doas placas cargadas. En la cubrent per de fuelhas metallicas d'espessors diferentas, aquò li permetèt de mesurar lo poder de penetracion dei raionaments emés. Sei resultats mostrèron una demenicion rapida de l'ionizacion amb l'aumentacion dei fuelhas seguida per una descreissença pus lenta. Ne'n deduguèt l'existéncia de doas radiacions diferentas, caracterizadas per de poders de penetracion diferents. Li donèt lo nom de particulas alfa e beta.

Après aqueu trabalh, Rutherford estudièt lei proprietats dau tòri. Per aquò, apliquèt son protocòli de mesura de l'ionizacion a una mòstra d'aquel element. Descurbiguèt rapidament la preséncia d'un raionament radioactiu diferents d'aqueu de l'urani. En particular, leis emanacions dau tòri demoravan radioactivas durant solament quauquei desenaus de minutas e èran fachas de particulas neutras. Rutherford descurbiguèt tanben que de reaccions qumicas ò de cambiaments de condicions fisicas (temperatura, camp electric...) avián ges d'efiech sus l'intensitat de la radioactivitat. Enfin, resultat important, identifiquèt la natura exponenciala de l'intensitat dei raionaments, çò que lo menèt a la descubèrta dau periòde radioactiu en 1900.

Contunièt sei trabalhs amb lo quimista britanic Frederick Soddy (1877-1956). En estudiant mai leis emanacions radioactivas, arribèron a la conclusion qu'èran liats a d'atòms radioactius qu'èran pas de tòri. Lei dos òmes concluguèron que la radioactivitat èra acompanhada d'un fenomèn de desintegracion deis atòms. Reconeguda en 1903 per la Royal Society, aqueu trabalh es una descubèrta fondamentala de la quimia modèrna car, avans 1902, leis atòms èran considerats coma indestructibles.

 

En 1907, Rutherford obtenguèt un pòste a l'Universitat de Manchester. Contunièt sei recèrcas sus la radioactivtat avans de leis orientar pauc a pauc vèrs l'estudi de l'estructura de l'atòm. Ansin, sei premiereis annadas a Manchester foguèron consacradas a la concepcion d'un comptaire de particulas alfa amb Hans Geiger (1882-1945) e a la determinacion de la natura d'aquelei particulas amb Thomas Royds (1884-1955). Aquò permetèt de realizar un esbòç de comptaire Geiger e d'establir que lei particulas alfa son de nuclèus d'èli. Per l'ensemble de sei resultats, Rutherford obtenguèt lo Prèmi Nobel de Quimia 1908.

Pasmens, Rutherford realizèt sa descubèrta pus importanta en 1911 amb l'experiéncia que pòrta son nom. Amb Geiger e Ernest Marsden (1889-1970), bombardèt una fuelha fòrça fina d'aur amb un faisseu de particulas alfa. La trajectòria de la màger part dei particulas (~ 99,9%) èra pas trebolada. Leis autrei èran desviadas, de còps amb d'angles de mai de 90°. La conclusion de Rutherford foguèt que l'atòm èra constituït d'un pichon nuclèu concentrant la carga positiva e que leis electrons èran en orbita a l'entorn d'aqueu nuclèu. D'autreis experiéncias menadas per Geiger e Marsden confiermèron la natura lacunària de la matèria. Dich modèl planetari de l'atòm, aquela teoria s'impausèt per descriure l'estructura de l'atòm fins au desvolopament dei modèls quantics a partir deis ans 1920.

Au començament de la Premiera Guèrra Mondiala (1914-1918), Rutherford participèt a l'esfòrç de guèrra dei scientifics de l'Empèri Britanic. S'interessèt ansin ai metòdes de deteccion acostica dei sosmarins. Tornèt prendre sei trabalhs sus la matèria en 1919. Bombardèt divèrsei compausats quimics (sulfur de zinc, diazòt, aire...) amb de particulas alfa. Observèt la formacion d'un beluguejament. Ne'n comprenguèt la causa (la formacion d'un proton après la collision entre d'atòms e lei particulas) mai mau capitèt d'establir l'estat de l'atòm residuau. Fisèt la perseguida d'aqueu trabalh a Patrick Blackett (1897-1974) que trobèt l'explicacion dins lo cas de l'azòt en 1925^[1].

En 1919, Rutherford obtenguèt la direccion dau laboratòri Cavendish en remplaçament de Joseph John Thomson. I demorèt fins a sa mòrt. Durant aqueu periòde, menèt pauc de recèrcas personalas. En revènge, lei ressorsas dau laboratòri li permetèron d'acuelhir de scientifics de remarca e de sostenir sei trabalhs. Leis ans 1919-1937 son donc consideradas coma l'Edat d'Aur de l'institucion que venguèt un dei motors de la fisica mondiala amb de personalitats coma James Chadwick (1891-1974), Niels Bohr (1885-1962) ò Robert Oppenheimer (1904-1967).

En parallèl, Rutherford donèt de cors e recebèt una quantitat importanta d'onors e de guierdons. Sa mòrt, lo 19 d'octòbre de 1937, en causa d'una complicacion après una operacion cirurgicala menora foguèt donc una suspresa. Foguèt enterrat dins l'Abadiá de Westminster a proximitat dei tombas de Newton, de Kelvin e de J. J. Thomson.

Ernest Rutherford aguèt un ròtle major entre la fin deis ans 1890 e lo començament deis ans 1920 dins la comprenença dei fenomèns radioactius e de l'estructura de l'atòm. Dins lo premier domeni, descurbiguèt lei raionaments alfa e beta que son dos mecanismes de basa de la radioactivitat e capitèt d'identificar la natura dei particulas alfa. De mai, sei recèrcas sus lo tòri li permetèron d'identificar l'existéncia de fenomèns radioactius encara desconeguts. Enfin, descurbiguèt la nocion de periòde radioactiu e participèt ai premiers trabalhs que menèron a l'invencion dau comptaire Geiger.

L'aplicacion de sei descubèrtas sus lei particulas alfa a l'estudi de l'estructura de l'atòm entraïnèt la descubèrta de la natura lacunària de la matèria. Aquò es un resultat fondamentau car permetèt de definir lo premier modèl atomic amb un nuclèu fòrça pichon enviroutat per un cortègi d'electrons en orbita. Aqueu modèl invalidèt leis ipotèsis qu'imaginavan leis atòms coma d'esfèras emplidas d'un mena de magma contenent lei cargas positivas e negativas.

Dich modèl planetari, la teoria de Rutherford facilitava l'explicacion dei fenomèns d'ionizacion per la captura ò la pèrda d'electrons per lo nívol electronic de l'atòm. Pasmens, aviá de limits importants car permetiá pas d'explicar la similitud entre totei leis atòms d'un meteis element. D'efiech, segon lei conoissenças deis ans 1910, leis electrons èran liures d'adoptar d'orbitas variadas, çò qu'es pas lo cas. Lo modèl planetari menèt donc ai modèls quantics de l'atòm que son totjorn a la basa de la descripcion actuala de l'atòm.

 

Rutherford a recebut una quantitat fòrça importanta d'onors e de guierdons durant sa vida e après sa mòrt. Ansin, foguèt anoblit en 1931 per lo rèi Jòrdi V (1910-1936) e enterrat dins la necropòli reiala de l'abadiá de Westminster. Au nivèu scientific, recebèt lo Prèmi Nobel de Quimia en 1908. Obtenguèt tanben la medalha Rumford en 1904, la medalha Barnard en 1910, la medalha Matteucci en 1913, la medalha Dalton en 1919, la medalha Copley en 1922, la medalha Franklin en 1924, la medalha Albert en 1928, la medalha Faraday en 1930 e la medalha Wilhelm Exner en 1936. Enfin, foguèt lo president de la Royal Society de 1925 a 1930.

Après son decès, son nom foguèt donat a plusors monuments ò carrieras dins lo monde. De sagèus postaus foguèron tanben emés en son onor. Au sen de la comunuautat scientifica, leis onors pus importants foguèron la creacion dau rutherford, una unitat d'activitat radioactiva egala a 1 MBq, e l'apelacion rutherfòrdi donada a l'element de Z = 104. Enfin, un pichon cratèr lunar de 13 km de diamètre a recebut lo nom de Rutherford.

• Atòm.
• Experiéncia de Rutherford.
• Laboratòri Cavendish.
• Particula alfa.
• Radioactivitat.

1. ↑ L'atòm residuau èra un atòm d'oxigèn.