Ernest Rutherford
Ernest Rutherford,Barón Rutherford de Nelson[1]e de Cambridge,[2]nado enBrightwater(Nova Zelandia) o30 de agostode1871e finado enCambridgeo19 de outubrode1937foi unfísicobritánico.
Está considerado o pai dafísica nuclear.[3]Dedicouse ao estudo das partículas radioactivas, clasificándoas enalfa(α),beta(β) egamma(γ) e achou que aradioactividadeía acompañada por unha desintegración doselementos.Estes descubrimentos, realizados naUniversidade McGill,deMontreal,valéronlle oPremio Nobel de Químicaen1908.[4]
Porén, Rutherford fixo os seus descubrimentos máis célebres despois de trasladarse áUniversidade Vitoria de Manchester,no Reino Unido en1907.En1911teorizou a existencia donúcleo atómico,no que se reúne toda acargapositiva e case toda a masa doátomo[5]e deseñou unmodelo atómico,ao que chegou para explicar o fenómeno dadispersión de Rutherford.[6]descuberta porHans GeigereErnest Marsdenen1909[7]baixo a dirección de Rutherford durante o coñecidoexperimento da lámina de ouro.Ademais, coa colaboración do seu discípuloFrederick Soddy,conseguiu a primeira transmutación artificial.
Se durante a primeira parte da súa vida consagrouse por completo ás súas investigacións, pasou a segunda metade dedicado á docencia e dirixindo osLaboratorios CavendishdeCambridge,[8]no que se descubriu oneutrón,e no que se formaronNiels BohreOppenheimer.A súa influencia neste terreo da física que descubriu foi pois especialmente relevante.
Biografía
[editar|editar a fonte]Os primeiros anos
[editar|editar a fonte]Ernest Rutherford era o cuarto dos doce fillos de James e Martha Rutherford.[9]O seu pai era granxeiro e mecánico, mentres a súa nai, antes de casar, fora mestra. Ambos desexaban dar aos seus fillos unha boa educación e tratar de que puidesen proseguir os seus estudos.
Rutherford destacou moi pronto pola súa curiosidade e a súa capacidade para aaritmética.Os seus pais e o seu mestre animárono moito, e resultou ser un alumno brillante, o que lle permitiu entrar noNelson College,no que estivo tres anos. Tamén tiña grandes calidades para orugby,o que lle valía ser moi popular na súa escola. O último ano, terminou en primeiro lugar en todas as materias, grazas ao cal entrou na Universidade, noCanterbury College,no que seguiu practicando o rugby e no que participou nos clubs científicos e de reflexión.
Por esa época empezou a manifestarse o xenio de Rutherford para a experimentación: as súas primeiras investigacións demostraron que o ferro podía magnetizarse por medio de altas frecuencias, o que de seu era un descubrimento. Os seus excelentes resultados académicos permitíronlle proseguir os seus estudos e as súas investigacións durante cinco anos en total nesa Universidade. De feito, conseguira a única bolsa deNova Zelandiapara estudarmatemáticas,e sobreviviu o último ano como mestre. Obtivo dese modo o título de "Master of Arts"cunha dobre primeira clase en matemáticas e física. En1894obtivo o título de "Bachelor of Science",que lle permitiu proseguir os seus estudos enGran Bretaña,nosLaboratorios CavendishdeCambridge,baixo a dirección do descubridor doelectrón,J.J. Thomson,a partir de1895.Foi o primeiro estudante de ultramar que alcanzou esta posibilidade. Antes de saír de Nova Zelandia, prometeuse con Mary Newton, unha moza deChristchurch.
Cambridge, 1895-1898
[editar|editar a fonte]En primeiro lugar proseguiu as súas investigacións sobre dasondas hertzianas,e sobre a súa recepción a gran distancia. Fixo unha extraordinaria presentación dos seus traballos ante a Cambridge Physical Society, que se publicaron nasPhilosophical TransactionsdaRoyal Societyde Londres, feito pouco habitual para un investigador tan novo, o que lle serviu para alcanzar notoriedade.
En decembro de1895,comezou a traballar con Thomson no estudo do efecto dosraios Xsobre un gas. Descubriron que os raios X tiñan a propiedade de ionizar oaire.Puideron demostrar que producía grandes cantidades de partículas cargadas, tanto positivas como negativas, e que esas partículas podían recombinarse para dar lugar a átomos neutros. Pola súa banda, Rutherford inventou unha técnica para medir a velocidade dosions,e a súa taxa de recombinación. Estes traballos foron os que o conduciron á fama.
No1898,despois de pasar tres anos en Cambridge, cando contaba con 27 anos, propuxéronlle unha cátedra de física na Universidade Mc Gill deMontreal,que aceptou de contado, pois representaba para el a posibilidade de xuntarse coa súa prometida, que seguía vivindo en Nova Zelandia.
Montreal, 1898-1907: radioactividade
[editar|editar a fonte]Becquereldescubriu por esa época (1896) que ouranioemitía unha radiación descoñecida, a "radiación uránica". Rutherford publicou en1899un documento esencial, no que estudaba o modo que podían ter esas radiacións de ionizar o aire, situando ao uranio entre dúas placas cargadas e medindo a corrente que pasaba. Estudou así o poder de penetración das radiacións, cubrindo as súas mostras de uranio con follas metálicas de distintos grosores. Deuse conta de que a ionización diminuía rapidamente conforme aumentaba o espesor das follas, pero que por encima dun determinado marco diminuía máis debilmente. Por iso deduciu que o uranio emitía dúas radiacións diferenciadas, posto que tiñan poder de penetración distinto. Chamou á radiación menos penetrante radiación alfa, e á máis penetrante (e que producía necesariamente unha menor ionización posto que atravesaba o aire) radiación beta.
En1900Rutherford casa con Mary Newton. Deste matrimonio naceu en1901a súa única filla, Eileen.
Por esa época, Rutherford estuda otorio,e dáse conta ao utilizar o mesmo dispositivo que para o uranio, de que o feito de abrir unha porta no laboratorio perturba notoriamente o experimento, coma se os movementos do aire no experimento puidesen alteralo. Pronto chegará á conclusión de que o torio desprende unha emanación, tamén radioactiva, posto que ao aspirar o aire que rodea o torio, decátase de que ese aire transmite a corrente facilmente, ata á gran distancia do torio.
Tamén nota que as emanacións de torio só permanecen radioactivas uns dez minutos e que son partículas neutras. A súa radioactividade non se ve alterada por ningunha reacción química, nin por cambios nas condicións (temperatura, campo eléctrico). Decátase así mesmo de que a radioactividade desas partículas decrece exponencialmente, posto que a corrente que pasa entre os eléctrodos tamén o fai, e descobre así o período dos elementos radioactivos en1900.Coa axuda dun químico de Montreal,Frederick Soddychega en1902á conclusión de que as emanacións de torio son efectivamente átomos radioactivos, pero sen ser torio, e que a radioactividade vén acompañada dunha desintegración dos elementos.[10]
Este descubrimento provocou unha grande axitación entre os químicos, moi convencidos do principio de indestrutibilidade da materia. Unha gran parte da ciencia da época baseábase neste concepto. Por iso, este descubrimento representa unha auténtica revolución. Con todo, a calidade dos traballos de Rutherford non deixaban marxe á dúbida. O mesmoPierre Curietardou dous anos en admitir esta idea, malia que xa constatara conMarie Curieque a radioactividade ocasionaba unha perda de masa nas mostras: Pierre Curie opinaba que perdían peso sen cambiar de natureza.
As investigacións de Rutherford tiveron o recoñecemento en1903da Royal Society, que lle outorgou aMedalla Rumforden1904.Resumiu o resultado das súas investigacións nun libro titulado "Radioactividade" en1904,no que explicaba que a radioactividade non está influenciada polas condicións externas de presión e temperatura, nin polas reaccións químicas, pero que comporta un desprendemento de calor superior ao dunha reacción química. Explicaba tamén que se producían novos elementos con características químicas distintas, mentres desaparecían os elementos radioactivos.
Xunto a Frederick Soddy, calculou que o desprendemento de enerxía debido á desintegración nuclear individual era entre 20.000 e 100.000 veces superior ao producido por unha única reacción química. Lanzou tamén a hipótese de que tal enerxía podería explicar a enerxía desprendida polo Sol. El e Rutt opinan que se a Terra conserva unha temperatura constante (no seu núcleo), isto débese sen dúbida ás reaccións de desintegración que se producen no seu seo. Esta idea dunha grande enerxía potencial almacenada nos átomos atopará un ano despois un principio de confirmación candoAlbert Einsteindescubra a equivalencia entre masa e enerxía. Tras estes traballos,Otto Hahn,o descubridor da fisión nuclear, acudirá a estudar con Rutherford na Mc Gill durante uns meses.
A partir de1903empeza a facerse preguntas sobre a natureza exacta das radiacións alfa e deduce a súa velocidade, o signo (positivo) da súa carga, e a relación que hai entre a súa carga e a súa masa. Conségueo facendo que as radiacións atravesen campos eléctricos e magnéticos. Este é o camiño que lle levará cara aos seus máis soados traballos. Durante a súa estancia en Mc Gill, publicará uns 80 artigos, e inventará numerosos dispositivos que non teñen nada que ver coa física nuclear.
Manchester, 1907-1919: o núcleo atómico
[editar|editar a fonte]
En1907,obtén unha praza de profesor na Universidade deManchester,onde traballará xunto aHans Geiger.Xunto a este, inventará un contador que permite detectar aspartículas alfaemitidas por substancias radioactivas (prototipo do futurocontador Geiger), xa que ionizando o gas que se atopa no aparello, producen unha descarga que se pode detectar. Este dispositivo permítelles estimar onúmero de Avogadrode modo moi directo: pescudando o período doradio,e medindo co seu aparello o número de desintegracións por unidade de tempo. Dese modo deduciron o número de átomos de radio presente na súa mostra.
En1908,xunto a un dos seus estudantes,Thomas Royds,demostra de modo definitivo o que se supoñía, é dicir, que as partículas alfa son núcleos dehelio.En realidade, o que proban é que unha vez desembarazadas da súa carga, as partículas alfa son átomos de helio. Para demostralo, illou a substancia radioactiva nun material delgado abondo como para que as partículas alfa atravesáseno efectivamente, pero para iso bloquea calquera tipo de "emanación" de elementos radioactivos, é dicir, calquera produto da desintegración. Recolle a continuación o gas que se acha ao redor da caixa que contén as mostras, e analiza o seu espectro. Atopa entón gran cantidade de helio: os núcleos que constitúen as partículas alfa recuperaron electróns dispoñibles.
Ese mesmo ano gaña oPremio Nobel de Químicapolos seus traballos de1902.[4]Sufrirá con todo un pequeno desgusto, pois el considérase fundamentalmente un físico. Unha das súas citas máis famosas é que "a ciencia, ou é Física, ou é filatelia", co que sen dúbida situaba a física por encima de todas as demais ciencias.
En1911fará a súa maior contribución á ciencia, ao descubrir o núcleo atómico.[11]Observara en Montreal, ao bombardear unha fina lamela demicacon partículas alfa, que se obtiña unha deflexión das devanditas partículas. Ao retomar Geiger e Marsden de modo máis concienciudo estes experimentos e utilizando unha lamela deouro,déronse conta de que algunhas partículas alfa desviábanse máis de 90 graos. Rutherford lanzou entón a hipótese, que Geiger e Marsden enfrontaron ás conclusións do seu experimento, de que no centro do átomo debía haber un "núcleo" que contivese case toda a masa e toda a carga positiva do átomo, e que de feito eran os electróns os que debían determinar o tamaño do átomo ó estaren situados na periferia. Este modelo planetario fora suxerido en1904por un xaponés,Hantaro Nagoaka,aínda que pasara desapercibido.
Ó modelo proposto obxectóuselle que os electróns terían que irradiar virando ao redor do núcleo central e, en consecuencia, caer. Os resultados de Rutherford demostraron que ese era sen dubidar o modelo bo, posto que permitía prever con exactitude a taxa de difusión das partículas alfa en función do ángulo de difusión e do tamaño do átomo. As últimas obxeccións teóricas (sobre a irradiación do electrón) esvaecéronse cos principios da teoríacuántica,e a adaptación que fixoNiels Bohrdo modelo de Rutherford á teoría deMax Planck,o que serviu para demostrar a estabilidade do átomo a partir das ideas de Rutherford.
En1914comeza aprimeira guerra mundial,e Rutherford concéntrase nos métodos acústicos de detección desubmarinos.Trala guerra, xa en1919,leva a cabo a súa primeira transmutación artificial. Logo de observar osprotónsproducidos polo bombardeo dohidróxenocon partículas alfa (ao observar o pestanexo que producen en pantallas cubertas desulfurodezinc), dáse conta de que obtén moitos deses pestanexos se realiza o mesmo experimento con aire e aínda máis connitróxenopuro. Deduce diso que as partículas alfa, ao golpear os átomos de nitróxeno, produciron un protón,[12]é dicir que que o núcleo de nitróxeno cambiou de natureza e transformouse enosíxeno,ao absorber a partícula alfa. Con esta experiencia, Rutherford acababa de producir a primeira transmutación artificial da historia, o que deu pé a que algúns o consideren o primeiroalquimistaque conseguiu o seu obxectivo.
Cambridge, 1919-1937: a idade de ouro en Cavendish
[editar|editar a fonte]Ese mesmo ano sucede aJ.J. Thomsonno laboratorio Cavendish, pasando a ser o director. É o principio dunha idade de ouro para o laboratorio e tamén para Rutherford. A partir desa época, a súa influencia na investigación no campo da física nuclear é enorme. Por exemplo, nunha conferencia que pronuncia ante a Royal Society, xa alude á existencia do neutrón e dosisótoposdo hidróxeno e do helio. E estes descubriranse no laboratorio Cavendish, baixo a súa dirección.James Chadwick,descubridor do neutrón,Niels Bohr,que demostrou que o modelo planetario de Rutherford non era inestable, eRobert Oppenheimer,ao que se considera o pai da bomba atómica, están entre os que estudaron no laboratorio nos tempos de Rutherford.Moseley,que foi alumno de Rutherford, demostrou, utilizando a desviación dos raios X, que os átomos contaban con tantos electróns como cargas positivas había no núcleo, e que diso resultaba que os seus resultados "confirmaban con forza as intuicións de Bohr e Rutherford".
O gran número de clases que deu no laboratorio Cavendish, a gran cantidade de contactos que tivo cos seus estudantes deron unha imaxe de Rutherford como unha persoa moi pegada aos feitos, máis aínda que á teoría, que para el só era parte dunha "opinión". Este apego aos feitos experimentais, era o indicio dun gran rigor e dunha gran honestidade. CandoEnrico Fermiconseguiu desintegrar diversos elementos coa axuda de neutróns, escribiulle para felicitalo por conseguir "escapar da física teórica".
Con todo, por fortuna, Rutherford non se detiña nos feitos, e a súa grande imaxinación deixáballe entrever máis aló, as consecuencias teóricas máis afastadas, pero non podía aceptar que se complicasen as cousas inutilmente. A miúdo facía observacións neste sentido ós visitantes do laboratorio que viñan expoñer os seus traballos ós estudantes e ós investigadores, calquera que fose a fama do visitante. O seu apego á sinxeleza era case proverbial. Como el mesmo dicía: "Eu mesmo son un home sinxelo".
Rutherford tiña un carácter ledo: a súa autoridade no laboratorio Cavendish non se baseaba no temor que puidese inspirar. Sabíase que estaba avanzando nos seus traballos cando o oían cantaruxar no laboratorio. Os seus alumnos respectábano moito, non tanto polos seus pasados traballos ou polo mito que lle rodeaba como pola súa atractiva personalidade, a súa xenerosidade e a súa autoridade intelectual. Alcumóuselle "o crocodilo", porque a semellanza dun crocodilo, que nunca ve a súa propia cola, sempre miraba diante del.
Tamén esta é para Rutherford a época dos honores: foi presidente da Royal Society entre1925e1930,echairmanda Academic Assistance Council, que neses tempos de política difícil axudaba ós universitarios alemáns que fuxían do seu país. Tamén se lle concedeu aMedalla Franklinen1924e aMedalla Faradayen1936.Realizou a súa última viaxe a Nova Zelandia, o seu país de nacemento, que nunca esqueceu, en1925e foi recibido como un heroe. Alcanzou a nobreza en1931e obtivo o título de Barón Rutherford de Nelson, de Cambridge. Ese mesmo ano morreu a súa única filla, Eileen, nove días logo de dar a luz ó seu cuarto fillo.
Rutherford era un home moi robusto. Entrou no hospital en1937para unha operación menor, tras ferirse podando unhas árbores da súa propiedade. Ó seu regreso á casa, parecía recuperarse sen problemas, pero o seu estado agravouse de repente. Morreu o19 de outubroe trala súa morte foi enterrado na nave daAbadía de Westminster,con outros grandes científicos británicos comoIsaac Newton,Charles DarwinouWilliam Thomson.[13]
Obra
[editar|editar a fonte]- Radio-activity(1904), 2nd ed. (1905),ISBN 978-1-60355-058-1
- Radioactive Transformations(1906),ISBN 978-1-60355-054-3
- Radioactive Substances and their Radiations(1913)[14]
- The Electrical Structure of Matter(1926)
- The Artificial Transmutation of the Elements(1933)
- The Newer Alchemy(1937)
Artigos
[editar|editar a fonte]- "Disintegration of the Radioactive Elements"Harper's Monthly Magazine,xaneiro de 1904, páxinas 279 a 284.
Recoñecementos
[editar|editar a fonte]- En1997nomeouserutherfordiooelemento químico104.
- Dous cráteres, naLúae enMarterecibiron o seu nome.[15]
- En 2006 bautizouse "rutherfordina" unmineralde carbonato de uranio ((UO2)CO3)[15][16]
- A imaxe de Rutherford aparece nos billetes de 100dólares neozelandeses.[17]
Escudo de armas
[editar|editar a fonte]
Oescudo de armasde Ernest Rutherford é unsautorarqueado degoleseourocon dous escudetes en faixa baleiros do primeiro, cargados cada un cunha merleta desable.
O escudo leva coroa debaróne un helmo cunkiwiao natural. Está sostido á dereita porHermesTrismegistus (patrón mitolóxico do coñecemento e a alquimia) e á sinistra por un guerreiromaorí.Como lema:Primordia Quaerere Rerum( "Buscar os principios das cousas", deLucrecio).[18][19]
Notas
[editar|editar a fonte]- ↑"Lord Rutherford, 1871 - 1937".Obituary Notices of Fellows of the Royal Society(eninglés)2(6): 394–423. 1936-1.ISSN1479-571X.doi:10.1098/rsbm.1938.0025.
- ↑"Baró de Rutherford Nelson"(eninglés).The London Gazette. 23páxinas1931.Consultado o 25-11-2011.
- ↑"Ernest Rutherford: British physicist"(eninglés).Encyclopædia Britannica.
- ↑4,04,1"The Nobel Prize in Chemistry 1908".Fundació Nobel. 2010.Consultado o 22-11-2010.
- ↑Longair, Malcolm S. (2003)."15.6 Bohr's theory of the hydrogen atom".Theoretical concepts in physics: an alternative view of theoretical reasoning in physics(eninglés)(2a ed. ed.). Cambridge: Cambridge University Press. pp. pàg. 277–278.ISBN052152878X.Consultado o 29 -1-2012.
- ↑Rutherford, Ernest (maio de 1911)."The Scattering of α and β Particles by Matter and the Structure of the Atom"(PDF).Philosophical Magazine(eninglés).Serie 6, volume 21: 669–688. Arquivado dendeo orixinal(PDF)o 17-12-2012.Consultado o 29-1-2012.
- ↑Geiger, H.; Marsden, E. (1909)."On a Diffuse Reflection of the α-Particles".Proceedings of the Royal Society, Series A82:495–500.Bibcode:1909RSPSA..82..495G.doi:10.1098/rspa.1909.0054.
- ↑"Ficha"(eninglés).Venn. Arquivado dendeo orixinalo 08-11-2012.Consultado o 25-11-2011.
- ↑McLintock, A.H. (2003).Rutherford, Sir Ernest (Baron Rutherford of Nelson, O.M., F.R.S.)(eninglés).Te Ara — The Encyclopaedia of New Zealand.ISBN978-0-478-18451-8.
- ↑The Nobel Prize in Chemistry 1908.Nobelprize.org.(eninglés)
- ↑Longair, M. S. (2003).Theoretical concepts in physics: an alternative view of theoretical reasoning in physics(eninglés).Cambridge University Press. pp. 377–378.ISBN9780521528788.
- ↑Ernest Rutherford | NZHistory.net.nz, New Zealand history online.Nzhistory.net.nz (19-10-1937).(eninglés)
- ↑"Famous People & the Abbey. Ernest Rutherford"(eninglés).Abadía de Westminster.Consultado o 29-1-2012.
The ashes of the eminent physicist Ernest, 1st Baron Rutherford of Nelson were interred in the nave of Westminster Abbey, near to the graves of Newton and Lord Kelvin, on 25 October 1937.
- ↑Carmichael, R. D.(1916)."Review"Radioactive Substances and their Radiations,by E. Rutherford "(PDF).Bull. Amer. Math. Soc.22(4): 200.doi:10.1090/s0002-9904-1916-02762-5.
- ↑15,015,1 Campbell, John."Odds and Ends"(eninglés).Consultado o 29-1-2012.
- ↑ "Rutherfordine Mineral Data"(eninglés).Consultado o 29-1-2012.
- ↑ "The Rutherford Banknote"(eninglés).Consultado o 29-1-2012.
- ↑Pais, Abraham(1999).Line of Succession: Heraldry of the Royal Families of Europe.Oxford: Oxford University Press. p. 216.ISBN0-19-851997-4.
- ↑"Coat-of-Arms of Ernest Rutherford".Escutcheons of Science.Numericana.
Véxase tamén
[editar|editar a fonte] |
Wikimedia Commonsten máis contidos multimedia na categoría: Ernest Rutherford |
 |
AGalicitasposúe citas sobre: Ernest Rutherford |
Outros artigos
[editar|editar a fonte]Ligazóns externas
[editar|editar a fonte]- Páxina web do Instituto Nobel, Premio Nobel de Química 1908(en inglés)
- Biografía na páxina do Instituto Nobel 1908(eninglés)
- Perfil de Ernest Rutherford en NNDB(eninglés)
| Predecesor: Eduard Buchner |
Premio Nobel de Química 1908 |
Sucesor: Wilhelm Ostwald |
