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欧内斯特·卢瑟福。 一位科学家的传记
欧内斯特·卢瑟福 (Ernest Rutherford) 于 30 年 1871 月 XNUMX 日出生在一个苏格兰移民家庭附近的尼尔森镇（新西兰）。 欧内斯特是十二个孩子中的老四。 他的母亲是一名乡村教师。 未来科学家的父亲组织了一家木工企业。 在父亲的指导下，男孩在车间接受了良好的工作培训，后来帮助他设计和建造了科学设备。 从当时全家居住的哈夫洛克的学校毕业后，他获得了奖学金，继续在尼尔森省立学院接受教育，并于 1887 年进入该学院。 两年后，欧内斯特在新西兰大学克莱斯特分校的坎特伯雷学院通过了考试。 在大学里，卢瑟福深受他的老师的影响：教物理和化学的 E. W. Bickerton 和数学家 J. H. H. Cook。 在 1892 年获得文学学士学位后，卢瑟福留在坎特伯雷学院并继续攻读数学奖学金。 次年，他以最好的成绩通过了数学和物理考试，成为文学硕士。 他的硕士工作涉及高频无线电波的探测，大约十年前就证明了高频无线电波的存在。 为了研究这种现象，他建造了一个无线电接收器（比马可尼早几年），并用它接收同事从半英里远的地方发射的信号。 1894 年，他的第一部印刷作品《高频放电对铁的磁化》出现在新西兰哲学研究所论文集上。 1895年，科学教育奖学金空缺，该奖学金的第一位候选人因家庭原因被拒绝，第二位候选人是卢瑟福。 抵达英国后，卢瑟福收到了 J. J. Thomson 的邀请，前往剑桥的卡文迪什实验室工作。 从此开始了卢瑟福的科学之路。 汤姆森对卢瑟福对无线电波的研究印象深刻，并于 1896 年提出联合研究 X 射线对气体放电的影响。 同年，出现了汤姆森和卢瑟福的联合著作《关于电流通过受 X 射线作用的气体的通道》。 卢瑟福的最后论文“电波的磁探测器及其一些应用”将于明年出版。 在那之后，他将精力完全集中在气体放电的研究上。 1897年，他的新著作《关于暴露于X射线的气体的带电，以及关于气体和蒸汽对X射线的吸收》发表。 他们的合作取得了重大成果，包括汤姆森发现了电子，这是一种带有负电荷的原子粒子。 根据他们的研究，汤姆森和卢瑟福假设，当 X 射线穿过一种气体时，它们会破坏该气体的原子，释放出相等数量的带正电和带负电的粒子。 他们称这些粒子为离子。 完成这项工作后，卢瑟福开始研究原子结构。 1898 年，卢瑟福接受了蒙特利尔麦吉尔大学的教授职位，在那里他开始了一系列有关铀元素放射性发射的重要实验。 卢瑟福在他非常费力的实验中，常常被沮丧的情绪所征服。 毕竟，尽管他付出了所有努力，但并没有获得足够的资金来建造必要的仪器。 卢瑟福亲手建造了许多实验所需的设备。 他在蒙特利尔工作了很长时间——七年。 1900 年是个例外，在一次短暂的新西兰之旅中，卢瑟福与玛丽·牛顿结婚。 他们后来有了一个女儿。 在加拿大，他取得了重大发现：他发现了钍的放射物，并揭示了所谓的诱导放射性的本质； 他与索迪一起发现了放射性衰变及其规律。 在这里，他写了《放射性》一书。 在他们的经典著作中，卢瑟福和索迪触及了放射性转化能量的基本问题。 计算镭发射的阿尔法粒子的能量，他们得出结论：“放射性转换的能量至少是任何分子转换的能量的 20 倍，甚至可能是一百万倍。”卢瑟福和索迪得出结论，“能量，隐藏在原子，比通常的化学转化过程中释放的能量大很多倍。 他们认为，“在解释空间物理学现象时”应该考虑到这种巨大的能量。 特别是，太阳能的恒定性可以用“太阳上正在发生亚原子转化过程”这一事实来解释。 作者的远见令人惊讶，他们早在 1903 年就看到了核能在宇宙中的作用。 今年是发现这种新能源形式的一年，卢瑟福和索迪如此肯定地谈到了这一点，称其为原子内能量。 卢瑟福在蒙特利尔的科学工作范围十分广泛，他个人和与其他科学家共同发表了 66 篇文章，这还不包括为卢瑟福带来一流研究员名声的《放射性》一书。 他收到了在曼彻斯特担任主席的邀请。 24 年 1907 月 XNUMX 日，卢瑟福回到欧洲。 他人生的新时期开始了。 在曼彻斯特，卢瑟福开展了一场轰轰烈烈的活动，吸引了来自世界各地的年轻科学家。 他的积极合作者之一是德国物理学家汉斯·盖格，他是第一个基本粒子计数器（盖格计数器）的创造者。 E. Marsden、K. Fajans、G. Moseley、G. Hevesy 和其他物理学家和化学家在曼彻斯特与卢瑟福一起工作。 1912 年抵达曼彻斯特的尼尔斯·玻尔后来回忆了这段时期：“当时，大量来自世界不同国家的年轻物理学家聚集在卢瑟福周围，被他作为物理学家的非凡才能和作为物理学家的罕见能力所吸引。一个科学团队的组织者。” 1908年，卢瑟福因“在放射性物质化学中对元素衰变的研究”而获得诺贝尔化学奖。 K. B. Hasselberg 在代表瑞典皇家科学院的开幕致辞中指出了卢瑟福所做的工作与汤姆森、亨利·贝克勒尔、皮埃尔和玛丽·居里的工作之间的联系。 “这些发现得出了一个惊人的结论：一种化学元素……能够转化为其他元素，”哈塞尔伯格说。 卢瑟福在诺贝尔奖演讲中指出：“我们完全有理由相信，大多数放射性物质如此自由地发射出的 α 粒子在质量和成分上是相同的，并且必须由氦原子的原子核组成。因此，我们，不得不得出这样的结论：基本放射性元素的原子，例如铀和钍，必须至少部分由氦原子构成。” 获得诺贝尔奖后，卢瑟福开始研究当一块薄金箔被铀等放射性元素发射的阿尔法粒子轰击时所观察到的现象。 事实证明，借助 α 粒子的反射角，可以研究构成板块的稳定元素的结构。 按照当时公认的观点，原子的模型就像葡萄干布丁：正负电荷均匀分布在原子内部，因此不能显着改变α粒子的运动方向。 然而，卢瑟福注意到某些阿尔法粒子偏离预期方向的程度比理论允许的要大得多。 这位科学家与曼彻斯特大学的学生 Ernest Marsden 合作证实，相当多的 α 粒子的偏转程度超出了预期，有些偏转超过 90 度。 反思这一现象。 卢瑟福在 1911 年提出了一种新的原子模型。 根据他今天已被普遍接受的理论，带正电的粒子集中在原子的重心，而带负电的粒子（电子）则在距离原子核相当远的轨道上。 这个模型，就像太阳系的微型模型一样，暗示原子主要由空旷的空间组成。 当丹麦物理学家尼尔斯·玻尔加入曼彻斯特大学的科学家工作时，卢瑟福的理论得到了广泛的认可。 玻尔表明，根据卢瑟福提出的结构，可以解释氢原子以及几种较重元素的原子的众所周知的物理性质。 曼彻斯特卢瑟福小组富有成效的工作被第一次世界大战打断。 战争分散了友好的团队在不同的国家交战。 莫斯利刚刚因在 X 射线光谱学方面的重大发现而声名鹊起，他被杀，查德威克在德国囚禁中苦苦挣扎。 英国政府任命卢瑟福为“海军上将发明与研究人员”的成员——该组织旨在寻找对抗敌方潜艇的手段。 因此，卢瑟福的实验室开始研究声音在水下的传播，以便为确定潜艇的位置提供理论依据。 只有在战争结束时，这位科学家才能够恢复他的研究，但在不同的地方。 战后，他回到曼彻斯特实验室，并于 1919 年做出了另一项重大发现。 卢瑟福设法人为地进行了原子转化的第一个反应。 通过用α粒子轰击氮原子。 卢瑟福发现在这个过程中形成了氧原子。 这一新观察是原子转化能力的又一证据。 在这种情况下，在这种情况下，质子从氮原子的核中释放出来 - 一个带有单位正电荷的粒子。 由于卢瑟福进行的研究，原子物理学专家对原子核性质的兴趣急剧增加。 1919 年，卢瑟福搬到剑桥大学，接替汤姆森担任实验物理学教授和卡文迪许实验室主任，并于 1921 年担任伦敦皇家学院自然科学教授。 1925 年，这位科学家被授予英国功勋勋章。 1930 年，卢瑟福被任命为科学与工业研究办公室政府顾问委员会主席。 1931年，他获得勋爵称号，成为英国议会上议院议员。 卢瑟福努力确保通过科学的方法完成托付给他的所有任务，他将为祖国的荣耀倍增做出贡献。 他不断并取得巨大成功，向权威机构证明了国家对科学研究工作的全方位支持的必要性。 在他职业生涯的巅峰时期，这位科学家吸引了许多才华横溢的年轻物理学家到他在剑桥的实验室工作，其中包括 P. M. Blackett、John Cockcroft、James Chadwick 和 Ernest Walton。 苏联科学家卡皮察也参观了这个实验室。 在其中一封信中，Kapitsa 称卢瑟福为鳄鱼。 事实上，卢瑟福的声音很大，他不知道如何管理它。 主人在走廊里遇到某人的有力声音警告在实验室的人他的方法，员工有时间“收集他们的想法”。 卡皮察在《卢瑟福教授回忆录》中写道：“他的外貌比较粗壮，比一般人高，他的眼睛是蓝色的，总是很开朗，他的脸很有表情。他很灵活，他的声音很大，他不知道怎么调好”，大家都知道了，通过语调就可以判断出教授有没有精神。在他所有的人际交往中，他的真诚和自发性从第一句话就表现出来了……他的回答总是简短、清晰、准确。当他“有事被告知时，他会立即做出反应，不管是什么问题。你可以和他讨论任何问题——他立即开始心甘情愿地谈论它。” 尽管这使卢瑟福本人没有多少时间进行积极的研究工作，但他对正在进行的研究的浓厚兴趣和明确的领导能力有助于在他的实验室中保持高水平的工作。 卢瑟福有能力确定他的科学中最重要的问题，使研究主题成为自然界中未知的关系。 除了他作为理论家的先天天赋外，卢瑟福还具有实用性。 多亏了她，他总是能准确地解释观察到的现象，无论它们乍看起来多么不寻常。 学生和同事都记得这位科学家是一个善良、善良的人。 他们钦佩他非凡的创造性思维方式，回忆起他在每次新研究开始前愉快地说：“我希望这是一个重要的话题，因为还有很多事情我们不知道。” 出于对阿道夫·希特勒的纳粹政府所奉行的政策的担忧，卢瑟福于 1933 年成为学术救济委员会的主席，该委员会的成立是为了帮助那些逃离德国的人。 几乎在他生命的尽头，他以身体健康着称，并在短暂的疾病后于 19 年 1937 月 XNUMX 日在剑桥去世。 为表彰科学发展的杰出成就，这位科学家被安葬在威斯敏斯特教堂。 作者：萨明 D.K.
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