Ernest Rutherford

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Ernest Rutherford Premiu Nobel
Ernest Rutherford LOC.jpg
Ernest Rutherford
Nome completu RTRT895E
Nacencia 30 d'agostu de 1871
Residencia Bandera de Inglaterra Inglaterra
Nacionalidá Bandera de Nueva Zelanda Neozelandesa y Bandera del Reinu Xuníu británica
Campu Química y Física
Instituciones McGill University
University of Manchester
Alma máter University of Canterbury
Cambridge University
Supervisor doctoral Joseph John Thomson Nobel prize medal.svg
Estudiantes
destacaos
Mark Oliphant
Patrick Blackett Nobel prize medal.svg
Hans Geiger
Niels Bohr Nobel prize medal.svg
Otto Hahn Nobel prize medal.svg
Cecil Powell Nobel prize medal.svg
Teddy Bullard
Pyotr Leonidovich Kapitsa Nobel prize medal.svg
John Cockcroft Nobel prize medal.svg
Ernest Walton Nobel prize medal.svg
Charles Drummond Ellis
James Chadwick Nobel prize medal.svg
Ernest Marsden
Edward Andrade
Frederick Soddy Nobel prize medal.svg
Edward Victor Appleton Nobel prize medal.svg
Bertram Boltwood
Kazimierz Fajans
Charles Galton Darwin
Henry Moseley
A.J.B.Robertson
Conocíu por Ser el padre de la física nuclear
Premios
destacados
Nobel prize medal.svg Premiu Nobel de química
Notas
Foi suegru de Ralph Fowler
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Ernest Rutherford, OM, PC, FRS, conocíu tamién como Lord Rutherford (Brightwater, Nueva Zelanda, 30 d'agostu de 1871Cambridge, Reinu Xuníu, 19 d'ochobre de 1937), foi un físicu y químicu neozelandés.

Dedicar al estudiu de les partícules radioactives y llogró clasificales en alfa (α), beta (β) y gamma (γ). Topó que la radioactividá diba acompañada por una desintegración de los elementos, lo que-y valió ganar el Premiu Nobel de Química en 1908. Débese-y un modelu atómicu, col que probó la esistencia del núcleu atómicu, nel que s'axunta tola carga positiva y casi tola masa del átomu. Consiguió la primera transmutación artificial cola collaboración del so discípulu Frederick Soddy.

Mientres la primer parte de la so vida consagrar por completu a les sos investigaciones, pasó la segunda metá dedicáu a la docencia y dirixiendo los Llaboratorios Cavendish de Cambridge, onde s'afayó'l neutrón. Foi maestru de Niels Bohr y Otto Hahn.

Los primeros años[editar | editar la fonte]

El so padre, James, yera un escocés granxeru y mecánicu, y la so madre, Martha Rutherford, nacida n'Inglaterra, yera maestra, emigró enantes de casase. Dambos deseyaben dar a los sos fíos una bona educación y tratar de que pudieren prosiguir los sos estudios.

Rutherford destacó bien llueu pol so interés y la so capacidá pa la aritmética. Los sos padres y el so maestru animar enforma, y resultó ser un alumnu brillosu, lo que-y dexó entrar nel Nelson College, nel que tuvo tres años. Tamién tenía grandes cualidaes pal rugby, lo que-y valía ser bien popular na so escuela. L'últimu añu, terminó en primer llugar en toles asignatures, gracies a lo cual entró na Universidá, nel Canterbury College, nel que siguió practicando'l rugby y nel que participó nos clubes científicos y de reflexón.

Por esa dómina empezó a manifestase'l xeniu de Rutherford pa la esperimentación: les sos primeres investigaciones demostraron que'l fierro podía magnetizarse per mediu d'altes frecuencies, lo que de por sí yera un descubrimientu. Les sos escelentes resultancies académiques dexáron-y prosiguir los sos estudios y les sos investigaciones mientres cinco años en total nesa Universidá. Llicenciar en Christchurch y pocu dempués consiguió la única beca de Nueva Zelanda pa estudiar matemátiques, y sobrevivió l'últimu añu como maestru. Llogró d'esa manera'l títulu de Master of Arts con una doble primer clase en matemátiques y física.

En 1894 llogró'l títulu de Bachelor of Science, que-y dexó prosiguir los sos estudios en Gran Bretaña, nos Llaboratorios Cavendish de Cambridge, so la dirección del descubridor del electrón, J.J. Thomson a partir de 1895. Foi'l primera estudiante de ultramar qu'algamó esta posibilidá. Antes de salir de Nueva Zelanda, prometer con Mary Newton, una moza de Christchurch. Nos llaboratorios Cavendish, reemplazaría años más tarde al so maestru J.J. Thomson.

Cambridge, 1895-1898[editar | editar la fonte]

En primer llugar prosiguió les sos investigaciones alrodiu de les ondes hercianes, y sobre la so recepción a gran distancia. Fixo una estraordinaria presentación de los sos trabayos ante la Cambridge Physical Society, que se publicar nes Philosophical Transactions de la Royal Society, fechu pocu habitual pa un investigador tan nuevu, lo que lu sirvió p'algamar notoriedá.

N'avientu de 1895, empezó a trabayar con Thomson nel estudiu del efectu de los rayos X sobre un gas. Afayaron que los rayos X teníen la propiedá de ionizar el aire, cuidao que pudieron demostrar que producía grandes cantidaes de partícules cargaes, tantu positives como negatives, y que eses partícules podíen recombinarse pa dar llugar a átomos neutros. Pela so parte, Rutherford inventó una técnica pa midir la velocidá de los iones, y la so tasa de recombinación. Estos trabayos fueron los que lu conducieron pel camín a la fama.

En 1898, en pasando tres años en Cambridge, cuando cuntaba con 27 años, propunxéron-y una cátedra de física na Universidá McGill de Montreal, qu'aceptó darréu, yá que amás la cátedra representaba pa él la posibilidá de casase cola so prometida.

Montreal, 1898-1907: radioactividá[editar | editar la fonte]

Becquerel afayó por esa dómina (1896) qu'el uraniu emitía una radiación desconocío, la "radiación uránica". Rutherford publicó en 1899 un documentu esencial, nel qu'estudiaba la manera que podíen tener eses radiaciones de ionizar l'aire, asitiando al uraniu ente dos plaques cargaes y midiendo la corriente que pasaba. Estudió asina'l poder de penetración de les radiaciones, cubriendo les sos amueses d'uraniu con fueyes metáliques de distintes espesures. Diose cuenta de que la ionización empezaba menguando rápido conforme aumentaba la espesura de les fueyes, pero que percima d'una determinada espesura menguaba más sele. Por ello dedució que l'uraniu emitía dos radiaciones distintos, cuidao que teníen poder de penetración distintu. Llamó a la radiación menos caltriante radiación alfa, y a la más caltriante (y que producía necesariamente una menor ionización cuidao que travesaba l'aire) radiación beta.

En 1900, Rutherford cásase con Mary Newton. D'esti matrimoniu nació en 1901 la so única fía, Eileen.

Por esa dómina, Rutherford estudia'l torio y dase cuenta, al utilizar el mesmu dispositivu que pal uraniu, de qu'abrir una puerta nel llaboratoriu alteria notablemente l'esperimentu, como si los movimientos del aire pudieren alteriar l'esperimentu. Llueu va llegar a la conclusión de qu'el torio esprende una emanación, tamién radiactiva, cuidao que al aspirar l'aire qu'arrodia'l torio, dase cuenta de qu'esi aire tresmite la corriente fácilmente, inclusive a gran distancia del torio.

Tamién nota que les emanaciones de torio namái permanecen radiactives unos diez minutos y que son partícules neutres. El so radiactividad nun se ve alteriada por nenguna reacción química, nin por cambeos nes condiciones (temperatura, campu eléctrico). Dase cuenta coles mesmes de que la radiactividad d'eses partícules escai exponencialmente, cuidao que la corriente que pasa ente los electrodos tamién lu fai, y afaya asina'l periodu de los elementos radiactivos en 1900. Cola ayuda d'un químicu de Montreal, Frederick Soddy, llega en 1902 a la conclusión de que les emanaciones de torio son efectivamente átomos radiactivos, pero ensin ser torio, y que la radioactividá vien acompañada d'una desintegración de los elementos.

Esti descubrimientu provocó una gran movición ente los químicos, bien convencíos del principiu de indestructibilidad de la materia. Una gran parte de la ciencia de la dómina basar nesti conceutu. Por ello, esti descubrimientu representa una auténtica revolución. Sicasí, la calidá de los trabayos de Rutherford nun dexaben marxe a la dulda. El mesmu Pierre Curie tardó dos años n'almitir esta idea, a pesar de que yá constatara con Marie Curie que la radioactividá causaba una perda de masa nes amueses. Pierre Curie cuntaba que perdíen pesu ensin camudar de naturaleza.

Les investigaciones de Rutherford tuvieron la reconocencia en 1903 de la Royal Society, que-y otorgó la Medaya Rumford en 1904. Resumió la resultancia de les sos investigaciones nun llibru tituláu Radioactividá en 1904, nel qu'esplicaba que la radioactividá nun taba influyida poles condiciones esternes de presión y temperatura, nin poles reacción químiques, pero que portaba una emisión de calor cimero al d'una reacción química. Esplicaba tamién que se producíen nuevos elementos con característiques químiques distintes, mientres sumíen los elementos radiactivos.

Al pie de Frederick Soddy, calculó que la emisión d'enerxía térmica por cuenta de la desintegración nuclear yera ente 20.000 y 100.000 vegaes cimera al producíu por una reacción química. Llanzó tamién la hipótesis de que tal enerxía podría esplicar la enerxía desprendida pol sol. Él y Rutt cunten que si la tierra caltién una temperatura constante (no que concierne al so núcleu), débese ensin dulda a les reacciones de desintegración que se producen nel so senu. Esta idea d'una gran enerxía potencial almacenada nos átomos va atopar un añu dempués un principiu de confirmación cuando Albert Einstein afaye la equivalencia ente masa y enerxía. Tres estos trabayos, Otto Hahn, el descubridor de la fisión nuclear xuntu con Fritz Strassmann, va allegar a estudiar con Rutherford en McGill mientres unos meses.

Al traviés numberosos estudios con elementos radiactivos repara qu'estos emiten dos tipos de radiación. El primer tipu de radiación al que denomina rayo alfa ye altamente enerxéticu pero tien pocu algame y ye absorbida pel mediu con rapidez. El segundu tipu de radiación ye altamente caltriante y d'enforma mayor algame, denominar rayo beta. Por aciu l'usu de campos eléctricos y magnéticos analiza estos rayos y deduz la so velocidá, el signu de la so carga y la relación ente carga y masa. Tamién atopa un tercer tipu de radiación bien enerxético al que va denominar rayo gamma.

Manchester, 1907-1919: el núcleu atómicu[editar | editar la fonte]

En 1907, llogra una plaza de profesor na Universidá de Mánchester, onde va trabayar al pie de Hans Geiger. Al pie de ésti, va inventar un contador que dexa detectar les partícules alfa emitíes por sustances radiactives (prototipu del futuru contador Geiger), yá que ionizando el gas que s'atopa nel aparatu, producen una descarga que puede detectase. Esti dispositivu déxa-yos envalorar el númberu de Avogadro de manera bien directa: pescudando'l periodu de desintegración del radio, y midiendo col so aparatu'l númberu de desintegraciones per unidá de tiempu. D'esa manera deducieron el númberu d'átomos de radio presente na so amuesa.

Primer transmutación de la materia, de Nitróxenu a Osíxenu, efectuáu por Ernest Rutherford

En 1908, al pie de unu de los sos estudiantes, Thomas Royds, demuestra de manera definitiva lo que se suponía: que les partícules alfa son núcleos de heliu. En realidá, lo que prueben ye qu'una vegada lliberaes de la so carga, les partícules alfa son átomos d'heliu. Pa demostralo, aislló la sustanza radiactivo nun material abondo delgao por que les partícules alfa travesar efectivamente, pero pa ello bloquia cualquier tipu de "emanación" d'elementos radiactivos, esto ye, cualquier productu de la desintegración. Recueye de siguío el gas que se topa alredor de la caxa que contién les amueses, y analiza el so espectru. Atopa entós gran cantidá d'heliu: los núcleos que constitúin les partícules alfa recuperaron electrones disponibles.

Esi mesmu añu gana'l Premiu Nobel de Química polos sos trabayos de 1908. Va Sufrir sicasí un pequeñu disgustu, pos él considérase fundamentalmente un físicu. Una de les sos cites más famoses ye que "la ciencia, o ye Física, o ye filatelia", colo qu'ensin dulda asitiaba la física percima de toles demás ciencies.

En 1911 va faer la so mayor contribución a la ciencia, al afayar el núcleu atómicu. Reparara en Montreal al bombardear una fina llámina de mica con partícules alfa, que se llograba una deflexión de diches partícules. Al retomar Geiger y Marsden de manera más concienzudo estos esperimentos y utilizando una llámina de oru, diéronse cuenta de que delles partícules alfa esviábense más de 90 graos. Rutherford llanzó entós la hipótesis, que Geiger y Marsden enfrentaron a les conclusiones del so esperimentu, de que nel centru del átomu tenía d'haber un "núcleu" que contuviera casi tola masa y tola carga positiva del átomu, y que de fechu los electrones teníen de determinar el tamañu del átomu. Esti modelu planetariu fuera suxuríu en 1904 por un xaponés, Hantarō Nagaoka, anque pasara desapercibíu. Oxetábase-y que nesi casu los electrones tendríen qu'irradiar xirando alredor del núcleu central y, arriendes d'ello, cayer. Les resultancies de Rutherford demostraron qu'esi yera ensin duldar el modelu bonu, cuidao que dexaba prever con exactitú la tasa d'espardimientu de les partícules alfa en función del ángulu d'espardimientu y de un orde de magnitú pa les dimensiones del núcleu atómicu. Les últimes oxeciones teóriques (sobre la irradiación del electrón) esmorecer colos principios de la teoría cuántica, y l'adaptación que fixo Niels Bohr del modelu de Rutherford a la teoría de Max Planck, lo que sirvió pa demostrar la estabilidá del átomu de Rutherford.

En 1914 empieza la Primer Guerra Mundial, y Rutherford concentrar nos métodos acústicos de detección de submaríns. Tres la guerra, yá en 1919, lleva a cabu'l so primera transmutación artificial. Dempués de reparar los protones producíos pol bombardéu de hidróxenu de partícules alfa (al reparar el ceguñu que producen en pantalles cubiertes de sulfuru de cinc), dase cuenta de que llogra munchos d'esos ceguños si realiza'l mesmu esperimentu con aire y entá más con nitróxenu puru. Deduz d'ello que les partícules alfa, al cutir los átomos de nitróxenu, producieron un protón, ye dicir que'l núcleu de nitróxenu camudó de naturaleza y tresformóse en osíxenu, al absorber la partícula alfa. Rutherford acababa de producir la primera transmutación artificial de la hestoria. Dalgunos cunten que foi'l primera alquimista que consiguió'l so oxetivu.

Cambridge, 1919-1937: la edá d'oru en Cavendish[editar | editar la fonte]

Esi mesmu añu asocede a J.J. Thomson nel llaboratoriu Cavendish, pasando a ser el direutor. Ye'l principiu d'una edá d'oru pal llaboratoriu y tamién pa Rutherford. A partir d'esa dómina, la so influencia na investigación nel campu de la física nuclear ye enorme. Por casu, nuna conferencia que pronuncia ante la Royal Society, yá alude a la esistencia del neutrón y de los isótopos del hidróxenu y del heliu. Y éstos afayaránse nel llaboratoriu Cavendish, so la so dirección. James Chadwick, descubridor del neutrón, Niels Bohr, que demostró que'l modelu planetariu de Rutherford nun yera inestable, y Robert Oppenheimer, al que se considera'l padre de la bomba atómica, tán ente los qu'estudiaron nel llaboratoriu nos tiempos de Rutherford. Moseley, que foi alumnu de Rutherford, demostró, utilizando la esviación de los rayos X, que los átomos cuntaben con tantos electrones como cargues positives había nel núcleu, y que d'ello resultaba que les sos resultancies "confirmaben con fuerza les intuiciones de Bohr y Rutherford".

El gran númberu de clases que dio nel llaboratoriu Cavendish, la gran cantidá de contactos que tuvo colos sos estudiantes dio una imaxe de Rutherford como una persona bien pegada a los fechos, entá ye más qu'a la teoría, que para él namái yera parte d'una "opinión". Esti apegu a los fechos esperimentales, yera'l niciu d'un gran rigor y de una gran honestidá. Cuando Enrico Fermi consiguió desintegrar diversos elementos cola ayuda de neutrones, escribiólu pa felicita-y d'haber consiguíu "escapar de la física teórica".

Sicasí, por fortuna, Rutherford nun se detenía nos fechos, y la so gran imaxinación dexába-y entever más allá, les consecuencies teóriques más alloñaes, pero nun podía aceptar que se complicaren les coses en devanéu. Con frecuencia faía observaciones nesti sentíu a los visitantes del llaboratoriu que veníen esponer los sos trabayos a los estudiantes y a'l investigadores, cualesquier que fora la fama del visitante. El so apegu a la simplicidá yera casi proverbial. Como él mesmu dicía: "Yo mesmu soi un home senciellu".

La so autoridá nel llaboratoriu Cavendish nun se basaba na medrana que pudiera inspirar. Otra manera, Rutherford tenía un calter garapoleru. Sabíase que taba avanzando nos sos trabayos cuando se-y oyía canturrear nel llaboratoriu. El so alumnos respetar enforma, non tantu polos sos pasaos trabayos o pol mitu que lu arrodiaba como pola so curiosa personalidá, la so arrogancia y la so autoridá intelectual. El so discípulu rusu Peter Kapitza moteyó-y "el cocodrilu" y asina yera conocíu ente los sos colegues. Non porque fuera tarrecible o peligrosu, sinón porque pa un soviéticu tan alloñáu de los ríos africanos, el conceutu de cocodrilu representaba una terrible fuerza. Anque naide -y llamabe asina de frente, Rutherford saber bien y arguyecíase de callao. Ye más, l'edificiu construyíu pa los estudios de Kapitza, tenía un gran baxorrelieve d'un cocodrilu.[1]

Tamién esta ye pa Rutherford la dómina de los honores: foi presidente de la Royal Society ente 1925 y 1930, y chairman de la Academic Assistance Council, que nesos políticamente aturbolinaos tiempos, ayudaba a los universitarios alemanes que fuxíen del so país. Tamién se-y concedió la Medaya Franklin en 1924 y de la Medaya Faraday en 1936. Realizó'l so últimu viaxe a Nueva Zelanda, el so país de nacencia, que nunca escaeció, en 1925 y foi recibíu como un héroe. Algamó la nobleza en 1931 y llogró el títulu de Barón Rutherford de Nelson, de Cambridge. Pero esi mesmu añu morrió la so única fía, Eileen, nueve díes dempués de dar a lluz al so cuartu fíu.

Rutherford yera un home bien robustu y entró nel hospital en 1937 pa una operación menor, tres mancase podando unos árboles de la so propiedá. Al so regresu a la so casa, paecía recuperase ensin problemes, pero'l so estáu agravóse de secute. Morrió'l 19 d'ochobre y soterróse-y na abadía de Westminster, xuntu a Isaac Newton y Kelvin.


Predecesor:
Eduard Buchner
Premiu Nobel de Química
Nobel prize medal.svg

1908
Socesor:
Wilhelm Ostwald

Notes y referencies[editar | editar la fonte]

  1. Gamov George. Biografía de la física. Salvat. 1971. Pág. 179-180

Enllaces esternos[editar | editar la fonte]

Ernest Rutherford