Ernest Rutherford

Ernest Rutherford (Nelson, Új-Zéland 1871. augusztus 30. – Cambridge, 1937. október 19.) világhírű kémikus és fizikus szegény családból származott, ezért csak állami ösztöndíjjal tanulhatott. Miután szülőföldjén elvégezte az egyetemet, Cambridge-be ment, és a híres tudósnál, J. J. Thomsonnál folytathatott tudományos kísérleteket a Cavendish Laboratóriumban. Tanszéket kapott a montreáli McGill Egyetemen. Később a manchesteri egyetemre került, majd Thomson után átvette a Cavendish Laboratórium igazgatását. A huszadik század egyik legnagyobb kísérleti fizikusa volt. Kutatásainak elismeréseként 1908-ban elnyerte a kémiai Nobel-díjat.

Rutherford munkássága elsősorban az atomszerkezet megismerésében volt alapvető fontosságú, neki köszönhető az atommag felfedezése. Kezdetben a nagyfrekvenciájú elektromágneses hullámokat vizsgálta, majd felismerte a röntgensugarak és radioaktív sugárzás közötti eltéréseket. 1896-ban Becquerel francia fizikus rájött arra, hogy az uránszurokérc nagy áthatolóképességű láthatatlan sugárzást bocsát ki. Ezt a sugárzást vizsgálva a Curie házaspár megfogalmazta a radioaktivitás jelenségét. Ezzel kezdetét vette az atomszerkezet-kutatás, melynek egyik legkiemelkedőbb alakja Ernest Rutherford lett. Felfedezte a radioaktív sugárzás két fajtáját, az alfa- és a béta-sugárzást (1897), majd kimutatta, hogy az alfa-részecskék valójában héliumatommagok (1908). Felfedezte a radont, továbbá a rádium, a polónium, és a bizmut számos új radioaktív izotópját. Frederick Soddyval 1902-ben arra a következtetésre jutott, hogy a radioaktív sugárzás atomátalakulási folyamatok következtében keletkezik. Felismerte a radioaktív bomlás exponenciális törvényét, és bevezette a felezési idő fogalmát. 1911-ben alkotta meg az atommagból és a körülötte keringő elektronokból álló atommodelljét. Évekkel később létrehozta az első mesterséges magátalakulást.

Démokritosz ókori görög materialista filozófus azt állította, hogy az anyagnak létezik olyan apró részecskéje, mely tovább már nem bontható, vagyis oszthatatlan. A legapróbb részecskét atomnak nevezte el. Ez az alapelv a 20. század elején a radioaktivitás felfedezésével tarthatatlanná vált. Kitűnt, hogy az atom mégsem oszthatatlan. Rutherford kísérleti úton állapította meg az atom főbb részeit és a benne lévő méretarányokat. Vékony aranylemezt bombázott alfa részecskékkel, és megfigyelte, hogy e pozitív elektromos töltésű részecskék az atomokon minden irányba szétszóródnak, részben vissza is pattannak.



Ebből arra következtetett, hogy az atom szerkezete nem egységes, hanem van egy központi rész, mely kisméretű, pozitív töltésű és viszonylag nagy tömegű, és ezt atommagnak nevezte el. Ezzel megszületett a nukleáris atommodell, amely szerint létezik a pozitív töltésű atommag, mely körül negatív töltésű elektronok keringenek.

Rutherford atommodellje fordulópontot jelentett az atomszerkezet kutatásában, bár nem bizonyult tökéletesnek. A klasszikus elektrodinamika elveiből következő problémákat később Niels Bohr igyekezett elhárítani három posztulátumával, melyeket a kvantumelmélet alapján vezetett be.

Rutherford atommaggal kapcsolatos felfedezése a tudományban új korszakot nyitott meg, a nukleáris fizika, vagyis az atommagfizika és alkalmazásainak korszakát. Az elmúlt száz év alatt a magfizika alkalmazásai mindennapi életünk részévé váltak. Többek között a nukleáris energia révén villamos energiát nyerünk, számos fontos ipari és tudományos jellegű berendezés és műszer megszületését köszönhetjük a nukleáris fizikának, az orvosi, illetve gyógyászati eljárások alkalmazása is igen gyümölcsöző stb. A magfizika eredményei sok területen javítják az emberek életminőségét, de ki kell hangsúlyoznunk a veszélyeket is, melyek elsősorban a nukleáris fegyverekre, az atomreaktorok esetleges meghibásodására, a radioaktivitás roncsoló hatásaira vonatkoznak.

Ernest Rutherford tudományos munkásságának elismeréseként 1931-ben lovagi rangot kapott. Kollégái Krokodilus néven emlegették, amit egyik kedvenc tanítványa, Pjotr Kapica orosz fizikus adott neki. Talán testes alkata, hangos, dörmögő hangja, szigorú elvei és hatalmas munkabírása, amit munkatársaitól is megkövetelt, járultak hozzá e név megalkotásához.
Rutherford előtt senki sem merte említeni ezt a becenevet, de ő ismerte és titokban büszke volt rá. Annak az új épületnek a falát, amelyet Kapica igen erős mágneses terekkel folytatott kísérletei számára emeltek, minden hivatalos indoklás nélkül egy krokodilus domborműve díszíti…



George Gamow Nobel-díjas fizikus paródiája Ernest Rutherfordról, vagyis a Krokodilusról egy vers formájában:

… e jóképű, szivélyes szőke lord
Nem más mint a brit Ernest Rutherford.
Egy új-zélandi farmer volt az apja,
S paraszti voltát le sem tagadhatja;
Mikor „halkan” beszél, vagy „lágyan” énekel,
Hangját a párnázott ajtó sem fogja fel,
Hát még ha bosszantják, és bősz haragra gerjed,
Elképzelni se jó a súlyos dörgedelmet,
Amelyet osztogat; s hogy ő a föld fia,
E stílussal nem sikerül titkolnia.
De hadd mesélek el inkább egy esetet.

Egy ízben Gamowot teára hívta meg,
Amelyet Bohr tiszteletére rendezett
(Bohr nevéről tán hallott már az olvasó).
A társaságban sok mindenről folyt a szó:
A férfiaknál golf s krikett a téma,
A nők pedig — még erre nem volt példa —
Divatról beszéltek; csak Bohr unatkozott
S szólt Gamowhoz, az ablakra mutatva: „ott
Az udvaron motorkerékpárt láttam …
A működését megmutatná? Nos, utánam”!

S már ment is lefelé, a társa meg
Követte, hisz mi mást is tehetett?!
És lenn az udvaron Gamow sorjában
Elmondta, mi mire való, s a lázban
Égő Bohr úgy pattant nyeregbe, mint aki
Motorversenyre készül hajtani.
Az utcán gázt adott és — fel a járdakőre;
Ember, állat riadtan menekült előle.
De a lendület biz hamar alábbhagyott,

Bohr nem jutott el messzire, s ahogy
Úgy ötven yardnyi út után keresztben
Megállt a járdán, s akár egy veretlen
Hadvezér, kihúzta magát a motoron —
Az egész Queen Roadon megállt a forgalom

Közben Gamow is odaért és mindent megtett,
Hogy helyreállítsa a tömegben a rendet,
S azon fohászkodott: inkább az ördögöt,
Mint Rutherfordot most! De máris dörmögött
A mély hang mögötte: „Gamow, az istenit!
Ha még egyszer od’ adja Bohrnak ezt a járgányt,
Hogy botrányt csináljon itt az utcán, hát
Esküszöm kitaposom a belit!”

(Bárány György fordítása)