A krumpliföldről a Nobel-díjig: Ernest Rutherford élete

2022. augusztus 30. 19:20 MTI

151 éve, 1871. augusztus 30-án született Ernest Rutherford, az atommag fogalmának bevezetője, az alfa-részecskék felfedezője. Frederick Soddy-val 1902-ben kidolgozták az elemek spontán radioaktív bomlásának elméletét, amely alapjaiban rázta meg a klasszikus kémiát.

Rutherford 1905-ben, a McGill Egyetemen (Wikipedia / Materialscientist / CC BY-SA 4.0)

Korábban

Egy új-zélandi farmon született, tizenkét gyermek közül másodikként. Harsány és érdes modorát csillogó intellektus feledtette, de sikerében igen nagy szerepet játszott kitartása és elfogulatlansága. Ösztöndíjjal került a Cambridge-i Egyetemre, a legenda szerint amikor krumpliültetés közben megkapta a hírt, azonnal eldobta az ásót és felült az első Angliába tartó hajóra.

Cambridge-ben először rádióhullámokkal dolgozott, de meggyőzték, hogy a rádiónak nincs jövője, így három év után Kanadába ment, ahol a nemrég felfedezett radioaktivitást kezdte kutatni. 1898-ban felismerte, hogy a sugárzás két részből áll: egy részét a nagyon vékony szilárd anyag is elnyeli, ezeket alfa-sugaraknak nevezte el, a másik részt pedig, amelynek elnyeletéséhez jóval vastagabb rétegre volt szükség, béta-sugaraknak. Később azt is bebizonyította, hogy a sugárzásnak van egy rövid hullámhosszúságú elektromágneses része is, ezek a gamma-sugarak.

Frederick Soddy-val a radioaktív elemeket tanulmányozva 1902-ben kidolgozták az elemek spontán radioaktív bomlásának elméletét: eszerint az egyik elem atomja bomlás következtében egy másik elem atomjává alakulhat át. Felfedezésük alapjaiban rázta meg a klasszikus kémiát, amely az anyagok állandóságát hirdette, s az atombomlást az alkimisták tévképzetének tekintette. Rutherford azt is észrevette, hogy a bomlás, a radioaktív magok számának időbeli csökkenése mértani haladvány szerint történik, s bevezette a felezési idő fogalmát.

1907-ben a Manchesteri Egyetem professzora lett, s az asszisztense, Hans Geiger által készített készülékkel megmérték a hélium alfa-sugárzását, majd meghatározták a hélium rádiumból való keletkezésének ütemét. Rutherford e két adatból meghatározta az Avogadro-számot, azaz a bármely anyag gramm-mólsúlynyi mennyiségében lévő molekulák számát. 1908-ban bebizonyították, hogy az alfa-részecske valójában a hélium atommagja – ebben az évben kapta meg Rutherford a kémiai Nobel-díjat radioaktivitással kapcsolatos kutatásaiért. Ő maga úgy tartotta, csak két tudomány létezik, a fizika és a bélyeggyűjtés, a sors iróniájaként azonban a kémiai Nobelt ítélték neki oda.

1910-ben ionizált héliummagokat, azaz alfa-részecskéket lőtt egy aranyfóliára, s legnagyobb csodálkozására egyes részecskék visszapattantak. A jelenség egyetlen lehetséges magyarázata az volt, hogy az atom belsejében súlyos mag van – így dolgozta ki atommodelljét. Eszerint a pozitív töltések igen kis helyen, koncentrálva helyezkednek el (a térfogat tízezred részét kitevő atommag tömege az atomtömeg 99,999 százaléka), e körül keringenek a kis tömegű, negatív elektronok, amelyek kiegyenlítik a mag pozitív töltését. A tudós 1937. október 19-én Cambridge-ben halt meg.