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Ernest Rutherford
30. August1871 – 19. Oktober1937
Ernest Rutherford
Geburtsland	Neuseeland
Geburtsort	Klares Wasser
Ort des Todes	Cambridge
Nobelpreis	Chemie
Jahr	1908
Grund	"Für seine Forschungen zum Aufbruch von Elementen und zur Chemie der radioaktiv Stoffe."
Vorgänger	Eduard Büchner
Nachfolger	Wilhelm Ostwald
Portal    Chemie

Ernest Rutherford, 1. Baron Rutherford von Nelson (Klares Wasser, 30. August1871 – Cambridge (Großbritannien), 19. Oktober1937) war ein Neuseeland-britischNatur- und Chemiker. Er wird auch der Vater des Kernphysik erwähnt. Er war der Pionier der Flugbahntheorie des Atom durch die Entdeckung der Zerstreuung von Rutherford.

Lebenszyklus

Rutherford war das vierte von zwölf Kindern von James Rutherford (1838-1928) und Martha Thompson (1842-1935). Als er sechzehn Jahre alt war, erhielt er ein Stipendium für das Nelson College, wo er sich auf akademischem Niveau hervortat. Im Alter von neunzehn Jahren erhielt er ein Stipendium für die Canterbury College, dass heutzutage die Universität Canterbury heiß. Eine Nachbildung seines Labors befindet sich im Kunstzentrum Christchurch im Christchurch.

In Canterbury lernte er Mary Georgina Newton (1876-1945) kennen, die Frau, die 1900 seine Frau werden sollte. Sie war die Tochter der Witwe, bei der Rutherford als Student lebte. Sie hatten später eine Tochter, Eileen Mary (1901-1930), die 1921 die britische Astrophysikerin heiratete. Ralph Fowler.

Er graduierte 1892 und erhielt im folgenden Jahr seinen Magister in Mathematik und Physik. Nach dem College und zwei Jahren Forschung erhielt Rutherford ein Stipendium, das ihm die finanzielle Möglichkeit gab, zu gehen England für eine Promotion reisen. In Cambridge beschloss er 1896, mit dem britischen Physiker zusammenzuarbeiten Joseph John Thomson zum Cavendish-Labor. Er unterstützte Thomson bei seiner Erforschung der Auswirkungen von Röntgenstrahlen, die 1895 von entdeckt wurden Wilhelm Röntgen, insbesondere auf die elektrischen Eigenschaften in Gasen. Thomson und Rutherford zeigten, dass Röntgenstrahlen Gasmoleküle in elektrisch positiv geladene Ionen aufteilen können, wodurch das Gas elektrisch leitfähig wird.

Da er in Cambridge keine Professur erhielt, nahm er die Stelle 1898 nach einer Bewerbung an Zweiter MacDonald-Professor für Physik zum McGill Universität auf kanadisch Montreal. Dort setzte er seine Forschungen zur Radioaktivität fort und führte die Arbeiten durch, die ihm den Nobelpreis einbrachten. Um 1907 kehrte Rutherford nach Großbritannien zurück und wurde zum Professor für Physik an der Universität Manchester. Zwölf Jahre später folgte er seinem Lehrer J.J. Thompson als Direktor des Cavendish-Labors in Cambridge, eine Position, die er bis zu seinem Tod innehatte. Als Laborleiter betreute er viele zukünftige Nobelpreisträger.

In den letzten Jahren seines Lebens war er Präsident der Akademischer Beistandsrat, eine Gruppe, die jüdische Wissenschaftler, die aus Nazideutschland flohen, unterstützte.

Arbeit

Elektromagnetismus

Für seine Doktorarbeit erforschte Rutherford die Auswirkungen von Elektromagnetische Wellen, erzeugt durch schnell wechselnde elektrische Ströme, auf die Magnetisierung von Eisen. Er beobachtete wider Erwarten, dass das Eisen im hochfrequenten elektromagnetischen Feld magnetisiert. Er zeigte weiter, dass elektromagnetische Wellen magnetisiertes Eisen entmagnetisieren können. Basierend auf seinen Beobachtungen entwickelte Rutherford ein Gerät, um elektromagnetische Wellen über eine Entfernung von wenigen Metern und sogar durch eine Steinmauer zu detektieren. Später haben andere Wissenschaftler, darunter der Italiener It Guglielmo Marconi wenden ähnliche Prinzipien bei der Entwicklung von Funktelegrafie.

Radioaktivität

Nach der zufälligen Entdeckung der Radioaktivität im Jahr 1896 durch den französischen Physiker Antoine Henri Becquerel Rutherford begann dieses Phänomen weiter zu untersuchen. Im 1898 er entdeckte, dass die Strahlung die aus dem radioaktiven Zerfall schwerer Elemente resultiert, besteht aus zwei Arten, die er Alpha und Beta erwähnt. Später kam ein dritter Typ hinzu, hochenergetisch ReichweiteStrahlung.

Zusammen mit dem jungen Chemiker Frederick Soddy er entdeckte, dass Radioaktivität ein Prozess ist, bei dem sich Atome eines Elements spontan in Atome eines anderen, ebenfalls radioaktiven Elements verwandeln. Diese umstrittene Theorie führte zu vielen Kontroversen, da Wissenschaftler bis dahin davon überzeugt waren, dass Atome in Elementen unveränderlich sind. Trotzdem wurde Rutherford 1903 zum Mitglied der königliche Gesellschaft und 1904 erhielt er von dieser Gesellschaft die Rumford-Medaille ausgezeichnet.

Während seiner Forschung fand Rutherford heraus, dass radioaktive Elemente immer gleich lange brauchen, um die Hälfte einer Probe zu zerfallen. Dafür führte er das Konzept ein „Halbwertszeit“ oder Halbwertszeit. 1904 schlug er vor, dass radioaktive Elemente mit extrem langen Halbwertszeiten eine Energiequelle für die Aufrechterhaltung der Kerntemperatur von der Erde. Dies würde das Alter der Erde erklären und damit die Zeit, die es dafür braucht natürliche Selektion wie der von Charles Darwin wurde 1859 nominiert.

Atomforschung

Unterschied zwischen Rosinenknödel-Modell von Thomson (oben) und Rutherfords Atommodell (unten).

Rutherfords wichtigste Arbeit entstand nach der Verleihung des Nobelpreises, nämlich die Streuung von Alphateilchen an Kernen: die Zerstreuung von Rutherford. Nach der Entdeckung der Radioaktivität hatte er begonnen, die wahre Natur der Alphastrahlung zu entdecken, die er für Heliumkerne hielt. McGill war es gelungen, Alpha-Teilchen in elektrischen und magnetischen Feldern zu biegen, was bewies, dass die Teilchen eine positive Ladung hatten. Experimentell konnte er dies erst nachweisen, als er 1907 nach Großbritannien zurückkehrte, wo ihm das hochmoderne Labor an der Manchester Faculty of Physics zur Verfügung gestellt wurde.

Zusammen mit seinen Assistenten Hans Geiger und Brian Marsden er baute ein Messgerät, mit dem er die Zahl der Alphateilchen zählen konnte, die aus einer radioaktiven Quelle stammten. Es bestand aus einer fluoreszierenden Platte von Zinksulfid die Alphateilchen als Lichtblitze sichtbar macht. Mit dieser Forschung gelang ihm 1908 der Nachweis, dass ein Alphateilchen tatsächlich ein Heliumkern war. Diese Experimente führten zu einer Messung der positiven elektrischen Ladung (2e = 9,3×10⁻¹⁰ esu (Elektrostatische Einheit)). Während dieser Forschung hatte er jedoch bemerkt, dass einige Alphateilchen beim Durchgang durch die dünne Metallplatte, die das Zählinstrument verschloss, leicht von ihrer geraden Bahn abgelenkt wurden. Diese Streuung war für Rutherford rätselhaft, da sie Thomsons "Plump-Pudding" -Modell widersprach.

Um dieses Phänomen genauer zu untersuchen, ließ er 1908 von seinen Assistenten Geiger und Marsden schwere Alphateilchen auf eine dünne Goldfolie. Die meisten Alphateilchen passierten es direkt, aber eine kleine Anzahl von Teilchen (1 von 8000) wurde zurückgeworfen. Es sah aus, als wären sie gegen etwas Hartes gestoßen; das in den Goldatomen verborgen war, war etwas Hartes und Massives genug, um die schweren Alphateilchen abzustoßen. Basierend auf dieser Beobachtung hat er 1911 sein Atommodell. Ihm zufolge besteht ein Atom aus einem sehr kleinen positiv geladenen Kern namens Kern, in dem die Elektronen umkreisen.^[1] 1912 . hinzugefügt Niels Bohr schloss sich ihm in Manchester an. Bohr kombinierte Rutherfords Atomtheorie mit der Quantentheorie von Max Planck und bildete damit die Grundlage für die moderne Kernphysik.

1917 zeigte Rutherford, dass Stickstoff- im Sauerstoff kann durch Bestrahlen dieses Elements mit Alphastrahlung verändert werden (¹⁴N → ¹⁷O-Proton). Er war der erste Mensch, der künstlich ein Atom fallen ließ verwandeln. 1920 sagte er die Existenz eines neutralen Kerns voraus. Dieses neutrale Teilchen, oder Neutron, wurde in 1932 vom Physiker aus Cambridge James Chadwick tatsächlich entdeckt, für die Chadwick drei Jahre später die Nobelpreis für Physik empfangen.

1934 entdeckte Rutherford das Wasserstoffisotop Tritium, bei der Erforschung der Kollision zweier Deuteriumkerne, bei denen ein Tritiumkern (triton) und ein Proton gebildet wurde. Er versuchte dann, Tritium in Wasser nachzuweisen, konnte dies jedoch vor seinem Tod nicht.

Anerkennung

Im 1908, dem Jahr, in dem es Rutherford gelang, ein Atom zu isolieren, erhielt er selbst die Ontving Nobelpreis für Chemie für „seine Forschungen zum Zerfall von Elementen und zur Chemie radioaktiver Stoffe“. Zuvor erhielt Rutherford bereits die Rumford-Medaille (1904), und dann die Matteucci-Medaille (1913), die Copley-Medaille (1922) und die Faraday-Medaille (1930).

In Anerkennung seiner Verdienste wurde Rutherford 1914 in Neuseeland benannt Adelsstand erhaben und erlaubte sich dann Lord Rutherford von Nelson zu erwähnen. Er ist auf dem neuseeländischen Hundert-Dollar-Schein mit einigen seiner Laborgeräte im Hintergrund abgebildet.

Außerdem ist es Chemisches Elementrutherfordium nach ihm benannt, sowie der Asteroid (1249) Rutherfordia.

Veröffentlichungen

• Radioaktivität (1904), 2. Aufl. (1905), ISBN 978-1-60355-058-1
• Radioaktive Transformationen (1906), ISBN 978-1-60355-054-3
• Radioaktive Stoffe und ihre Strahlungen (1919)
• Die elektrische Struktur der Materie (1926)
• Strahlungen radioaktiver Stoffe (1930, mit J. Chadwick und CD. Ellis)
• Die künstliche Transmutation der Elemente (1933)
• Die neuere Alchemie (1937)

Verweis auf Rutherford von Arthur Conan Doyle

Herr Arthur Conan Doyle war einer von Rutherfords Schülern. Rutherford hatte einen solchen Einfluss auf ihn, dass Doyle ihn, als er später Schriftsteller wurde, als seine Figur bezeichnete Professor Herausforderer in einem seiner bekanntesten Bücher (neben dem über Sherlock Holmes) Die verlorene Welt.

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