ERNEST RUTHERFORD (1871-1937)

ERNEST RUTHERFORD

Ernest Rutherford este in general considerat cel mai mare fizician experimentator al secolului al XX-lea. El a initiat studiul radioactivitatii si al fizicii nuc]_eare p_e linga marea lor importanta teoretica, descoperirile lui au avut ₀ sama larga de aplicatii: arme nucleare, centrale nuclearo-electrice, trasc,_rj radio­activi, datarea radioizotopica. Impactul lui asupra lumii a fost prj^ _urmare puternic si probabil ca se va mentine inca multa vreme.

Rutherford s-a nascut si a crescut in Noua Zeelanda. Acolo a obtinut la Colegiul Canterbury, trei titluri stiintifice (licenta, masteratul si ^oc'tora-tul) pina la virsta de douazeci si trei de ani. in anul urmator, i s-a acordat o bursa la Universitatea Cambridge din Anglia, unde a petrecut trtj _an; _ca asistent de cercetare al lui J.J. Thompson, unul din marii oameni d_{e s}tji_nt_a din acea vreme. La virsta de douazeci si sapte de ani a devenit t)_rof_esor de fizica la Universitatea McGill din Canada, unde a stat noua _inj g._a intors in Anglia in 1907, ca sef al departamentului de fizica al Uni_ersj_tatj; din Manchester. in 1919 a revenit la Cambridge, de data aceasta ca ^rector al Laboratorului Cavendish. A ramas acolo pentru tot restul vietij

Radioactivitatea fusese descoperita in 1896, de catre savantulfrancez Antoine Henry Becquerel, in timp ce facea experiente cu com^d H_e uraniu. Dar Becquerel si-a pierdut curind interesul pentru acest dc_meniu astfel ca majoritatea cunostintelor noastre in materie provin din cer-_et_ariie cuprinzatoare ale lui Rutherford. (Marie si Pierre Curie au identificat alte doua elemente radioactive - poloniul si radiul -, dar nu au facut _nj_c; descoperire de importanta fundamentala.)

intr-o prima faza, Rutherford a constatat ca emisiile radioact_{ve a}l_e uraniului constau in doua componente diferite, pe care le-a numit rt_{ze a}if_a si raze beta. Mai tirziu, el a demonstrat natura fiecareia dintre ^c°nin_;)nent_e (ele constind in particule rapide) si a aratat ca mai exista si o _{l tre}|_a componenta, reprezentata de razele pe care le-a numit gamma.

O importanta caracteristica a radioactivitatii o constituie enercj_a j_m_ plicata in ea. Becquerel, sotii Curie si majoritatea celorlalti oam,_m- ^_e

stiinta credeau ca energia provine dintr-o sursa externa. Dar Rutherford a demonstrat ca energia implicata - care era mult mai mare decit cea elibe­rata in reactiile chimice - venea din interiorul atomilor individuali de uraniu! Astfel, el a inventat conceptul de energie nucleara.

Oamenii de stiinta au presupus intotdeauna ca atomii sint indestructi­bili si imuabili. Dar Rutherford (cu ajutorul unui asistent foarte talentat, Frederick Soddy) a demonstrat ca ori de cite ori un atom emite raze alfa sau beta, el se transforma intr-un atom de un tip diferit. La inceput, chimistilor le-a fost greu sa admita acest lucru; dar Rutherford si Soddy au pus in evidenta toata seria de dezintegrari care duc la transformarea uraniului in plumb. El a masurat ratele de dezintegrare si a formulat importantul concept de "timp de injumatatire'. S-a ajuns astfel la tehnica datarii cu izotopi radioactivi, care a devenit una dintre cele mai impor­tante aplicatii in geologie, arheologie, astronomie si multe alte domenii. Uluitoarea serie de descoperiri i-a adus lui Rutherford Premiul Nobel din 1908 (Soddy a primit si el, mai tirziu, Premiul Nobel), dar abia ulterior avea sa inregistreze cea mai mare realizare a sa. El a observat ca particulele alfa rapide pot sa strabata o placuta subtire de aur (nelasind gauri vizibile!), desi erau putin deviate de la linia dreapta. Aceasta sugera faptul ca atomii de aur, departe de a fi obiecte tari, impenetrabile, ca niste "bile miniaturale de biliard' - cum crezusera inainte oamenii de stiinta -, erau moi in inte­rior! Parea ca micile particule alfa pot patrunde prin atomii de aur ca un glont cu viteza mare printr-o piftie.

Dar Rutherford (lucrind cu Geiger si Marsden, doi asociati mai tineri) a descoperit ca unele din particulele alfa erau puternic deviate cind loveau folia de aur, iar altele, chiar respinse! Rutherford simtea ca este la mijloc ;eva foarte important; a repetat experimentul de multe ori, numarind cu jrija particulele imprastiate in fiecare directie. Apoi, printr-o demonstratie latematica foarte dificila, dar pe deplin convingatoare, el a aratat ca ;xista o singura explicatie a rezultatelor experimentale: un atom de aur consta aproape in intregime dintr-un spatiu gol, aproximativ intreaga lui iasa fiind concentrata intr-un minuscul "nucleu' central!

Dintr-o singura lovitura, lucrarea lui Rutherford din 1911 a spulberat bentru totdeauna conceptia noastra despre lume. Daca pina si o bucata de petal - aparent cel mai solid dintre obiecte - este aproape in intregime patiu gol, atunci tot ce ni se parea solid se diviza brusc in niste punctulete lici care se invirteau printr-un vid imens.

Descoperirea nucleului atomic de catre Rutherford este fundamentul seriilor moderne asupra structurii atomice. Cind, doi ani mai tirziu, Niels fohr a publicat faimoasa sa lucrare in care descria nucleul ca pe un sistem )lar in miniatura guvernat de mecanica cuantica, el a folosit drept punct pornire atomul cu nucleu al lui Rutherford. La fel au facut si Heisen-3rg si Schrodinger cind au construit modelele lor atomice mult mai sofisti-ite, folosind mecanica matriciala si mecanica ondulatorie.

Descoperirea lui Rutherford a marcat aparitia unei noi ramuri a stiintei: studiul nucleului insusi. Si in acest domeniu Rutherford s-a dovedit a fi un pionier, in 1919, el a reusit sa transforme nucleele de azot in nuclee de oxigen prin bombardarea lor cu particule alfa de mare viteza. A fost o realizare menita sa implineasca visurile vechilor alchimisti.

Curind, lumea si-a dat seama ca transformarea nucleara ar putea sa fie sursa de energie a Soarelui. Mai mult, avind in vedere faptul ca aceasta reprezinta procesul-cheie in cazul armelor atomice si al centralelor elec-tronucleare, interesul suscitat de descoperirea lui Rutherford a fost mult mai mare decit cel pur academic.

Personalitatea "mai puternica decit viata' a lui Rutherford i-a impre­sionat pe toti cei care 1-au intilnit. Era un barbat inalt, cu o voce sonora, cu o mare energie, cu o infinita incredere in sine si vadit lipsit de mo­destie. Cind un coleg a remarcat abilitatea lui Rutherford de a fi mereu "pe creasta valului' cercetarii stiintifice, el a replicat prompt: "Pai, de ce nu? La urma urmei, eu am facut valul, nu?' Putini sint oamenii de stiinta care nu impartasesc acest punct de vedere.