إرنست رذرفورد.. أبو الفيزياء النووية وواضع أسس النشاط الإشعاعي

1870- 1937/ بريطاني

 صنف كأحد أعظم الباحثين والمجربين، اشتهر في دراسة النشاط الإشعاعي ومفهوم الذرة الذي قاده إلى اكتشاف الفيزياء النووية، وكان أول عالم يقوم بتقسيم الذرة.

الولادة والنشأة:

ولد إرنست رذرفورد في  30 آب/أغسطس عام 1870 في بلدة بريدجووتر القريبة لمدينة نيلسون في الجزيرة الجنوبية من نيوزيلندا، هو الابن الرابع لوالديه من بين 12 ابنًا آخرين، والده يدعى جيمس وكان يعمل في صنع العجلات وتصليحها، أما والدته مارثا فكانت مُدرسة.

الدراسة:

تلقى  إرنست رذرفورد تعليمه في المدارس الحكومية المجانية في مدينة نيلسون حتى حظي بمنحة دراسية لدخول مدرسة نيلسون كوليجيت الخاصة، في هذه المدرسة  ظهرت براعته في الرياضيات والعلوم، وهو ما أهله للحصول على منحة دراسية أخرى إلى كلية كانتربري في كرايستشيرش التابعة لجامعة نيوزلندا، ومنها حصل على درجة البكالوريوس في الآداب للدراسات العليا ، ثم حظي بمنحة أخرى مدة عام ليحصل خلالها على درجة الماجستير في الآداب مع مرتبة الشرف الأولى في الرياضيات والعلوم الفيزيائية والفيزياء الرياضية، في عام 1897 حصل على بكالوريوس العلوم ، وفي عام 1895 حظي بمنحة دراسية من أرباح معرض لندن الشهير إلا أنه فضل متابعة الدراسة في جامعة كامبردج في مختبرها كافنديش برفقة مُنشئه الخبير جوزيف جون طومسون وتابع بحوثاته واكتشافاته في هذا المختبر حتى حصل على مقعد في جامعة مانشستر عام 1905 .

الأعمال:

في أول أبحاثه كطالب في مختبر كافنديش في جامعة كامبريدج في لندن وفي عام 1895،  تمكن إرنست رذرفورد من إيجاد طريقة أبسط وأكثر جدوى تجارية من الطريقة التي أوجدها العالم الألماني هينريش هيرتز في الكشف عن الأمواج الفي راديوية.

أثناء وجوده في مختبرات كافنديش تلقى دعوة من البروفيسور ج. ج. تومسون للمشاركة في دراسة الأشعة السينية (أشعة X-Rays) حيث كان اكتشفها العالم الألماني فيلهيلم كونراد رونتجن قبل أن يصل رذرفورد إلى مختبر كافديش بأشهر قليلة.

بالاشتراك مع البروفيسور تومسون درس رذرفورد أثر الأشعة السينية على ناقلية الغاز، وقد أفضى ذلك إلى ورقة بحثية تم فيها تقسيم الذرة والجزيء إلى أيونات (شوارد)، وبينما اهتم تومسون في دراسة واختبار ما سمي فيما بعد بالإلكترون، فقد بقي رذرفورد يتأمل إصدار الأيونات للإشعاعات، وبالتركيز على اليورانيوم .

توصل رذرفورد إلى اكتشاف أنه عند وضعه بجانب صفيحة معدنية رقيقة سوف يصدر إشعاعاً يتم امتصاصه أو إيقافه بسهوله بينما النوع الآخر من الإشعاعات لا يواجه أية صعوبة في اختراق الصفيحة المعدنية، أطلق على كل من الشعاعين الأول ألفا والثاني بيتا وفقاً لترتيب اكتشافه لهما حيث أن جسيم ألفا يماثل نواة ذرة الهيليوم بينما جسيم بيتا هو الإلكترون أو البوزيترون.

في عام 1902 غادر رذرفورد جامعة كامبريدج ليصبح أستاذًا في جامعة ماكجيل في مونتريال-كندا.

إلى جانب زميله البرفسور فريدريك، قدم رذرفورد في عام 1903 نظرية الاضمحلال الإشعاعي والتي كانت تزعم أن الطاقة الإشعاعية تصدر من الذرة عندما يصدر كل من عنصري ألفا وبيتا في نفس الوقت فإنهما يسببان تغيراً كيميائياً عبر العناصر.

بالتعاون مع البروفيسور بيرترام بوردن بولتوود من جامعة ييل، قام رذرفورد بتصنيف العناصر المشعة ضمن ما سمي بـ”سلسلة الاضمحلال الإشعاعي” كما تم تصديق (شهادة اكتشاف) اكتشافه لغاز الرادون المشع وهو لا يزال في جامعة مكجيل.

وفي عام 1907 عاد رذرفورد إلى انكلترا وتولى منصب أستاذ في جامعة مانشستر.

توصل من خلال العديد من التجارب بما فيها إطلاق جسيمات ألفا على بعض الصفائح الرقيقة إلى اكتشافه المبتكر وهو أن معظم كتلة الذرة تقريباً يتركز في النواة ومن خلال أعمال مماثلة .

ركز اهتمامه مع بداية الحرب العالمية الأولى  على أبحاث مضادات الغواصات، وفي عام 1919 قدّم اكتشافاً بارزاً جديداً حول كيفية تحريض التفاعلات النووية في العناصر المستقرة، وقد بقيت التفاعلات النووية محط تركيز رذرفورد طوال حياته المهنية العلمية.

نموذج الذرة لرذرفورد:

هذا النموذج يعد تصور لتركيب الذرة، فبهذا النموذج أثبت عدم صحة نموذج جوزيف جون طومسون والذي يسمى بنموذج بودنغ المرقوق. كما يشير إلى وجود شحنة مركزية قوية تكون مركّزة في حجم صغير وذلك بالمقارنة مع بقية الذرة. وفي المركز يوجد معظم كتلة الذرة وقد أطلق على المركز مصطلح النواة فيما بعد. كان نموذجه يشبه النظام الشمسي، حيث تشغل النواة المركز أما الإلكترونات فتدور حولها في مدارات دائرية.

عند وضعه لفروض تركيب الذرة، استند رذرفور على نتائج التحليل التي تم إجراؤها على شريحة الذهب، حيث تقوم تجربته في مبدأ عملها على قذف هذه الشريحة بأحد العناصر المشعة. ولاحظ بأن معظم الأشعة تخترق صفيحة الذهب وهذا ما جعله يتوصل إلى أن غالبية الذرة تكون فراغ. كما تنبه إلى ارتداد جزء من الأشعة وتم تفسيره بوجود النواة في مركز الذرة.

الحياة الشخصية:

في عام 1900 تزوج إرنست رذرفورد من ماري نيوتن وهي ابنة صاحبة الفندق الذي يقطن فيه وأنجبا فتاةً أسمياها أيلين.

الوفاة:

توفي إرنست رذرفورد في 19 تشرين الأول/ أكتوبر عام 1937، في مدينة كامبريدج، ودُفن رماده في دير وستمنستر بجانب ضريح اللورد كلفن، وغرب قبر العالم نيوتن.

الأقوال:

من أقوال إرنست رذرفورد:

• ” الفيزياء هي العلم الحقيقي الوحيد والباقي هو مجرد جمع طوابع”.
• ” لا تقل، حاولت مرّةً من قبل ولم تنجح”.
• ” النظرية التي لا يمكن شرحها لنادل هي ليست جيدة حقاً”.
• ” إن معظمنا مثل الأطفال، يجب أن نأخذ ساعة ونفككها إلى أجزاء لنعلم كيف تعمل”.
• ” كلما كان لديك فيزيائيين أكثر احتجت مهندسين أقل”.

الجوائز والتكريمات:

حصل إرنست رذرفورد على العديد من الجوائز منها:

• لقب فارس.
• وسام الاستحقاق.
• لقب البارون رذرفورد الأول من نيلسون ونيوزيلندا وكامبريدج.
• انتخب كزميل في الجمعية الملكية ثم أصبح رئيسًا لها.
• ميدالية رمفورد.
• جائزة نوبل في الكيمياء عن تحقيقاته في تفكك العناصر وكيمياء المواد المشعة.
• ميدالية كوبلي من الجمعية الملكية.
• جائزة بريسا من أكاديمية تورينو للعلوم.
• وسام ألبرت من الجمعية الملكية للفنون.
• ميدالية فاراداي من معهد المهندسين الكهربائيين .

المصادر:

• https://ar.wikipedia.org/
• https://mufakeroon.com
• https://www.arageek.com
• https://ar.kuzminykh.org/