Notes

Ernest Rutherford (Nelson, Novi Zeland, 30. kolovoza 1871. - Cambridge, 19. listopada 1937.), britanski i novozelandski kemičar i fizičar. Studirao u Cambridgeu.Prvi je uočio da se zračenje radija sastoji od dviju vrsta koje je nazvao alfa-zrake i beta-zrake. Zajedno s F. Soddyjem uveo je pojam vremena poluraspada i izveo zakone radioaktivnoga raspada . Rutherford je prvi upotrijebio riječ proton za pozitivno naelektriziranu česticu u jezgri atoma. Bombardirajući dušik alfa-česticama, izveo je prvu pretvorbu (transmutaciju) jednog elementa u drugi. Za istraživanje radioaktivnoga raspada kemijskih elemenata i radova o radioaktivnosti dobio je Nobelovu nagradu za kemiju .

Radioaktivno zračenje
Rutherford je na osnovu ispitivanja prolaza radioaktivnih zraka kroz tanke listiće aluminija utvrdio da kod zračenja uranijevih spojeva postoje dvije vrste zraka. Onu vrstu zraka koje ne mogu da prođu kroz aluminijsku pločicu debljine 0,02 mm nazvao je alfa-česticama, a onu vrstu koja je prolazila i kroz deblje slojeve nazvao je beta-česticama.Na osnovu skretanja u magnetskom polju, utvrdeno je da alfa-čestice imaju pozitivni električni naboj, a beta-čestice negativan električni naboj.
Nuklearna reakcija u kojoj deuterij bombardira litij-6, a nastaju dvije alfa-čestice (protoni su prestavljeni crvenim kuglicama, a neutroni plavim kuglicama).


Teorija radioaktivnog raspadanja
Na osnovu činjenice da se atomi radioaktivnih tvari doista raspadaju i prelaze u atome drugih elemenata manje težine, to jest da se transmutiraju, Rutherford i Frederick Soddy postavili su 1903. teoriju radioaktivnog raspadanja. Prema njoj atomi radioaktivnih elemenata nisu stabilni, nego se spontano raspadaju (dezintegriraju ili transmutiraju), uz zračenje radioaktivnih čestica (alfa-čestica, beta-čestica ili gama-čestica), pri čemu prelaze u atome drugih elemenata.

Nuklearna reakcija
Teorija radioaktivnog raspadanja je vrlo značajna, jer prema njoj proizlazi da su atomi djeljivi i da mogu prelaziti u atome drugih kemijskih elemenata. Promjena stanja atomske jezgre kod radioaktivnih elemenata se naziva nuklearna reakcija.


Vrijeme poluraspada
1904. je Rutherford uvidio da vrijeme, u toku kojeg se raspadne polovina početne količine nekog radioaktivnog elementa, može poslužiti kao podatak o brzini njegovog raspadanja, pa je zato veličinu tog vremena uveo kao svojstvenu konstantu, koja se naziva vrijeme poluraspada.

Scintilacija
Pošto svaka alfa-čestica svojim udarom o luminiscentni zastor izaziva jednu scintilaciju ili iskru, Rutherford je predložio da je to vrlo pogodan način za brojanje radioaktivnih čestica. Na taj način je scintilacija poslužila kao prvi način za istraživanje količine alfa-čestica.
Rutherford je nastavio pokuse, te je koristio je zatvorenu posudu (koja se mogla puniti različitim plinovima) s pokretnim izvorom alfa čestica koji se mogao staviti na različite udaljenosti od zastora. Na zastoru su se uz pomoć mikroskopa motrile scintilacije - udarci čestica u zastor koji su izazivali svjetlucanje. Kad je u posudu stavio kisik broj scintilacija se smanjio zbog apsorpcije alfa čestica u sloju plina. Kad je u uređaj stavio suhi zrak javio se učinak suprotan očekivanom – broj scintilacija se povećao. Zatim je posudu napunio čistim dušikom i broj scintilacija bio je još i veći. Na osnovu mnogobrojnih pokusa zaključio je da čestice koje su prodornije, prelaze veći put i izazivaju scintilacije nastaju zbog sudara alfa čestica s atomima dušika, te da su te nove čestice atomi vodika.

Pokus s alfa-česticama i zlatnim listićem
Pokus s alfa-česticama i zlatnim listićem je bio jedan od najznačajnih pokusa u nuklearnoj fizici, jer je to bio prvi dokaz da u atomu postoji atomska jezgra.
Ključni se pokus za to otkriće dogodio 1909. kada su znanstvenici vrlo tanku zlatnu foliju izložili djelovanju alfa-čestica. Thompsonov model atoma je predviđao će alfa-čestice proći kroz tanki metalni film i raspršiti se pod određenim malim kutovima. No, na veliko je iznenađenje istraživačkoga tima ustanovljeno raspršenje i pod velikim kutovima, a neke su se helijeve jezgre od metalne folije odbile potpuno unatrag. Ruski je fizičar Dmitri Ivanenko predložio tada današnji model atoma prema kojem su atomski nukleoni protoni i neutroni, a ne elektroni. Naziv proton za pozitivno nabijeni nukleon prvi je upotrijebio Rutherford, a on je 1919. godine izveo i prvu pretvorbu (transmutaciju) jednoga elementa u drugi; toj je prvoj nuklearnoj reakciji u povijesti bombardirao dušik alfa-česticama i tako dobio kisik.

Rutherfordovo raspršenje
Rutherfordovo raspršenje je pojava iz nuklearne fizike, kojom se objašnjava skretanja alfa-čestica koje udaraju u tanke listiće metala, a s njim se dokazuje postojanje pozitivno nabijene atomske jezgre, koja ima gotovo svu masu atoma. Rutherfordovo raspršenje je objašnjenje strukture atomskejezgre, koje je nastalo nakon pokusa s alfa-česticama i zlatnim listićem.
Rutherfordov model atoma
Rutherford je zapazio važnu pojavu, da se alfa-čestice raspršuju pri prolazu kroz neki materijal, na osnovu koje je zasnovao Rutherfordov model atoma. On je zapazio da se uski snop alfa-čestica, nakon prolaza kroz tanki listić (foliju) metala, skreće od polaznog snopa i da se rasprši. Zapazio je i da se alfa-čestice više rasprše kod prolaza kroz metal, nego kod prolaza kroz zrak.

Prva nuklearna pretvorba
Godine 1919. Rutherford je, bombardirajući dušik alfa-česticama izveo prvu pretvorbu (transmutaciju) jednog elementa u drugi. Rutherford je prilikom istraživanja raspršenja alfa-čestica kroz zrak, otkrio da prilikom bombardiranja atoma dušika s alfa-česticama nastaju nove jezgre atoma kisika i vodika.

Neutron
1921. Rutherford je radio s Nielsom Bohrom i pretpostavio je postojanje neutrona, kojeg je 1932. dokazao njegov kolega James Chadwick i 1935. dobio Nobelovu nagradu za fiziku za to otkriće.