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위대한 과학자들의 전기
어니스트 러더퍼드. 과학자의 전기
어니스트 러더퍼드(Ernest Rutherford)는 30년 1871월 XNUMX일 넬슨(뉴질랜드) 마을 근처에서 스코틀랜드에서 온 이민자 가족으로 태어났습니다. 어니스트는 열두 자녀 중 넷째였습니다. 그의 어머니는 시골 교사로 일했습니다. 미래 과학자의 아버지는 목공 기업을 조직했습니다. 아버지의 지도 아래 소년은 작업장에서 일하기 위한 좋은 훈련을 받았고, 그 후 과학 장비의 설계와 건설을 도왔습니다. 당시 가족이 살았던 Havelock에서 학교를 졸업한 후 장학금을 받아 1887년에 입학한 Nelson Provincial College에서 학업을 계속했습니다. 1892년 후, 어니스트는 크라이체스터에 있는 뉴질랜드 대학교의 한 분과인 캔터베리 칼리지에서 시험에 합격했습니다. 대학에서 Rutherford는 물리학과 화학을 가르친 E. W. Bickerton과 수학자 J. H. H. Cook과 같은 그의 교사들로부터 큰 영향을 받았습니다. XNUMX년에 학사 학위를 받은 후, Rutherford는 Canterbury College에 남아 수학 장학금을 받기 위해 공부를 계속했습니다. 이듬해 그는 수학과 물리학 시험에 최고로 합격하여 예술의 달인이 되었습니다. 그의 마스터의 작업은 고주파 전파의 탐지에 관한 것으로, 그 존재는 약 XNUMX년 전에 입증되었습니다. 이 현상을 연구하기 위해 그는 무선 라디오 수신기(Marconi가 제작하기 몇 년 전)를 만들었고 이 수신기로 XNUMX마일 떨어진 곳에서 동료들이 전송한 신호를 수신했습니다. 1894년에 그의 첫 번째 인쇄물인 고주파 방전에 의한 철의 자화(Magnetization of Iron by High-Frequency Discharges)가 뉴질랜드 철학 연구소 회보(New Zealand Philosophical Institute Proceedings)에 실렸습니다. 1895년에 과학 교육을 위한 장학금이 비어 있었고 이 장학금의 첫 번째 후보자는 가족 문제로 거부되었으며 두 번째 후보자는 Rutherford였습니다. 영국에 도착한 Rutherford는 J. J. Thomson의 초청을 받아 케임브리지 캐번디시 연구소에서 일하게 되었습니다. 이렇게 해서 러더퍼드의 과학적 경로가 시작되었습니다. Thomson은 Rutherford의 전파 연구에 깊은 감명을 받았고 1896년에 가스의 방전에 대한 X선의 영향을 공동으로 연구하자고 제안했습니다. 같은 해에 Thomson과 Rutherford의 공동 작업 "X선의 작용을 받는 가스를 통한 전기의 통과"가 나타납니다. Rutherford의 마지막 논문 "The Magnetic Detector of Electric Waves and Some of its Applications"가 내년에 출판됩니다. 그 후 그는 가스 방전 연구에 전념합니다. 1897년에 그의 새로운 저서 "X선에 노출된 가스의 대전과 가스와 증기에 의한 X선 흡수에 관하여"가 나타납니다. 그들의 협력은 음전하를 띤 원자 입자인 전자의 Thomson 발견을 포함하여 중요한 결과로 결정되었습니다. 그들의 연구를 기반으로 Thomson과 Rutherford는 X선이 가스를 통과할 때 해당 가스의 원자를 파괴하여 동일한 수의 양전하를 띤 입자와 음전하를 띤 입자를 방출한다는 가설을 세웠습니다. 그들은 이러한 입자를 이온이라고 불렀습니다. 이 연구 후에 Rutherford는 원자 구조에 대한 연구를 시작했습니다. 1898년에 Rutherford는 몬트리올의 McGill 대학에서 교수직을 수락하여 우라늄 원소의 방사성 방출에 관한 일련의 중요한 실험을 시작했습니다. Rutherford는 매우 힘든 실험을 하는 동안 종종 낙담한 기분에 사로잡혔습니다. 결국 그는 모든 노력에도 불구하고 필요한 도구를 만드는 데 충분한 자금을 받지 못했습니다. Rutherford는 실험에 필요한 많은 장비를 자신의 손으로 만들었습니다. 그는 1900년 동안 몬트리올에서 꽤 오랫동안 일했습니다. 예외는 XNUMX년으로 뉴질랜드로 짧은 여행을 하는 동안 러더퍼드가 메리 뉴턴과 결혼했습니다. 그들은 나중에 딸을 낳았습니다. 캐나다에서 그는 근본적인 발견을 했습니다. 그는 토륨의 방출을 발견하고 소위 유도 방사능의 성질을 밝혀냈습니다. Soddy와 함께 그는 방사성 붕괴와 그 법칙을 발견했습니다. 여기에서 그는 "방사능"이라는 책을 썼습니다. 그들의 고전적인 연구에서 Rutherford와 Soddy는 방사성 변환의 에너지에 대한 근본적인 질문을 다루었습니다. 라듐이 방출하는 알파 입자의 에너지를 계산하면 "방사성 변환의 에너지는 분자 변환의 에너지보다 최소 20배, 아마도 000만 배 더 클 것"이라고 결론지었습니다. 원자에서 일반적인 화학적 변형 동안 방출되는 에너지보다 몇 배나 더 큽니다. 이 엄청난 에너지는 "우주 물리학 현상을 설명할 때" 고려되어야 한다고 생각합니다. 특히 태양 에너지의 불변성은 "태양에서 아원자 변환 과정이 일어나고 있다"는 사실로 설명할 수 있다. 일찍이 1903년에 원자력의 우주적 역할을 본 저자들의 선견지명에 놀라지 않을 수 없습니다. 올해는 이 새로운 형태의 에너지가 발견된 해였습니다. Rutherford와 Soddy는 이를 원자 내 에너지라고 부르며 확신을 갖고 말했습니다. 몬트리올에서 Rutherford의 과학 연구 범위는 엄청납니다. 그는 Rutherford가 일류 연구원으로 명성을 얻은 "Radioactivity" 책을 제외하고 개인적으로 또는 다른 과학자들과 공동으로 66개의 기사를 발표했습니다. 그는 맨체스터에서 그 자리를 차지하라는 초청을 받습니다. 24년 1907월 XNUMX일 러더퍼드는 유럽으로 돌아왔습니다. 그의 인생의 새로운 시기가 시작되었습니다. 맨체스터에서 Rutherford는 활발한 활동을 시작하여 전 세계의 젊은 과학자들을 끌어들였습니다. 그의 적극적인 협력자 중 한 사람은 최초의 소립자 계수기(가이거 계수기)를 만든 독일 물리학자 한스 가이거였습니다. E. Marsden, K. Fajans, G. Moseley, G. Hevesy 및 기타 물리학자 및 화학자들은 맨체스터에서 Rutherford와 함께 일했습니다. 1912년 맨체스터에 도착한 닐스 보어는 훗날 이 시기를 회상했다. 과학 팀의 조직자." 1908년 러더퍼드는 "방사성 물질의 화학에서 원소의 붕괴에 대한 연구"로 노벨 화학상을 수상했습니다. K. B. Hasselberg는 스웨덴 왕립 과학 아카데미를 대표하여 개회사에서 Rutherford가 수행한 작업과 Thomson, Henri Becquerel, Pierre 및 Marie Curie의 작업 사이의 연관성을 지적했습니다. Hasselberg는 "발견은 놀라운 결론을 이끌어 냈습니다. 화학 원소는 ... 다른 원소로 변형될 수 있습니다."라고 Hasselberg는 말했습니다. Rutherford는 노벨 강연에서 다음과 같이 말했습니다. 우라늄과 토륨과 같은 기본 방사성 원소의 원자는 적어도 부분적으로 헬륨 원자로 만들어져야 한다는 결론에 도달하지 않을 수 없습니다." 노벨상을 받은 후 Rutherford는 얇은 금박이 우라늄과 같은 방사성 원소에서 방출되는 알파 입자와 충돌할 때 관찰되는 현상을 연구하기 시작했습니다. 알파 입자의 반사 각도 덕분에 판을 구성하는 안정적인 요소의 구조를 연구하는 것이 가능하다는 것이 밝혀졌습니다. 당시 받아 들여진 아이디어에 따르면 원자 모델은 건포도가 든 푸딩과 같았습니다. 양전하와 음전하가 원자 내부에 고르게 분포되어 있으므로 알파 입자의 이동 방향을 크게 바꿀 수 없습니다. 그러나 러더퍼드(Rutherford)는 특정 알파 입자가 이론상 허용되는 것보다 훨씬 더 크게 예상 방향에서 벗어남을 알아차렸습니다. 맨체스터 대학(University of Manchester)의 학생인 어니스트 마스덴(Ernest Marsden)과 협력하여 과학자는 상당히 많은 수의 알파 입자가 예상보다 더 많이 편향되고 일부는 90도 이상임을 확인했습니다. 이 현상을 반영합니다. Rutherford는 1911년에 새로운 원자 모델을 제안했습니다. 오늘날 일반적으로 받아 들여지는 그의 이론에 따르면 양전하를 띤 입자는 원자의 무거운 중심에 집중되어 있고 음전하를 띤 입자 (전자)는 핵에서 상당히 먼 궤도에 있습니다. 이 모델은 태양계의 작은 모델과 마찬가지로 원자가 대부분 빈 공간으로 구성되어 있음을 의미합니다. Rutherford의 이론에 대한 광범위한 인식은 덴마크 물리학자 Niels Bohr가 맨체스터 대학에서 과학자의 연구에 합류했을 때 시작되었습니다. Bohr는 Rutherford가 제안한 구조의 관점에서 수소 원자의 잘 알려진 물리적 특성과 여러 무거운 원소의 원자를 설명할 수 있음을 보여주었습니다. 맨체스터에 있는 Rutherford 그룹의 유익한 작업은 XNUMX차 세계 대전으로 중단되었습니다. 전쟁으로 인해 아군 팀은 서로 다른 나라에 흩어졌습니다. X선 분광학의 주요 발견으로 자신의 이름을 영화롭게 한 Moseley는 사망했고 Chadwick은 독일 포로로 쇠약해졌습니다. 영국 정부는 적 잠수함과의 전투 수단을 찾기 위해 만들어진 조직인 "Admiral's Staff of Inventions and Research"의 일원으로 Rutherford를 임명했습니다. 따라서 Rutherford의 연구실에서는 잠수함의 위치를 결정하는 이론적 근거를 제공하기 위해 수중에서 소리의 전파에 대한 연구가 시작되었습니다. 전쟁이 끝난 후에야 과학자는 연구를 재개할 수 있었지만 다른 곳에서 했습니다. 전쟁이 끝난 후 그는 맨체스터 연구소로 돌아와 1919년에 또 다른 근본적인 발견을 했습니다. Rutherford는 원자 변환의 첫 번째 반응을 인위적으로 수행했습니다. 알파 입자로 질소 원자에 충격을 가함으로써. Rutherford는 이 과정에서 산소 원자가 형성된다는 것을 발견했습니다. 이 새로운 관찰은 원자의 변형 능력에 대한 또 다른 증거였습니다. 이 경우이 경우 양성자는 단위 양전하를 운반하는 입자 인 질소 원자의 핵에서 방출됩니다. 러더퍼드의 연구 결과 원자핵의 성질에 대한 원자물리학 전문가들의 관심이 급격히 높아졌다. 1919년 러더퍼드는 케임브리지 대학으로 옮겨 톰슨의 뒤를 이어 실험 물리학 교수이자 캐번디시 연구소 소장이 되었고, 1921년에는 런던 왕립 연구소의 자연 과학 교수가 되었습니다. 1925년에 과학자는 영국 공로 훈장을 받았습니다. 1930년에 Rutherford는 과학 및 산업 연구실 정부 자문 위원회 의장으로 임명되었습니다. 1931년에 그는 Lord라는 칭호를 받았고 영국 의회의 상원 의원이 되었습니다. Rutherford는 자신에게 맡겨진 모든 작업을 수행하는 과학적 접근 방식이 조국의 영광을 배가시키는 데 기여하도록 노력했습니다. 그는 권위 있는 기관에서 과학과 연구 작업에 대한 전적인 국가 지원의 필요성을 지속적으로 그리고 큰 성공으로 입증했습니다. 그의 경력이 절정에 달했을 때, 과학자는 P. M. Blackett, John Cockcroft, James Chadwick 및 Ernest Walton을 비롯한 많은 재능 있는 젊은 물리학자들을 캠브리지에 있는 그의 실험실에서 일하게 했습니다. 소련 과학자 Kapitsa도 이 연구소를 방문했습니다. 편지 중 하나에서 Kapitsa는 Rutherford를 악어라고 부릅니다. 사실은 러더퍼드가 목소리가 커서 그것을 관리하는 방법을 몰랐다는 것입니다. 복도에서 누군가를 만난 주인의 강력한 목소리는 실험실에 있던 사람들에게 그의 접근 방식을 경고했고 직원들은 "생각을 정리"하는 시간을 가졌습니다. "러더퍼드 교수의 회고록"에서 Kapitsa는 다음과 같이 썼습니다. "그는 외모가 다소 조밀하고 평균보다 키가 크며 눈은 파랗고 항상 매우 쾌활하며 표정이 매우 풍부했습니다. 그는 움직이기 쉽고 목소리가 크며 알지 못했습니다. 조조 잘 하는 법'이라는 말은 누구나 알고 있었고, 억양으로 그 교수가 영에 있는지 아닌지를 판단할 수 있었다. 사람들과 소통하는 모든 방식에서 그의 진정성과 자발성은 첫 마디에서 단번에 알 수 있었다. . 그의 대답은 항상 짧고 명확하며 정확했습니다. 그가 "무언가 말을 하면 그는 즉시 반응했습니다. 어떤 문제라도 그와 논의할 수 있습니다. 그는 즉시 기꺼이 그것에 대해 이야기하기 시작했습니다." 이로 인해 Rutherford는 활발한 연구 작업을 할 수 있는 시간이 줄어들었지만 진행 중인 연구에 대한 깊은 관심과 명확한 리더십은 그의 연구실에서 수행되는 높은 수준의 작업을 유지하는 데 도움이 되었습니다. 러더퍼드는 자신의 과학에서 가장 중요한 문제를 식별할 수 있는 능력을 가지고 있었으며 자연에서 아직 알려지지 않은 연결을 연구 주제로 삼았습니다. 이론가로서 타고난 선견지명과 함께 러더퍼드는 실용적인 기질을 가지고 있었습니다. 언뜻 보기에 이상하게 보일지라도 관찰된 현상을 항상 정확하게 설명하는 것은 그녀 덕분이었습니다. 학생과 동료들은 과학자를 착하고 친절한 사람으로 기억했습니다. 그들은 매번 새로운 연구를 시작하기 전에 그가 "우리가 모르는 것이 너무 많기 때문에 이것이 중요한 주제가 되기를 바랍니다." 아돌프 히틀러의 나치 정부가 추구하는 정책에 대해 우려한 러더퍼드는 1933년 독일을 탈출한 사람들을 돕기 위해 설립된 학술 구호 위원회의 회장이 되었습니다. 거의 말년까지 그는 건강하게 구별되어 19년 1937월 XNUMX일 케임브리지에서 짧은 병으로 사망했습니다. 과학 발전의 뛰어난 업적을 인정받아 과학자는 웨스트민스터 사원에 묻혔습니다. 저자: Samin D.K.
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