Ernest Rutherford, Barón Rutherford de Nelson e de Cambridge, nado en Brightwater (Nova Zelandia) o 30 de agosto de 1871 e finado en Cambridge o 19 de outubro de 1937 foi un físico británico.
Está considerado o pai da física nuclear. Dedicouse ao estudo das partículas radioactivas, clasificándoas en alfa (α), beta (β) e gamma (γ) e achou que a radioactividade ía acompañada por unha desintegración dos elementos. Estes descubrimentos, realizados na Universidade McGill, de Montreal, valéronlle o Premio Nobel de Química en 1908.
Porén, Rutherford fixo os seus descubrimentos máis célebres despois de trasladarse á Universidade Vitoria de Manchester, no Reino Unido en 1907. En 1911 teorizou a existencia do núcleo atómico, no que se reúne toda a carga positiva e case toda a masa do átomo e deseñou un modelo atómico, ao que chegou para explicar o fenómeno da dispersión de Rutherford. descuberta por Hans Geiger e Ernest Marsden en 1909 baixo a dirección de Rutherford durante o coñecido experimento da lámina de ouro. Ademais, coa colaboración do seu discípulo Frederick Soddy, conseguiu a primeira transmutación artificial.
Se durante a primeira parte da súa vida consagrouse por completo ás súas investigacións, pasou a segunda metade dedicado á docencia e dirixindo os Laboratorios Cavendish de Cambridge, no que se descubriu o neutrón, e no que se formaron Niels Bohr e Oppenheimer. A súa influencia neste terreo da física que descubriu foi pois especialmente relevante.
Biografía Os primeiros anos Ernest Rutherford era o cuarto dos doce fillos de James e Martha Rutherford. O seu pai era granxeiro e mecánico, mentres a súa nai, antes de casar, fora mestra. Ambos desexaban dar aos seus fillos unha boa educación e tratar de que puidesen proseguir os seus estudos.
Rutherford destacou moi pronto pola súa curiosidade e a súa capacidade para a aritmética. Os seus pais e o seu mestre animárono moito, e resultou ser un alumno brillante, o que lle permitiu entrar no Nelson College, no que estivo tres anos. Tamén tiña grandes calidades para o rugby, o que lle valía ser moi popular na súa escola. O último ano, terminou en primeiro lugar en todas as materias, grazas ao cal entrou na Universidade, no Canterbury College, no que seguiu practicando o rugby e no que participou nos clubs científicos e de reflexión.
Por esa época empezou a manifestarse o xenio de Rutherford para a experimentación: as súas primeiras investigacións demostraron que o ferro podía magnetizarse por medio de altas frecuencias, o que de seu era un descubrimento. Os seus excelentes resultados académicos permitíronlle proseguir os seus estudos e as súas investigacións durante cinco anos en total nesa Universidade. De feito, conseguira a única bolsa de Nova Zelandia para estudar matemáticas, e sobreviviu o último ano como mestre. Obtivo dese modo o título de "Master of Arts" cunha dobre primeira clase en matemáticas e física. En 1894 obtivo o título de "Bachelor of Science", que lle permitiu proseguir os seus estudos en Gran Bretaña, nos Laboratorios Cavendish de Cambridge, baixo a dirección do descubridor do electrón, J.J. Thomson, a partir de 1895. Foi o primeiro estudante de ultramar que alcanzou esta posibilidade. Antes de saír de Nova Zelandia, prometeuse con Mary Newton, unha moza de Christchurch.
Cambridge, 1895-1898 En primeiro lugar proseguiu as súas investigacións sobre das ondas hertzianas, e sobre a súa recepción a gran distancia. Fixo unha extraordinaria presentación dos seus traballos ante a Cambridge Physical Society, que se publicaron nas Philosophical Transactions da Royal Society de Londres, feito pouco habitual para un investigador tan novo, o que lle serviu para alcanzar notoriedade.
En decembro de 1895, comezou a traballar con Thomson no estudo do efecto dos raios X sobre un gas. Descubriron que os raios X tiñan a propiedade de ionizar o aire. Puideron demostrar que producía grandes cantidades de partículas cargadas, tanto positivas como negativas, e que esas partículas podían recombinarse para dar lugar a átomos neutros. Pola súa banda, Rutherford inventou unha técnica para medir a velocidade dos ions, e a súa taxa de recombinación. Estes traballos foron os que o conduciron á fama.
No 1898, despois de pasar tres anos en Cambridge, cando contaba con 27 anos, propuxéronlle unha cátedra de física na Universidade Mc Gill de Montreal, que aceptou de contado, pois representaba para el a posibilidade de xuntarse coa súa prometida, que seguía vivindo en Nova Zelandia.
Montreal, 1898-1907 : radioactividade Becquerel descubriu por esa época (1896) que o uranio emitía unha radiación descoñecida, a "radiación uránica". Rutherford publicou en 1899 un documento esencial, no que estudaba o modo que podían ter esas radiacións de ionizar o aire, situando ao uranio entre dúas placas cargadas e medindo a corrente que pasaba. Estudou así o poder de penetración das radiacións, cubrindo as súas mostras de uranio con follas metálicas de distintos grosores. Deuse conta de que a ionización diminuía rapidamente conforme aumentaba o espesor das follas, pero que por encima dun determinado marco diminuía máis debilmente. Por iso deduciu que o uranio emitía dúas radiacións diferenciadas, posto que tiñan poder de penetración distinto. Chamou á radiación menos penetrante radiación alfa, e á máis penetrante (e que producía necesariamente unha menor ionización posto que atravesaba o aire) radiación beta.
A súa primeira estudante sería Harriet Brooks, unha das primeiras persoas en descubrir o radón e en intentar determinar a súa masa atómica.
En 1900 Rutherford casa con Mary Newton. Deste matrimonio naceu en 1901 a súa única filla, Eileen.
Por esa época, Rutherford estuda o torio, e dáse conta ao utilizar o mesmo dispositivo que para o uranio, de que o feito de abrir unha porta no laboratorio perturba notoriamente o experimento, coma se os movementos do aire no experimento puidesen alteralo. Pronto chegará á conclusión de que o torio desprende unha emanación, tamén radioactiva, posto que ao aspirar o aire que rodea o torio, decátase de que ese aire transmite a corrente facilmente, ata á gran distancia do torio.
Tamén nota que as emanacións de torio só permanecen radioactivas uns dez minutos e que son partículas neutras. A súa radioactividade non se ve alterada por ningunha reacción química, nin por cambios nas condicións (temperatura, campo eléctrico). Decátase así mesmo de que a radioactividade desas partículas decrece exponencialmente, posto que a corrente que pasa entre os eléctrodos tamén o fai, e descobre así o período dos elementos radioactivos en 1900. Coa axuda dun químico de Montreal, Frederick Soddy chega en 1902 á conclusión de que as emanacións de torio son efectivamente átomos radioactivos, pero sen ser torio, e que a radioactividade vén acompañada dunha desintegración dos elementos.The Nobel Prize in Chemistry 1908. Nobelprize.org.
Este descubrimento provocou unha grande axitación entre os químicos, moi convencidos do principio de indestrutibilidade da materia. Unha gran parte da ciencia da época baseábase neste concepto. Por iso, este descubrimento representa unha auténtica revolución. Con todo, a calidade dos traballos de Rutherford non deixaban marxe á dúbida. O mesmo Pierre Curie tardou dous anos en admitir esta idea, malia que xa constatara con Marie Curie que a radioactividade ocasionaba unha perda de masa nas mostras: Pierre Curie opinaba que perdían peso sen cambiar de natureza.
As investigacións de Rutherford tiveron o recoñecemento en 1903 da Royal Society, que lle outorgou a Medalla Rumford en 1904. Resumiu o resultado das súas investigacións nun libro titulado "Radioactividade" en 1904, no que explicaba que a radioactividade non está influenciada polas condicións externas de presión e temperatura, nin polas reaccións químicas, pero que comporta un desprendemento de calor superior ao dunha reacción química. Explicaba tamén que se producían novos elementos con características químicas distintas, mentres desaparecían os elementos radioactivos.
Xunto a Frederick Soddy, calculou que o desprendemento de enerxía debido á desintegración nuclear individual era entre 20.000 e 100.000 veces superior ao producido por unha única reacción química. Lanzou tamén a hipótese de que tal enerxía podería explicar a enerxía desprendida polo Sol. El e Rutt opinan que se a Terra conserva unha temperatura constante (no seu núcleo), isto débese sen dúbida ás reaccións de desintegración que se producen no seu seo. Esta idea dunha grande enerxía potencial almacenada nos átomos atopará un ano despois un principio de confirmación cando Albert Einstein descubra a equivalencia entre masa e enerxía. Tras estes traballos, Otto Hahn, o descubridor da fisión nuclear, acudirá a estudar con Rutherford na Mc Gill durante uns meses.
A partir de 1903 empeza a facerse preguntas sobre a natureza exacta das radiacións alfa e deduce a súa velocidade, o signo (positivo) da súa carga, e a relación que hai entre a súa carga e a súa masa. Conségueo facendo que as radiacións atravesen campos eléctricos e magnéticos. Este é o camiño que lle levará cara aos seus máis soados traballos. Durante a súa estancia en Mc Gill, publicará uns 80 artigos, e inventará numerosos dispositivos que non teñen nada que ver coa física nuclear.
Manchester, 1907-1919 : o núcleo atómico miniatura|esquerda|Imaxe da primeira conferencia de Solvay (1911). Rutherford, de pé, é o cuarto pola dereita. En 1907, obtén unha praza de profesor na Universidade de Manchester, onde traballará xunto a Hans Geiger. Xunto a este, inventará un contador que permite detectar as partículas alfa emitidas por substancias radioactivas (prototipo do futuro contador Geiger), xa que ionizando o gas que se atopa no aparello, producen unha descarga que se pode detectar. Este dispositivo permítelles estimar o número de Avogadro de modo moi directo: pescudando o período do radio, e medindo co seu aparello o número de desintegracións por unidade de tempo. Dese modo deduciron o número de átomos de radio presente na súa mostra.
En 1908, xunto a un dos seus estudantes, Thomas Royds, demostra de modo definitivo o que se supoñía, é dicir, que as partículas alfa son núcleos de helio. En realidade, o que proban é que unha vez desembarazadas da súa carga, as partículas alfa son átomos de helio. Para demostralo, illou a substancia radioactiva nun material delgado abondo como para que as partículas alfa atravesáseno efectivamente, pero para iso bloquea calquera tipo de "emanación" de elementos radioactivos, é dicir, calquera produto da desintegración. Recolle a continuación o gas que se acha ao redor da caixa que contén as mostras, e analiza o seu espectro. Atopa entón gran cantidade de helio: os núcleos que constitúen as partículas alfa recuperaron electróns dispoñibles.
Ese mesmo ano gaña o Premio Nobel de Química polos seus traballos de 1902. Sufrirá con todo un pequeno desgusto, pois el considérase fundamentalmente un físico. Unha das súas citas máis famosas é que "a ciencia, ou é Física, ou é filatelia", co que sen dúbida situaba a física por encima de todas as demais ciencias.
miniatura|dereita|Arriba, resultados previstos ao atravesaren as partículas alfa un átomo segundo o modelo atómico vixente. Abaixo, os resultados reais, que suxeriron a existencia dun núcleo que, pola súa grande masa, desviase as partículas.