1937

Ernst Rutherford

  Ernst Rutherford
Foto: Keystone-France/Gamma-Rapho über Getty Images
Der Physiker Ernest Rutherford war die zentrale Figur in der Untersuchung der Radioaktivität, die die Erforschung der Kernphysik leitete.

Wer war Ernest Rutherford?

Ernest Rutherford, ein Pionier der Kernphysik und der erste, der das Atom spaltete, erhielt 1908 den Nobelpreis für Chemie für seine Theorie der Atomstruktur. Als „Vater des Nuklearzeitalters“ bezeichnet, starb Rutherford am 19. Oktober 1937 in Cambridge, England, an einem eingeklemmten Leistenbruch.



Frühes Leben und Ausbildung

Ernest Rutherford wurde am 30. August 1871 im ländlichen Spring Grove auf der Südinsel Neuseelands geboren. Er war das vierte von 12 Kindern und der zweite Sohn. Sein Vater James hatte wenig Bildung und kämpfte darum, die große Familie mit dem Einkommen eines Flachsmüllers zu ernähren. Ernests Mutter Martha arbeitete als Lehrerin. Sie glaubte, dass Wissen Macht sei, und legte großen Wert auf die Bildung ihrer Kinder.

Als Kind verbrachte Ernest, dessen Familie ihn „Ern“ nannte, die meiste Zeit nach der Schule damit, Kühe zu melken und bei anderen Aufgaben auf dem Familienhof zu helfen. Die Wochenenden verbrachte er mit seinen Brüdern im Bach schwimmend. Da das Geld knapp war, fand Rutherford erfinderische Wege, um die finanziellen Herausforderungen seiner Familie zu meistern, einschließlich Vogelnisten, um Geld für seine Ausrüstung zum Drachenfliegen zu verdienen. „Wir haben kein Geld, also müssen wir nachdenken“, war damals Rutherfords Motto.





Im Alter von 10 Jahren erhielt Rutherford sein erstes Wissenschaftsbuch an der Foxhill School. Es war ein entscheidender Moment für Rutherford, da das Buch sein allererstes wissenschaftliches Experiment inspirierte. Der junge Rutherford konstruierte eine Miniaturkanone, die zur Überraschung seiner Familie prompt und unerwartet explodierte. Trotz des Ergebnisses blieb Rutherfords Interesse an Akademikern ungebrochen. 1887 erhielt er ein Stipendium für den Besuch der Nelson Collegiate School, einer privaten Sekundarschule, an der er bis 1889 einstieg und Rugby spielte.

1890 erhielt Rutherford ein weiteres Stipendium – diesmal für das Canterbury College in Christchurch, Neuseeland. Am Canterbury College nährten Rutherfords Professoren seinen Enthusiasmus für die Suche nach konkreten Beweisen durch wissenschaftliche Experimente. Rutherford erwarb dort sowohl seinen Bachelor of Arts als auch seinen Master of Arts und erreichte erstklassige Auszeichnungen in Mathematik und Naturwissenschaften. 1894, noch in Canterbury, führte Rutherford unabhängige Untersuchungen über die Fähigkeit hochfrequenter elektrischer Entladungen durch, Eisen zu magnetisieren. Seine Forschung brachte ihm in nur einem Jahr den Bachelor of Science ein. Im selben Jahr lernte Rutherford die Tochter seiner Vermieterin, Mary Newton, kennen und verliebte sich in sie. Das Paar heiratete 1900 und bekam später eine Tochter, die sie Eileen nannten.



Experimente und Entdeckungen

1895 identifizierte Rutherford als erster Forschungsstudent am Cavendish Laboratory der University of Cambridge in London ein einfacheres und kommerziell tragfähigeres Mittel zum Nachweis von Radiowellen als zuvor vom deutschen Physiker Heinrich Hertz entwickelt worden war.

Ebenfalls während seines Aufenthalts im Cavendish Laboratory wurde Rutherford von Professor eingeladen JJ Thomas an einer Untersuchung von Röntgenstrahlen mitzuarbeiten. Der deutsche Physiker Wilhelm Conrad Röntgen hatte Röntgenstrahlen nur wenige Monate vor Rutherfords Ankunft in Cavendish entdeckt, und Röntgenstrahlen waren ein heißes Thema unter Forschern. Gemeinsam untersuchten Rutherford und Thomson die Auswirkungen von Röntgenstrahlen auf die Leitfähigkeit von Gasen, was zu einer Arbeit über die Aufteilung von Atomen und Molekülen in Ionen führte. Während Thomson weiter untersuchte, was später als Elektron bezeichnet wurde, betrachtete Rutherford ionenproduzierende Strahlungen genauer.



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Rutherford konzentrierte sich auf Uran und entdeckte, dass die Platzierung in der Nähe von Folie dazu führte, dass eine Art von Strahlung leicht aufgesogen oder blockiert wurde, während eine andere Art keine Probleme hatte, dieselbe Folie zu durchdringen. Er bezeichnete die beiden Strahlungsarten als „Alpha“ und „Beta“. Wie sich herausstellte, war das Alphateilchen identisch mit dem Kern eines Heliumatoms. Das Beta-Teilchen war tatsächlich dasselbe wie ein Elektron oder Positron.

Rutherford verließ Cambridge 1902 und nahm eine Professur an der McGill University in Montreal an. Bei McGill stellten Rutherford und sein Kollege Frederick Soddy 1903 ihre Zerfallstheorie der Radioaktivität vor, die behauptete, dass radioaktive Energie aus einem Atom emittiert wurde und dass, wenn Alpha- und Beta-Teilchen gleichzeitig emittiert wurden, sie eine chemische Veränderung zwischen den Elementen verursachten. Rutherford- und Yale-Professor Bertram Borden Boltwood kategorisierten radioaktive Elemente in das, was sie eine „Zerfallsreihe“ nannten. Rutherford wurde auch die Entdeckung des radioaktiven Gases Radon während seiner Zeit bei McGill zugeschrieben. Berühmt für seine Beiträge zum Verständnis von Radioelementen, wurde Rutherford ein aktiver öffentlicher Redner, veröffentlichte zahlreiche Zeitschriftenartikel und schrieb das angesehenste Lehrbuch der damaligen Zeit über Radioaktivität.

1907 kehrte Rutherford nach England zurück und wechselte auf eine Professur an der University of Manchester. Durch weitere Experimente, bei denen Alpha-Teilchen auf Folie geschossen wurden, machte Rutherford die bahnbrechende Entdeckung, dass fast die gesamte Masse eines Atoms in einem Kern konzentriert ist. Damit brachte er das Nuklearmodell hervor, eine Entdeckung, die den Beginn der Kernphysik markierte und schließlich den Weg zur Erfindung der Atombombe ebnete. Treffend als „Vater des Atomzeitalters“ bezeichnet, erhielt Rutherford 1908 den Nobelpreis für Chemie.



Mit Beginn des Ersten Weltkriegs wandte Rutherford seine Aufmerksamkeit der U-Boot-Abwehrforschung zu. Bis 1919 hatte er eine weitere monumentale Entdeckung gemacht: wie man künstlich eine Kernreaktion in einem stabilen Element hervorruft. Kernreaktionen waren Rutherfords Hauptaugenmerk für den Rest seiner wissenschaftlichen Karriere.

Tod und Erbe

Rutherford wurden im Laufe seiner Karriere unzählige Ehrungen zuteil, darunter mehrere Ehrentitel und Stipendien von Organisationen wie der Institution of Electrical Engineers. 1914 wurde er zum Ritter geschlagen. 1931 wurde er in den Adelsstand erhoben und erhielt den Titel Baron Rutherford of Nelson. Im selben Jahr wurde er auch zum Präsidenten des Instituts für Physik gewählt.

Am 19. Oktober 1937 starb Baron Rutherford im Alter von 66 Jahren in Cambridge, England, an den Folgen eines strangulierten Leistenbruchs. Der Wissenschaftler, der von seinen Kollegen den Spitznamen „Krokodil“ erhalten hatte, weil er immer nach vorne blickte, wurde in der Westminster Abbey begraben.



Jahre vor seinem Tod, während des Ersten Weltkriegs, sagte Rutherford, er hoffe, Wissenschaftler würden nicht lernen, wie man Atomenergie extrahiert, bis „der Mensch in Frieden mit seinen Nachbarn lebte“. Die Entdeckung der Kernspaltung erfolgte tatsächlich nur zwei Jahre nach seinem Tod und führte schließlich zu dem, was Rutherford befürchtet hatte – der Nutzung der Kernkraft zum Bau von Kriegswaffen.

Viele von Rutherfords Entdeckungen bildeten auch die Grundlage für den Bau des Large Hadron Collider durch die Europäische Organisation für Kernforschung. Der Large Hadron Collider, der größte und energiereichste Teilchenbeschleuniger der Welt und seit Jahrzehnten im Bau, begann im Mai 2010 mit der Zertrümmerung atomarer Teilchen. Seitdem wird er von Wissenschaftlern, die Rutherfords Tendenz nach vorne teilen, zur Beantwortung grundlegender physikalischer Fragen verwendet -Denken und seine unermüdliche Suche nach Beweisen durch wissenschaftliche Erforschung.