Ernest Rutherford

Ernest Rutherford

De ontdekking dat atomen eenvoudige uit elkaar konden vallen, was opmerkelijk

Ernest Rutherford 1871-1937

Na de ontdekking in 1896, door Antoine-Henri Becquerel (1852-1908), van radioactiviteit, was een aantal wetenschappers verantwoordelijk voor een beter begrip van het fenomeen, onder wie natuurlijk Marie Curie (1867-1934). De persoon die het meest deed voor het doorgronden van radioactiviteit en die de kernfysica ontwikkelde, was Ernest Rutherford.

Het cavendisch laboratory

De in Nieuw-Zeeland geboren wetenschapper won een beurs voor het Cavendish Laboratory in Cambridge in 1895, waar hij werkte onder de eminente J. J. Thomson (1856-1940). Hij werd later professor aan de McGill University in Montreal, in 1898. Hier ging hij verder met zijn observaties van radioactieve elementen, die volgens hem twee soorten straling afgaven, niet twee soorten eigenschappen. Deze stralen noemde hij ‘alfa’ en ‘bèta’.

Gammastralen

In 1900 bevestigde hij het bestaan van een derde soort straling, ‘gammastralen’, die afweken van de andere omdat ze niet werden beïnvloed door een magnetische kracht, terwijl alfa- en bèta-stralen onder dergelijke invloed werden afgebogen in verschillende richtingen.

Ontdekking hal veringstijd

In Montreal ontmoette Rutherford ook de Britse scheikundige Frederick Soddy (1877-1956). Tussen 1901 en 1903 werkten zij samen in een reeks experimenten die betrekking hadden op radioactivieit en ze kwamen tot enkele nieuwe inzichten. Ze toonden aan dat de helft van de atomen van een radioactieve stof, gedurende een bepaalde periode, uit elkaar valt door het ‘afgeven’ van een radioactief gas, ‘gehalveerde’ substantie achterlatend. Het gegeven dat atomen gewoon uit een element konden verdwijnen, was behoorlijk verrassend. Bovendien veranderde de stof tijdens die periode spontaan in een ander element – een revolutionaire vinding.
Na de samenwerking met Soddy ging Rutherford de alfastralen nog beter bestuderen. Hij kwam er na experimenten al snel achter dat dit gewoon heliumatomen waren die twee elektronen misten (bètastralen bleken later te bestaan uit elektronen en gammastralen waren röntgenstralen). In deze periode ging hij terug naar Engeland, om aan de Universiteit van Manchester te werken. Hier werkte hij samen met Hans Wilhelm Geiger (1882-1945) en samen ontwikkelden zij de geigerteller in 1908. Dit apparaat mat straling en werd in Rutherfords werk gebruikt voor de identificatie van de samenstelling van alfastralen. Hij gebruikte het met nog meer effect bij zijn volgende stap voorwaarts.

Botsende alfadeeltjes

In 1910 had Rutherford Geiger en een andere assistent voorgesteld om de resultaten die het richten van een aantal alfadeeltjes had op een stuk platinumfolie te bestuderen. De meeste gingen erdoorheen en werden maar weinig afgebogen, maar een van de 8000 sprong zo goed als terug naar waar het vandaan kwam! Rutherford was verbaasd en beschreef het als ‘het ongelooflijkste wat me ooit is overkomen. Het leek wel… alsof je een granaat op vloeipapier richtte, en dat die dan terugkwam: Hij liet zich niet uit het lood slaan. In 1911 trok hij de juiste conclusie: atomen bevatten een kleine kern die het grootste deel van de massa bepaalde, de rest van het atoom was lege ruimte’ waarin elektronen rond de kern draaiden, zoals planeten ronde de zon. Een van de 8000 alfadeeltjes botst terug omdat het de positief geladen kern van het atoom raakt, de rest gaat gewoon door de loze ruimte. Het was een essentiële ontdekking in de speurtocht naar de constructie van het atoom en Niels Bohr zou er in in 1913 veel profijt van trekken.

Overige wapenfeiten

Tijdens de Eerste Wereldoorlog diende Rutherford in de Britse marine, in 1919 werd hij in het bestuur van het Cavendish Laboratoly in Cambridge gekozen. In datzelfde jaar deed hij zijn laatste grote ontdekking. Samen met andere wetenschappers vond hij een methode waarin hij een atoom op kunstmatige wijze kon laten uiteenvallen door het te laten botsen met een alfadeeltje. Dat waarvan wij nu weten dat het protonen zijn, werd uit de kern gebombardeerd. De atoomstructuur van de stof veranderde hierdoor en de stof ging over van het ene element in het andere. In eerste instantie veranderde hij stikstof in zuurstof (en waterstof), maar hij vervolgde zijn experimenten met andere elementen.

1902 Rutherford stelt een nieuw fenomeen in de natuurkunde vast, samen met Frederick Soddy: radioactiviteit. 1908 Ontvangt de Nobelprijs voor scheikunde 1911 Ontwikkelt de kerntheorie van het atoom. 1914 Wordt geridderd. 1919 Ontwikkelt een protonversneller.

1908 Nobelprijs voor Scheikunde “Voor zijn onderzoek naar het uiteenvallen van elementen en de chemie van radioactieve stoffen.”

Author: Y Comak