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Ernest Rutherford

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Ernest Rutherford, 1. Baron Rutherford of Nelson (30. August 1871 – 19. Oktober 1937) war ein neuseeländischer Physiker und Chemiker, der ein bahnbrechender Forscher in… war.

Ernest Rutherford, 1. Baron Rutherford of Nelson (30. August 1871 – 19. Oktober 1937) war ein angesehener neuseeländischer Physiker und Chemiker, der für seine bahnbrechenden Beiträge zur Atom- und Kernphysik bekannt war. Er gilt weithin als „Vater der Kernphysik“ und wird als „der größte Experimentator seit Michael Faraday“ gepriesen. Im Jahr 1908 erhielt Rutherford den Nobelpreis für Chemie für seine bahnbrechenden Untersuchungen zum Zerfall von Elementen und den chemischen Eigenschaften radioaktiver Substanzen.

Ernest Rutherford, 1. Baron Rutherford of Nelson (30. August 1871 – 19. Oktober 1937) war ein neuseeländischer Physiker und Chemiker, der ein bahnbrechender Forscher sowohl in der Atom- als auch in der Kernphysik war. Er wurde als „Vater der Kernphysik“ und „der größte Experimentator seit Michael Faraday“ beschrieben. Im Jahr 1908 erhielt er den Nobelpreis für Chemie „für seine Untersuchungen zum Zerfall der Elemente und zur Chemie radioaktiver Substanzen“.

Rutherfords bahnbrechende Entdeckungen umfassen die Formulierung des Konzepts der radioaktiven Halbwertszeit, die Identifizierung des radioaktiven Elements Radon sowie die Differenzierung und Nomenklatur von Alpha- und Betastrahlung. In Zusammenarbeit mit Thomas Royds konnte Rutherford schlüssig nachweisen, dass Alphastrahlung aus Heliumkernen besteht. 1911 stellte er die Theorie auf, dass die Atomladung in einem äußerst kleinen Kern konzentriert ist, eine Hypothese, die auf seiner Entdeckung und Interpretation der Rutherford-Streuung während des Goldfolien-Experiments von Hans Geiger und Ernest Marsden beruhte. Sein Einfluss erstreckte sich bis zur Einladung von Niels Bohr in sein Labor im Jahr 1912, eine Zusammenarbeit, die später zur Entwicklung des Bohr-Modells des Atoms führte. Im Jahr 1917 gelang Rutherford die erste künstlich induzierte Kernreaktion, indem er Stickstoffkerne mit Alphateilchen beschoss. Diese Experimente gipfelten in seiner Entdeckung eines subatomaren Teilchens, das zunächst „Wasserstoffatom“ genannt wurde und das er später genauer in Proton umbenannte. Darüber hinaus wird ihm gemeinsam mit Henry Moseley die Entwicklung des Ordnungszahlensystems zugeschrieben. Zu seinen weiteren Errungenschaften zählen bedeutende Fortschritte in den Bereichen Funkkommunikation und Ultraschalltechnologie.

Im Jahr 1919 übernahm Rutherford die Leitung des Cavendish Laboratory an der Universität Cambridge. Unter seiner geschätzten Führung entdeckte James Chadwick 1932 das Neutron. Im selben Jahr führten John Cockcroft und Ernest Walton unter Rutherfords Anleitung das erste kontrollierte Experiment zur Spaltung des Atomkerns durch. In Anerkennung seiner tiefgreifenden wissenschaftlichen Beiträge wurde Rutherford als Baron des Vereinigten Königreichs in den Adelsstand erhoben. Nach seinem Tod im Jahr 1937 wurde er zusammen mit bedeutenden Persönlichkeiten wie Charles Darwin und Isaac Newton in der Westminster Abbey beigesetzt. Das chemische Element Rutherfordium (104Rf) wurde 1997 nach ihm benannt. 1999 wurde er posthum als zehntgrößter Physiker aller Zeiten ausgezeichnet.

Frühes Leben und Bildungshintergrund

Ernest Rutherford wurde am 30. August 1871 in Brightwater, Neuseeland, geboren. Er war das vierte von zwölf Kindern von James Rutherford, einem eingewanderten Landwirt und Mechaniker aus Perth, Schottland, und Martha Thompson, einer Lehrerin aus Hornchurch, England. In seiner Geburtsurkunde war sein Vorname fälschlicherweise als „Earnest“ eingetragen; In seiner Familie war er liebevoll Ern genannt.

Im Alter von fünf Jahren zog Rutherford nach Foxhill, Neuseeland, wo er seine Ausbildung an der Foxhill School begann. Im Jahr 1883, als er elf Jahre alt war, zog die Familie Rutherford nach Havelock in den Marlborough Sounds, um näher an der von seinem Vater betriebenen Flachsfabrik zu sein. Anschließend besuchte Ernest die Havelock School.

Im Jahr 1887 sicherte sich Rutherford nach einem zweiten Versuch erfolgreich ein Stipendium für den Besuch des Nelson College. Bei seinem ersten Prüfungsversuch hatte er unter allen Kandidaten aus Nelson die höchste Punktzahl erreicht. Als er das Stipendium erhielt, hatte er 580 von 600 möglichen Punkten erreicht. Im Anschluss an diesen Erfolg schenkte ihm die Havelock School eine fünfbändige Buchreihe mit dem Titel The Peoples of the World. Er setzte sein Studium von 1887 bis 1889 am Nelson College fort und fungierte in seinem letzten Jahr als Schulsprecher. Er nahm auch an der Rugbymannschaft der Schule teil. Obwohl er ein Angebot für eine Kadettenstelle im Staatsdienst erhielt, lehnte er es ab, da er noch fünfzehn Monate Collegezeit übrig hatte.

Im Jahr 1889 erhielt er nach einer zweiten Bewerbung ein Stipendium für eine höhere Ausbildung am Canterbury College der University of New Zealand, wo er von 1890 bis 1894 studierte. Während seiner Zeit in Canterbury beteiligte er sich aktiv sowohl an der Debattiergesellschaft als auch an der Science Society. Zu seinen akademischen Leistungen in Canterbury gehörten ein umfassender Bachelor of Arts in Latein, Englisch und Mathematik im Jahr 1892, gefolgt von einem Master of Arts in Mathematik und Physik im Jahr 1893 und einem Bachelor of Science in Chemie und Geologie im Jahr 1894.

Anschließend entwickelte Rutherford einen innovativen Radioempfänger. Im Jahr 1895 erhielt er von der Royal Commission ein Forschungsstipendium für die Ausstellung von 1851, das es ihm ermöglichte, für ein Aufbaustudium am Cavendish Laboratory der Universität Cambridge nach England zu reisen. Im Jahr 1897 erwarb er einen B.A. Forschungsabschluss und erhielt das Coutts-Trotter-Stipendium des Trinity College, Cambridge.

Karriere- und Forschungsbemühungen

Als Rutherford sein Studium in Cambridge begann, gehörte er insbesondere zu den ersten „Aliens“ – Personen ohne Cambridge-Abschluss –, denen die Erlaubnis zur Durchführung universitärer Forschung erteilt wurde. Er hatte auch das besondere Privileg, bei J. J. Thomson zu studieren.

Auf Anregung von Thomson gelang es Rutherford, Radiowellen über eine Entfernung von 0,5 Meilen (800 m) erfolgreich zu detektieren und stellte damit kurzzeitig einen Weltrekord für die Reichweite elektromagnetischer Wellen auf. Während seines Vortrags auf dem Treffen der British Association im Jahr 1896 erfuhr er jedoch, dass Guglielmo Marconi seine Leistung übertroffen hatte, indem er Radiowellen über eine Entfernung von fast 10 Meilen (16 km) übertrug.

Radioaktivität

Unter Thomsons fortlaufender Anleitung untersuchte Rutherford die Leitfähigkeitseigenschaften von Röntgenstrahlen in Gasen, eine Forschungsrichtung, die zur Entdeckung des Elektrons beitrug. Thomson präsentierte die ersten Ergebnisse im Jahr 1897. Als Rutherford anschließend von Henri Becquerels Beobachtungen über Uran erfuhr, begann er mit der Erforschung seiner Radioaktivität. Dies führte dazu, dass er zwei verschiedene Arten von Strahlung identifizierte, die sich von Röntgenstrahlen durch ihre unterschiedliche Durchdringungskapazität unterschieden. Im Rahmen seiner Untersuchungen in Kanada führte er 1899 die Begriffe „Alphastrahlung“ und „Betastrahlung“ ein, um diese beiden einzigartigen Strahlungsformen zu charakterisieren.

Im Jahr 1898 nahm Rutherford nach Thomsons Unterstützung den Macdonald-Lehrstuhl für Physik an der McGill University in Montreal, Kanada, an. Zwischen 1900 und 1903 arbeitete er am McGill mit dem aufstrebenden Chemiker Frederick Soddy zusammen (der später 1921 den Nobelpreis für Chemie erhielt). Rutherford beauftragte Soddy mit der Identifizierung des Edelgases, das vom radioaktiven Element Thorium emittiert wird, einer Substanz, die selbst radioaktiv ist und andere Materialien beschichten kann. Nachdem Soddy alle konventionellen chemischen Reaktionen systematisch ausgeschlossen hatte, schlug er vor, dass das emittierte Gas ein Inertgas sein müsse, das sie später Thoron nannten. Diese Substanz wurde später als 220Rn identifiziert, ein Isotop von Radon. Bei ihren Untersuchungen wurde auch eine weitere Substanz namens Thorium Darüber hinaus analysierten sie Proben von „Uranium X“ (Protactinium) von William Crookes und Radium von Marie Curie. Rutherford führte in Zusammenarbeit mit R.B. Owens weitere Forschungen zu Thoron durch und stellte fest, dass eine Probe radioaktiven Materials, unabhängig von ihrer ursprünglichen Größe, stets dieselbe Zeit benötigte, bis die Hälfte ihrer Masse zerfiel (in diesem Fall konkret 11§56§⁄§78§ Minuten). Er nannte diese konstante Zerfallsrate „Halbwertszeit“. Anschließend veröffentlichten Rutherford und Soddy ihre bahnbrechende Arbeit „Law of Radioactive Change“, in der sie ihre experimentellen Ergebnisse erläuterten. Vor ihrer Arbeit galten Atome weithin als unteilbare Grundlage aller Materie. Während Curie postuliert hatte, dass Radioaktivität ein atomares Phänomen sei, war das Konzept des spontanen Zerfalls radioaktiver Atome revolutionär. Rutherford und Soddy wiesen schlüssig nach, dass Radioaktivität den spontanen Zerfall von Atomen in andere, damals noch nicht identifizierte Materieformen zur Folge hatte.

Im Jahr 1903 untersuchte Rutherford eine Strahlungsform, die vom französischen Chemiker Paul Villard im Jahr 1900 identifiziert, aber namenlos benannt wurde und aus Radium stammte. Er erkannte, dass diese Emission eine wesentlich größere Durchschlagskraft besaß als seine zuvor identifizierten Alpha- und Betastrahlen, was auf ein eindeutiges Phänomen hindeutete. Folglich bezeichnete Rutherford diese dritte Strahlungsart als „Gammastrahlung“. Alle drei Klassifikationen von Rutherford bleiben Standardterminologie in der zeitgenössischen Physik; Obwohl inzwischen weitere Formen des radioaktiven Zerfalls entdeckt wurden, gehören seine drei Arten zu den am weitesten verbreiteten. Im Jahr 1904 postulierte Rutherford, dass Radioaktivität eine ausreichend große Energiequelle liefern könnte, um die nachhaltige Existenz der Sonne über die Millionen von Jahren zu ermöglichen, die für die allmähliche biologische Evolution auf der Erde notwendig sind, wie von Biologen wie Charles Darwin theoretisiert. Zuvor hatte sich der Physiker Lord Kelvin mit der Begründung, die bekannten Energiequellen seien unzureichend, für eine deutlich jüngere Erde ausgesprochen. Während eines Vortrags, an dem Kelvin teilnahm, betonte Rutherford jedoch, dass Radioaktivität eine praktikable Lösung für diese chronologische Diskrepanz darstelle. 1907 kehrte er nach Großbritannien zurück, um die Langworthy-Professur an der Victoria University of Manchester zu übernehmen.

In Manchester setzte Rutherford seine Forschungen zur Alphastrahlung fort. In Zusammenarbeit mit Hans Geiger entwickelte er Zinksulfid-Szintillationsschirme und Ionisationskammern zur Zählung von Alphateilchen. Durch Division der auf dem Bildschirm angesammelten Gesamtladung durch die beobachtete Teilchenzahl stellte Rutherford fest, dass jedes Alphateilchen eine Ladung von zwei Einheiten trug. Ende 1907 ermöglichten Ernest Rutherford und Thomas Royds den Durchgang von Alphateilchen durch ein außergewöhnlich dünnes Fenster in ein Vakuumrohr. Beim Auslösen einer elektrischen Entladung innerhalb der Röhre entwickelte sich das resultierende Spektrum, während sich Alphateilchen zunehmend ansammelten. Letztendlich traten die unterschiedlichen Spektrallinien des Heliumgases hervor und zeigten damit, dass Alphateilchen zumindest aus ionisierten Heliumatomen und höchstwahrscheinlich aus Heliumkernen bestanden. Im Jahr 1910 war Rutherford zusammen mit Geiger und dem Mathematiker Harry Bateman Co-Autor einer bahnbrechenden Veröffentlichung, in der er die erste Analyse der zeitlichen Verteilung radioaktiver Emissionen detailliert darlegte, ein statistisches Muster, das heute als Poisson-Verteilung bekannt ist.

Atommodellentwicklung

Rutherford setzte seine bahnbrechenden wissenschaftlichen Beiträge weit über seinen Nobelpreis im Jahr 1908 hinaus fort. 1909 führten Hans Geiger und Ernest Marsden unter seiner Leitung das entscheidende Geiger-Marsden-Experiment durch, das den Kerncharakter von Atomen durch die Messung der Ablenkung von Alphateilchen beim Durchqueren einer dünnen Goldfolie endgültig festlegte. Rutherford beauftragte Geiger und Marsden ausdrücklich, während dieses Experiments Alphateilchen zu untersuchen, die außergewöhnlich große Ablenkungswinkel aufwiesen, ein Phänomen, das von zeitgenössischen Materietheorien völlig unerwartet war. Trotz ihrer Seltenheit wurden tatsächlich solch signifikante Ablenkungswinkel beobachtet. In einer retrospektiven Reflexion während einer seiner letzten Vorlesungen bemerkte Rutherford berühmt: „Es war das unglaublichste Ereignis, das mir jemals in meinem Leben widerfahren ist. Es war fast so unglaublich, als würde man eine 15-Zoll-Granate auf ein Stück Seidenpapier abfeuern und es würde zurückkommen und einen treffen.“ Rutherfords anschließende Interpretation dieser experimentellen Daten führte direkt zu seiner These vom Atomkern: einem winzigen, geladenen Bereich, der den Großteil der Masse eines Atoms umfasst.

Im Jahr 1912 schloss sich Niels Bohr Rutherford an und postulierte anschließend, dass Elektronen unterschiedliche Umlaufbahnen um den kompakten Kern einnehmen. Bohr modifizierte dann Rutherfords vorgeschlagene Kernstruktur, um sie mit Max Plancks Quantenhypothese in Einklang zu bringen. Das daraus resultierende Bohr-Modell diente als Grundgerüst für Heisenbergs quantenmechanische Atomphysik, ein Paradigma, das auch im zeitgenössischen Verständnis seine Gültigkeit behält.

Forschung zur Piezoelektrizität

Während des Ersten Weltkriegs beteiligte sich Rutherford an einer streng geheimen Initiative, die darauf abzielte, die praktischen Herausforderungen im Zusammenhang mit der U-Boot-Erkennung zu lösen. Sowohl Rutherford als auch Paul Langevin schlugen unabhängig voneinander die Anwendung der Piezoelektrizität vor, wobei Rutherford erfolgreich ein Gerät entwickelte, mit dem die Leistung gemessen werden konnte. Die anschließende Integration der Piezoelektrizität erwies sich für die Weiterentwicklung der modernen Ultraschalltechnologie als unverzichtbar. Die Behauptung, Rutherford habe Sonar entwickelt, ist jedoch falsch, da moderne Unterwassererkennungssysteme hauptsächlich Langevins Wandler verwenden.

Die Entdeckung des Protons

Im Jahr 1913 etablierte Rutherford in Zusammenarbeit mit H.G. Moseley das Ordnungszahlensystem. Bei ihren gemeinsamen Experimenten bombardierten sie verschiedene Elemente mit Elektronenströmen von Kathodenstrahlen und zeigten, dass jedes Element eine konsistente und einzigartige Reaktion zeigte. Ihre bahnbrechende Forschung war die erste, die behauptete, dass jedes Element grundsätzlich durch die Eigenschaften seiner inneren Strukturen definiert werden könne, eine Beobachtung, die später zur Entdeckung des Atomkerns beitrug. Diese Untersuchung veranlasste Rutherford zu der Theorie, dass das Wasserstoffatom, das damals als das masseärmste Wesen mit einer positiven Ladung galt, als „positives Elektron“ fungierte – ein grundlegender Bestandteil aller Atomelemente.

Rutherford entwickelte seine Theorie des „positiven Elektrons“ durch eine Reihe von Experimenten weiter, die 1919 kurz vor dem Ende seiner Amtszeit in Manchester begonnen wurden. Er beobachtete, dass Stickstoff und andere leichte Elemente beim Beschuss mit Alphateilchen (α) ein Proton aussendeten, das er als „Wasserstoffatom“ bezeichnete. Konkret zeigte er, dass bei Kollisionen zwischen Alphateilchen und Wasserstoff ausgestoßene Teilchen eine positive Einheitsladung und ein Viertel des Impulses der einfallenden Alphateilchen besaßen.

Rutherford kehrte 1919 an das Cavendish Laboratory zurück und übernahm die Rolle des Cavendish-Professors für Physik, eine Position, die zuvor J. J. Thomson innehatte. Diese Professur behielt er bis zu seinem Tod im Jahr 1937. Unter seiner Leitung wurden mehrere Nobelpreise verliehen: James Chadwick erhielt 1932 Anerkennung für die Entdeckung des Neutrons; John Cockcroft und Ernest Walton wurden für ihr bahnbrechendes Experiment mit einem Teilchenbeschleuniger geehrt, das als „Spaltung des Atoms“ bekannt wurde; und Edward Appleton wurde für den Nachweis der Existenz der Ionosphäre ausgezeichnet.

Entwicklung der Protonen- und Neutronentheorie

Zwischen 1919 und 1920 trieb Rutherford seine Untersuchungen zum „Wasserstoffatom“ voran, mit dem Ziel zu bestätigen, dass Alphateilchen Stickstoffkerne zersetzen können, und die Natur der resultierenden Produkte zu ermitteln. Seine Ergebnisse deuteten darauf hin, dass Wasserstoffkerne einen Bestandteil von Stickstoffkernen und damit wahrscheinlich auch von anderen Atomkernen darstellten. Diese strukturelle Anordnung wurde schon seit längerem vermutet, basierend auf der Annahme, dass die Atomgewichte ganzzahlige Vielfache der Wasserstoffmasse sind. Angesichts der Tatsache, dass Wasserstoff als das leichteste Element erkannt wurde und seine Kerne vermutlich die leichtesten waren, kam Rutherford zu dem Schluss, dass ein Wasserstoffkern als grundlegender Bestandteil aller Kerne dienen könnte. Darüber hinaus hielt er es für ein potenziell neues Elementarteilchen, da damals kein leichterer Kern bekannt war. Folglich schlug Rutherford 1920, aufbauend auf der Arbeit von Wilhelm Wien, der 1898 das Proton in Strömen ionisierten Gases identifiziert hatte, und diese erweiterte, den Wasserstoffkern als neuartiges Teilchen vor, das er als Proton bezeichnete.

1921 entwickelte Rutherford in Zusammenarbeit mit Niels Bohr einen theoretischen Rahmen für die Existenz von Neutronen, einen Begriff, den er 1920 in seinem Bakerian-Buch eingeführt hatte Vortrag. Er postulierte, dass diese Teilchen den Abstoßungskräften zwischen positiv geladenen Protonen entgegenwirken könnten, indem sie eine anziehende Kernkraft erzeugen und so die Dissoziation von Atomkernen verhindern könnten. Die primäre Alternative zu Neutronen beinhaltete das Konzept der „Kernelektronen“, die einige der Protonenladungen im Kern neutralisieren würden. Diese Alternative entstand, weil damals bekannt war, dass Kerne etwa die doppelte Masse besaßen, als wenn sie ausschließlich aus Wasserstoffkernen (Protonen) bestünden. Der Mechanismus, durch den diese hypothetischen Kernelektronen im Kern eingeschlossen werden konnten, blieb jedoch ein ungelöstes Rätsel.

Rutherfords Neutronentheorie erhielt 1932 durch die Arbeit seines Kollegen James Chadwick eine empirische Bestätigung. Chadwick identifizierte Neutronen sofort, als sie von anderen Forschern und später von ihm selbst durch den Beschuss von Beryllium mit Alphateilchen erzeugt wurden. Für diese entscheidende Entdeckung wurde Chadwick 1935 mit dem Nobelpreis für Physik geehrt.

Induzierte Kernreaktion und Untersuchung des Kerns

In seiner umfassenden vierteiligen Veröffentlichung „Collision of α-particles with light atoms“ beschrieb Rutherford zwei weitere tiefgreifende und bedeutende Entdeckungen. Zunächst zeigte er, dass die Streuung von Alphateilchen aus Wasserstoff in großen Winkeln von den theoretischen Vorhersagen abwich, die er 1911 veröffentlicht hatte. Diese Beobachtungen stellten den ersten empirischen Beweis für die starken Wechselwirkungen zwischen Atomkernen dar. Zweitens stellte er fest, dass α-Teilchen, die mit Stickstoffkernen kollidieren, eine Kernreaktion eingehen und nicht nur zerstreuen. Die Reaktion ergab ein Proton als ein Produkt, während das andere Produkt von Patrick Blackett, Rutherfords Kollegen und ehemaligem Studenten, als Sauerstoff identifiziert wurde:

14N + α → 17O + p.

Folglich räumte Rutherford ein, „dass die Masse des Kerns infolge von Kollisionen, bei denen das Proton ausgestoßen wird, eher zunimmt als abnimmt.“ Blackett erhielt 1948 den Nobelpreis für seine Beiträge zur Verfeinerung der Hochgeschwindigkeitswolkenkammer, die diese und zahlreiche andere Entdeckungen ermöglichte.

Persönliches Leben und Tod

Im Jahr 1900 heiratete Rutherford Mary Georgina Newton (1876–1954) in der St. Paul's Anglican Church in Papanui, Christchurch; Sie waren vor seiner Abreise aus Neuseeland verlobt worden. Das Paar hatte eine Tochter, Eileen Mary (1901–1930), die später den Physiker Ralph Fowler heiratete und bei der Geburt ihres vierten Kindes auf tragische Weise verstarb. Rutherfords Freizeitbeschäftigungen umfassten Golf und Autofahren.

Während seiner Amtszeit in Manchester wohnte Rutherford im Vorort Withington, genauer gesagt in der Wilmslow Road. Diese Residenz wird derzeit als Rutherford Lodge bezeichnet und wurde 2012 mit einer blauen Gedenktafel versehen. Darüber hinaus ist direkt gegenüber der Withington Library ein Denkmal in den Bürgersteig eingelassen.

Vor seinem Tod litt Rutherford an einem vernachlässigten Leistenbruch, der schließlich stranguliert wurde und zu einer schweren Krankheit führte. Obwohl er sich in London einer Notoperation unterzog, verstarb er vier Tage später am 19. Oktober 1937 in Cambridge im Alter von 66 Jahren an den Folgen einer von Medizinern diagnostizierten „Darmlähmung“. Nach der Einäscherung im Golders Green Crematorium wurde ihm zusammen mit prominenten britischen Wissenschaftlern wie Isaac Newton und Charles Darwin die besondere Ehre zuteil, in der Westminster Abbey beigesetzt zu werden.

Anerkennung

Mitgliedschaften

Auszeichnungen

Ritterlichkeit

Legacy

Während der Eröffnungssitzung des Indischen Wissenschaftskongresses 1938, einer Veranstaltung, die Rutherford vor seinem Tod leiten sollte, hielt der Astrophysiker James Jeans an seiner Stelle eine Ansprache, in der er ihn als „einen der größten Wissenschaftler aller Zeiten“ charakterisierte und erklärte:

In seinem Gespür für die richtige Herangehensweise an ein Problem sowie in der einfachen Direktheit seiner Angriffsmethoden erinnert uns [Rutherford] oft an Faraday, aber er hatte zwei große Vorteile, die Faraday nicht besaß: erstens eine überragende körperliche Gesundheit und Energie und zweitens die Möglichkeit und Fähigkeit, eine Gruppe begeisterter Mitarbeiter zu leiten. Obwohl Faradays Werk großartig war, scheint es mir, dass wir zu Newton zurückkehren müssen, um sowohl quantitativ als auch qualitativ mit Rutherfords Werk mithalten zu können. In mancher Hinsicht hatte er mehr Glück als Newton. Rutherford war immer ein glücklicher Krieger – glücklich in seiner Arbeit, glücklich in seinem Ergebnis und glücklich in seinen menschlichen Kontakten.

Kernphysik

Rutherford gilt aufgrund seiner bahnbrechenden Forschungen und der unter seiner Leitung als Laborleiter durchgeführten Arbeiten als „Vater der Kernphysik“, die insgesamt die Kernstruktur des Atoms aufklärten und den radioaktiven Zerfall als einen grundlegenden Kernprozess definierten. Patrick Blackett, ein von Rutherford betreuter Forschungsmitarbeiter, nutzte natürliche Alphateilchen, um die induzierte Kerntransmutation zu demonstrieren. Anschließend setzte Rutherfords Forschungsgruppe aus Beschleunigern gewonnene Protonen ein, um künstlich induzierte Kernreaktionen und Transmutationen zu erreichen.

Rutherfords Tod erfolgte vor der Verwirklichung von Leó Szilárds Konzept kontrollierter nuklearer Kettenreaktionen. Dennoch soll sich Szilárd Berichten zufolge von einer Rede Rutherfords über seine künstlich herbeigeführte Transmutation in Lithium inspirieren lassen, die in der Ausgabe von The Times vom 12. September 1933 veröffentlicht wurde.

Rutherfords Ansprache bezog sich auf die Forschungen seiner Studenten John Cockcroft und Ernest Walton aus dem Jahr 1932, denen die „Spaltung“ von Lithium gelang Alphateilchen durch Beschuss mit Protonen aus einem selbstgebauten Teilchenbeschleuniger. Während Rutherford die enorme Energie erkannte, die aus den gespaltenen Lithiumatomen freigesetzt wurde, räumte er auch ein, dass der erhebliche Energieaufwand, der für den Beschleuniger erforderlich war, gepaart mit der inhärenten Ineffizienz bei der Atomspaltung durch diese Methode, das Unterfangen als praktikable Energiequelle unpraktisch machte. (Selbst derzeit ist die beschleunigerinduzierte Spaltung leichter Elemente für solche Anwendungen noch nicht ausreichend effizient.) In einem Abschnitt von Rutherfords Rede heißt es:

Wir könnten bei diesen Prozessen sehr viel mehr Energie gewinnen, als das Proton lieferte, aber im Durchschnitt konnten wir nicht erwarten, auf diese Weise Energie zu gewinnen. Es war eine sehr schlechte und ineffiziente Art der Energieerzeugung, und jeder, der nach einer Energiequelle in der Umwandlung der Atome suchte, redete von Mondschein. Aber das Thema war wissenschaftlich interessant, weil es Einblicke in die Atome gab.

1997 wurde das Element Rutherfordium (Rf, Z=104) zu Ehren von Rutherford benannt.

In der Populärkultur

Andrew Hodwitz verkörperte Rutherford in „Staring Blindly into the Future“, Folge 11 der 13. Staffel (ausgestrahlt am 13. Januar 2020), innerhalb der kanadischen historischen Detektivserie Murdoch Mysteries.

Veröffentlichungen

Bücher