Wikipedia · einfach zusammengefasst · Stand
Ernest Rutherford
Rutherford erweiterte das Atommodell von Thomson, der von einer gleichmäßigen Masseverteilung ausgegangen war. Rutherford wies erstmals 1919 experimentell …
Inhalt6 Abschnitte
Bedeutung und zentrale Leistungen
Ernest Rutherford, 1. Baron Rutherford of Nelson (* 30. August 1871 in Spring Grove bei Nelson, Neuseeland; † 19. Oktober 1937 in Cambridge, Vereinigtes Königreich), war ein neuseeländischer Physiker und gilt als einer der bedeutendsten Experimentalphysiker. Besonders wichtig wurde er für die Erforschung der Radioaktivität und des Atomkerns.
1897 erkannte Rutherford, dass die ionisierende Strahlung von Uran aus mehreren Teilchenarten besteht. 1902 stellte er die Hypothese auf, dass chemische Elemente durch radioaktiven Zerfall in Elemente mit niedrigerer Ordnungszahl übergehen. 1903 unterschied er Radioaktivität nach dem zunehmenden Durchdringungsvermögen in Alphastrahlung, Betastrahlung und Gammastrahlung. Außerdem führte er den Begriff der Halbwertszeit ein, also der Zeit, in der die Hälfte einer radioaktiven Stoffmenge zerfällt. Für diese Arbeiten erhielt er 1908 den Nobelpreis für Chemie.
Sein bekanntester Beitrag zur Atomphysik ist das Rutherfordsche Atommodell. Rutherford leitete es 1911 aus Streuversuchen mit Alphateilchen an Goldfolie ab. Damit erweiterte er das Atommodell von Joseph John Thomson, das von einer gleichmäßigen Masseverteilung im Atom ausgegangen war.
Atomkern und Kernumwandlung
Rutherford zeigte, dass Atome nicht so aufgebaut sind, wie man zuvor oft annahm. Seine Streuversuche mit Alphateilchen an Goldfolie führten zum Rutherfordschen Atommodell, in dem der Atomkern eine zentrale Rolle spielt. Die Experimente machten deutlich, dass die Masse und positive Ladung des Atoms nicht gleichmäßig verteilt sind, sondern in einem sehr kleinen Bereich konzentriert sein müssen.
1919 wies Rutherford erstmals experimentell nach, dass ein Atomkern durch Bestrahlung mit Alphateilchen in einen anderen Atomkern umgewandelt werden kann. Im genannten Versuch wurde Stickstoff in das nächstschwerere Element Sauerstoff umgewandelt. Bei diesen Experimenten entdeckte Rutherford das Proton, ein positiv geladenes Teilchen des Atomkerns.
Unter Rutherfords Anleitung zertrümmerten John Cockcroft und Ernest Walton mit künstlich beschleunigten Teilchen einen Atomkern: Mit Protonen beschossenes Lithium wandelte sich in zwei Alphateilchen um, also in Helium-Kerne. James Chadwick, ebenfalls in Cambridge tätig, wies 1932 das Neutron experimentell nach. Rutherford hatte dieses neutrale Teilchen des Atomkerns bereits Jahre zuvor theoretisch postuliert.
Ausbildung und frühe Forschung
Rutherford war das vierte von zwölf Kindern von James Rutherford und Martha Thompson. Seine Eltern waren als Kinder nach Neuseeland eingewandert. Die Familie zog mehrfach um: 1876 von Spring Grove nach Foxhill, später nach Havelock und dann nach Pungarehu auf der Nordinsel.
Von 1887 bis 1889 besuchte Rutherford mit Unterstützung eines Stipendiums das Nelson College. Dort spielte er Rugby, wurde 1889 Schulsprecher und entwickelte durch seinen Lehrer William Still Littlejohn ein besonderes Interesse an Mathematik und Naturwissenschaften.
Ab Februar 1890 studierte Rutherford am Canterbury College in Christchurch. 1892 bestand er die Prüfungen zum Bachelor of Arts, 1893 erwarb er den Master of Arts und ein Jahr später den Bachelor of Science. Seine ersten Forschungsarbeiten behandelten den Einfluss hochfrequenter Hertzscher Wellen auf die magnetischen Eigenschaften von Eisen.
1895 ging Rutherford mit einem Stipendium nach Großbritannien. Am Cavendish-Laboratorium der University of Cambridge arbeitete er unter Sir Joseph John Thomson. Zunächst verbesserte er einen Detektor für Hertzsche Wellen, später untersuchte er mit Thomson die elektrische Leitfähigkeit von Gasen. Dabei nutzten sie Röntgenstrahlen, um die Leitfähigkeit in Gasen auszulösen. Rutherford entwickelte experimentelle Techniken, um die Rekombinationsrate und die Geschwindigkeiten der entstehenden Ionen zu messen.
Wissenschaftliche Laufbahn
1898 erhielt Rutherford einen Ruf an die McGill-Universität in Montreal und arbeitete dort bis 1907. Danach lehrte er an der Universität Manchester in England. Dort arbeitete er unter anderem mit späteren Nobelpreisträgern wie Niels Bohr und Patrick Blackett zusammen.
Im Ersten Weltkrieg reiste Rutherford 1917 zusammen mit Henri Abraham und Charles Fabry in die USA, um Fragen der U-Boot-Abwehr zu diskutieren. 1919 wurde er Professor in Cambridge und Direktor des Cavendish-Laboratoriums. 1921 erschien seine Schrift Nuclear Constitution of Atoms, auf Deutsch Über die Kernstruktur der Atome. Von 1925 bis 1930 war er Präsident der Royal Society.
1933 unterstützte Rutherford William Henry Beveridge bei der Gründung des Academic Assistance Council, heute Council for Assisting Refugee Academics, und wurde dessen erster Präsident. 1934 gelang ihm mit Mark Oliphant und Paul Harteck die Entdeckung des Tritiums und die erste gezielte Durchführung einer Kernfusionsreaktion. Seine Asche wurde in der Westminster Abbey in London nahe dem Grab von Isaac Newton beigesetzt.
Ehrungen und Nachwirkung
Rutherford zählt zu den weltweit am meisten geehrten Wissenschaftlern. Die britische Krone adelte ihn 1914 als Knight Bachelor, nahm ihn 1925 in den Order of Merit auf und erhob ihn 1931 als Baron Rutherford of Nelson, of Cambridge in the County of Cambridge, zum erblichen Peer.
Neben dem Nobelpreis für Chemie 1908 erhielt er zahlreiche weitere Ehrungen. Die Royal Society verlieh ihm 1904 die Rumford-Medaille und 1922 ihre höchste Auszeichnung, die Copley-Medaille in Gold. Weitere Ehrungen waren unter anderem der Bressa-Preis 1908, die Barnard-Medaille für das Jahr 1910, die Franklin-Medaille 1924, die Albert Medal 1928 und die Faraday-Medaille 1930. Er wurde außerdem in mehrere wissenschaftliche Akademien aufgenommen.
Auch nach seinem Tod wurde Rutherford vielfach gewürdigt. Die kanadische Regierung erklärte ihn am 29. Mai 1939 zu einer „Person von nationaler historischer Bedeutung“. 1992 brachte die Bank of New Zealand einen 100-Dollar-Schein mit seinem Bildnis in Umlauf. 1997 wurde das Element 104 endgültig Rutherfordium genannt. Außerdem tragen unter anderem ein Marskrater, ein Mondkrater, der Rutherford Ridge in der Antarktis und seit 2021 der Asteroid (5311) Rutherford seinen Namen.
Wichtige Veröffentlichungen
Rutherfords Veröffentlichungen zeigen die Schwerpunkte seiner Forschung: Radioaktivität, radioaktive Umwandlungen, Strahlung und Kernstruktur. Zu seinen Büchern gehören Radio-Activity von 1904, Radioactive Transformations von 1906, Radioactive Substances and Their Radiations von 1913, Radiations From Radioactive Substances von 1930 mit James Chadwick und Charles Drummond Ellis, Artificial Transmutation of the Elements von 1933 und The Newer Alchemy von 1937.
Mehrere Werke erschienen auch auf Deutsch, darunter Die Radioaktivität von 1907, Radioaktive Umwandlungen von 1907, Radioaktive Substanzen und ihre Strahlungen von 1913 und Über die Kernstruktur der Atome von 1921.
Zu seinen Zeitschriftenbeiträgen gehören Arbeiten über Uranstrahlung, Thoriumverbindungen, Radon, die Ursache und Natur der Radioaktivität sowie die Kernstruktur der Atome. Viele dieser Beiträge erschienen im Philosophical Magazine; seine Bakerian Lecture Nuclear Constitution of Atoms erschien 1920 in den Proceedings of the Royal Society of London.
