ارنست رذرفورد

ولد ارنست رذرفورد بنيوزيلندا في العام 1871، وفي أثناء دراسته في جامعة كانتربرى أظهر نبوغا عاليا في الرياضيات والطبيعة ما أهله للحصول على منحة دراسية في جامعة كامبريدج في إنجلترا، حيث عمل مساعدا للعالم الكبير تومسون مكتشف الإلكترون.

وسرعان ما توالت إنجازاته واكتشافاته العلمية في مجال الذرة حتى لقب بـ «أبو الفيزياء النووية، عن جدارة واستحقاق، فقد استطاع هذا العالم أن يصف المبادئ النظرية للذرة ويفسر ظاهرة النشاط الإشعاعي (Radioactivity)، كما استطاع أن يكتشف ويسمي ويصف خصائص الجسيمات المنبعثة إشعاعيا: أشعة ألفا (Alpha Particles) وأشعة بيتا (Beta Particles) والبروتونات (Protons)، كما تنبأ أيضا بوجود النيترونات (Neutrons) التي اكتشفها فيما بعد جيمس شادويك، كما قام أيضا بتسمية ووصف أشعة غاما (Gamma) واستكشاف خصائصها، وذلك استكمالا للأبحاث التي نشرها الفيزيائي الفرنسي بول فيلارد (Paul Villard) الذي يعتبر أول من اكتشف وجود أشعة غاما في العام 1900 خلال إجرائه بعض التجارب على الأشعة الصادرة من عنصر الراديوم، حيث وجد أن بعض هذه الأشعة ينحرف بفعل المجال المغناطيسي - أشعة بيتا وأشعة ألفا - بينما وجد أشعة أخرى لا تتأثر إطلاقا بالمجال المغناطيسي وهي أشعة غاما .

لاحظ رذرفورد أن هذه الأشعة تشبه تماما الأشعة السينية، إضافة إلى كونها تصدر تلقائيا من نواة العنصر المشع في أثناء عملية اضمحلاله ولا تنتج صناعيا مثل الأشعة السينية، ووضع أيضا المعادلة التي يمكن من خلالها حساب اضمحلال (Decay) العناصر المشعة وأيضا ثابت الاضمحلال (Decay Constant) وزمن عمر النصف Half Life Time) للعنصر المشع كما استطاع رذرفورد أن يثبت تحول العناصر المشعة التي تشع جسيمات مشحونة مثل ألفا وبيتا إلى عناصر أخرى مثل تحول عنصري اليورانيوم (Uranium) والثوريوم (Thorium) إلى عناصر أخرى خلال عملية الاضمحلال الإشعاعي التلقائي، وذلك بمساعدة العالم فردريك سودي (Fredric Suddy)، وحصل رذرفورد على جائزة نوبل في الكيمياء في العام 1908 تقديرا لهذه الاكتشافات.

 وفي العام 1909 وفي جامعة مانشستر، قام رذرفورد بقذف شريحة ذهبية رفيعة بجسيمات ألفا، ولاحظ بعدها أنه على الرغم من أن أغلب الجسيمات المقذوفة قد نفذت من الشريحة فإن جسيما واحدا لكل 8000 جسيم قد تشتت أو ارتد إلى الخلف، ومن خلال هذه المشاهدة استنتج رذرفورد أن كتلة الذرات تتركز في نواة صغيرة موجبة الشحنة تتوسط الذرات وهي التي تؤدي إلى تشتت الجسيم المقذوف وارتداده إلى الخلف إذا اصطدم بها، حيث تتنافر الشحنات الموجبة لكل من النواة والجسيم المقذوف، بينما تدور الإلكترونات حول هذه النواة في مدارات واسعة نسبية متباعدة عن النواة وعن بعضها البعض، مما يخلق بينها فراغات كبيرة تنفذ من خلالها الجسيمات المقذوفة. كما هو موضح في الصورة أدناه.

رسم توضيحي للذرة وتتكون من النواة في المنتصف وتدور حولها الإلكترونات في مدارات مختلفة

وما زال هذا النموذج المخطط للذرة صالحا حتى الآن على الرغم من مرور كل هذه الأعوام من الدراسة والبحث عدا تعديل طفيف أدخله فيما بعد العالم بوهر وهو أن الإلكترونات تدور في مستويات طاقة محددة حول النواة في العام 1919 قام رذرفورد بآخر اكتشافاته العظيمة في معامل جامعة كامبردج وهو التغيير أو التبديل الصناعي للتركيب الذري والنووي، حيث قام بقذف أنوية عنصر النيتروجين بجسيمات ألفا فأنتج أنوية عنصر الأكسيجين، وقد تناقلت الصحف هذا الخبر أن رذرفورد قد نجح في شطر (Fission) الذرة.

دفن رذرفورد بعد وفاته في العام 1937 بجوار العالم إسحق نيوتن في مدينة ويستمنستر آبي في إنجلترا.