Az első mesterséges atommag-átalakító

155 éve született Ernest Rutherford Nobel-díjas brit atomfizikus, aki elsőként hajtott végre atommag-átalakítást.

Egy új-zélandi farmon született, tizenkét gyermek közül másodikként. Harsány és érdes modorát csillogó intellektus feledtette, de sikerében igen nagy szerepet játszott kitartása és elfogulatlansága. Ösztöndíjjal került a Cambridge-i Egyetemre, a legenda szerint amikor krumpliültetés közben megkapta a hírt, azonnal eldobta az ásót és felült az első Angliába tartó hajóra.

Cambridge-ben először rádióhullámokkal dolgozott, de meggyőzték, hogy a rádiónak nincs jövője, így három év után Kanadába ment, ahol a nemrég felfedezett radioaktivitást kezdte kutatni. 1898-ban felismerte, hogy a sugárzás két részből áll: egy részét a nagyon vékony szilárd anyag is elnyeli, ezeket alfa-sugaraknak nevezte el, a másik részt pedig, amelynek elnyeletéséhez jóval vastagabb rétegre volt szükség, béta-sugaraknak. Később azt is bebizonyította, hogy a sugárzásnak van egy rövid hullámhosszúságú elektromágneses része is, ezek a gamma-sugarak.

Frederick Soddy-val a radioaktív elemeket tanulmányozva 1902-ben kidolgozták az elemek spontán radioaktív bomlásának elméletét: eszerint az egyik elem atomja bomlás következtében egy másik elem atomjává alakulhat át. Felfedezésük alapjaiban rázta meg a klasszikus kémiát, amely az anyagok állandóságát hirdette, s az atombomlást az alkimisták tévképzetének tekintette. Rutherford azt is észrevette, hogy a bomlás, a radioaktív magok számának időbeli csökkenése mértani haladvány szerint történik, s bevezette a felezési idő fogalmát.

1897-ben sikerült elkülönítenie az alfa- és a béta-sugarakat, felfedezte a radioaktív bomlás törvényszerűségeit.

1907-ben a Manchesteri Egyetem professzora lett, s az asszisztense, Hans Geiger által készített készülékkel megmérték a hélium alfa-sugárzását, majd meghatározták a hélium rádiumból való keletkezésének ütemét. Rutherford e két adatból meghatározta az Avogadro-számot, azaz a bármely anyag gramm-mólsúlynyi mennyiségében lévő molekulák számát. 1908-ban bebizonyították, hogy az alfa-részecske valójában a hélium atommagja – ebben az évben kapta meg Rutherford a kémiai Nobel-díjat radioaktivitással kapcsolatos kutatásaiért.

Ő maga úgy tartotta, csak két tudomány létezik, a fizika és a bélyeggyűjtés, a sors iróniájaként azonban a kémiai Nobelt ítélték neki oda.

(A díjak odaítélésének, illetve a diszciplínák átjárhatóságának érdekessége, hogy a ma atomfizikaként ismert tudományágat a XX. század hajnalán még a kémiához sorolták: így például Marie Curie 1911-ben ugyancsak kémiai Nobel-díjat kapott a rádium és a polónium felfedezéséért).

1910-ben ionizált héliummagokat, azaz alfa-részecskéket lőtt egy aranyfóliára, s legnagyobb csodálkozására egyes részecskék visszapattantak. A jelenség egyetlen lehetséges magyarázata az volt, hogy az atom belsejében súlyos mag van – így dolgozta ki atommodelljét. Eszerint a pozitív töltések igen kis helyen, koncentrálva helyezkednek el (a térfogat tízezred részét kitevő atommag tömege az atomtömeg 99,999 százaléka), e körül keringenek a kis tömegű, negatív elektronok, amelyek kiegyenlítik a mag pozitív töltését.

1911-ben dolgozta ki a róla elnevezett Rutherford-atomhéjmodellt, majd 1919-ben alfa-részek segítségével végrehajtotta az első mesterséges atommag-átalakítást, amelynek során nitrogénből oxigént állított elő.

A tudós 1937. október 19-én Cambridge-ben halt meg.