Ernest RutherfordErnest Rutherford

Ernest Rutherford

Nacimiento30 de agostode1871Brightwater,Nueva Zelanda

Fallecimiento19 de octubrede193766 aosCambridge,Inglaterra

ResidenciaInglaterra

NacionalidadNeozelandesaybritnica

CampoQumicayFsica

InstitucionesMcGill UniversityUniversity of Manchester

Alma mterUniversity of CanterburyCambridge University

SupervisordoctoralJoseph John Thomson

EstudiantesdestacadosMark OliphantPatrick BlackettHans GeigerNiels BohrCecil PowellTeddy BullardPyotr Leonidovich KapitsaJohn CockcroftErnest WaltonCharles Drummond EllisJames ChadwickErnest MarsdenEdward AndradeFrederick SoddyEdward Victor AppletonBertram BoltwoodKazimierz FajansCharles Galton DarwinHenry MoseleyA.J.B.Robertson

ConocidoporSer el padre de lafsica nuclear

PremiosdestacadosPremio Nobel de qumica

Fue suegro deRalph Fowler

Ernest Rutherford, barn Rutherford de Nelson,OM,PC,FRS, conocido tambin comoLord Rutherford(Brightwater,Nueva Zelanda,30 de agostode1871Cambridge,Reino Unido,19 de octubrede1937), fue unfsicoyqumiconeozelands. Se dedic al estudio de las particulas radioactivas y logr clasificarlas enalfa,betaygamma. Hall que laradiactividadiba acompaada por una desintegracin de loselementos, lo que le vali ganar elPremio Nobel de Qumicaen1908. Se le debe unmodelo atmico, con el que prob la existencia delncleo atmico, en el que se rene toda lacargapositiva y casi toda lamasadeltomo. Consigui la primera transmutacin artificial con la colaboracin de su discpuloFrederick Soddy.Si durante la primera parte de su vida se consagr por completo a sus investigaciones, pas la segunda mitad dedicado a la docencia y dirigiendo losLaboratorios CavendishdeCambridge, en donde se descubri elneutrn. Fue maestro deNiels BohryRobert Oppenheimer.Contenido[ocultar] 1Los primeros aos 2Cambridge, 1895-1898 3Montreal, 1898-1907: radioactividad 4Manchester, 1907-1919: el ncleo atmico 5Cambridge, 1919-1937: la edad de oro en Cavendish 6Enlaces externos 7Referencias

[editar]Los primeros aosRutherford era el cuarto de los doce hijos de James y Martha Rutherford. Su padre era un escocs granjero y mecnico, mientras su madre, nacida en Inglaterra, emigr antes de casarse. All haba sido maestra. Ambos deseaban dar a sus hijos una buena educacin y tratar de que pudiesen proseguir sus estudios.Rutherford destac muy pronto por su curiosidad y su capacidad para laaritmtica. Sus padres y su maestro lo animaron mucho, y result ser un alumno brillante, lo que le permiti entrar en elNelson College, en el que estuvo tres aos. Tambin tena grandes cualidades para elrugby, lo que le vala ser muy popular en su escuela. El ltimo ao, termin en primer lugar en todas las asignaturas, gracias a lo cual entr en la Universidad, en elCanterbury College, en el que sigui practicando el rugby y en el que particip en los clubes cientficos y de reflexin.Por esa poca empez a manifestarse el genio de Rutherford para la experimentacin: sus primeras investigaciones demostraron que el hierro poda magnetizarse por medio de altas frecuencias, lo que de por s era un descubrimiento. Sus excelentes resultados acadmicos le permitieron proseguir sus estudios y sus investigaciones durante cinco aos en total en esa Universidad. Se licenci enChristchurchy poco despus consigui la nica beca deNueva Zelandapara estudiarmatemticas, y sobrevivi el ltimo ao como maestro. Obtuvo de ese modo el ttulo de "Master of Arts" con una doble primera clase en matemticas y fsica.En1894obtuvo el ttulo de "Bachelor of Science", que le permiti proseguir sus estudios enGran Bretaa, en losLaboratorios CavendishdeCambridge, bajo la direccin del descubridor delelectrn,J.J. Thomsona partir de1895. Fue el primer estudiante de ultramar que alcanz esta posibilidad. Antes de salir de Nueva Zelanda, se prometi con Mary Newton, una joven de Christchurch. En los laboratorios Cavendish, reemplazara aos ms tarde a su maestro J.J. Thomson.[editar]Cambridge, 1895-1898En primer lugar prosigui sus investigaciones acerca de lasondas hertzianas, y sobre su recepcin a gran distancia. Hizo una extraordinaria presentacin de sus trabajos ante la Cambridge Physical Society, que se publicaron en lasPhilosophical Transactionsde laRoyal Societyof London, hecho poco habitual para un investigador tan joven, lo que le sirvi para alcanzar notoriedad.En diciembre de 1895, empez a trabajar con Thomson en el estudio del efecto de losrayos Xsobre un gas. Descubrieron que los rayos X tenan la propiedad de ionizar elaire, puesto que pudieron demostrar que produca grandes cantidades de partculas cargadas, tanto positivas como negativas, y que esas partculas podan recombinarse para dar lugar a tomos neutros. Por su parte, Rutherford invent una tcnica para medir la velocidad de losiones, y su tasa de recombinacin. Estos trabajos fueron los que le condujeron por el camino a la fama.En 1898, tras pasar tres aos en Cambridge, cuando contaba con 27 aos, le propusieron una ctedra de fsica en la Universidad Mc Gill deMontreal, que acept inmediatamente, pues representaba para l la posibilidad de reunirse con su prometida, que segua viviendo en Nueva Zelanda.[editar]Montreal, 1898-1907: radioactividadBecquereldescubri por esa poca (1896) que eluranioemita una radiacin desconocida, la "radiacin urnica". Rutherford public en1899un documento esencial, en el que estudiaba el modo que podan tener esas radiaciones de ionizar el aire, situando al uranio entre dos placas cargadas y midiendo la corriente que pasaba. Estudi as el poder de penetracin de las radiaciones, cubriendo sus muestras de uranio con hojas metlicas de distintos espesores. Se dio cuenta de que la ionizacin empezaba disminuyendo rpidamente conforme aumentaba el espesor de las hojas, pero que por encima de un determinado marco disminua ms dbilmente. Por ello dedujo que el uranio emita dos radiaciones diferenciadas, puesto que tenan poder de penetracin distinto. Llam a la radiacin menos penetrante radiacin alfa, y a la ms penetrante (y que produca necesariamente una menor ionizacin puesto que atravesaba el aire) radiacin beta.En 1900, Rutherford se casa con Mary Newton. De este matrimonio naci en1901su nica hija, Eileen.Por esa poca, Rutherford estudia eltorio, y se da cuenta al utilizar el mismo dispositivo que para el uranio, de que el hecho de abrir una puerta en el laboratorio perturba notoriamente el experimento, como si los movimientos del aire en el experimento pudieran alterarlo. Pronto llegar a la conclusin de que el torio desprende una emanacin, tambin radiactiva, puesto que al aspirar el aire que rodea el torio, se da cuenta de que ese aire transmite la corriente fcilmente, incluso a gran distancia del torio.Tambin nota que las emanaciones de torio slo permanecen radiactivas unos diez minutos y que son partculas neutras. Su radiactividad no se ve alterada por ninguna reaccin qumica, ni por cambios en las condiciones (temperatura, campo elctrico). Se da cuenta asimismo de que la radiactividad de esas partculas decrece exponencialmente, puesto que la corriente que pasa entre los electrodos tambin lo hace, y descubre as el periodo de los elementos radiactivos en1900. Con la ayuda de un qumico de Montreal,Frederick Soddy, llega en1902a la conclusin de que las emanaciones de torio son efectivamente tomos radiactivos, pero sin ser torio, y que la radioactividad viene acompaada de una desintegracin de los elementos.Este descubrimiento provoc un gran revuelo entre los qumicos, muy convencidos del principio de indestructibilidad de la materia. Una gran parte de la ciencia de la poca se basaba en este concepto. Por ello, este descubrimiento representa una autntica revolucin. Sin embargo, la calidad de los trabajos de Rutherford no dejaban margen a la duda. El mismsimoPierre Curietard dos aos en admitir esta idea, a pesar de que ya haba constatado conMarie Curieque la radioactividad ocasionaba una prdida de masa en las muestras. Pierre Curie opinaba que perdan peso sin cambiar de naturaleza.Las investigaciones de Rutherford tuvieron el reconocimiento en1903de la Royal Society, que le otorg laMedalla Rumforden1904. Resumi el resultado de sus investigaciones en un libro titulado "Radioactividad" en1904, en el que explicaba que la radioactividad no estaba influenciada por las condiciones externas de presin y temperatura, ni por las reacciones qumicas, pero que comportaba un desprendimiento de calor superior al de una reaccin qumica. Explicaba tambin que se producan nuevos elementos con caractersticas qumicas distintas, mientras desaparecan los elementos radiactivos.Junto a Frederick Soddy, calcul que el desprendimiento de energa debido a la desintegracin nuclear era entre 20.000 y 100.000 veces superior al producido por una reaccin qumica. Lanz tambin la hiptesis de que tal energa podra explicar la energa desprendida por el sol. l y Rutt opinan que si la tierra conserva una temperatura constante (en lo que concierne a su ncleo), esto se debe sin duda a las reacciones de desintegracin que se producen en su seno. Esta idea de una gran energa potencial almacenada en los tomos encontrar un ao despus un principio de confirmacin cuandoAlbert Einsteindescubra la equivalencia entre masa y energa. Tras estos trabajos,Otto Hahn, el descubridor de la fisin nuclear junto conLise Meitner, acudir a estudiar con Rutherford en Mc Gill durante unos meses.A partir de 1903 empieza a hacerse preguntas sobre la naturaleza exacta de las radiaciones alfa y deduce su velocidad, el signo (positivo) de su carga, y la relacin que hay entre su carga y su masa, haciendo que atraviesen campos elctricos y magnticos. ste es el camino que le llevar hacia sus ms clebres trabajos. El motivo por el cual algunas partculas alfa rebotaban era que se desviaban por los ncleos. Rutherford no saba al principio la carga del ncleo (positiva o negativa), pero tiempo ms tarde descubri que el ncleo estaba formado por dos componentes: protones y neutrones. Durante su estancia en Mc Gill, publicar unos 80 artculos, e inventar numerosos dispositivos que no tienen nada que ver con la fsica nuclear.[editar]Manchester, 1907-1919: el ncleo atmicoEn1907, obtiene una plaza de profesor en la Universidad deMnchester, en donde trabajar junto aHans Geiger. Junto a ste, inventar un contador que permite detectar laspartculas alfaemitidas por sustancias radiactivas (prototipo del futurocontador Geiger), ya que ionizando el gas que se encuentra en el aparato, producen una descarga que se puede detectar. Este dispositivo les permite estimar elnmero de Avogadrode modo muy directo: averiguando el periodo de desintegracin delradio, y midiendo con su aparato el nmero de desintegraciones por unidad de tiempo. De ese modo dedujeron el nmero de tomos de radio presente en su muestra.

Primera transmutacin de la materia, de Nitrgeno a Oxgeno, efectuado por Ernest RutherfordEn1908, junto a uno de sus estudiantes,Thomas Royds, demuestra de modo definitivo lo que se supona, es decir, que las partculas alfa son ncleos dehelio. En realidad, lo que prueban es que una vez desembarazadas de su carga, las partculas alfa son tomos de helio. Para demostrarlo, aisl la sustancia radiactiva en un material suficientemente delgado para que las partculas alfa lo atravesaran efectivamente, pero para ello bloquea cualquier tipo de "emanacin" de elementos radiactivos, es decir, cualquier producto de la desintegracin. Recoge a continuacin el gas que se halla alrededor de la caja que contiene las muestras, y analiza su espectro. Encuentra entonces gran cantidad de helio: los ncleos que constituyen las partculas alfa han recuperado electrones disponibles.Ese mismo ao gana elPremio Nobel de Qumicapor sus trabajos de1908. Sufrir sin embargo un pequeo disgusto, pues l se considera fundamentalmente un fsico. Una de sus citas ms famosas es que "la ciencia, o es Fsica, o es filatelia", con lo que sin duda situaba la fsica por encima de todas las dems ciencias.En1911har su mayor contribucin a la ciencia, al descubrir el ncleo atmico. Haba observado en Montreal al bombardear una fina lmina demicacon partculas alfa, que se obtena una deflexin de dichas partculas. Al retomar Geiger y Marsden de modo ms concienzudo estos experimentos y utilizando una lmina deoro, se dieron cuenta de que algunas partculas alfa se desviaban ms de 90 grados. Rutherford lanz entonces la hiptesis, que Geiger y Marsden enfrentaron a las conclusiones de su experimento, de que en el centro del tomo deba haber un "ncleo" que contuviera casi toda la masa y toda la carga positiva del tomo, y que de hecho los electrones deban determinar el tamao del tomo. Este modelo planetario haba sido sugerido en1904por un japons,Hantar Nagaoka, aunque haba pasado desapercibido. Se le objetaba que en ese caso los electrones tendran que irradiar girando alrededor del ncleo central y, en consecuencia, caer. Los resultados de Rutherford demostraron que ese era sin dudar el modelo bueno, puesto que permita prever con exactitud la tasa de difusin de las partculas alfa en funcin del ngulo de difusin y de un orden de magnitud para las dimensiones del ncleo atmico. Las ltimas objeciones tericas (sobre la irradiacin del electrn) se desvanecieron con los principios de la teoracuntica, y la adaptacin que hizoNiels Bohrdel modelo de Rutherford a la teora deMax Planck, lo que sirvi para demostrar la estabilidad del tomo de Rutherford.En1914empieza laPrimera Guerra Mundial, y Rutherford se concentra en los mtodos acsticos de deteccin desubmarinos. Tras la guerra, ya en1919, lleva a cabo su primera transmutacin artificial. Despus de observar losprotonesproducidos por el bombardeo dehidrgenode partculas alfa (al observar el parpadeo que producen en pantallas cubiertas desulfurodezinc), se da cuenta de que obtiene muchos de esos parpadeos si realiza el mismo experimento con aire y an ms connitrgenopuro. Deduce de ello que las partculas alfa, al golpear los tomos de nitrgeno, han producido un protn, es decir que el ncleo de nitrgeno ha cambiado de naturaleza y se ha transformado enoxgeno, al absorber la partcula alfa. Rutherford acababa de producir la primera transmutacin artificial de la historia. Algunos opinan que fue el primeralquimistaque consigui su objetivo.[editar]Cambridge, 1919-1937: la edad de oro en CavendishEse mismo ao sucede aJ.J. Thomsonen el laboratorio Cavendish, pasando a ser el director. Es el principio de una edad de oro para el laboratorio y tambin para Rutherford. A partir de esa poca, su influencia en la investigacin en el campo de la fsica nuclear es enorme. Por ejemplo, en una conferencia que pronuncia ante la Royal Society, ya alude a la existencia del neutrn y de losistoposdel hidrgeno y del helio. Y stos se descubrirn en el laboratorio Cavendish, bajo su direccin.James Chadwick, descubridor del neutrn,Niels Bohr, que demostr que el modelo planetario de Rutherford no era inestable, yRobert Oppenheimer, al que se considera el padre de la bomba atmica, estn entre los que estudiaron en el laboratorio en los tiempos de Rutherford. Moseley, que fue alumno de Rutherford, demostr, utilizando la desviacin de los rayos X, que los tomos contaban con tantos electrones como cargas positivas haba en el ncleo, y que de ello resultaba que sus resultados "confirmaban con fuerza las intuiciones de Bohr y Rutherford".El gran nmero de clases que dio en el laboratorio Cavendish, la gran cantidad de contactos que tuvo con sus estudiantes dio una imagen de Rutherford como una persona muy pegada a los hechos, ms an que a la teora, que para l slo era parte de una "opinin". Este apego a los hechos experimentales, era el indicio de un gran rigor y de una gran honestidad. CuandoEnrico Fermiconsigui desintegrar diversos elementos con la ayuda de neutrones, le escribi para felicitarle de haber conseguido "escapar de la fsica terica".Sin embargo, por fortuna, Rutherford no se detena en los hechos, y su gran imaginacin le dejaba entrever ms all, las consecuencias tericas ms lejanas, pero no poda aceptar que se complicaran las cosas intilmente. Con frecuencia haca observaciones en este sentido a los visitantes del laboratorio que venan a exponer sus trabajos a los estudiantes y a los investigadores, cualquiera que fuera la fama del visitante. Su apego a la simplicidad era casi proverbial. Como l mismo deca: "Yo mismo soy un hombre sencillo".Su autoridad en el laboratorio Cavendish no se basaba en el temor que pudiera inspirar. Por el contrario, Rutherford tena un carcter jovial. Se saba que estaba avanzando en sus trabajos cuando se le oa canturrear en el laboratorio. Sus alumnos lo respetaban mucho, no tanto por sus pasados trabajos o por el mito que le rodeaba como por su atractiva personalidad, su generosidad y su autoridad intelectual. Su discpulo rusoPeter Kapitzale apod "el cocodrilo" y as era conocido entre sus colegas. No porque fuera temible o peligroso, sino porque para un sovitico tan lejano de los ros africanos, el concepto de cocodrilo representaba una tremenda fuerza. Aunque nadie le llamabe as de frente, Rutherford lo saba bien y se enorgulleca en secreto. Es ms, el edifico construido para los estudios de Kapitza, tena un gran bajorrelieve de un cocodrilo.1Tambin sta es para Rutherford la poca de los honores: fue presidente de la Royal Society entre1925y1930, ychairmande la Academic Assistance Council, que en esos polticamente turbulentos tiempos, ayudaba a los universitarios alemanes que huan de su pas. Tambin se le concedi laMedalla Franklinen1924y de laMedalla Faradayen1936. Realiz su ltimo viaje a Nueva Zelanda, su pas de nacimiento, que nunca olvid, en1925y fue recibido como un hroe. Alcanz la nobleza en1931y obtuvo el ttulo de Barn Rutherford de Nelson, de Cambridge. Pero ese mismo ao muri su nica hija, Eileen, nueve das despus de haber dado a luz a su cuarto hijo.Rutherford era un hombre muy robusto y entr en el hospital en1937para una operacin menor, tras haberse herido podando unos rboles de su propiedad. A su regreso a su casa, pareca recuperarse sin problemas, pero su estado se agrav repentinamente. Muri el19 de octubrey se le enterr en laabada de Westminster, junto aIsaac NewtonyKelvin.Los experimentos llevados a cabo por Rutherford permitieron, adems, el establecimiento de un orden de magnitud para las dimensiones reales del ncleo atmico. Durante la Primera Guerra Mundial estudi la deteccin de submarinos mediante ondas sonoras, de modo que fue uno de los precursores del sonar.Asimismo, logr la primera transmutacin artificial de elementos qumicos (1919) mediante el bombardeo de un tomo de nitrgeno con partculas alfa. Las transmutaciones se deben a la capacidad de transformarse que tiene un tomo sometido a bombardeo con partculas capaces de penetrar en su ncleo. Muy poco despus de su descubrimiento se precisaron las caractersticas de las transmutaciones y se comprob que la energa cintica de los protones emitidos en el proceso poda ser mayor que la de las partculas incidentes, de modo que la energa interna del ncleo tena que intervenir la transmutacin. En 1923, tras fotografiar cerca de 400 000 trayectorias de partculas con la ayuda de una cmara de burbujas (cmara de Wilson), Blackett pudo describir ocho transmutaciones y establecer la reaccin que haba tenido lugar.Rutherford recibi el Premio Nobel de Qumica de 1908 en reconocimiento a sus investigaciones relativas a la desintegracin de los elementos. Entre otros honores, fue elegido miembro (1903) y presidente (1925-1930) de la Royal Society de Londres y se le concedieron los ttulos de sir (1914) y de barn Rutherford of Nelson (1931). A su muerte, sus restos mortales fueron inhumados en la abada de Westminster.