Rutherford of Nelson, Ernest, lord

Fisico (Nelson, Nuova Zelanda, 1871 - Cambridge 1937). Prof. di fisica (1898-1907) alla McGill University di Montreal, poi (1907) nell'univ. di Manchester e (1919) di Cambridge; a tale ultima cattedra aggiunse (1920) quella di fisica della Royal Institution di Londra. Membro della Royal Society (1903), fu nominato Sir (1914), poi (1932) lord; socio straniero dei Lincei (1918). Le sue prime ricerche sulla magnetizzazione prodotta da onde elettromagnetiche gli consentirono di entrare nel Cavendish laboratory di Cambridge, dove iniziò a lavorare sulla ionizzazione prodotta dai raggi X nei gas sotto la direzione di J. J. Thomson. Dal 1898, si dedicò allo studio della natura dell'emissione radioattiva. Abile sperimentatore non sottovalutò mai, tuttavia, la fase di formulazione delle teorie (più propriamente, "modelli") dei processi fisici che aveva esaminato a partire dagli esperimenti. Come per J. J. Thomson, anche per R. era fondamentale formarsi una "immagine mentale" (mental picture) del processo analizzato. Fin dai primi anni di direzione del laboratorio di Montreal, dimostrò inoltre di possedere una straordinaria capacità di organizzazione della ricerca, il che gli consentì anche di valorizzare giovani collaboratori tra i quali, nel periodo di Montreal, spiccano i nomi di F. Soddy e O. Hahn. Lo studio dell'emissione radioattiva fu condotto da R. con una esemplare sistematicità e portò un contributo decisivo alla comprensione del fenomeno. Dobbiamo a R. l'uso sistematico del concetto di "vita media" per caratterizzare le diverse sostanze radioattive e la dimostrazione del fatto che l'emissione radioattiva, costituita essenzialmente da particelle materiali, proviene dagli atomi stessi della sostanza, e quindi consiste in una loro disintegrazione o trasmutazione. Il lavoro sperimentale di R. e Soddy ebbe anche il merito di contribuire a chiarire in modo inequivocabile la distinzione tra le tre forme di emissione radioattiva rappresentate dalla radiazione α, poco penetrante e composta di particelle positive (che R. stesso ben presto suppose essere atomi di elio ionizzati), dalla radiazione β, più penetrante e composta di particelle negative, poi identificate come elettroni, e dalla radiazione γ, neutra ed eccezionalmente penetrante. L'insieme di questi risultati gli valse il conferimento del premio Nobel per la chimica nel 1908. Nel 1907 R. tornò in Inghilterra, subentrando ad A. Schuster nella cattedra di fisica presso l'università di Manchester. Da Schuster ereditò un laboratorio molto efficiente e un brillante assistente, H. Geiger. Le prime importanti scoperte ottenute in questo periodo riguardavano ancora i fenomeni radioattivi. R. raggiunse prove decisive a favore del fatto che le particelle α sono atomi di elio doppiamente ionizzati. Nello stesso tempo, con l'aiuto di nuovi collaboratori, riuscì a collocare gli elementi radioattivi nel sistema periodico degli elementi, sviluppando il concetto di isotopia e chiarendo le diverse serie di decadimenti. Ma le sue ricerche svolsero anche un ruolo decisivo nel portare a comprendere la struttura atomica. A quell'epoca il modello di atomo più accreditato era quello di J. J. Thomson. Secondo tale modello l'atomo era costituito da una sfera di carica positiva, distribuita su tutto il volume dell'atomo stesso, all'interno della quale ruotavano, in anelli concentrici, gli elettroni. La confutazione di questo modello che risale ad alcune ricerche già svolte a Montreal, in cui R. aveva evidenziato che anche le particelle α, così come le β, subivano piccole deflessioni nell'attraversare sottili lamine di materia. Con il metodo delle scintillazioni, Geiger mostrò nel 1908 che le particelle α, nell'attraversare sottili lamine di diversi materiali pesanti, subivano deflessioni sensibili. Nel 1909 a R. e Geiger si unì E. Marsden e la ricerca del gruppo si rivolse a osservare l'eventuale deflessione all'indietro (riflessione) delle particelle α da parte di una sottile lamina metallica. Le esperienze diedero risultati inequivocabili: 1 su 8000 particelle α incidenti veniva diffusa all'indietro da una lamina d'oro. Il fenomeno metteva per R. chiaramente in evidenza che all'interno dell'atomo vi dovessero essere campi elettrici di grande intensità. R., dopo aver analizzato globalmente le conoscenze accumulate sulle radiazioni β e α, cominciò a considerare le α come corpuscoli, analogamente alle β, molto piccoli rispetto alle dimensioni atomiche. Se tale assunto era vero, allora le grandi deviazioni delle particelle α potevano essere spiegate solo in termini di singoli urti con particelle positive, altrettanto piccole, ma molto massive, poste all'interno dei singoli atomi. L'idea dell'atomo nucleare (o atomo di R.) era pronta: l'intera carica positiva veniva considerata concentrata all'interno di un "nucleo" centrale, attorno a cui ruotavano gli elettroni negativi. Fu questo il modello che si sarebbe presto affermato come il più vicino alla reale struttura atomica. Nel 1919 R. evidenziò gli effetti della disintegrazione artificiale dei nuclei atomici, identificando i protoni emessi da atomi investiti da particelle α. Nello stesso anno si trasferì a Cambridge, al Cavendish laboratory, come successore di J. J. Thomson, contribuendo a trasformare il laboratorio in uno dei centri più avanzati per la ricerca in fisica nucleare. Tra le numerose opere: Radioactivity (1904); Radiations from radioactive substances (1919); The electrical structure of matter (1926); The newer alchemy (1937).