物理学への道標【科学史から】

こんにちは。コウジです。
ラザフォードの原稿を改訂します。

今回の改定点はリンク切れ情報の改定です。
ご覧ください。（以下原稿）

放射能の基礎知識
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【1871年8月30日 ~ 1937年10月19日】

その名は正確にはアーネスト・ラザフォード_

Ernest Rutherford, 1st Baron
Rutherford of Nelson, OM, FRS,
初代のネルソン卿_ラザフォード男爵です。
実験屋の大家をご紹介します。

ラザフォードはニュージーランドに生まれ数学で
マスターの学位をとった後に、鉄の磁化の研究で
学士の資格を得ます。更に奨学金を得てイギリスの
ケンブリッジ大学に進みます。

奨学金授与の話を知った時、ラザフォードは実家で
芋掘りをしていました。「これが生涯最後の芋掘りだ！」
と叫びながら喜んだそうです。（Wikipedia）

そこでラザフォード
はJJトムソンの指導のもとで
気体の電気伝導の研究をします。

導体ではない酸素や窒素などの「気体」中でも
高い電圧を加えた時に放電現象が生じ、
電気が流れます。雷を思い起こしてください。

そんな、電気伝導の研究を進めるうちに
ラザフォードはウランから2つの放射線である
α線とβ線が出ている事を発見します。
ラザフォードは後に透過性の非常に強い放射線が
電磁波である事を突き止め、半減期の概念を提唱します。

ラザフォードが考えた半減期

半減期の分かり易い実用例として、岩石の年代測定があります。特定の岩石に含まれる物質から出てくる放射線量を計測すれば、半減期の概念を使って対象岩石の形成から今迄、どのくらい時間が経っているか推定出来るのです。

ラザフォードは更に研究を続けました。ガラス管にα線を集め、そのスペクトル分析からα線とはヘリウム原子核であると突き詰めています。そして、1911年にはガイガー・マースデンとα線の散乱実験を行いました。

有名なラザフォードの原子模型が提唱されたのです。原子には中心に原子核がありその周りを電子が運動しているというもので、現代でも使えるモデルです。長岡半太郎が提唱していたような表現法ではなく、ラザフォードは実験結果をもとに理論を展開します。

ラザフォードの実験手法

具体的にはこの時に金箔に対してβ線（電子線）を当てた時に断線散乱に相当する軌跡が観測されます。金箔を構成する内部物質と電子はそれぞれ剛体ではないのですが相互に働くクーロン力が同じ効果をもたらすのです。

ビリヤードの玉みたいな剛体と微細な粒子間の運動が同じ弾性モデルで表せる事は、感動的ともいえる事実です。

ラザフォードの人柄

その人柄もあって、ラザフォードは原子物理学の父と呼ばれています。キャンデビッシュ研究所では若い研究所員たちに「ボーイズ！」と呼びかけていたりするような人でした。

また彼はイギリスに帰化した人ではありますが、紳士として夏の砂浜でもスーツのジャケットを脱がないスタイルも頑なに守っていたようです。そして、原子番号104の元素は今、彼を偲んでラザホージウムと呼ばれています。

〆

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適時、改定をします。

nowkouji226@gmail.com

2020/10/26_初回投稿
2024/07/09_改定投稿

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(2021年10月時点での対応英訳）

Its name is Ernest Rutherford

Its name is Ernest Rutherford, 1st Baron Rutherford of Nelson, OM, FRS, the first Sir Nelson_Rutherford. Rutherford was born in New Zealand and earned a master's degree in mathematics before going on to Cambridge University in the United Kingdom with a scholarship. There, Rutherford studies the electrical conduction of gases under the guidance of JJ Thomson.

When a high voltage is applied to a "gas" such as oxygen or nitrogen that is not a conductor, a discharge phenomenon occurs and electricity flows. Remember thunder. While conducting research on electrical conduction, Rutherford discovers that uranium emits two types of radiation, alpha rays and beta rays. Rutherford later discovered that highly permeable radiation was electromagnetic waves and proposed the concept of half-life.

Half-life that Rutherford considered

An easy-to-understand example of half-life is rock dating. By measuring the radiation dose emitted from a substance contained in a specific rock, it is possible to estimate how long it has been since its formation using the concept of half-life.

Rutherford continued his research further. He collects alpha rays in a glass tube, and from the spectral analysis, he finds that alpha rays are helium nuclei. Then, in 1911, we conducted an alpha-scattering experiment with Geiger-Marsden. The famous Rutherford atomic model was proposed. An atom has an atomic nucleus in the center and electrons are moving around it, which is a model that can be used even in modern times. Rather than the expression that Hantaro Nagaoka advocated,

Rutherfoed's way

Rutherford develops his theory based on his experimental results. Specifically, at this time, when he hits the gold leaf with β rays (electron rays), a trajectory corresponding to disconnection scattering is observed. The internal substances and electrons that make up the gold leaf are not rigid bodies, but the Coulomb forces that work with each other have the same effect. It is a moving fact that the motion between a rigid body like a billiard ball and fine particles can be represented by the same elastic model.

Rutherford's personality

Due to his personality, Rutherford is called the father of atomic physics. He was the kind of person at the Candebish Institute who was calling out to young researchers "Boys!" Also, although he is a naturalized person in England, he seems to have stubbornly kept the style of not taking off his suit jacket even on the sandy beach in summer as a gentleman. And the element with atomic number 104 is now called Rutherfordium in memory of him.