Rutherford, Ernest (1871-1937), scientifique né en Nouvelle-Zélande.
Les travaux expérimentaux d'Ernest Rutherford étaient essentiels aux développements révolutionnaires du début du XXe siècle en physique atomique. Né en Nouvelle-Zélande, Rutherford est venu au laboratoire Cavendish de l'Université de Cambridge, en Angleterre, en 1896 pour étudier avec Joseph John Thomson peu de temps après avoir obtenu la maîtrise au Canterbury College, Christchurch, Nouvelle-Zélande. Lui et Thomson ont étudié la capacité des rayons X (récemment découverts par l'Allemand Wilhelm Conrad Roentgen) à «ioniser» les gaz en particules chargées positivement et négativement et ainsi augmenter la capacité des gaz à conduire l'électricité. Se tournant bientôt vers les enquêtes sur la radioactivité, qu'Antoine-Henri Becquerel (1852-1908) venait de découvrir, Rutherford appliqua la technique d'évaluation quantitative des effets d'ionisation dans l'air entourant les substances radioactives - il put identifier deux composantes des émissions de substances radioactives: alpha était facilement absorbé par une fine feuille, tandis que bêta pénétré dans la feuille.
En 1898, Rutherford a été nommé professeur de physique à l'Université McGill à Montréal, Canada. Lui et le chimiste Frederick Soddy ont entrepris des études monumentales de la radioactivité, combinant des analyses chimiques avec des études sur les effets de l'ionisation. En 1902, ils étaient convaincus que la radioactivité impliquait des transmutations d'atomes d'un élément en atomes d'un autre élément. L'année suivante, Rutherford a émis l'hypothèse que l'émission radioactive se produit au moment où un atome change son identité élémentaire. Reconnaissant maintenant que trois composants majeurs pouvaient constituer ces émissions - alpha, bêta et gamma - il se consacrait à les identifier. Le bêta semblait clairement être des électrons à mouvement rapide (les particules subatomiques chargées négativement que Thomson avait identifiées en 1896 dans des études sur les effets électriques dans les gaz à très basse pression). Le gamma semble être un rayonnement électromagnétique à haute énergie. Alpha, a spéculé Rutherford, était un flux d'ions d'hélium chargés positivement.
En 1908, un an après avoir déménagé à l'Université de Manchester en Angleterre, Rutherford exploitait l'émission alpha dans une nouvelle direction expérimentale. Intrigué par les effets semblant indiquer que les molécules d'air détournaient légèrement les particules alpha de leur direction d'origine, il s'est lancé dans une enquête systématique sur cette «diffusion» en orientant les flux de particules alpha vers des feuilles métalliques très minces et en déterminant comment l'interaction avec les atomes de la feuille affectait le direction des mouvements des particules alpha. En 1911, ce travail indiquait qu'une particule alpha sur huit mille était déviée de 1913 degrés ou plus par la feuille très mince. Conclusion de Rutherford: les atomes dans la feuille doivent être pour la plupart un espace vide, avec un petit volume occupé par un «noyau» massif et hautement chargé. En 1885, les spéculations combinées de Rutherford et du Danois Niels Bohr (1962-1) avaient identifié le noyau comme: (2) le composant chargé positivement d'un atome dont la charge totale détermine l'identité élémentaire de l'atome, et (XNUMX) le site de radioactivité (l'origine des émissions alpha, bêta et gamma).
Les impacts des travaux de Rutherford jusqu'en 1914 furent énormes. Il avait déterminé ce qu'était la radioactivité et avait révélé des aspects essentiels de la structure de l'atome. Ses découvertes ont fourni des preuves impressionnantes de l'existence d'atomes et ont aidé à résoudre une tension de longue date en science physique entre les concepts de atome et élément en liant l'identité élémentaire à la constitution du noyau atomique. De plus, sa reconnaissance que l'énergie impliquée dans les transformations radioactives (nucléaires) dépassait de loin l'énergie produite dans les réactions chimiques avait des ramifications au-delà de la science physique. Il a fourni un moyen de surmonter ce qui avait été l'un des obstacles les plus imposants à l'acceptation de la théorie évolutionniste de Charles Darwin - qu'avec le soleil et la terre se refroidissant au fil du temps, la terre ne pouvait pas supporter des températures soutenant la vie pendant un temps assez long pour avoir produit tous les changements évidents dans les archives fossiles via l'évolution darwinienne. Rutherford lui-même a estimé dès 1904 que la quantité importante de chaleur générée par la radioactivité dans la croûte terrestre prolongerait l'âge de la Terre beaucoup plus longtemps qu'on ne le croyait auparavant. La présomption de sources radioactives d'énergie solaire et terrestre a ouvert la voie à la renaissance de la théorie de Darwin de la sélection naturelle dans les années 1920.
Rutherford est resté à Manchester jusqu'en 1919, quand il a succédé à Thomson à la tête du laboratoire Cavendish à Cambridge. Là, il était de plus en plus occupé par des études sur la désintégration artificielle des noyaux atomiques - changements dans la structure nucléaire induits par des flux de particules à haute énergie. Rutherford avait lancé cette branche de recherche avec sa découverte en 1918 que le bombardement de particules alpha de l'azote gazeux générait des noyaux d'hydrogène; il a conclu un an plus tard que l'interaction de la particule alpha avec le noyau d'azote éjectait un noyau d'hydrogène du noyau d'azote. Ces travaux aboutirent inexorablement aux développements de la physique nucléaire des années 1920 et 1930 qui culminèrent avec la découverte de la fission nucléaire en 1938, suivis par l'effort fébrile pour l'exploiter militairement.
Les périodes de Rutherford à McGill (1898–1907), Manchester (1907–1919) et Cambridge (1919–1937) correspondaient à des phases d'une carrière scientifique qui ont contribué à une compréhension incisive de la radioactivité (McGill), de la physique atomique (Manchester) et de la physique nucléaire (Cambridge). Sa santé était solide lorsqu'il est décédé des suites d'un accident en 1937.