Recesia patrila k vtedajšej uvoľnenej a myšlienkami nabitej atmosfére britskej fyziky. Nenamietal ani sám postihnutý, objaviteľ alfa a beta žiarenia a tvorca planetárnej štruktúry atómu, od roku 1908 ovenčený Nobelovou cenou. Snímka, na ktorej stoja Rutherford a Ratcliffe pod nápisom Talk softly, please, dnes patrí k ozdobám mnohých populárnych kníh o vede.
Cena za zbieranie známok
Rutherford, od roku 1919 šéf Cavendishovho laboratória (pomenovaného podľa objaviteľa vodíka Henryho Cavendisha), mal dosť času zvyknúť si na žartíky na svoj účet. Niekedy ich totiž sám vyprovokoval. Azda najčarovnejší historický paradox je, že Nobelovu cenu nezískal za fyziku, ale za chémiu. Chemici si zrejme nemohli nechať ujsť príležitosť poštekliť ego veľkého experimentátora, ktorý raz vyhlásil: "Existuje iba jedna veda, fyzika. Ostatné je zbieranie známok." Spolutvorca jadrového veku ocenenie "za zbieranie známok" zobral s nadhľadom. Pri preberaní ceny poznamenal, že počas práce v oblasti prvkov pozoroval veľa premien, no nijaká nebola taká rýchla ako jeho premena z fyzika na chemika.
Žiarenie alfa, beta a gama
Keď Henry Becquerel objavil prirodzenú rádioaktivitu, pre Rutherforda tak stvoril lásku na prvý pohľad. V rokoch 1895 - 1898 bol mladý nádejný Novozélanďan v Cambridgei na postgraduálnom štúdiu, za šéfa mal
J. J. Thomsona, objaviteľa elektrónu. Kým Thomson sa venoval svojmu prelomovému objavu, ktorý vyvrátil grécku predstavu o nedeliteľnosti atómu, Rutherford s minimálnym prístrojovým vybavením urobil iný prelomový objav. Zistil, že existujú dva druhy rádioaktivity, alfa a beta (neskôr sa pridalo ešte žiarenie gama). Prvé možno odtieniť napríklad listom papiera, druhé je oveľa prenikavejšie.
Ukázalo sa, že elektricky záporne nabité častice, produkujúce beta lúče, sú vlastne Thomsonove elektróny. S alfa časticami to bolo zložitejšie. Nakoniec Rutherford zistil, že ich tvoria kladne nabité atómy hélia, ktoré stratili dva elektróny. Gama žiarenie sú vysokoenergetické fotóny.
Jeho experimentálne umenie vynikne ešte viac, keď si uvedomíme, že častice alfa sú miliónkrát menšie než blcha.
Uskutočnil sen alchymistov
Ďalší dôležitý objav sa odohral na McGillovej univerzite v Montreale. Rutherford tam spolu s Frederickom Soddym zistili neuveriteľnú vec: rádioaktivita môže zmeniť jeden nestabilný prvok na iný. Rozbúrali tak pevnú stavbu chemických prvkov, v ktorej nemohol byť uhlík nikdy ničím iným než uhlíkom. Rutherford vraj vtedy svojmu kolegovi, nepochybne žartom, povedal: "Nehovor tomu transmutácia, lebo nás odsúdia ako alchymistov." Lenže v tom prípade by tribunál musel nechať zavrieť aj najväčšie alchymistické pece, ktoré majú všetci priamo pred očami, keď sa pozrú na svietiace hviezdy na nočnej oblohe.
Jednou z najzáhadnejších vlastností rádioaktivity je to, že bez ohľadu na množstvo pôvodnej látky sa v určitom časovom úseku zníži na polovicu. Bol to ďalší geniálny Rutherfordov objav, ktorý poznáme ako polčas rozpadu. Jeho prvým praktickým výsledkom bolo, že spolu so znalosťou podstaty alfa a beta žiarenia a myšlienkou o premene prvkov umožnil posunúť vek Zeme oveľa ďalej do minulosti. Rutherford, ktorý nosieval vo vreckách kusy hornín, vedel už v roku 1905, že musia byť staršie, než hovorí odhad lorda Kelvina sto miliónov rokov. Dnes aj vďaka nemu vieme, že Zem má 4,6 miliardy rokov.
Stred atómu nazval jadrom
Pre iných by už časť týchto objavov stačila na niekoľko životov, no 35-ročný Rutherford bol nezadržateľný. Nestačilo mu vedieť, čo z atómu vychádza, musel ešte zistiť, čo je vnútri. V roku 1911 na Manchesterskej univerzite navrhol Hansovi Geigerovi (ten neskôr vymyslí Geigerov počítač na meranie rádioaktivity) a jeho študentovi Ernestovi Marsdenovi experiment so zlatou fóliou. Strieľali do nej alfa časticami z radónu. Raz pribehol Geiger a vzrušene hlásil, že častice sa odkláňajú, ako keby do niečoho narážali. "Bola to najneuveriteľnejšia vec, ktorá sa mi v živote prihodila. Ako keby ste z 15-palcového dela strieľali na papierovú vreckovku a náboj sa odrazil a trafil vás," napísal Rutherford.
Riešenie záhady bolo geniálne jednoduché. Alfa častica zmenila uhol odrazu iba vtedy, keď zasiahla tvrdé jadro atómu. Keďže však fóliou väčšinou preletela rovno, atóm sa musí skladať najmä z prázdneho priestoru. Model atómu ako miniatúrnej slnečnej sústavy, kde ľahké a pohyblivé elektróny obiehajú ťažký a stabilný stred, potom spresnil Niels Bohr, zakladateľ kvantovej teórie. No pocta pomenovať tvrdý stred a súčasne celú nastupujúcu epochu fyziky patrilaRutherfordovi. Vyrátal, že pevný stred je desaťtisíckrát menší než atóm a nazval ho jadrom.
Hlavné pramene: Pjotr L. Kapica: Experiment, teorie, praxe. Mladá fronta, Praha, 1982. Ray Mackintosh, Jim Al-Khalili, Björn Jonson, Teresa Peňa: Jádro. Cesta do srdce hmoty. Academia, Praha, 2003
