Ernest Rutherford

Babası araba tamiri ile uğraşan ve çiftçilik yapan Rutherford, ailenin
on iki çocuğunun ikincisiydi. Çiftliklerinde çalışır, hemen her konuda
babasına yardım ederdi; fakat okulda da başarılıydı. Hatta, Yeni
Zelanda Üniversitesi’nin verdiği burslardan birini kazanıp, yüksek
öğrenimini sınıf dördüncüsü olarak tamamladı. Rutherford,
üniversitedeyken fiziğe duyduğu büyük ilgiyi bir de manyetik radyo
dalgaları yakalayıcısı geliştirerek gösteriyordu. Buluşların günlük
yaşama uygulanmalarıyla ilgilenmezdi.

Cambridge Üniversitesi’nden burs kazandığı 1895 yılı, onun için bir
dönüm noktası oldu. Verilen bursu birincilikle kazanan sınıf arkadaşı,
ülkesinden ayrılmak istemediği için, ikinci sıradaki Rutherford, bu
mutlu rastlantı ile bilim dünyasına kazanılıyordu. Aslında o yıl,
Cambridge Üniversitesi’nin diğer üniversitelerin başarılı öğrencilerine
ilk kez burs vermesi, Rutherford’un talih kapısını aralıyordu. Bursa
haberi Rutherford’a ulaştığı zaman, tarlada patates söktüğü, bel
küreğini bir kenara fırlatarak ‘artık bunları kim sökerse söksün’
dediği, hatta evlilik düşüncesinden de vazgeçip İngiltere’ye gittiği
söylenir.

Rutherford, Cambridge’de, J.J. Thomson’ın gözetiminde çalışıyordu.
Hocası sesini ayarlayamayan, kaba tavırlı, fakat elleri son derece
becerikli son derecece becerikli bu taşralı genci kısa sürede
benimsiyordu. Bu, deneylerinde dağınık ve onu bunu deviren, döken
Thomson için önemli bir yardım sayılırdı. Rutherford kısa bir süre,
Kanada McGill Üniversitesi’nde kalıyor, evlenmek için Yeni Zelanda’ya
gidiyor ve çalışmalarını sürdürmek için yeniden İngiltere’ye dönüyordu.

Becquerel’in yakın izleyicisi Rutherford, yeni ve ilginç bir konu olan
radyoaktivite alanında çalışmaya başlıyor, Curie’lerle ışıyan
maddelerin yaydıkları ışınların birkaç çeşit olduğuna inanıyordu. Artı
yüklü olanlara ‘Alfa’ ve eksi yüklü olanlara ‘Beta’ ışınları diyordu.
Bu adlar ogün de kullanılıyordu, ancak ikisi birden ‘Hızlandırılmış
Parçacıklar’ olarak ifade ediliyorlardı. 1900 yılında kimi ışımaların
manyetik alandan etkilenmediği bulununca, Rutherford, bunların
elektromanyetik dalgalardan oluştuklarını gösteriyor ve ‘Gama Işınları’
adını veriyordu.

Rutherford önce Soddy ile birlikte, sonra yalnız başına Crookes’un,
uranyumun ışıma sonucu başka bir maddeye dönüştüğünü gösteren öncü
araştırmalarını sürdürüyordu. Uranyum ve Toryum üzerinde kimyasal
işlemler yaparak ve ışımanın ne olacağı merakı ile Rutherford ve Soddy
bu elementlerin, ışıma sonucu bir takım ara maddelere dönüştüklerini
gösteriyorlardı. Hemen hemen aynı günlerde, Amerika’da Boltwood da bu
gözlemleri doğruluyordu. Soddy bu çalışmaları daha da ilerleterek
‘İzotop’ kavramını ortaya atıyordu.

Farklı her ara element, belli bir sürede miktarının yarısını kaybedecek
bir hızla parçalanıyordu. Rutherford bu süreye ‘Yarı Ömür’ diyordu.
1906 ile 1909 yılları arasındaki sürede Rutherford ve yardımcısı
Geiger, alfa parçacıklarını derinliğine inceliyorlar, bu parçacıkların
elektronlarını kaybetmiş Helyum atomu olduğunu, hiçbir kuşkuya yer
vermeyecek biçimde gösteriyorlardı. Alfa parçacıklarının Goldstein’in
bulduğu artı yüklü ışınlara benzedikleri anlaşılıyor ve 1914 yılında
Rutherford, en basit artı yüklü ışınların Hidrojen’den elde edilenler
olması gerektiğini ileri sürerek, artı yüklü temel parçacık
niteliklerinden dolayı ‘Proton’ adını kullanıyordu. Bundan sonraki
yirmi yıl süresince her atomun eşit sayıda proton ve elektrondan
oluştuğuna inanılıyor; fakat bugün kabul edilen yapısıyla hidrojen
atomunun bir protonu olduğunu Heinsenberg gösteriyordu. Bugünkü
bilgilere göre, proton artı; elektron eksi yüklüdür ve elektriksel
olarak bir elektron, bir protonu dengeleyecek biçimde eşit yüklüdürler.
Fakat protonun kütlesi, elektronun 1836 katıdır.

Alfa parçacıklarına duyduğu ilgi, Rutherford’u daha önemli şeylere
yöneltiyordu. 1906 yılında daha Kanada’nın McGill Üniversitesi’ndeyken,
ince madensel levhaların alfa parçacıklarını nasıl dağıttığını
incelemişti 1908 yılında İngiltere’ye döndüğünde Manchester
Üniversitesi’nde de bu deneyleri sürdürüyordu. Yarım mikron
kalınlığındaki bir altın levhaya alfa parçacıkları gönderiyor ve
parçacıklardan çoğunun hiç etkilenmeden ve yön değiştirmeden aradaki
fotoğraf plakasına kayıtlandıklarını görüyordu. Fakat fotoğraf
üzerinde, hem de büyük açılarla kimi dağılımlar oluyordu. Altın levha,
2000 atom kalınlığında olduğu ve alfa parçacıklarının çoğu dağılmadan
arkadaki fotoğraf plakasına geçtiklerine göre, altın atomlarının büyük
bir bölümü boşluktan oluşmalıydı. Kimi alfa parçacıkları, yönlerinden
çok kesin biçimde;hatta 90 derece saptıklarına göre, atomun bir yerinde
artı yüklü, alfa parçacıklarını saptırabilecek güçte (benzer yükler
itişirler) büyük kütleli bir bölge bulunmalıydı. Rutherford bu deneye
dayanarak, çekirdekli atom kuramını ilk 1911 yılında açıklıyor, atomun
merkezinde, bütün protonları kapsayan ve hemen hemen kütlesinin
tamamını oluşturan çok küçük bir çekirdek bulunduğunu ileri sürüyordu.
Atomun dış bölgesinde, çok hafif ve görünürde alfa ışınlarının
geçmesini engellemeyen eksi yüklü elektronlar yörüngedeydiler.

Bu atom fikri, 23 yüzyıl düşüncelere egemen olan Demokritus’un
‘maddenin en küçük parçası’ görüşünü yıkıyor ve gerçeklere daha çok
uyan yeni bir model oluşturuyordu. Elementlerin ışıyarak ayrışması
kuramı, alfa parçacıklarının yapıları üzeindeki çalışmaları, çekirdekli
atom modeli Rutherford’a 1908 yılı Nobel Kimya ödülü kazandırıyordu.
Başarıları bu kadarla kalmıyor, ilk kez Crookes tarafından düzenlenen
ışıldama sayacını, yayılan ışınım (radyasyon) miktarını ölçmek için
kullanılıyordu. Çinko sülfit bir ekran üzerindeki parıltıları sayarak
(her atom parçasına karşılık bir parıltı) Rutherford ve Geiger, bir
gram radyumun saniyede 37 milyar alfa parçacığı saldığını
söyleyebiliyorlardı. Bu kadar büyük sayıda alfa parçacığı saçarak
parçalanan maddelere, Curie’leri onurlandırmak için, o maddenin
‘Curie’si’ deniyordu. Bu arada Rutherford da unutulmuyor, saniyedeki
bir milyon parçalanmaya ‘Rutherford’ adı veriliyordu.

Bu çeşit parıldamalar daha sonra saniyede kullanılıyor ve eser miktarda
radyum içerikli çinko sülfit saatlere yerleştiriliyor, rakamların
karanlıkta da görülüp okunması sağlanıyordu. Fakat bu saatlerin
üretiminde çalışan işçilerin radyum hastalığına tutulmaları nedeniyle,
uygulamaya bir süre sonra son veriliyordu.

Daha sonraları Rutherford, içine oksijen, hidrojen ve azot gazları
doldurduğu bir silindirde ışıma miktarını ölçmeye girişiyor, azot
gazında parıldamaların azaldığını; fakat hidrojen türünden olanların
belirdiğini gözlüyordu. O halde alfa parçacıkları, azot atom
çekirdeğinden protonlar çıkarıyordu. Çekirdekte kalan da oksijen atom
çekirdeği olmalıydı. Böylece Rutherford, kendi ellerini kullanarak bir
elementi diğerine dönüştüren ilk insan oluyordu. Başka bir deyişle,
simyacıların rüyalarını gerçekleştiriyordu. Bu aynı zamanda, çekirdek
tepkimesinin yapay ilk örneği oluyordu. Fakat 300 bin alfa
parçacığından ancak biri çekirdek ile tepkimeye girdiği için, bir
maddenin diğerine dönüştürülmesinde kolayca uygulanabilir bir yöntem
sayılmıyordu.

Rutherford, İkinci Dünya Savaşı’ndan önceki yıllarda amansız bir Nazi
düşmanı oluyor, bir çok Yahudi bilim adamının Almanya’dan kaçırılması
işlerine karışıyor; fakat zehirli gazlar üzerindeki çalışmaları
nedeniyle Haber ‘e ilgi göstermiyordu. Rutherford atomun
parçalanmasıyla elde edilen enerjinin denetim altına alınıp
kullanılamayacağını söylüyor, Einstein kuramlarına inanmıyordu. Hahn’ın
fizyon yöntemi ile enerjiyi nasıl denetim altına alabildiğini görüp
tahminlerindeki yanılgıyı anlayamadan, yaşamını yitiriyor ve Newton ile
Kelvin’in yanlarına gömülüyordu.