Ernest Rutherford (30.08.1871 – 19.10.1937)

Ernest Rutherford (30.08.1871 – 19.10.1937)

Ernest Rutherford (30.08.1871 – 19.10.1937), täistiitlitega lord Rutherford of Nelson and Cambridge, üks 20. sajandi suurimaid füüsikuid, olevat mõnede teatmeteoste andmeil olnud valitud kõikide maailma teaduste akadeemiate liikmeks. Rutherford põlvenes šoti väljarändajaist Uus-Meremaale. Tema vanaisa George, ametilt ratassepp, asus oma kolmeliikmelise perega 1842. aastal teele Uus-Meremaale. Selliseks reisiks oli tollal vaja tublisti ettevõtlikkust ja julgust. Merereis kipakal, ümberasujaist üle koormatud purjekal kestis üle poole aasta. Äärepealt oleks see katkenud õnnetult marus Biskaia lahel. Elama asuti Nelsoni lähiste, Uus-Meremaa Lõunasaare põhjaranniku lähistel. Ernesti isa James hakkas uuel kodumaal farmeriks-linakasvatajaks, tehes ka mehaanikutöid. Ta nais kooliõpetaja Martha Thomsoni, samuti šoti emigrandi. Ernest tuli ilmale neljanda lapsena. Kokku sündis peres 11 (mõnedel andmetel 12) last. Lapsepõlve kõige olulisemaks õpetajaks pidas tulevane tippfüüsik oma ema, kellega tal säilisid lähedased suhted kogu eluks. Kui talle teadusteenete eest omistati lordi tiitel, saatis ta kõigepealt telegrammi emale, milles märkis, et saavutatu on rohkem ema teene. Suurpere lapsena sai Ernest haridust omandada üksnes stipendiumide toel, mis talle määrati tänu väljapaistvale andekusele.

1892. aastal lõpetas E.Rutherford Uus-Meremaa ülikooli Christchurchis. Vastasutatud ülikoolis oli tollal vaid 150 üliõpilast ja 7 professorit. Ülikoolis olid tema lemmikaineteks olnud matemaatika, füüsika ja – ladina keel. Füüsikaprofessor A.Bikkertoni mõju osutus siiski määravaks. Juba stuudiumi ajal alustas ta uurimistööd, tegeldes sealses pisikeses laboratooriumis elektromagnetlainete magnetdetektorite konstrueerimisega. Siit tuli ka esimene teadusartikkel. 1894 omandas ta magistrikraadi. Pöördepunktiks noore teadlase elus oli Londoni 1851. aasta maailmanäitusel asutatud stipendiumi saamine 1895. aastal. Õnnestava teate stipendiumist toonud ema hetkel, mil Ernest võttis kodufarmis kartuleid. "See on viimne kartul, mida eales korjan!" hüüatanud ta labidat eemale heites. Stipendiumi varal sai ta sõita tööle Inglismaale, Cambridge'i Cavendishi laboratooriumi, mida juhtis J.J.Thomson, kes peagi avastas elektroni. Esialgu jatkas noor teadusemees oma magnetdetektori täiustamist. 1896, üsna ühtaegu G.Marconi ja A.Popoviga, õnnestus tal luua raadioside üle 3-kilomeetrise vahemaa. Kuid edasised tehnilised täiustused ei pakkunud talle huvi. Thomson suunas ta uurima õhu ioniseerumist Röntgeni poolt Würzburgis äsja avastatud X-kiirte toimel. Siis aga paelus Rutherfordi jäägitult salapärane radioaktiivsuse nähtus, mille 1. märtsil 1896 avastas Pariisis Henri Becquerel. Paigutanud radioaktiivse preparaadi magnetvälja, tegi Rutherford peagi kindlaks erinevate komponentide, a-, b- ja g-kiirte olemasolu radioaktiivses kiirguses.

1898. aastal kutsuti Rutherford Kanadasse Montreali, professoriks McGilli ülikoolis. (See ülikool kannab kirjaoskamatu magnaadi, endise šoti talupoja McGilli nime, kes oli teinud suurema annetuse ülikooli avamiseks.) Seal lõi ta lühikese ajaga ajatasemel labori ning jätkas koos arvukate õpilaste ja abilistega radioaktiivsuse uurimist ning hakkas uurima a-osakeste hajumist aines. 1903. aastal näitas ta katseliselt, et a-osakesed on oma loomult heeliumi tuumad. Hiljem, juba Manchesteris, kinnitas ta seda spektroskoopiliste uuringutega. Edasi tuvastas ta radioaktiivsete ainete perekonnad (lagunemisread). Koos keemik Frederick Soddyga lõi ta radioaktiivsuse teooria. Nad selgitasid, et kõik aatomid polegi igikestvad, radioaktiivsed aatomid lagunevad iseenesest, ühed elemendid teisenevad teisteks. Rutherford armastas seda nimetada nüüdisalkeemiaks, sest alkeemikute ammune unistus oleks seeläbi otsekui taaselustunud. Montreali päevil andis Rutherford välja ka monograafia radioaktiivsusest, mida uutes trükkides aiva täiendas. 8 Montreali aastaga avaldas ta koos kaastöölistega üle 50 artikli. Hakkas tulema tunnustus: 1903. aastal valiti ta Londoni Kuningliku Seltsi (sisuliselt Inglise teaduste akadeemia) liikmeks.

1907. aastal pöördus ta tagasi Inglismaale, kus asus tööle Manchesteri ülikooli professorina. 1908. sai ta Nobeli keemiapreemia elementide muunduste ja radioaktiivsete ainete keemia uurimise eest. Manchesteris oli tema suursaavutuseks aatomi tuuma avastamine (1911) ja, sellest lähtudes, aatomi planetaarmudeli esitamine. Temaga Manchesteris liitunud N.Bohr lõi aatomi esimese kvantteooria. Rutherford koos Hans Geigeriga konstrueeris tuumaosakeste gaasloenduri. Tuntud Geigeri loendurina, on see mänginud tähtsat osa tuumafüüsika arengus ja radioaktiivsuse indikaatorina laialt kasutusel tänapäevani.

Uuringud katkestas I maailmasõda. Mitmed tema noortest kaastöölistest mobiliseeriti. 1917. aastal langes üks tema lemmikõpilasi Henry Mosley. Rutherford ise osales akustiliste seadmete loomisel vaelase allveelaevade avastamiseks.

1919. aastal pensioneerus 70-aastaseks saanud J.J.Thomson. Tema asemel kutsutakse Cambridge'i ülikooli professoriks ja kuulsa Cavendishi labori juhatajaks Rutherford. Nüüd on ta tagasi seal, kust algas tema tõeline teadlasetee. Juba samal aastal teeb ta ühe suurima avastuse tuumafüüsika ajaloos: tal õnnestub esile kutsuda ja tõlgendada esimene tehislik tuumareaktsioon, lämmastiku muundumine hapnikuks ja vesinikuks a-osakestega pommitamisel (7N14 + 2He4 ® 9F18 ® 8O17 + 1H1). Edasistes katsetes õnnestus tal tekitada tuumareaktsioone veel 17 kergel elemendil, sh booril, fluoril, naatriumil jt.1920 avastas ta prootoni ning ennustas neutroni ja deutroni olemasolu. 1933. aastal tõestas ta katseliselt massi ja energia seose tuumareaktsioonides. Ta teostas ka deutronite sünteesirektsiooni, mille tulemusel tekkis triitium. 1932 lõid J.Cockroft ja E.Walton Rutherfordi innustusel esimese primitiivse prootonite kiirendi (kaskaadkiirendi). Sellega nad tekitasid rea uusi tuumareaktsioone. Muuhulgas nad näitasid, et liitiumituumade liitumisel vesinikutuumadega heeliumituumadeks vabaneb energia.

Kes Rutherfordi tundsid, on iseloomustanud teda kui karismaatilist, ammendamatu energia ja optimismiga inimest. Nagu paljud inglased oli ta innukas golfi- ja kriketimängija. Alati tervisest pakatav, huumorialdis. Oma maneeridelt jäi ta ka aadeldatuna ikka lihtsaks šoti talupojaks. Sirgjooneline, otsekohene ja nõudlik, sai ta kaastöölistelt Cavendishis hüüdnimeks Krokodill, kuid ega seda pahasti mõeldud.

Rutherford oli abielus Mary Newtoniga, kes oli pärit samuti Uus-Meremaalt. Neil oli tütar, kes suri 29-aastaselt.

Ernest Rutherford suri 66. eluaastal 19. oktoobril 1937. Peaaegu viimsete päevadeni oli ta olnud hea tervise juures. Ta maeti Westminsteri kirikusse, inglise suurmeeste Panteoni, kõrvuti Newtoni, Faraday, Darwini ja Hersheliga. Matustel ei kõneldud palju tema teenetest, need olid niigi üldteada.

Rutherfordi on võrreldud teise suure Inglise teadlase-teerajaja Michael Faradayga. Nagu Faraday, eelistas ka Rutherford näiliselt lihtsaid, kuid kõnekaid katseid. Mõlemal oli eksimatu vaist olulise leidmiseks. Kuid Faraday oli oma laboris üksiklane, seevastu Rutherford armastas töötada kollektiivis, koondades enda ümber hulgi õpilasi ja kaastöölisi. Tema laborid nii Montrealis, Manchesteris kui ka Cambridge'is olid tõmbekeskuseks noortele andekatele teadlastele. Kõigis neis kolmes ülikoolis kujunesid tema ümber tugevad koolkonnad. Tema käe all said tuule tiibadesse sellised tippteadlased-Nobeli laureaadid nagu N.Bohr, F.Soddy, J.Cockroft, E.Walton, O.Hahn, P.Kapitsa, samuti H.Geiger, E.Marsden jpt.

Rutherford on kahtluseta nii aatomifüüsika kui ka tuumafüüsika üks põhilisi loojaid. Sellisena võiks temale ka mõrkjalt mõelda kui "tuumapommi vanaisale". Ometi on sellised allusioonid primitiivsed. Ka tuli on inimajaloos tohutult kahju toonud. Siis võiksime ka süüdistada toda ürginimest, kes õppis tuld läitma. Kuid kuidas kujutaksime ette elu tuleta? Tuumaenergeetika, eeskätt termotuumaenergeetika, mängib kaugemas tulevikus tõenäoselt väga tähtsat osa. Muidugi, kui mõistetakse vältida tuumatalve.

Rutherfordist räägitakse mitmesuguseid lugusid.

Kaastööliste valikul andnud ta uustulnukale kõigepealt konkreetse tööülesande. Kui too aga tuli hiljem juhendajalt küsima, mida edasi teha, saanud ta hundipassi.

Ühel õhtul tulnud Rutherford laboratooriumi ning, nähes seal üht oma õpilastest mõõteriistade taga istumas, küsinud. "Mida te küll nii hilja siin laboratooriumis teete?" "Töötan muidugi", vastas too. "Aga mida te päeval teete?" – "Töötan loomulikult", vastanud õpilane. "Ja kas te ka vara hommikul töötate?" jätkas Rutherford pinnimist. "Jah, professor, ka hommikul töötan," vastas õpilane, kõrvad kikkis kiidusõnu kuulma. Rutherford aga muutus morniks ja küsis ärritatult: "Kuulge, aga millal te siis mõtlete?"

Sellised juhtumid võisid ju olla, kummatigi tuleb neisse lookestesse suhtuda reservatsioonidega. Rutherford suhtles pidevalt oma õpilastega ja jagas näpunäiteid, laboris viibis aga ta isegi sageli kaugelt üle normaalse tööpäeva.

Traditsioonilisel Nobeli laureaatide vastuvõtul Stockholmi raekoja Kuldsaalis öelnud Rutherford klaasi tõstes: "Mul on tegemist olnud väga mitmesuguste muundumistega, mis toimuvad väga mitmesuguste ajavahemike jooksul. Kuid kõigist neist kiiremaks osutus minu enda muundumine ainsa hetkega füüsikust keemikuks…" Sellega ironiseeris värske laureaat selle üle, et sai just keemiapreemia. Teadupärast pidas Rutherford kõiki teadusi peale füüsika üksnes margikogumiseks.

Kord öeldud talle: "Te olete õnnelik inimene, Rutherford, alati püsite te laine harjal!" Ta vastas naerdes: "Jah! Kuid ma ise ju tekitan selle laine, eks ju?" ning lisas siis tõsinedes: "Igatahes teatud määral…"

Rutherfordi nooruslikku reipust iseloomustab järgmine juhtum. Professor Arthur Schuster, Rutherfordi eelkäija Manchesteri professoritoolil, tutvustas Rutherfordi külaskäigule saabunud jaapani teadlasele Kikuchile. Hiljem küsinud too salamisi: "Kas Rutherford, keda te mulle tutvustasite, on kuulsa professori poeg?"

Rutherfordi juhitud Cavendishi laboratooriumis on töötanud ka üks eestlane, elektriinsener Emil Laurmann (1890-1954). Ta oli aastaid abiliseks ja aparaatide ehitajaks Rutherfordi ühe lemmikõpilase, vene füüsiku, hilisema Nobeli laureaadi Pjotr Kapitsa juures. Kui Stalin keelas Kapitsal Inglismaale naasmise, aitas Laurmann Moskvas üles seada Rutherfordi poolt Kapitsale kingitud Mondi laboratooriumi sisseseadet. (Mondi laboratoorium ehitati ja sisustati Cavendishi labori õuel spetsiaalselt Kapitsa tarvis.) Enne Moskavasse sõitu vahetas Laurmann targu oma Eesti kodakondsuse Inglise oma vastu. Lõpetanud töö Moskvas, naasis Laurmann Cambridge'isse, kus oli kuni oma äkilise surmani prof. D.Shoenbergi hinnatud assistendiks.