Fisico britannico Ernest Rutherford

Università McGill

L'abilità di ricerca di Rutherford gli è valsa una cattedra alla McGill University di Montreal, che vantava uno dei laboratori meglio attrezzati nell'emisfero occidentale. Rivolgendo la sua attenzione a un altro dei pochi elementi allora noti per essere radioattivi, lui e un collega scoprirono che il torio emetteva un prodotto radioattivo gassoso, che chiamava "emanazione". Questo a sua volta ha lasciato un solido deposito attivo, che presto è stato risolto in torio A, B, C e così via. Curiosamente, dopo il trattamento chimico, alcuni radioelementi persero la loro radioattività ma alla fine la riguadagnarono, mentre altri materiali, inizialmente forti, persero gradualmente l'attività. Ciò ha portato al concetto di emivita - in termini moderni, l'intervallo di tempo necessario per la metà dei nuclei atomici di un campione radioattivo al decadimento - che varia da secondi a miliardi di anni ed è unica per ciascun elemento radio e quindi un eccellente tag identificativo.

Rutherford riconobbe il bisogno di un aiuto chimico esperto per il crescente numero di radioelementi. In sequenza, ha attirato le abilità di Frederick Soddy, un dimostrante alla McGill; Bertram Borden Boltwood, professore alla Yale University; e Otto Hahn, un ricercatore post dottorato dalla Germania. Con Soddy, Rutherford nel 1902–03 sviluppò la teoria della trasformazione, o teoria della disintegrazione, come una spiegazione per la radioattività, il suo più grande successo alla McGill. L'alchimia e le sue teorie sulla trasformazione di elementi - come il piombo in oro - erano state a lungo esorcizzate dalla cosiddetta chimica moderna; gli atomi erano considerati corpi stabili. Ma Rutherford e Soddy ora affermavano che l'energia della radioattività proveniva dall'atomo e che l'emissione spontanea di una particella alfa o beta indicava un cambiamento chimico da un elemento all'altro. Si aspettavano che questa teoria iconoclasta fosse controversa, ma la loro schiacciante prova sperimentale reprimeva l'opposizione.

In poco tempo fu riconosciuto che i radioelementi caddero in tre famiglie, o serie di decadimento, guidati da uranio, torio e attinio e tutti terminando con piombo inattivo. Boltwood inserì il radio nella serie dell'uranio e, su suggerimento di Rutherford, usò la quantità di piombo che cresceva lentamente in un minerale per dimostrare che l'età delle vecchie rocce era compresa tra i miliardi di anni. Rutherford considerava la particella alfa, poiché aveva massa tangibile, chiave per le trasformazioni. Ha determinato che portava una carica positiva, ma non riusciva a distinguere se fosse uno ione idrogeno o elio.

Mentre era alla McGill, Rutherford sposò la sua fidanzata dalla Nuova Zelanda e divenne famoso. Ha accolto un numero crescente di studenti di ricerca nel suo laboratorio, comprese le donne in un periodo in cui poche donne studiavano scienza. Era richiesto come oratore e autore di articoli di riviste; scrisse anche il principale libro di testo del periodo sulla radioattività, Radioattività (1904). Le medaglie e l'amicizia nella Royal Society di Londra arrivarono. Inevitabilmente, arrivarono anche offerte di lavoro.