Ernest Rutherford (1871-1937) este în general considerat cel mai mare fizician experimentator al secolului al XX-lea. El a iniţiat studiul radioactivităţii şi al fizicii nucleare. Pe lângă marea lor importanţă teoretică, descoperirile lui au avut o gamă largă de aplicaţii: arme nucleare, centrale nuclearo-electrice, trasori radioactivi, datarea radioizotopică. Impactul lui asupra lumii a fost prin urmare puternic şi probabil că se va menţine încă multă vreme.

Rutherford s-a născut şi a crescut în Noua Zeelandă. Acolo a obţinut, la Colegiul Canterbury, trei titluri ştiinţifice (licenţa, masteratul şi doctoratul) până la vârsta de douăzeci şi trei de ani. În anul următor, i s-a acordat o bursă la Universitatea Cambridge din Anglia, unde a petrecut trei ani ca asistent de cercetare al lui J.J. Thompson, unul din marii oameni de ştiinţă din acea vreme.

La vârsta de douăzeci şi şapte de ani a devenit profesor de fizică la Universitatea McGill din Canada, unde a stat nouă ani. S-a întors în Anglia în 1907, ca şef al departamentului de fizică al Universităţii din Manchester. În 1919 a revenit la Cambridge, de data aceasta ca director al Laboratorului Cavendish. A rămas acolo pentru tot restul vieţii.

Radioactivitatea fusese descoperită în 1896, de către savantul francez Antoine Henry Becquerel, în timp ce făcea experienţe cu compuşi de uraniu. Dar Becquerel şi-a pierdut curând interesul pentru acest domeniu, astfel că majoritatea cunoştinţelor noastre în materie provin din cercetările cuprinzătoare ale lui Rutherford. (Marie şi Pierre Curie au identificat alte două elemente radioactive - poloniul şi radiul -, dar nu au făcut nici o descoperire de importanţă fundamentală.)

într-o primă fază, Rutherford a constatat că emisiile radioactive ale uraniului constau în două componente diferite, pe care le-a numit raze alfa şi raze beta. Mai târziu, el a demonstrat natura fiecăreia dintre componente (ele constând în particule rapide) şi a arătat că mai există şi o a treia componentă, reprezentată de razele pe care le-a numit gamma.

O importantă caracteristică a radioactivităţii o constituie energia implicată în ea. Becquerel, soţii Curie şi majoritatea celorlalţi oameni de ştiinţă credeau că energia provine dintr-o sursă externă. Dar Rutherford a demonstrat că energia implicată - care era mult mai mare decât cea eliberată în reacţiile chimice - venea din interiorul atomilor individuali de uraniu! Astfel, el a inventat conceptul de energie nucleară.

Oamenii de ştiinţă au presupus întotdeauna că atomii sunt indestructibili şi imuabili. Dar Rutherford (cu ajutorul unui asistent foarte talentat, Frederick Soddy) a demonstrat că ori de câte ori un atom emite raze alfa sau beta, el se transformă într-un atom de un tip diferit. La început, chimiştilor le-a fost greu să admită acest lucru; dar Rutherford şi Soddy au pus în evidenţă toată seria de dezintegrări care duc la transformarea uraniului în plumb. El a măsurat ratele de dezintegrare şi a formulat importantul concept de „timp de înjumătăţire". S-a ajuns astfel la tehnica datării cu izotopi radioactivi, care a devenit una dintre cele mai importante aplicaţii în geologie, arheologie, astronomie şi multe alte domenii.

Uluitoarea serie de descoperiri i-a adus lui Rutherford Premiul Nobel din 1908 (Soddy a primit şi el, mai târziu, Premiul Nobel), dar abia ulterior avea să înregistreze cea mai mare realizare a sa. El a observat că particulele alfa rapide pot să străbată o plăcuţă subţire de aur (nelăsând găuri vizibile!), deşi erau puţin deviate de la linia dreaptă. Aceasta sugera faptul că atomii de aur, departe de a fi obiecte tari, impenetrabile, ca nişte „bile miniaturale de biliard" - cum crezuseră înainte oamenii de ştiinţă erau moi în interior! Părea că micile particule alfa pot pătrunde prin atomii de aur ca un glonţ cu viteză mare printr-o piftie.

Dar Rutherford (lucrând cu Geiger şi Marsden, doi asociaţi mai tineri) a descoperit că unele din particulele alfa erau puternic deviate când loveau folia de aur, iar altele, chiar respinse! Rutherford simţea că este la mijloc ceva foarte important; a repetat experimentul de multe ori, numărând cu grijă particulele împrăştiate în fiecare direcţie. Apoi, printr-o demonstraţie matematică foarte dificilă, dar pe deplin convingătoare, el a arătat că există o singură explicaţie a rezultatelor experimentale: un atom de aur constă aproape în întregime dintr-un spaţiu gol, aproximativ întreaga lui masă fiind concentrată într-un minuscul „nucleu" central!

Dintr-o singură lovitură, lucrarea lui Rutherford din 1911 a spulberat pentru totdeauna concepţia noastră despre lume. Dacă până şi o bucată de metal - aparent cel mai solid dintre obiecte - este aproape în întregime spaţiu gol, atunci tot ce ni se părea solid se diviza brusc în nişte punctuleţe mici care se învârteau printr-un vid imens.

Descoperirea nucleului atomic de către Rutherford este fundamentul teoriilor moderne asupra structurii atomice. Când, doi ani mai târziu, Niels Bohr a publicat faimoasa sa lucrare în care descria nucleul ca pe un sistem solar în miniatură guvernat de mecanica cuantică, el a folosit drept punct de pornire atomul cu nucleu al lui Rutherford. La fel au făcut şi Heisenberg şi Schrodinger când au construit modelele lor atomice mult mai sofisticate, folosind mecanica matricială şi mecanica ondulatorie.

Descoperirea lui Rutherford a marcat apariţia unei noi ramuri a ştiinţei: studiul nucleului însuşi. Şi în acest domeniu Rutherford s-a dovedit a fi un pionier. În 1919, el a reuşit să transforme nucleele de azot în nuclee de oxigen prin bombardarea lor cu particule alfa de mare viteză. A fost o realizare menită să împlinească visurile vechilor alchimişti.

Curând, lumea şi-a dat seama că transformarea nucleară ar putea să fie sursa de energie a Soarelui. Mai mult, având în vedere faptul că aceasta reprezintă procesul-cheie în cazul armelor atomice şi al centralelor electronucleare, interesul suscitat de descoperirea lui Rutherford a fost mult mai mare decât cel pur academic.

Personalitatea „mai puternică decât viaţa" a lui Rutherford i-a impresionat pe toţi cei care l-au întâlnit. Era un bărbat înalt, cu o voce sonoră, cu o mare energie, cu o infinită încredere în sine şi vădit lipsit de modestie. Când un coleg a remarcat abilitatea lui Rutherford de a fi mereu „pe creasta valului" cercetării ştiinţifice, el a replicat prompt: „Păi, de ce nu? La urma urmei, eu am făcut valul, nu?" Puţini sunt oamenii de ştiinţă care nu împărtăşesc acest punct de vedere.