어니스트 러더퍼드

뉴질랜드 출신의 영국 물리학자이자 화학자. 원자핵을 발견하고 원자 구조에 대한 현대적 이해의 기초를 마련한 인물로, '원자물리학의 아버지'로 불린다. 1908년 노벨 화학상을 수상했다.

1871년 8월 30일 뉴질랜드 넬슨에서 태어났다. 스코틀랜드계 이민자 가정의 12남매 중 넷째였다. 어린 시절부터 과학에 관심이 많았으며, 특히 전자기학에 흥미를 보였다.

캔터베리 대학교에서 수학과 물리학을 공부했고, 1895년 장학금을 받아 케임브리지 대학교의 캐번디시 연구소로 유학을 떠났다. 당시 캐번디시 연구소의 소장은 J. J. 톰슨이었다.

케임브리지에서 톰슨과 함께 X선과 방사능에 대한 연구를 수행했다. 1898년 캐나다 맥길 대학교의 물리학 교수로 부임하여 본격적인 방사능 연구를 시작했다.

맥길 대학교에서 화학자 프레더릭 소디와 함께 방사성 원소의 붕괴 과정을 연구했다. 이들은 방사성 원소가 붕괴하면서 다른 원소로 변환된다는 사실을 발견했는데, 이는 당시 과학계에 큰 충격을 주었다. 원소는 불변한다는 것이 당시의 상식이었기 때문이다.

1907년 맨체스터 대학교로 이동했다. 이곳에서 한스 가이거, 어니스트 마스든과 함께 유명한 금박 실험(알파 입자 산란 실험)을 수행했다.

1909년의 금박 실험에서 알파 입자를 얇은 금박에 쏘았을 때, 대부분은 그대로 통과했지만 일부는 큰 각도로 튕겨나왔다. 러더퍼드는 이 결과를 보고 "마치 휴지에 대포알을 쏘았는데 되튕겨 나오는 것과 같다"고 표현했다.

이 실험 결과를 바탕으로 1911년 원자의 중심에 양전하를 띤 작고 무거운 핵이 있고, 그 주위를 전자가 돌고 있다는 러더퍼드 원자 모형을 제안했다. 이는 톰슨의 건포도 빵 모형을 대체하는 혁명적인 발견이었다.

1919년 스승 톰슨의 뒤를 이어 케임브리지 대학교 캐번디시 연구소의 소장이 되었다. 이곳에서 제임스 채드윅, 존 코크크로프트, 어니스트 월턴 등 수많은 제자들을 지도했다.

1919년 질소 원자핵에 알파 입자를 충돌시켜 산소와 수소로 변환시키는 데 성공했다. 이는 인류 최초의 인공 핵변환 실험이었다.

1920년 원자핵 내에 전기적으로 중성인 입자가 존재할 것이라고 예측했다. 이 예측은 1932년 제자 채드윅이 중성자를 발견함으로써 입증되었다.

1931년 작위를 받아 러더퍼드 남작(Baron Rutherford of Nelson)이 되었다. 1937년 10월 19일 사소한 탈장 수술의 합병증으로 사망했다. 웨스트민스터 사원에 안장되었으며, 그의 묘는 아이작 뉴턴의 묘 근처에 있다.

알파선과 베타선을 구별하고 명명했다. 방사성 붕괴의 반감기 개념을 확립했으며, 방사성 원소가 붕괴하면서 다른 원소로 변환된다는 사실을 발견했다. 이 업적으로 1908년 노벨 화학상을 수상했다.

재미있는 점은 러더퍼드 본인은 자신을 물리학자로 여겼는데 화학상을 받았다는 것이다. 그는 "모든 과학은 물리학이거나 우표 수집이다"라는 말을 했을 정도로 물리학에 대한 자부심이 강했다. 화학상 수상 소식을 듣고 "내가 많은 변환을 관찰했지만, 이것만큼 빠른 변환은 없었다"라고 농담했다고 한다.

금박 실험을 통해 원자의 중심에 작고 무거운 핵이 있다는 것을 발견했다. 이는 원자 구조에 대한 이해를 완전히 바꾸어놓았다.

질소를 산소로 변환시키는 최초의 인공 핵변환에 성공했다. 이는 연금술사들의 꿈이었던 원소 변환을 과학적으로 실현한 것이었다.

헨리 모즐리의 연구를 지원하여 원자번호의 개념을 확립하는 데 기여했다.

러더퍼드는 뛰어난 실험물리학자였을 뿐만 아니라 훌륭한 교육자이기도 했다. 그의 제자 중 노벨상 수상자만 11명이 나왔다.

주요 제자들:
- 닐스 보어: 1922년 노벨 물리학상
- 제임스 채드윅: 1935년 노벨 물리학상 (중성자 발견)
- 존 코크크로프트: 1951년 노벨 물리학상
- 어니스트 월턴: 1951년 노벨 물리학상
- 에드워드 애플턴: 1947년 노벨 물리학상
- 패트릭 블래킷: 1948년 노벨 물리학상
- 오토 한: 1944년 노벨 화학상

러더퍼드는 제자들에게 "이론에 매달리지 말고 실험하라"고 강조했다. 그는 직접 실험실에서 손을 움직이며 연구하는 것을 중시했고, 복잡한 수학보다는 직관적인 물리적 이해를 강조했다.

러더퍼드는 실험을 무엇보다 중시했다. "모든 과학은 물리학이거나 우표 수집이다"라는 그의 유명한 말은 실험적 검증이 없는 연구를 경시하는 태도를 보여준다. 그는 이론물리학자들을 종종 농담의 대상으로 삼았다.

실험실에서 매우 큰 목소리로 이야기하는 것으로 유명했다. 한 번은 실험실에서 "조용히 하라!"고 외쳤는데, 그 이유는 민감한 실험 장비가 그의 목소리에 영향을 받았기 때문이라는 일화가 있다.

비싼 장비 없이도 훌륭한 연구를 할 수 있다고 믿었다. 실제로 그의 많은 획기적인 발견들은 상대적으로 단순한 장비로 이루어졌다. "우리에겐 돈이 없다. 그래서 생각해야 한다"는 말을 남겼다.

원자 에너지의 실용화 가능성에 대해서는 회의적이었다. 1933년 한 연설에서 "원자를 쪼개서 에너지를 얻는다는 것은 달빛으로 보는 것을 기대하는 것만큼 헛된 일"이라고 말했다. 그가 사망한 지 불과 몇 년 후 맨해튼 프로젝트가 시작되었으니, 이 예측은 빗나갔다.

러더퍼드는 20세기 물리학 혁명의 핵심 인물 중 한 명이다. 그의 원자핵 발견은 양자역학의 발전과 핵물리학의 탄생으로 이어졌다.

마리 퀴리와 함께 방사능 연구의 선구자였으며, 그의 연구는 핵발전, 방사선 치료, 방사성 연대 측정 등 현대 과학기술의 기초가 되었다.

아인슈타인이 이론물리학의 거장이라면, 러더퍼드는 실험물리학의 거장으로 평가받는다.