شکستن مرزها: چگونه فیزیکدان ارنست رادرفورد برنده جایزه نوبل شیمی شد

"من با دگرگونی‌های مختلفی دست و پنجه نرم کرده‌ام... اما سریع‌ترین چیزی که دیدم، تبدیل خودم در یک لحظه از یک فیزیکدان به یک شیمیدان بود."

So کنایه فیزیکدان بزرگ متولد نیوزیلند ارنست رادرفورد در ضیافت نوبل در استکهلم در سال 1908، اندکی پس از برنده شدن در آن سال جایزه نوبل شیمی.

رادرفورد که در زمان نامزدی خود در دانشگاه مک گیل کانادا مستقر بود، جایزه شیمی را «به دلیل تحقیقاتش در مورد تجزیه عناصر و شیمی مواد رادیواکتیو» دریافت کرد.

رادرفورد ابتدا به عنوان دانشجوی کارشناسی ارشد در دانشگاه کمبریج در بریتانیا و سپس در مک گیل نشان داد که اتم ها پایدار نیستند اما می توانند به صورت رادیواکتیو به عناصر دیگر تجزیه شوند. به ویژه، با یافتن این نکته که توریم یک "نشانه رادیواکتیو" منتشر می کند، او کشف کرد رادون گاز (اکنون می دانیم که توریم از طریق رادیوم به رادون تجزیه می شود).

اما طنز ماجرا این است که رادرفورد هرگز به طور رسمی شیمی مطالعه نکرده بود. به عنوان یک نوجوان در کالج نلسون در نیوزیلند، بهترین درس او ریاضیات بود و او نیز دوره های مکانیک، صدا و نور را گذرانده است. به گفته زندگینامه او جان کمپبلبا این حال، او "از شیمی اجتناب کرد، زیرا می دانست که معلم فقط یک قدم از کلاس جلوتر است".

رادرفورد بعداً، به عنوان دانشجوی کارشناسی ارشد در کالج کانتربری در کرایست‌چرچ، حتی پیشنهاد یک پروژه آزمایشی را که شامل جستجوی اجزای سازنده مولکولی حیات با مطالعه تخلیه‌های الکتریکی در گازها می‌شد، رد کرد، زیرا احساس می‌کرد که شیمی کافی نمی‌داند.

چرا رادرفورد، فیزیکدان برجسته، باید جایزه نوبل شیمی دریافت می کرد. به تفصیل مورد بررسی قرار گرفته است توسط نظریه پرداز سیسیلیا جارلسکوگ از دانشگاه لوند در سوئد، که به حفاری آرشیو نوبل.

او کشف کرد که رادرفورد بین سال‌های 1907 تا 1908 در واقع 12 نامزدی برای جایزه نوبل فیزیک دریافت کرد - و فقط چهار نامزدی برای شیمی.

در سال 1907، کمیته نوبل فیزیک رادرفورد را به این دلیل رد کرد که «مشاهده وی از تجزیه یک عنصر شیمیایی (رادیوم) باید به جای جایزه نوبل فیزیک، جایزه شیمی را دریافت کند. همانطور که Jarlskog می گوید، فیزیکدانان اساساً احساس می کردند که "رادیوم یک عنصر شیمیایی است و این همان شیمی است".

سال بعد، شیمیدانان بار دیگر مشتاق بودند که رادرفورد را یکی از خودشان بسازند، و کمیته شیمی تا آنجا پیش رفت که یک گزارش 15 صفحه ای گسترده درباره او نوشت. و آنها، البته، روز را بردند.

در آن زمان، مانند اکنون، پیام این است که خط جداکننده بین فیزیک و شیمی یک سازه انسانی است که طبیعت به آن احترام نمی گذارد. البته، رادرفورد می توانست - و شاید باید - به خاطر کشف بعدی هسته اتم و توانایی تبدیل یک عنصر (نیتروژن) به عنصر دیگر (اکسیژن) برنده جایزه نوبل فیزیک می شد. در واقع، او 11 نامزدی دیگر برای جایزه فیزیک از سال 1912 به بعد دریافت کرد (و هفت نامزدی برای شیمی).

اما او این کار را نکرد و شاید این به او خدمت کند. بالاخره رادرفورد به خاطر سخنان کوتاهش مشهور است که: «تمام علم یا فیزیک است یا جمع آوری تمبر».

خواهیم دید که آیا امسال فیزیکدانی برنده جایزه نوبل شیمی 2022 می شود یا خیر. اگر این کار را انجام دهند، به یک گروه برجسته ملحق خواهند شد که نه تنها رادرفورد بلکه افراد دیگری را نیز در بر می گیرد که فیزیک انجام داده اند یا این موضوع را در دانشگاه خوانده اند، مانند:

• ماری کوری (1911 برای کشف رادیوم و پلونیوم)؛

• آلن هیگر (2000 برای کشف و توسعه پلیمرهای رسانا)؛

• ونکاترامان راماکریشنان (2009 برای تعیین ساختار و عملکرد ریبوزوم)؛

• اریک بتزیگ، استفان هل و ویلیام مورنر (2014، برای توسعه میکروسکوپ فلورسانس فوق العاده تفکیک شده) و

• جان گودناف (2019، برای توسعه باتری های لیتیوم یون).