Biografie

De verblindend briljante maar hartverscheurend korte carrière van Henry Moseley

De verblindend briljante maar hartverscheurend korte carrière van Henry Moseley

Tegenwoordig nemen we het concept van atoomnummer als vanzelfsprekend aan. Atoomnummer is de maat voor het aantal positief geladen protonen in de kern van een atoom, en het definieert wat een element is.

Bijvoorbeeld het element zuurstof, dat een atoomnummer heeft 8, verschilt sterk van het element lood, dat een atoomnummer heeft 82 of het element jodium, dat atoomnummer heeft 53. De man die het concept van atoomnummer voor het eerst toelichtte, is de Britse natuurkundige Henry Moseley.

GERELATEERD: ONDERZOEKERS HEBBEN GEWOON DE PROTON RADIUS PUZZEL OPGELOST

Een schitterende start

Henry Moseley werd geboren op 23 november 1887 in Weymouth, Engeland, als zoon van een naturalistische vader, Henry Nottidge Moseley, die lid was geweest van de Challenger Expedition. De leden van deze expeditie reisden over 81.000 mijlen (130.000 km) over de hele wereld, waarbij ze de oceanen van de wereld onderzoeken en verkennen.

De moeder van Henry Moseley was de dochter van de Welshe bioloog John Gwyn Jeffreys, en was zelf een Britse schaakkampioen. In het geval dat de appel niet ver van de boom viel, blonk Henry Moseley uit in scheikunde en natuurkunde, eerst op Eton College en daarna op Trinity College, Oxford.

In 1910 verhuisde Moseley naar de Universiteit van Manchester om zich bij de onderzoeksgroep van Ernest Rutherford aan te sluiten en les te geven. Rutherford, die bekend staat als de vader van de kernfysica, is de ontdekker van de halveringstijd van radioactieve elementen, ontdekker van het element radon. En hij onderscheidde alfa-straling van bètastraling.

In Manchester creëerde Moseley 's werelds eerste atoombatterij of bètacel. Tegenwoordig worden atoombatterijen overal gebruikt waar gedurende lange tijd stroom nodig is, zoals in pacemakers en in ruimtevaartuigen.

Het periodiek systeem der elementen temmen

Het periodiek systeem van de elementen was gemaakt door de Russische chemicus Dimitri Mendeleev, 44 jaar eerder in 1869. Elementen werden erop gerangschikt volgens hun atoomgewicht en hun chemische eigenschappen. Toen, in 1911, publiceerde de Nederlandse natuurkundige Antonius van den Broek een hypothese die stelde dat er iets was dat de atoomnummer, en dat het gelijk was aan de hoeveelheid lading in de atoomkern.

In 1913 keerde Moseley terug naar Oxford, waar hij zijn experimenten zelf moest financieren. Hij zette een apparaat op dat hoogenergetische elektronen op verschillende chemische elementen schoot, en hij mat vervolgens de golflengten en frequenties van de resulterende röntgenstraling.

Moseley ontdekte dat elk element röntgenstralen uitzendt met een unieke frequentie, en hij ontdekte dat als hij de vierkantswortel van de frequentie van de röntgenstraling uitzet tegen de atoomnummers van de verschillende elementen, hij een rechte-lijngrafiek krijgt.

Deze gegevens toonden aan dat de positieve lading in een atoomkern toenam met een eenheid van het ene element naar het andere in het periodiek systeem. Het atoomnummer is dus hetzelfde als het aantal protonen in de kern. Dit werk werd bekend als Moseley's Law.

Voorafgaand aan de ontdekking van Moseley was het moeilijk om elementen zoals kobalt en nikkel te bestellen, die de atoomnummers hebben 27 en 28 respectievelijk, omdat de atoommassa van kobalt eigenlijk iets hoger is dan die van nikkel.

Het belangrijkste was dat Moseley zag dat er hiaten waren in het periodiek systeem bij de atoomnummers: 43, 61, 72 en 75. Het zou jaren duren voordat bekend was dat deze getallen overeenkwamen met de elementen Technetium, Promethium, Hafnium en Rhenium.

Moseley kon nu zien welke elementen in een monster aanwezig zijn door dat monster te bombarderen met hoogenergetische elektronen en vervolgens te kijken naar de frequenties van de resulterende röntgenstraling. Deze techniek wordt röntgenspectroscopie genoemd en wordt tegenwoordig in laboratoria over de hele wereld gebruikt.

Hieronder ziet u de resultaten van röntgenspectroscopie die werd uitgevoerd door de Mars Pathfinder-lander op monsters van Marsgrond.

Moseley kon aantonen dat de lanthanidereeks van chemische elementen precies bestaat uit 15 metalen chemische elementen, met de atoomnummers 57 door 71. Deze nummers komen overeen met de elementen lanthaan tot lutetium.

Samen met hun zusterelementen, Scandium en Yttrium, staan ​​deze elementen bekend als de zeldzame aarde-elementen, en ze zijn buitengewoon nuttig in de wereld van vandaag. Zeldzame aardelementen worden gebruikt in smartphones, digitale camera's, harde schijven van computers, fluorescerende en led-lampen, flatscreen-televisies, computermonitors en elektronische displays.

Eerste Wereldoorlog

In augustus 1914 brak de Eerste Wereldoorlog uit en Moseley meldde zich bij de Royal Engineers van het Britse leger, omdat hij voelde dat het zijn patriottische plicht was.

Van februari 1915 tot januari 1916, in wat nu Gelibolu is, hadden Turkije, Groot-Brittannië, Frankrijk en Rusland geprobeerd de controle over de Dardanellen over te nemen. Dit is de smalle zeestraat die deel uitmaakt van de grens tussen Europa en Azië.

Moseley diende als technisch communicatieofficier bij de Slag om Gallipoli toen hij op 10 augustus 1915 door een sluipschutter in het hoofd werd geschoten. Moseley was pas 27 jaar oud toen hij stierf, en hij ligt begraven op het Turkse schiereiland Gallipoli.

Moseley's plaats in de geschiedenis

Wetenschappers zoals Niels Bohr merkten in de loop der jaren op hoe als Moseley geleefd had, hij veel zou hebben bijgedragen aan de kennis van de atomaire structuur. De Amerikaanse natuurkundige Robert Millikan schreef over het werk van Moseley:
'In een onderzoek dat bestemd is om te worden gerangschikt als een van de dozijn meest briljant in conceptie, bekwaam in uitvoering en verhelderende resultaten in de geschiedenis van de wetenschap, gooide een zesentwintigjarige jongeman de ramen open waardoor we kan een glimp opvangen van de subatomaire wereld met een bepaaldheid en zekerheid waarvan nooit eerder werd gedroomd. '

De beroemde Amerikaanse sciencefictionauteur Isaac Asimov schreef over Moseley:
"Met het oog op wat hij [Moseley] nog had kunnen bereiken ... zijn dood zou wel eens de meest kostbare enkele dood van de oorlog voor de mensheid in het algemeen kunnen zijn."

Als hij had geleefd, zou Moseley bijna zeker een Nobelprijs voor natuurkunde hebben gekregen, want in 1914 werd die prijs toegekend aan de Duitser Max von Laue voor zijn ontdekking van de diffractie van röntgenstralen door kristallen. In 1915 ging de Nobelprijs voor natuurkunde naar de Britse vader en zoon William Henry Bragg en Lawrence Bragg voor hun ontdekkingen bij het bepalen van de structuur van kristallen met behulp van röntgenstraling.

In 1916 werd geen Nobelprijs voor scheikunde of natuurkunde toegekend, maar in 1917 ontving de Brit Charles Barkla de prijs voor zijn werk bij het ontdekken van de karakteristieke röntgenfrequenties die door de verschillende elementen worden uitgezonden.

Tegenwoordig wordt de Henry Moseley Medal and Prize van het Institute of Physics genoemd ter ere van Moseley.


Bekijk de video: JEE Mains: X-Rays - L 1. IIT Physics. Unacademy JEE. Jayant Sir (September 2021).