James Chadwick: biografija, fotografije, otkrića

Sir James Chadwick (fotografija objavljena u članku) je engleski fizičar, Nobelov laureat, koji je postigao slavu nakon otkrića neutrona. To je radikalno mijenjalo fiziku tog vremena i dopustio znanstvenicima stvaranje novih elemenata, a također je dovelo do otkrića raspada jezgre i njegove uporabe za vojne i miroljubive svrhe. Chadwick je bio član grupe britanskih znanstvenika koji su pomogli Sjedinjenim Državama razviti atomsku bombu tijekom Drugog svjetskog rata.

James Chadwick: kratki biografija

Chadwick je rođen u Bellingtonu, Cheshire, Engleska 20. listopada 1891., u obitelji Johna Josepha i Ann Mary Knowles. Studirao je na lokalnim općinskim srednjim i osnovnim školama u Manchesteru. Sa šesnaest je stipendista stigla sa Sveučilišta u Manchesteru. James je namjeravao studirati matematiku, ali je pogrešno pohađao predavanja o fizici i ušao u ovu specijalnost. Isprva se bojao o svojoj odluci, ali nakon prve godine treninga taj je kurs bio zanimljiviji. Chadwick je upisan u razred Ernest Rutherford, gdje je studirao elektricitet i magnetizam, a kasnije instruktor je imenovao Jamesa istraživački projekt radioaktivnog elementa radiuma.

Rano istraživanje

James Chadwick je diplomirao 1911. godine i nastavio raditi s Rutherford preko apsorpcije gama zračenja s magisterij u 1913. nadzornik je pridonijelo njegovom svrhu donacija za istraživanje, koje je pozvao na rad negdje drugdje. Odlučio je studirati u Berlinu s Hansom Geigerom, koji je posjetio Manchester u vrijeme kada je James stekao magisterij. Tijekom tog razdoblja, Chadwick je utvrdio postojanje kontinuiranog spektra beta zračenja, što je obeshrabrilo istraživače i dovelo do otkrića neutrina.

Dopuštenje za kampiranje

Nedugo prije Drugog svjetskog rata, kada su neprijateljstva postala neizbježna, Geiger upozorio Chadwicka da se što prije vratio u Englesku. James je bio zbunjen savjetom turističke tvrtke i ostao u njemačkom zatvoru do kraja rata. Tijekom pet godina zatvora, Chadwick je uspio postići dogovor s čuvarima i provoditi osnovne istrage fluorescencije.

Radite u Laboratoriju Cavendish

James Chadwick, čiji biografija u fizici može završiti 1918. godine, zahvaljujući naporima Rutherforda opet se vratio znanosti i potvrdio da nuklearni naboj bio je jednak atomickom broju. Godine 1921. dobio je znanstvenu zajednicu na Cambridge Collegeu Gonville i Keith, a sljedeću je godinu postao pomoćnik Rutherforda u Cavendish Laboratoryu.

Svakodnevno je radio, i dalje je pronašao vremena za provođenje istraživanja, čiji je smjer generalno predložio Rutherford. Chadwick i njegov suvlasnik Charles D. Ellis nastavili su studij na Trinity Collegeu i Rutherfordu, istražujući transmutaciju elemenata u bombardiranju alfa čestica (jezgri helija). Istraživački tim u Beču izvijestio je rezultate koji nisu bili u skladu s podacima dobivenim od Cavendish laboratorija, čija je ispravnost vješto zaštićena dodatnim eksperimentima Chadwicka i njegovih kolega.

Godine 1925. James se oženio Eileenom Stewart-Brownom. Par je imao dvostruke kćeri.

Sredinom 1920-ih James Chadwick proveli pokuse na rasipanja alfa čestica u meta puca iz metala, uključujući zlato i uran, a zatim većinu helija čija jezgra ima istu masu sa česticama alfa. Raspršenje je postalo asimetrično, a Chadwick je to 1930. objasnio kao kvantni fenomen.

Otkrivanje neutrona

Još 1920. Rutherford je predložio postojanje električno neutralne čestice, nazvanog neutrona, kako bi se objasnilo postojanje vodikovih izotopa. Vjerovalo se da se ta čestica sastojala od elektrona i protona, ali nije otkrivena emisija takvog sastava.

Godine 1930. utvrđeno je da kada su svjetlosne jezgre bile bombardirane alfa zračenjem koje je emitiralo polonij, penetrirajuća zračenja pojavila su se bez električnog naboja. Pretpostavlja se da su to gama zrake. Međutim, kada se koristi cilj berilijuma, zrake su pokazale da su mnogo puta prodornije nego kod drugih materijala. Godine 1931. Chadwick i njegov kolega Webster sugeriraju da neutralne zrake zapravo svjedoče o postojanju neutrona.

Godine 1932. bračni par istraživača Irene Curie i Frederic Joliot pokazali su da je zračenje berilijuma bilo prodornije nego što su ga izvijestili prethodni istraživači, ali su ga nazivali i gama zrakom. James Chadwick je pročitao izvješće i odmah nastavio raditi na izračunavanju mase neutralne čestice, što bi moglo objasniti najnovije rezultate. Koristio je berilijsko zračenje kako bi bombardirao različite elemente i utvrdio da su rezultati konzistentni s djelovanjem neutralne čestice mase gotovo identične masa protona. To je postalo eksperimentalno potvrđivanje postojanja neutrona. 1925. za ovo postignuće, Chadwick je dobio Nobelovu nagradu u fizici.

Od neutrona do nuklearne reakcije

Neutron brzo postaje alat fizičara koji su ga koristili za prodiranje u atome elemenata i njihove transformacije, tako da se pozitivno nabijene jezgre nisu odbili. Tako je Chadwick pripremio put za podjelu urana 235 i stvaranje nuklearnog oružja. Godine 1932. za ovo važno otkriće, dobio je Hughesovu medalju i 1935. Nobelovu nagradu. Zatim je saznao da je Hans Falkenhagen otkrio neutron istovremeno s njim, ali se bojao ispisati svoje rezultate. Njemački znanstvenik skromno odbio ponudu da podijeli Nobelovu nagradu koju mu je dao James Chadwick.

Otkrivanje neutrona omogućilo je stvaranje transurijskih elemenata u laboratorijima. To je dovelo do otkrića nobelovac Enrico Fermi nuklearnih reakcija izazvanih sporim neutronima, i otkrića njemačkih kemičara Otto Hahn i Strassmann nuklearne fisije, koja je imala za posljedicu stvaranje nuklearnog oružja.

Radite na atomskoj bombi

Godine 1935. James Chadwick postao je profesorom fizike na Sveučilištu Liverpool. Kao rezultat Memoranduma Frish-Peierls iz 1940. o izvedivosti uspostave nuklearna bomba bio je imenovan u odbor MAUD, koji je detaljnije istražio ovaj problem. Godine 1940. posjetio je Sjevernu Ameriku s misijom Tizara da uspostavi suradnju u provedbi nuklearnih istraživanja. Nakon povratka u Velikoj Britaniji, odlučio je da se ništa neće dogoditi dok ne završi rat.

U prosincu iste godine, Francis Simon, koji je radio u MAUD-u, pronašao je mogućnost razdvajanja izotopa urana-235. U svom izvješću iznio je procjenu troškova i tehničku specifikaciju za stvaranje velikog poduzeća za obogaćivanje urana. Kasnije je Chadwick napisao da je tek tada to shvatio nuklearna bomba nije samo moguće, već i neizbježan. Od tog trenutka morao je početi uzimati tablete za spavanje. James i njegova grupa općenito su podržavali bombu iz U-235 i odobrili njegovu izolaciju difuzijom iz izotopa U-238.

Rezultat života

Uskoro je otišao u Los Alamos, sjedište projekta Manhattan, a zajedno s Nielsom Bohrom davao je vrijedne savjete razvojnim programerima atomske bombe na Hirošimi i Nagasaki. Chadwick James, čija su otkrića radikalno promijenila tijek ljudske povijesti, bila je viteza 1945. godine.

Nakon Drugog svjetskog rata vratio se na mjesto u Liverpoolu. Chadwick je podnio ostavku 1958. godine. Nakon što je proveo deset godina u Sjevernom Walesu, vratio se u Cambridge 1969. godine, gdje je umro 24. srpnja 1974. godine.