JAMES CHADWICK: BIOGRAFIA, MODEL ATOMOWY, EKSPERYMENTY - NAUKA - 2026

James Chadwick (1891-1974) był czołowym fizykiem angielskim, uznanym za odkrycie neutronu w 1932 roku. Wkrótce potem, w 1935 roku, otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki za wkład w rozwój społeczności naukowej. Obawa Chadwicka o neutralne zarzuty pojawiła się około 10 lat, zanim był w stanie udowodnić ich istnienie.

Przed tym sprawdzeniem Chadwick przeprowadził kilka eksperymentów, które zakończyły się niepowodzeniem. Odniosła sukces w 1932 roku, kiedy powstała w oparciu o eksperymenty francuskiej Irène Joliot-Curie i Frédérica Joliota. Później Chadwick poświęcił się badaniom nad wykorzystaniem rozszczepienia jądrowego do tworzenia broni wojennej.

Biografia

początki

Chadwick urodził się w mieście Bollington, w północno-wschodniej Anglii, 20 października 1891 roku. Był synem dwóch skromnych robotników: jego ojciec pracował na kolei, a matka pracowała jako pomoc domowa.

Od najmłodszych lat Chadwick wyróżniał się jako introwertyczne i niezwykle inteligentne dziecko. Rozpoczął naukę w liceum w Manchesterze, aw wieku 16 lat zdobył stypendium, aby studiować czystą fizykę na nieistniejącym Victoria University of Manchester.

Szkolenie akademickie

Młoda obiecana fizyka formalnie rozpoczęła studia w 1908 roku, w wieku 17 lat.

Miał wybitne przejście przez akademię, aw ostatnim roku swojej kariery uczestniczył w badaniach noblisty Ernesta Rutherforda nad rozpadem pierwiastków i chemią substancji radioaktywnych.

Po uzyskaniu dyplomu z fizyki w 1911 r. Rozpoczął studia magisterskie z fizyki, które z powodzeniem ukończył w 1913 r. W tym czasie kontynuował współpracę z Rutherfordem w jego laboratorium.

Później otrzymał stypendium zawodowe, które pozwoliło mu przenieść się do Berlina w Niemczech, aby wspólnie z niemieckim fizykiem Hansem Geigerem w Technische Hochschule prowadzić dalsze badania nad promieniowaniem beta.

Podczas pobytu w Berlinie w lipcu 1914 r. Wybuchła I wojna światowa. Pod zarzutem szpiegostwa był do 1918 r. Internowany w obozie koncentracyjnym dla ludności cywilnej w Ruhleben.

W 1919 roku Chadwick wrócił do Anglii i rozpoczął doktorat na Uniwersytecie w Cambridge. W międzyczasie powrócił do pracy badawczej Rutheforda, który kierował wówczas Cavendish Laboratory tej renomowanej instytucji.

W 1921 roku, w wieku 21 lat, uzyskał stopień doktora (doktora filozofii), przedstawiając specjalną pracę naukową dotyczącą sił jądrowych i liczb atomowych.

W 1923 roku został mianowany zastępcą dyrektora ds. Badań w Cambridge Cavendish Laboratory. Chadwick pełnił tę rolę do 1935 roku, kiedy zdecydował się przenieść na University of Liverpool.

Kariera

Dzięki jego wkładowi naukowemu w 1932 r. Został odznaczony medalem Hughesa. To wyróżnienie, przyznane przez Royal Society of London, nagradza tych, którzy dokonują odkryć w dziedzinie nauk fizycznych i / lub ich praktycznych zastosowań.

W 1935 roku otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki za odkrycie neutronu jako cząstki elementarnej bez ładunku elektrycznego znajdującej się w jądrze atomowym.

Podczas II wojny światowej Chadwick brał czynny udział w brytyjskim komitecie MAUD, komisji powołanej do analizy możliwości wykorzystania technologii jądrowej do produkcji bomby.

James Chadwick był również centralną częścią projektu Tube Alloys Project, programu badawczego autoryzowanego i finansowanego przez Wielką Brytanię przy wsparciu Kanady, mającego na celu opracowanie broni jądrowej podczas II wojny światowej.

W tym okresie Chadwick był znany ze swojego dowcipu i politycznego opanowania, ponieważ jego propozycje służyły jako pomost w negocjacjach dotyczących współpracy śledczej między Wielką Brytanią, Kanadą i Stanami Zjednoczonymi.

Projekt Manhattan

Pod koniec II wojny światowej Chadwick przejął pałeczkę brytyjskiej misji w Projekcie Manhattan. Ten ostatni był wspólnym projektem badawczym Stanów Zjednoczonych, Wielkiej Brytanii i Kanady, którego celem było opracowanie pierwszej bomby atomowej.

Chadwick miał swobodny dostęp do wszystkich poufnych informacji dotyczących projektu: projektów, planów, danych, szacunków itp., Mimo że był cywilem, a nie Amerykaninem; Warto zauważyć, że oba warunki były wyłączne do udziału w projekcie.

Później został angielskim rycerzem w 1945 roku, a rok później Stany Zjednoczone przyznały mu Medal Zasługi za jego wkład w projekt Manhattan.

Arsenał nuklearny dla Anglii

Pod koniec drugiej wojny światowej Chadwick mocno promował inicjatywę Wielkiej Brytanii w celu stworzenia własnego arsenału nuklearnego.

Dążąc do tego celu, Chadwick został wybrany na członka Brytyjskiego Komitetu Doradczego ds. Energii Atomowej, a także był przedstawicielem Wielkiej Brytanii w Komisji ds. Energii Atomowej ONZ.

Około 1948 roku James Chadwick pracował jako profesor w Gonville & Caius College na Uniwersytecie Cambridge. Następnie, w 1950 roku, został ponownie uhonorowany przez Royal Society of London, otrzymując Medal Copleya.

8 lat później postanawia dobrowolnie przenieść się na emeryturę do Północnej Walii. James Chadwick zmarł 24 lipca 1974 roku w mieście Cambridge.

Model atomowy Chadwicka

Model atomowy Chadwicka skupia się na modelowaniu jądra atomowego złożonego nie tylko z protonów (ładunki dodatnie), ale także neutronów (ładunki obojętne).

Wysiłki Chadwicka mające na celu wykazanie istnienia cząstek neutralnych rozpoczęły się w latach dwudziestych XX w. Jednak w tym czasie wybitny naukowiec podjął wiele prób bezskutecznie. Dziesięć lat później Chadwick powtórzył eksperymenty Irène Joliot-Curie (córki Marie Curie i Pierre'a Curie) i Frédérica Joliota (męża Irène) we Francji.

Tej parze naukowców udało się wyrzucić protony z próbki wosku parafinowego za pomocą promieni gamma.

Chadwick uważał, że emisja promieniowania gamma zawiera neutralne cząstki i że to właśnie te cząsteczki zderzyły się z próbką wosku, powodując następnie uwolnienie protonów z wosku.

Dlatego próbował powtórzyć te eksperymenty w Cavendish Laboratory i użył polonu - który był używany przez Curie jako źródło promieniowania gamma - do naświetlania berylu cząstkami alfa.

To promieniowanie następnie uderzyło w podobną próbkę wosku parafinowego, a protony w tej próbce zostały gwałtownie wydalone z materiału.

Zachowanie protonów obserwowano za pomocą małej komory jonizacyjnej, przystosowanej do eksperymentu samego Chadwicka.

Chadwick odkrył, że zachowanie protonów uwolnionych przez wosk można wyjaśnić tylko wtedy, gdyby cząstki te zderzyły się z innymi cząsteczkami obojętnymi elektrycznie io bardzo podobnej masie.

Dwa tygodnie później James Chadwick opublikował w czasopiśmie naukowym Nature artykuł o możliwym istnieniu neutronów.

Jednak Chadwick początkowo opracował model, biorąc pod uwagę, że neutron był układem złożonym z protonu i elektronu, które generowały ładunek neutralny. Później niemiecki fizyk Werner Heisenberg wykazał, że neutron był pojedynczą, elementarną cząstką.

Eksperymenty

Po odkryciu neutronu Chadwick skupił się na posuwaniu się dalej i dalej w odniesieniu do charakterystyki tego nowego składnika atomowego.

Odkrycie neutronu i modelu atomowego Chadwicka zrewolucjonizowało tradycyjny pogląd na naukę, biorąc pod uwagę zderzenia neutronów z jądrem atomowym i wyrzucenie protonów z atomu.

Rozkład beta to proces, w którym cząstki beta (elektron lub pozyton) są emitowane z jądra atomu, aby zrównoważyć obecność protonów i neutronów w jądrze atomowym.

W związku z tym procesem przeprowadzono na całym świecie niezliczone eksperymenty, motywowane odkryciem Chadwicka, aby wywołać konwersję niektórych neutronów w protony.

Ponieważ każdy pierwiastek chemiczny jest identyfikowany na podstawie liczby posiadanych protonów, poprzednie eksperymenty otworzyły drzwi do tworzenia i / lub odkrywania nowych pierwiastków chemicznych z większą liczbą protonów za pasem.

Fizja jądrowa

Chadwick podkreślił swoje późniejsze analizy dotyczące wykorzystania neutronów do dzielenia ciężkich atomów jądra na kilka mniejszych jąder w procesie rozszczepienia jądrowego.

Nazwano ją tak, ponieważ podział następuje w jądrze atomu i wytwarza niezwykle dużą ilość energii. Ta koncepcja została wykorzystana do zaprojektowania potężnej broni jądrowej.

Chadwick sfinansował nawet zakup akceleratora cząstek podczas swojego pobytu w Liverpoolu, wykorzystując na to część dochodów z nagrody Nobla w 1935 roku.

Wkład Chadwicka w naukę

James Chadwick wniósł do nauki odkrycie neutronu, za który otrzymał Nagrodę Nobla z fizyki w 1935 r. Brał także udział w budowie bomby atomowej w Stanach Zjednoczonych, pisał o promieniowaniu z substancji radioaktywnych i odkrył tryt. .

Odkrycie neutronu

Podczas swoich badań w Cavendish Laboratory w Cambridge Rutherford i Chadwick przeprowadzili eksperymenty z cząsteczkami alfa, aby dowiedzieć się o naturze jądra atomowego. Warto zauważyć, że jądro atomowe zostało odkryte przez Rutherforda w 1911 roku.

Badania te przeprowadzono na podstawie analizy promieniowania nigdy wcześniej nie widzianego emanującego z berylu, gdy materiał ten był bombardowany cząstkami alfa.

To promieniowanie składało się z cząstek o masie bardzo zbliżonej do masy protonu, ale bez ładunku elektrycznego. Cząsteczki te nazwano neutronami ze względu na neutralność ich składu.

Chadwick dokonał tego odkrycia w połowie 1932 roku, definiując w ten sposób przesłanki modelu atomowego Chadwicka, którego szczegóły opisano szczegółowo w następnej części tego artykułu.

Badania jądrowe

Odkrycie neutronu przez Chadwicka przygotowało grunt pod odkrycie rozszczepienia jądrowego i rozwój broni wojennej za pomocą tej technologii.

Chadwick odkrył, że bombardowanie atomu pierwiastka neutronami pozwala na penetrację i rozszczepienie jądra tego materiału, generując znaczną ilość energii.

Stamtąd Chadwick ogłosił nieuchronność tego typu technologii dla rozwoju broni wojennej i zaangażował się bezpośrednio w sprawy dyplomatyczne związane z tym procesem w Stanach Zjednoczonych i Anglii.

Chadwick współpracował przy budowie bomby atomowej wraz z innymi naukowcami amerykańskimi i kanadyjskimi w latach 1943-1945.

Był odpowiedzialny za kierowanie angielską delegacją naukową, która pracowała w laboratorium Los Álamos w Nowym Meksyku w Stanach Zjednoczonych. W 1939 roku Stany Zjednoczone rozpoczęły badania nad Projektem Manhattan, kryptonimem bomby atomowej.

Prezydent Franklin Delano Roosevelt został ostrzeżony przez naukowców jądrowych Edwarda Tellera, Leó Szilárda i Eugene'a Wignera, za pośrednictwem Alberta Einsteina, o wykorzystaniu przez nazistów rozszczepienia jądrowego do produkcji bomb.

Odkrycie trytu

Tryt został już zidentyfikowany w 1911 roku przez angielskiego naukowca Josepha Johna Thomsona, ale uważał, że jest to cząsteczka triatomiczna.

Ernest Rutherford również to ogłosił, ale dopiero w 1934 roku Chadwick, pracujący dla zespołu Rutherforda, skatalogował go jako izotop wodoru.

Tryt jest radioaktywnym izotopem wodoru, którego symbolem jest ³H. Składa się z jądra złożonego z protonu i dwóch neutronów.

Tryt jest generowany przez bombardowanie wolnymi neutronami celów azotu, litu i boru.

Ułatwienie rozszczepienia uranu 235

Odkrycie neutronu przez Jamesa Chadwicka ułatwiło rozszczepienie jądrowe; to znaczy oddzielenie uranu 235 od uranu -238, pierwiastka chemicznego występującego w naturze.

Wzbogacanie uranu 235 jest procesem, któremu przechodzi naturalny uran w celu uzyskania izotopu 235 i wytworzenia energii jądrowej. Rozszczepienie to reakcja jądrowa; to znaczy, że jest wyzwalany w jądrze atomu.

Ta reakcja chemiczna zachodzi, gdy ciężkie jądro jest podzielone na dwa lub więcej mniejszych jąder i niektóre produkty uboczne, takie jak fotony (promienie gamma), wolne neutrony i inne fragmenty jądra.

Traktat o promieniowaniu substancji radioaktywnych

W 1930 roku James Chadwick napisał traktat o promieniowaniu z substancji radioaktywnych.

Chadwick zdołał zmierzyć masę neutronu i wywnioskował, że jest podobny do protonu z jedną różnicą: ma neutralny ładunek elektryczny.

Następnie doszedł do wniosku, że jądro atomowe składa się z neutronów i protonów, a liczba protonów jest podobna do liczby elektronów.

Jego badania i wkład w prace laboratorium fizycznego na Uniwersytecie w Manchesterze i na Uniwersytecie w Cambridge w Anglii były kluczem do wiedzy o energii jądrowej i konstrukcji modelu atomowego Rutherforda.

Ciekawe artykuły

Model atomowy Schrödingera.

Model atomowy De Brogliego.

Model atomowy Heisenberga.

Model atomowy Perrina.

Model atomowy Thomsona.

Model atomowy Daltona.

Model atomowy Diraca Jordana.

Atomowy model Demokryta.

Model atomowy Bohra.

Model atomowy Sommerfelda.

Bibliografia

1. J. Chadwick, The Existence of a Neutron, Proc. Natl. Roy. Soc. A 136 (1932) Pobrane 18 grudnia 2017 z chemteam.info
2. Chadwick (1891-1974). Skonsultowano się z losavancesdelaquimica.com
3. James Chadwick - biografia. Skonsultowano się z Buscabiografias.com
4. Pérez Aguirre Gabriela. Chemia 1. Podejście konstruktywistyczne, tom 1. Konsultacja z books.google.co.ve
5. James Chadwick. Skonsultowano się z es.wikipedia.org
6. Brown, Andrew (1997). Neutron and the Bomb: a Biography of Sir James Chadwick. Oxford University Press. Odzyskany z amazon.co.uk
7. James Chadwick (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Źródło: britannica.com
8. James Chadwick (nd). Odzyskane z: atomicheritage.org
9. James Chadwick (nd). Odzyskane z: Famousscientists.org
10. James Chadwick - biograficzny (2014). Nobel Media AB. Odzyskany z: nobelprize.org
11. James Chadwick: Biografia i teoria atomowa (nd). Odzyskany z: study.com
12. Zasady nauk fizycznych (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Źródło: britannica.com
13. Wikipedia, wolna encyklopedia (2018). Odkrycie neutronu. Odzyskane z: en.wikipedia.org.