Sir James Chadwick (fotografija objavljena v članku) je angleški fizik, Nobelov nagrajenec, ki je postal znan po odkritju nevtrona. To je korenito spremenilo takratno fiziko in znanstvenikom omogočilo ustvarjanje novih elementov, vodilo pa je tudi do odkritja jedrske cepitve in njene uporabe v vojaške in civilne namene. Chadwick je bil del skupine britanskih znanstvenikov, ki so pomagali ZDA razviti atomsko bombo med drugo svetovno vojno.
James Chadwick: kratka biografija
Chadwick se je rodil v Bollingtonu v Cheshireu v Angliji 20. oktobra 1891 Johnu Josephu in Ann Mary Knowles. Študiral je na lokalnih osnovnih in občinskih srednjih šolah v Manchestru. Pri šestnajstih je prejel štipendijo univerze v Manchestru. James je nameraval študirati matematiko, a se je pomotoma udeležil uvodnih predavanj fizike in se vpisal na to specialnost. Sprva je imel pomisleke glede svoje odločitve, po prvem letniku pa se mu je zdel tečaj bolj zanimiv. Chadwick je bil vpisan v razredErnest Rutherford, kjer je študiral elektriko in magnetizem, kasneje pa je učitelj Jamesu dodelil raziskovalno nalogo o radioaktivnem elementu radiju.
Zgodnje raziskave
James Chadwick je diplomiral leta 1911 in nadaljeval delo z Rutherfordom na področju absorpcije gama, leta 1913 pa je magistriral. Nadzornik je omogočil raziskovalno štipendijo, zaradi katere je moral delati drugje. Odločil se je za študij v Berlinu pri Hansu Geigerju, ki je bil na obisku v Manchestru v času, ko je James zaključil magistrski študij. V tem obdobju je Chadwick ugotovil obstoj neprekinjenega spektra beta sevanja, kar je odvrnilo raziskovalce in vodilo do odkritja nevtrinov.
Potuj v kamp
Malo pred prvo svetovno vojno, ko so sovražnosti postale neizogibne, je Geiger opozoril Chadwicka, naj se čim prej vrne v Anglijo. Jamesa so nasveti potovalne družbe zbegali in je ostal v nemškem taborišču za ujetnike do konca vojne. V petih letih zapora se je Chadwicku uspelo pogajati s pazniki in opraviti osnovne študije fluorescence.
Delo v laboratoriju Cavendish
James Chadwick, čigar biografija v fiziki je imela vse možnosti, da se konča leta 1918, zahvaljujoč prizadevanjem Rutherforda, se je znova vrnil v znanost in potrdil, da je naboj jedra enak atomskemu številu. Leta 1921 je prejel raziskovalno štipendijo na Gonville College v Cambridgeu.in Keyes, naslednje leto pa je postal Rutherfordov asistent v Cavendish Laboratory.
Ko je delal vsak dan, je še vedno našel čas za izvajanje raziskav, katerih smer je na splošno predlagal Rutherford. Chadwick in njegov kolega zapornik Charles D. Ellis sta nato nadaljevala študij na Trinity College in pri Rutherfordu, kjer sta raziskovala transmutacijo elementov z bombardiranjem z alfa delci (helijevi jedri). Raziskovalna skupina na Dunaju je poročala o rezultatih, ki niso bili v skladu s podatki, ki jih je pridobil laboratorij Cavendish, katerih pravilnost so Chadwick in njegovi sodelavci spretno branili z nadaljnjimi poskusi.
Leta 1925 se je James poročil z Eileen Stuart-Brown. Par je imel hčerke dvojčici.
Sredi dvajsetih let prejšnjega stoletja je James Chadwick izvajal poskuse za razpršitev alfa delcev, izstreljenih na tarče iz kovin, vključno z zlatom in uranom, in nato samega helija, katerega jedro ima enako maso kot delci alfa. Izkazalo se je, da je sipanje asimetrično in Chadwick ga je leta 1930 razložil kot kvantni fenomen.
Odkritje nevtrona
Še leta 1920 je Rutherford predlagal obstoj električno nevtralnega delca, imenovanega nevtron, da bi pojasnil obstoj vodikovih izotopov. Veljalo je, da je ta delec sestavljen iz elektrona in protona, vendar emisija takšne sestave ni bila zaznana.
Leta 1930 je bilo ugotovljeno, da se je ob bombardiranju svetlobnih jeder z alfa žarki, ki jih oddaja polonij, pojavilo prodorno sevanje brez električnega naboja. Šlo naj bi za gama žarke. Vendar se je pri uporabi berilijeve tarče izkazalo, da so žarki velikokrat bolj prodorni kot pri uporabi drugih materialov. Leta 1931 sta Chadwick in njegov kolega Webster predlagala, da so nevtralni žarki v resnici dokaz obstoja nevtrona.
Leta 1932 je par raziskovalcev Irene Curie in Frédéric Joliot pokazal, da je sevanje berilija bolj prodorno, kot so poročali prejšnji raziskovalci, vendar so ga imenovali tudi gama žarki. James Chadwick je prebral poročilo in se takoj lotil izračuna mase nevtralnega delca, ki bi lahko pojasnil najnovejše rezultate. Uporabil je berilijevo sevanje za bombardiranje različnih elementov in ugotovil, da so rezultati skladni z delovanjem nevtralnega delca z maso, skoraj identično maso protona. To je postala eksperimentalna potrditev obstoja nevtrona. Leta 1925 je Chadwick za ta dosežek prejel Nobelovo nagrado za fiziko.
Od nevtrona do jedrske reakcije
Nevtron je hitro postal orodje fizikov, ki so z njim prodirali v atome elementov in jih preoblikovali, zato ga pozitivno nabita jedra niso odbijala. Tako je Chadwick pripravil pot za cepitev urana-235 in ustvarjanje jedrskega orožja. Leta 1932 je bil za to pomembno odkritje nagrajen s Hughesovo medaljo in leta 1935 z Nobelovo nagrado. Nato je izvedel, da je Hans Falkenhagen odkril nevtron hkrati z njim, vendar se je bal objaviti svoje rezultate. Nemški znanstvenik skromnozavrnil ponudbo za delitev Nobelove nagrade, zaradi česar je postal James Chadwick.
Odkritje nevtrona je omogočilo ustvarjanje transuranskih elementov v laboratorijih. To je bil zagon za odkritje jedrskih reakcij, ki jih povzročajo počasni nevtroni, Nobelov nagrajenec Enrico Fermi, in odkritje jedrske cepitve nemških kemikov Otta Hahna in Strassmanna, ki je privedlo do izdelave jedrskega orožja.
Delo na atomski bombi
Leta 1935 je James Chadwick postal profesor fizike na Univerzi v Liverpoolu. Kot rezultat Frisch-Peierlsovega memoranduma iz leta 1940 o smotrnosti izdelave jedrske bombe je bil imenovan v odbor MAUD, ki je to vprašanje podrobneje raziskal. Leta 1940 je obiskal Severno Ameriko na misiji Tizard, da bi vzpostavil sodelovanje na področju jedrskih raziskav. Po vrnitvi v Združeno kraljestvo se je odločil, da nič ne bo delovalo, dokler vojne ni konec.
Decembra istega leta je Francis Simon, ki je delal pri MAUD, našel način za ločevanje izotopa urana-235. V svojem poročilu je orisal oceno stroškov in tehnično specifikacijo za ustanovitev velikega podjetja za obogatitev urana. Chadwick je pozneje zapisal, da je šele takrat spoznal, da jedrska bomba ni le mogoča, ampak neizogibna. Od tega trenutka je moral začeti jemati uspavalne tablete. James in njegova skupina so na splošno podpirali bombo U-235 in odobrili njeno izolacijo z difuzijo iz izotopa U-238.
rezultat življenja
Kmalu je odšelv Los Alamos, sedež projekta Manhattan, in skupaj z Nielsom Bohrom dal dragocene nasvete razvijalcem atomskih bomb, odvrženih na Hirošimo in Nagasaki. Chadwick James, čigar odkritja so dramatično spremenila potek človeške zgodovine, je bil leta 1945 proglašen za viteza.
Ob koncu druge svetovne vojne se je vrnil na svoje mesto v Liverpoolu. Chadwick se je upokojil leta 1958. Potem ko je preživel deset let v Severnem Walesu, se je leta 1969 vrnil v Cambridge, kjer je umrl 24. julija 1974.
