James Chadwick Biography, Atomic Model, Experiments, Contributions



James Chadwick (1891-1974) był czołowym angielskim fizykiem uznanym za odkrycie neutronu w 1932 roku. Wkrótce potem, w 1935 roku, otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki za wkład w społeczność naukową. Obawa Chadwicka o neutralne ładunki pojawiła się około 10 lat, zanim mógł zweryfikować jego istnienie.

Przed tym sprawdzeniem Chadwick przeprowadził kilka eksperymentów, które okazały się nieskuteczne. Udało się to w 1932 roku, kiedy to opierał się na eksperymentach francuskich Irène Joliot-Curie i Frédérica Joliota. Później Chadwick poświęcił się badaniu wykorzystania rozszczepienia jądrowego do tworzenia broni wojennej.

Indeks

  • 1 Biografia
    • 1.1 Początki
    • 1.2 Szkolenie akademickie
    • 1.3 Kariera zawodowa
    • 1.4 Projekt Manhattan
    • 1.5 Arsenał jądrowy dla Anglii
  • 2 Model atomowy Chadwicka
  • 3 eksperymenty
    • 3.1 Rozszczepienie jądrowe
  • 4 Wkład Chadwicka w naukę
  • 5 Przedmiotów zainteresowania
  • 6 referencji

Biografia

Początki

Chadwick urodził się 20 października 1891 r. W mieście Bollington w północno-wschodniej Anglii. Był synem dwóch skromnych robotników: jego ojciec pracował w systemie kolejowym, a matka była pracownikiem domowym..

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 fizykę na wygasłym uniwersytecie Victoria w Manchesterze..

Formacja akademicka

Młoda obietnica fizyki rozpoczęła studia uniwersyteckie formalnie w roku 1908, w wieku 17 lat.

Miał wybitną karierę w akademii, aw ostatnim roku swojej kariery był odpowiedzialny za badania nad Nagrodą Nobla Ernestem Ruthefordem na temat rozpadu pierwiastków i chemii substancji radioaktywnych.

Po uzyskaniu dyplomu z fizyki w 1911 r. Zapisał się na studia magisterskie z fizyki, które zakończyły się sukcesem w 1913 r. W tym czasie kontynuował współpracę z Ruthefordem w swoim laboratorium.

Później skorzystał z profesjonalnego stypendium, które pozwoliło mu przenieść się do Berlina w Niemczech, aby pogłębić badania nad promieniowaniem beta obok niemieckiego fizyka Hansa Geigera w Technische Hochschule.

Podczas pobytu w Berlinie rozpoczął pierwszą wojnę światową w lipcu 1914 r. Z powodu oskarżenia o szpiegostwo został internowany w obozie koncentracyjnym dla cywilów w Ruhleben do 1918 r..

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

W 1921 r., W wieku 21 lat, uzyskał stopień doktora (Ph.D. Doktor filozofii), przedstawiając specjalny dokument badawczy na temat sił jądrowych i liczb atomowych.

W 1923 roku został mianowany asystentem dyrektora badawczego w Cavendish Laboratory w Cambridge. Chadwick pełnił tę funkcję do 1935 roku, kiedy postanowił przenieść się na Uniwersytet w Liverpoolu.

Kariera zawodowa

Dzięki swoim wkładom naukowym stał się godnym medalu Hughes w 1932 roku. Uznanie to, przyznane przez Royal Society of London, nagradza tych, którzy dokonują odkryć na temat 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 zlokalizowanego w jądrze atomowym.

Podczas drugiej wojny światowej Chadwick miał aktywny udział w brytyjskim Komitecie MAUD, komisji stworzonej w celu przeanalizowania możliwości wykorzystania technologii jądrowej w produkcji bomby.

James Chadwick był także kluczową częścią projektu Tube Alloys Project, programu badawczego autoryzowanego i finansowanego przez Zjednoczone Królestwo przy wsparciu Kanady, w celu opracowania broni jądrowej podczas II wojny światowej.

W tym okresie Chadwick wyróżniał się dowcipem i polityczną postawą, ponieważ jego propozycje stanowiły pomost dla negocjacji w sprawie współpracy badawczej między Wielką Brytanią, Kanadą i Stanami Zjednoczonymi..

Projekt Manhattan

Pod koniec drugiej wojny światowej Chadwick przejął pałeczkę brytyjskiej misji w projekcie Manhattan. Ten ostatni był wspólnym projektem badawczym między Stanami Zjednoczonymi, Wielką Brytanią i Kanadą w celu opracowania pierwszej bomby atomowej.

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

Później został nazwany angielskim dżentelmenem w 1945 roku, a rok później EE. UU przyznał mu Medal Zasługi za wkład wartości w projekt Manhattan.

Arsenał jądrowy dla Anglii

Pod koniec II wojny światowej Chadwick promował z wielkim impetem inicjatywę Zjednoczonego Królestwa w celu opracowania własnego arsenału nuklearnego.

Dążąc do osiągnięcia tego celu, Chadwick został wybrany na członka Brytyjskiego Komitetu Doradczego ds. Energii Atomowej, a także uczestniczył jako przedstawiciel Wielkiej Brytanii przed Komisją Narodów Zjednoczonych ds. Energii Atomowej..

Około 1948 r. James Chadwick był profesorem w Gonville & Caius College na Uniwersytecie Cambridge. Następnie, w 1950 roku, został ponownie nagrodzony przez Royal Society of London, gdy otrzymał Medal Copleya.

8 lat później postanawia dobrowolnie przejść na emeryturę do Północnej Walii. James Chadwick zmarł 24 lipca 1974 r. W mieście Cambridge.

Model atomowy Chadwicka

Model atomowy Chadwicka skupia się na modelowaniu jądra atomowego utworzonego nie tylko przez protony (ładunki dodatnie), ale także przez neutrony (ładunki neutralne).

Gorliwość Chadwicka, by zademonstrować istnienie neutralnych cząstek, powstała w latach 20. Jednak w tym czasie czołowy naukowiec bezskutecznie podejmował wiele prób. Dziesięć lat później Chadwick powtórzył eksperymenty Irène Joliot-Curie (córki Marie Curie i Pierre Curie) i Frédérica Joliota (męża Irène) we Francji.

Ta para naukowców osiągnęła wydalenie protonów z próbki wosku parafinowego za pomocą promieni gamma.

Chadwick myślał, że emisja promieniowania gamma zawierała cząstki obojętne i że te cząstki uderzyły w próbkę wosku, a następnie wywołały uwolnienie protonów z wosku.

Dlatego próbował powtórzyć te eksperymenty w Laboratorium Cavendisha i użył polonu - który był używany przez Curies jako źródło promieni gamma - do napromieniowania berylu cząstkami alfa..

Następnie to promieniowanie wpłynęło na podobną próbkę wosku parafinowego, a protony wspomnianej próbki zostały gwałtownie usunięte z materiału.

Zachowanie protonów obserwowano w małej komorze jonizacyjnej, dostosowanej do eksperymentu przez samego Chadwicka.

Chadwick wykrył, że zachowanie protonów uwalnianych przez wosk można wyjaśnić tylko wtedy, gdy te cząstki uderzyły w inne obojętne elektrycznie cząstki i miały bardzo podobną masę.

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

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

Eksperymenty

Po odkryciu neutronu Chadwick skupił się na dalszym i dalszym analizowaniu charakterystyki tego nowego komponentu atomowego.

Odkrycie neutronu i modelu atomowego Chadwicka zrewolucjonizowało tradycyjny pogląd na naukę, biorąc pod uwagę zderzenia neutronów z jądrami atomowymi i wydalenie protonów na zewnątrz 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.

Z powodu tego procesu przeprowadzono wiele eksperymentów na całym świecie, motywowanych odkryciem Chadwicka, w celu wywołania konwersji niektórych neutronów w protony..

Ponieważ każdy pierwiastek chemiczny jest identyfikowany zgodnie z liczbą posiadanych protonów, wcześniejsze eksperymenty otworzyły drzwi do stworzenia i / lub odkrycia nowych pierwiastków chemicznych z większą liczbą posiadanych protonów..

Rozszczepienie jądrowe

Chadwick podkreślił swoje późniejsze analizy wykorzystania neutronów do podziału atomów ciężkich jąder na kilka mniejszych jąder, w procesie rozszczepienia jądrowego..

Nazwany jest w ten sposób, ponieważ podział zachodzi w jądrze atomu i wytwarza bardzo dużą ilość energii. Koncepcja ta została użyta do zaprojektowania potężnej broni jądrowej.

Chadwick sfinansował nawet zakup akceleratora cząstek podczas swojego pobytu w Liverpoolu i za to wykorzystał część środków uzyskanych przez zdobycie Nagrody Nobla w 1935 roku.

Wkład Chadwicka w naukę

Wśród wkładu Jamesa Chadwicka w naukę zwraca uwagę odkrycie neutronu, za który otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki w 1935 roku. Uczestniczył również w budowie bomby atomowej w Stanach Zjednoczonych, napisał o promieniowaniu substancji radioaktywnych i odkrył tryt.

Odkrycie neutronu

Podczas badań w Laboratorium Cavendisha w Cambridge Rutherford i Chadwick przeprowadzili eksperymenty z cząstkami alfa, aby zbadać naturę jądra atomowego. Warto zauważyć, że jądro atomowe zostało odkryte przez Rutherforda w 1911 roku.

Badania te przeprowadzono, analizując promieniowanie nigdy wcześniej nie emitowane z berylu, gdy materiał ten został poddany bombardowaniu cząstkami alfa.

Promieniowanie to składało się z cząstek masy bardzo podobnych do masy protonu, ale bez ładunku elektrycznego. Cząstki te nazywano neutronami, ze względu na neutralność ich składu.

Chadwick dokonał tego odkrycia w połowie 1932 r. I wraz z tym zdefiniował założenia modelu atomowego Chadwicka, których szczegóły są szczegółowo opisane w dalszej części tego artykułu..

Badania jądrowe

Odkrycie neutronu przez Chadwicka stworzyło korzystny scenariusz odkrycia rozszczepienia jądrowego i rozwoju broni wojennej dzięki tej technologii.

Chadwick odkrył, że bombardując atom pierwiastka neutronami, jądro tego materiału można przeniknąć i podzielić, generując znaczną ilość energii.

Stamtąd Chadwick ogłosił nieuniknioną naturę tego typu technologii dla rozwoju broni wojennej i bezpośrednio zaangażował się w kwestie dyplomatyczne związane z tym procesem w USA. UU i Anglia.

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

Odpowiadał za kierowanie angielską delegacją naukową, która pracowała w laboratorium Los Alamos w Nowym Meksyku w Stanach Zjednoczonych. W 1939 r. Stany Zjednoczone rozpoczynają śledztwo w sprawie Projektu Manhattan, pseudonimu, który otrzymał bombę atomową.

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

Odkrycie trytu

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

Ernest Rutherford już to ogłosił, ale dopiero w 1934 r. Chadwick, pracując dla zespołu Rutherforda, sklasyfikował go jako izotop wodoru..

Tryt jest radioaktywnym izotopem wodoru, którego symbolem jest HH. Składa się z jądra utworzonego przez proton i dwa neutrony.

Tryt powstaje w wyniku bombardowania neutronami wolnymi od celów azotowych, litowych i borowych.

Ułatwienie rozszczepienia uranu 235

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

Wzbogacenie uranu 235 jest procesem, któremu poddawany jest naturalny uran w celu uzyskania izotopu 235 i wytwarzania energii jądrowej. Rozszczepienie jest reakcją jądrową; to znaczy, że jest uruchamiany w jądrze atomu.

Ta reakcja chemiczna zachodzi, gdy ciężkie jądro jest podzielone na dwa lub więcej mniejszych jąder iw niektórych produktach ubocznych, takich jak fotony (promienie gamma), wolne neutrony i inne fragmenty jądra..

Traktat o promieniowaniu substancji radioaktywnych

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

Chadwickowi udało się zmierzyć masę neutronu i wywnioskować, że był podobny do protonu z różnicą: miał neutralny ładunek elektryczny.

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

Jego badania i wkład w prace laboratorium fizyki Uniwersytetu w Manchesterze i Uniwersytetu w Cambridge w Anglii były kluczowe dla wiedzy o energii jądrowej i konstrukcji modelu atomowego Rutherforda.

Interesy

Model atomowy Schrödingera.

Model atomowy Broglie.

Model atomowy Heisenberga.

Model atomowy Perrina.

Model atomowy Thomsona.

Model atomowy Daltona.

Model atomowy Diraca Jordana.

Model atomowy Demokryta.

Model atomowy Bohra.

Referencje

  1. J. Chadwick, The Existence of a Neutron, Proc. Natl. Roy. Soc. A 136 (1932) Dostęp 18 grudnia 2017 z chemteam.info
  2. Chadwick (1891-1974). Skonsultowano z losavancesdelaquimica.com
  3. James Chadwick - biografia. Konsultowane z buscabiografias.com
  4. Pérez Aguirre, Gabriela. Chemia 1. Podejście konstruktywistyczne, tom 1. Konsultowane przez books.google.com
  5. James Chadwick. Sprawdzono na stronie es.wikipedia.org
  6. Brown, Andrew (1997). The Neutron and the Bomb: biografia Sir Jamesa Chadwicka. Oxford University Press. Odzyskany z amazon.co.uk
  7. James Chadwick (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Źródło: britannica.com
  8. James Chadwick (s.f.). Źródło: atomicheritage.org
  9. James Chadwick (s.f.). Źródło: famousscientists.org
  10. James Chadwick - Biographical (2014). Nobel Media AB. Źródło: nobelprize.org
  11. James Chadwick: Biografia i teoria atomowa (s.f.). Źródło: study.com
  12. Zasady fizyki (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Źródło: britannica.com
  13. Wikipedia, darmowa encyklopedia (2018). Odkrycie neutronu. Źródło: en.wikipedia.org.