Джеймс Чадвік Біографія, Атомна модель, експерименти, внески



Джеймс Чадвік (1891-1974) був провідним англійським фізиком, визнаним за відкриття нейтронів в 1932 році. Незабаром після цього, в 1935 році, він отримав Нобелівську премію з фізики за внесок у наукове співтовариство. Заклопотаність Чадвіка щодо нейтральних зборів виникла близько 10 років, перш ніж він міг перевірити своє існування.

До цієї перевірки Чадвік провів кілька експериментів, які виявилися невдалими. Вона була успішною в 1932 році, коли вона базувалася на експериментах французів Ірини Жоліо-Кюрі та Фредеріка Жоліо. Пізніше Чадвік присвятив себе дослідженню використання ядерного поділу для створення військової зброї.

Індекс

  • 1 Біографія
    • 1.1 Витоки
    • 1.2 Академічне навчання
    • 1.3 Професійна кар'єра
    • 1.4 Проект Манхеттен
    • 1.5 Ядерний арсенал для Англії
  • 2 Атомна модель Чадвіка
  • 3 Експерименти
    • 3.1 Ядерне поділ
  • 4 Внески Чадвіка в науку
  • 5 статей
  • 6 Посилання

Біографія

Витоки

Чадвік народився в місті Боллінгтон, на північному сході Англії, 20 жовтня 1891 року. Він був сином двох скромних працівників: його батько працював у залізничній системі, а мати була домашнім працівником..

З раннього віку Чадвік виділявся як інтровертна і надзвичайно розумна дитина. Він розпочав середню школу в Манчестері, а у 16 ​​років отримав стипендію для вивчення чистої фізики в нині вимерлого Університету Вікторії в Манчестері..

Академічне формування

Молода професія фізики почала навчання в університеті офіційно в 1908 році, у віці 17 років.

Він мав видатну кар'єру в академії, і в останній рік своєї кар'єри він був відповідальним за дослідження Нобелівської премії Ернеста Рутфорда про розпад елементів і хімію радіоактивних речовин.

Після здобуття ступеня з фізики в 1911 році, він вступив до магістра з фізики, яка успішно завершилася в 1913 році. За цей час він продовжував працювати рука об руку з Rutheford в його лабораторії..

Пізніше він отримав користь від професійної науки, яка дозволила перевести його в Берлін, Німеччина, щоб поглибити дослідження бета-випромінювання поруч з німецьким фізиком Гансом Гайгером у технічній школі.

Під час свого перебування в Берліні він розпочав Першу світову війну в липні 1914 року. Через звинувачення в шпигунстві він був інтернований у концтабір для цивільних осіб в Рулебені до 1918 р..

У 1919 році Чадвік повернувся до Англії і розпочав докторський ступінь в Кембриджському університеті. Тим часом він знову приєднався до дослідницької роботи Рутфорда, яка на той час керувала Лабораторією Кавендіш відомої установи..

У 1921 році, у віці 21 року, він отримав ступінь доктора (кандидат наук). Філософський доктор), представивши спеціальну дослідницьку роботу з ядерних сил і атомних номерів.

У 1923 році був призначений на посаду помічника директора з досліджень Лабораторії Кавендіш у Кембриджі. Чадвік служив у цій ролі до 1935 року, коли він вирішив переїхати до Ліверпульського університету.

Професійна кар'єра

Завдяки його науковим внескам він став гідним медалі Х'юза в 1932 році. Це визнання, нагороджене Королівським товариством Лондона, нагороджує тих, хто робить відкриття з фізичних наук та / або їх практичного застосування..

У 1935 році йому було присуджено Нобелівську премію з фізики за відкриття нейтрона як елементарної частинки без електричного заряду, розташованого в атомному ядрі..

Під час Другої світової війни Чадвік брав активну участь у Британському комітеті МАУД, комісії, створеній для аналізу можливості використання ядерних технологій у виробництві бомби..

Джеймс Чадвік також був ключовою частиною проекту Alloys Tube, дослідницької програми, уповноваженої та фінансованої Сполученим Королівством за підтримки Канади, для розробки ядерної зброї під час Другої світової війни..

Чадвік виділився своїм розумом і політичною впевненістю протягом цього періоду, оскільки його пропозиції слугували мостом для переговорів про співпрацю в галузі досліджень між Сполученим Королівством, Канадою і Сполученими Штатами..

Проект Манхеттен

Наприкінці Другої світової війни Чадвік взяв естафету британської місії в Манхеттенському проекті. Останній був спільним дослідницьким проектом між Сполученими Штатами, Сполученим Королівством і Канадою з метою розробки першої атомної бомби.

Chadwick мав вільний доступ до всієї конфіденційної інформації проекту: проекти, плани, дані, бюджети, тощо, незважаючи на цивільний і не є американцем; Варто зазначити, що обидві умови були ексклюзивними для участі в проекті.

Пізніше його назвали англійським джентльменом у 1945 році, а через рік ЕЕ. UU нагородив його медаллю "За заслуги" за внесок цінності в Манхеттенський проект.

Ядерний арсенал для Англії

Наприкінці Другої світової війни Чадвік з великим поштовхом пропагував ініціативу Сполученого Королівства розвивати власний ядерний арсенал.

Для досягнення цієї мети Ч. був обраний членом Британського консультативного комітету з атомної енергії, а також брав участь як представник Сполученого Королівства перед Комісією ООН з атомної енергії..

Близько 1948 року Джеймс Чадвік працював професором в коледжі Гонлвіна і Каю в Кембриджському університеті. Потім, в 1950 році, він знову був нагороджений Королівським товариством Лондона при отриманні медалі Коплі.

Через 8 років він вирішує добровільно піти у Північний Уельс. Джеймс Чадвік помер 24 липня 1974 року в місті Кембриджі.

Атомна модель Чадвіка

Атомна модель Чадвіка фокусується на моделюванні атомного ядра, що складається не тільки від протонів (позитивних зарядів), але і нейтронів (нейтральних зарядів)..

У 20-х роках Х.Чадвіка прагнув продемонструвати існування нейтральних частинок, але в той час провідний учений марно намагався. Через десять років Чадвік повторив експерименти Ірини Жоліо-Кюрі (дочка Марії Кюрі та П'єра Кюрі) та Фредеріка Жоліо (чоловік Ірини) у Франції.

Ця пара вчених добилася витіснення протонів з зразка парафінового воску за допомогою гамма-променів.

Чадвік вважав, що випромінювання гамма-променів містило нейтральні частинки, і що ці частинки були ті, які потрапили в зразок воску, згодом викликаючи вивільнення протонів з воску.

Тому він спробував повторити ці експерименти в лабораторії Кавендіш і використав полоній - який використовувався Кюрі як джерело гамма-променів - для опромінення берилію альфа-частинками..

Потім це випромінювання впливало на аналогічний зразок парафінового воску, і протони зазначеного зразка сильно витіснялися з матеріалу.

Поведінка протонів спостерігалася через невелику іонізаційну камеру, адаптовану до експерименту самого Чадвіка.

Чадвік виявив, що поведінка протонів, що виділяються воском, можна пояснити лише тоді, коли ці частинки потрапили в інші електрично нейтральні частки, і з дуже подібною масою.

Через два тижні Джеймс Чадвік опублікував статтю в науковому журналі Природа про можливе існування нейтронів.

Однак Чадвік задумав модель спочатку, враховуючи, що нейтрон був пристроєм, що складається з протона і електрона, який генерував нейтральний заряд. Пізніше німецький фізик Вернер Гейзенберг показав, що нейтрон є унікальною і елементарною частинкою.

Експерименти

Після відкриття нейтрона Чадвік зосередився на подальшій подальшій характеристиці цієї нової атомної складової..

Відкриття нейтрона і атомної моделі Чадвіка революціонізували традиційний погляд на науку, враховуючи зіткнення нейтронів з атомними ядрами і вигнання протонів за межі атома..

Бета-розкладання - це процес, через який бета-частинки (електрон або позитрон) випромінюються з ядра атома, щоб збалансувати наявність протонів і нейтронів в атомному ядрі.

Завдяки цьому процесу у всьому світі було проведено багато експериментів, мотивованих відкриттям Чадвіка, щоб спонукати перетворення деяких нейтронів у протони..

Оскільки кожен хімічний елемент ідентифікується відповідно до кількості протонів, якими він володіє, попередні експерименти відкрили двері для створення та / або відкриття нових хімічних елементів з більшою кількістю протонів..

Ядерне поділ

Чадвік підкреслював свої подальші аналізи використання нейтронів для поділу атомів важких ядер на кілька менших ядер через процес ядерного поділу..

Він названий таким чином, оскільки поділ відбувається в ядрі атома і виробляє надзвичайно велику кількість енергії. Ця концепція використовувалася для розробки потужної ядерної зброї.

Чадвік навіть фінансував купівлю прискорювача частинок під час свого перебування в Ліверпулі, і для цього він використав частину коштів, отриманих шляхом отримання Нобелівської премії в 1935 році..

Внесок Чадвіка в науку

Серед внесків Джеймса Чадвіка в науку висвітлюється відкриття нейтрона, за що він отримав Нобелівську премію з фізики 1935 року. Він також брав участь у будівництві атомної бомби в США, писав про випромінювання радіоактивних речовин і відкрив тритій \ t.

Відкриття нейтрона

Під час своїх досліджень в Лабораторії Кавендіш в Кембриджі Резерфорд і Чадвік провели експерименти з альфа-частинками, щоб дослідити природу атомного ядра. Варто відзначити, що атомне ядро ​​було виявлено Резерфордом в 1911 році.

Ці дослідження були проведені шляхом аналізу радіації, що ніколи раніше не виходила з берилію, коли цей матеріал піддався бомбардуванню альфа-частинками.

Це випромінювання складалося з частинок маси, дуже схожих на масу протона, але без електричного заряду. Ці частинки називалися нейтронами, завдяки нейтральності їх складу.

Чадвік зробив це відкриття в середині 1932 року, і з цим він визначив приміщення атомної моделі Чадвіка, деталі якої детально описані в наступному розділі цієї статті..

Ядерні дослідження

Відкриття Чадвіка нейтрона зробило сприятливий сценарій для відкриття ядерного поділу і розвитку військової зброї за допомогою цієї технології.

Чадвік виявив, що бомбардуючи атом елемента нейтронами, ядро ​​цього матеріалу можна проникнути і розділити, генеруючи значну кількість енергії.

Звідти Чадвік оголосив про неминучий характер цього виду технологій для розвитку зброї війни і став безпосередньо залучений до дипломатичних питань, пов'язаних з цим процесом у США. UU та Англія.

Чадвік співпрацював у будівництві атомної бомби разом з іншими американськими і канадськими вченими в період між 1943 і 1945 рр..

Він керував англійською науковою делегацією, яка працювала в лабораторії Лос-Аламосу в Нью-Мексико, США. У 1939 році Сполучені Штати ініціюють розслідування Манхеттенського проекту, кодового назви якого отримала атомна бомба.

Президент Франклін Делано Рузвельт був попереджений ядерними вченими Едвардом Теллером, Лео Сілардом і Євгеном Вігнер через Альберта Ейнштейна про використання ядерного поділу для виробництва бомб нацистами.

Відкриття тритію

Тритій вже був ідентифікований в 1911 році англійським вченим Джозефом Джоном Томсоном, але він вважав, що це триатомна молекула..

Ернест Резерфорд вже оголосив про це, але це не було до 1934 року, коли Чадвік, працюючи в команді Резерфорда, класифікував його як ізотоп водню..

Тритій являє собою радіоактивний ізотоп водню, символ якого ³H. Вона складається з ядра, утвореного протоном і двома нейтронами.

Тритій утворюється при бомбардуванні нейтронами, вільними від азотних, літієвих і борних мішеней.

Спрощення поділу урану 235

Відкриття нейтрона Джеймсом Чадвіком сприяло поділу ядер; тобто відділення урану 235 від урану -238, хімічного елемента, що зустрічається в природі.

Збагачення урану 235 є процесом, яким піддається природний уран з метою отримання ізотопу 235 і отримання ядерної енергії. Розпад є ядерною реакцією; тобто, що спрацьовує в ядрі атома.

Ця хімічна реакція відбувається, коли важке ядро ​​ділиться на два або більше менших ядра і в деякі побічні продукти, такі як фотони (гамма-промені), вільні нейтрони та інші фрагменти ядра..

Договір про випромінювання радіоактивних речовин

У 1930 році Джеймс Чадвік написав трактат про випромінювання радіоактивних речовин.  

Чадвіку вдалося виміряти масу нейтрона і вивести, що вона схожа на протон з різницею: що вона має нейтральний електричний заряд.

Потім він дійшов висновку, що атомне ядро ​​складається з нейтронів і протонів і що кількість протонів схоже з числом електронів.

Його дослідження та внесок у роботу лабораторії фізики Манчестерського університету та Кембриджського університету в Англії були ключовими для знання ядерної енергії та побудови атомної моделі Резерфорда..

Статті, що представляють інтерес

Атомна модель Шредінгера.

Атомна модель Бройля.

Атомна модель Гейзенберга.

Атомна модель Перріна.

Атомна модель Томсона.

Атомна модель Дальтона.

Атомна модель Дірака Йорданія.

Атомна модель Демокріта.

Атомна модель Бора.

Список літератури

  1. J. Chadwick, Існування нейтрона, Proc. Рой. A 136 (1932) Доступно 18 грудня 2017 року від chemteam.info
  2. Чадвік (1891-1974). Консультувався з losavancesdelaquimica.com
  3. Джеймс Чадвік - біографія. Консультувався з buscabiografias.com
  4. Перес Агірре, Габріела. Хімія 1. Конструктивістський підхід, том 1. Консультації з books.google.com
  5. Джеймс Чадвік. Консультувався на es.wikipedia.org
  6. Браун, Андрій (1997). Нейтрон і бомба: біографія сера Джеймса Чадвіка. Oxford University Press. Відновлено з amazon.co.uk
  7. Джеймс Чадвік (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Отримано з: britannica.com
  8. Джеймс Чадвік (с.ф.). Отримано з: atomicheritage.org
  9. Джеймс Чадвік (с.ф.). Отримано з: famousscientists.org
  10. Джеймс Чадвік - біографічний (2014). Nobel Media AB. Отримано з: nobelprize.org
  11. Джеймс Чадвік: біографія та атомна теорія (с.ф.). Отримано з: study.com
  12. Принципи фізичної науки (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Отримано з: britannica.com
  13. Вікіпедія, вільна енциклопедія (2018). Відкриття нейтрона. Отримано з: en.wikipedia.org.