Sir James Chadwick (bilde lagt ut i artikkelen) er en engelsk fysiker, nobelprisvinner, som ble berømt etter oppdagelsen av nøytronet. Dette endret den tids fysikk radik alt og tillot forskere å lage nye elementer, og førte også til oppdagelsen av kjernefysisk fisjon og bruken til militære og sivile formål. Chadwick var en del av en gruppe britiske forskere som hjalp USA med å utvikle atombomben under andre verdenskrig.
James Chadwick: kort biografi
Chadwick ble født i Bollington, Cheshire, England 20. oktober 1891, til John Joseph og Ann Mary Knowles. Han studerte ved de lokale grunnskolene og Manchester kommunale videregående skoler. Som sekstenåring mottok han et stipend fra University of Manchester. James hadde til hensikt å studere matematikk, men deltok feilaktig på introduksjonsforelesninger i fysikk og meldte seg på denne spesialiteten. Til å begynne med var han usikker på avgjørelsen, men etter det første året fant han kurset mer interessant. Chadwick ble påmeldt i klassenErnest Rutherford, hvor han studerte elektrisitet og magnetisme, og senere en lærer ga James et forskningsprosjekt om det radioaktive grunnstoffet radium.
Tidlig forskning
James Chadwick ble uteksaminert i 1911 og fortsatte å jobbe med Rutherford om gammaabsorpsjon, og oppnådde en mastergrad i 1913. Veilederen la til rette for et forskningsstipend som krevde at han skulle jobbe andre steder. Han bestemte seg for å studere i Berlin med Hans Geiger, som var på besøk i Manchester på det tidspunktet James fullførte sin mastergrad. I løpet av denne perioden etablerte Chadwick eksistensen av et kontinuerlig spekter av betastråling, noe som tok motet fra forskere og førte til oppdagelsen av nøytrinoer.
Reise til leiren
Kort før første verdenskrig, da fiendtlighetene ble uunngåelige, advarte Geiger Chadwick om å returnere til England så snart som mulig. James var forvirret over reiseselskapets råd og ble værende i en tysk krigsfangeleir til slutten av krigen. I løpet av de fem årene han var fengslet, klarte Chadwick å forhandle med vaktene og gjennomføre elementære studier av fluorescens.
Jobber ved Cavendish Laboratory
James Chadwick, hvis biografi i fysikk hadde alle sjanser til å ende i 1918, takket være innsatsen til Rutherford, vendte tilbake til vitenskapen igjen og bekreftet at ladningen til kjernen var lik atomnummeret. I 1921 ble han tildelt et forskningsstipend ved Gonville College, Cambridge.og Keyes, og året etter ble Rutherfords assistent ved Cavendish Laboratory.
Da han jobbet hver dag, fant han fortsatt tid til å utføre forskning, og retningen ble generelt foreslått av Rutherford. Chadwick og medfangen Charles D. Ellis fortsatte deretter å studere ved Trinity College og med Rutherford, og forsket på transmutasjon av grunnstoffer ved bombardement med alfapartikler (heliumkjerner). Et forskerteam i Wien rapporterte resultater som var inkonsistente med dataene innhentet av Cavendish Laboratory, hvis riktighet ble forsvarlig forsvart av ytterligere eksperimenter av Chadwick og hans kolleger.
I 1925 giftet James seg med Eileen Stuart-Brown. Paret hadde tvillingdøtre.
På midten av 1920-tallet utførte James Chadwick eksperimenter for å spre alfapartikler avfyrt mot mål laget av metaller, inkludert gull og uran, og deretter helium selv, hvis kjerne har samme masse som alfapartikler. Spredningen viste seg å være asymmetrisk, og Chadwick forklarte den i 1930 som et kvantefenomen.
Oppdagelse av nøytronet
Så langt tilbake som i 1920 foreslo Rutherford eksistensen av en elektrisk nøytral partikkel k alt nøytronet for å forklare eksistensen av hydrogenisotoper. Det ble antatt at denne partikkelen besto av et elektron og et proton, men utslippet av en slik sammensetning ble ikke oppdaget.
I 1930 ble det funnet at når lette kjerner ble bombardert med alfastråler utsendt av polonium, oppsto det penetrerende stråling uten elektrisk ladning. Det skulle være gammastråler. Men ved bruk av berylliummål viste strålene seg å være mange ganger mer gjennomtrengende enn ved bruk av andre materialer. I 1931 antydet Chadwick og hans kollega Webster at nøytrale stråler faktisk var bevis på eksistensen av nøytronet.
I 1932 viste forskerparet Irene Curie og Frédéric Joliot at strålingen fra beryllium var mer gjennomtrengende enn rapportert av tidligere forskere, men de k alte det også gammastråler. James Chadwick leste rapporten og gikk umiddelbart i gang med å beregne massen til den nøytrale partikkelen, noe som kunne forklare de siste resultatene. Han brukte berylliumstråling for å bombardere forskjellige grunnstoffer og fant ut at resultatene stemte overens med virkningen av en nøytral partikkel med en masse nesten identisk med den til et proton. Dette ble en eksperimentell bekreftelse på eksistensen av nøytronet. I 1925 mottok Chadwick Nobelprisen i fysikk for denne prestasjonen.
Fra nøytron til kjernefysisk reaksjon
Nøytronet ble raskt et verktøy for fysikere, som brukte det til å trenge inn i grunnstoffenes atomer og transformere dem, så positivt ladede kjerner frastøt det ikke. Dermed forberedte Chadwick veien for fisjon av uran-235 og etableringen av atomvåpen. I 1932, for denne viktige oppdagelsen, ble han tildelt Hughes-medaljen og i 1935 Nobelprisen. Så fikk han vite at Hans Falkenhagen oppdaget nøytronet samtidig med ham, men var redd for å publisere resultatene sine. Tysk vitenskapsmann beskjedentnektet et tilbud om å dele Nobelprisen, noe som gjorde ham til James Chadwick.
Oppdagelsen av nøytronet gjorde det mulig å lage transuranelementer i laboratorier. Dette var drivkraften for oppdagelsen av nobelprisvinneren Enrico Fermi av kjernefysiske reaksjoner forårsaket av langsomme nøytroner, og oppdagelsen av de tyske kjemikerne Otto Hahn og Strassmann av kjernefysisk fisjon, som førte til opprettelsen av kjernefysiske våpen.
Jobber med atombomben
I 1935 ble James Chadwick professor i fysikk ved University of Liverpool. Som et resultat av Frisch-Peierls-memorandumet fra 1940 om tilrådelig bygging av en atombombe, ble han utnevnt til MAUD-komiteen, som undersøkte dette spørsmålet mer detaljert. I 1940 besøkte han Nord-Amerika på Tizard-oppdraget for å etablere samarbeid innen kjernefysisk forskning. Etter at han kom tilbake til Storbritannia, bestemte han seg for at ingenting ville fungere før krigen var over.
I desember samme år fant Francis Simon, som jobbet ved MAUD, en måte å skille uran-235 isotopen på. I rapporten sin skisserte han kostnadsestimatet og den tekniske spesifikasjonen for opprettelsen av et stort foretak for urananrikning. Chadwick skrev senere at først da innså han at en atombombe ikke bare var mulig, men uunngåelig. Fra det øyeblikket måtte han begynne å ta sovemedisiner. James og gruppen hans støttet generelt U-235-bomben og godkjente dens isolasjon ved diffusjon fra U-238-isotopen.
Resultatet av livet
Snart gikk hantil Los Alamos, hovedkvarteret til Manhattan-prosjektet, og ga sammen med Niels Bohr verdifulle råd til utviklerne av atombombene som ble sluppet over Hiroshima og Nagasaki. Chadwick James, hvis oppdagelser dramatisk endret løpet av menneskets historie, ble slått til ridder i 1945.
På slutten av andre verdenskrig kom han tilbake til sin stilling i Liverpool. Chadwick trakk seg i 1958. Etter å ha tilbrakt ti år i Nord-Wales, returnerte han til Cambridge i 1969, hvor han døde 24. juli 1974.
