James Chadwick Življenjepis, atomski model, eksperimenti, prispevki



James Chadwick (1891-1974) je bil vodilni angleški fizik, ki je bil priznan za odkritje nevtrona leta 1932. Kmalu zatem, leta 1935, je prejel Nobelovo nagrado za fiziko za svoj prispevek k znanstveni skupnosti. Chadwickova skrb za nevtralne naboje je nastala približno 10 let, preden je lahko preveril svoj obstoj.

Pred tem je Chadwick izvedel več poskusov, ki so se izkazali za neuspešne. Uspešen je bil leta 1932, ko je temeljil na poskusih francoske Irène Joliot-Curie in Frédérica Joliota. Kasneje se je Chadwick posvetil raziskovanju uporabe jedrske fisije za ustvarjanje vojnega orožja.

Indeks

  • 1 Življenjepis
    • 1.1 Izvor
    • 1.2 Akademsko usposabljanje
    • 1.3 Poklicna poklicna pot
    • 1.4 Projekt Manhattan
    • 1.5 Jedrski arsenal za Anglijo
  • 2 Atomski model Chadwicka
  • 3 Poskusi
    • 3.1 Jedrska fisija
  • 4 Chadwickovi prispevki k znanosti
  • 5 zanimivih členov
  • 6 Reference

Biografija

Izvor

Chadwick se je rodil v mestu Bollington, na severovzhodu Anglije, 20. oktobra 1891. Bil je sin dveh skromnih delavcev: njegov oče je delal v železniškem sistemu in njegova mati je bila gospodinjska delavka..

Od zgodnjega otroštva je Chadwick izstopal kot introvertiran in izredno inteligenten otrok. V srednjo šolo je začel v Manchestru, leta 16 pa je dobil štipendijo za študij čiste fizike na zdaj izumrli Victoria University of Manchester..

Akademska formacija

Mlada obljuba fizike je univerzitetni študij začela formalno leta 1908, pri starosti 17 let.

Na akademiji je imel izjemno kariero, v zadnjem letu svoje kariere pa je vodil raziskavo Nobelove nagrade Ernest Rutheford o razpadu elementov in kemiji radioaktivnih snovi..

Po diplomi iz fizike leta 1911 se je vpisal na magisterij iz fizike, ki se je uspešno zaključil leta 1913. V tem času je nadaljeval z roko v roki z Ruthefordom v svojem laboratoriju..

Kasneje je dobil poklicno štipendijo, ki mu je omogočila premestitev v Berlin, Nemčija, in poglobitev raziskav o sevanju beta poleg nemškega fizika Hansa Geigera na Technische Hochschule..

Med bivanjem v Berlinu je začel prvo svetovno vojno, julija 1914. Zaradi obtožbe o vohunjenju je bil interniran v koncentracijskem taborišču za civiliste v Ruhlebenu do leta 1918.

Leta 1919 se je Chadwick vrnil v Anglijo in doktoriral na Univerzi v Cambridgeu. Medtem se je ponovno pridružil raziskovalnemu delu Rutheforda, ki je takrat vodil Cavendish Laboratory v priznani instituciji..

Leta 1921 je pri 21 letih pridobil doktorat (Ph.D.). Filozofija Doktor), s predstavitvijo posebnega raziskovalnega članka o jedrskih silah in atomskih številkah.

Leta 1923 je bil imenovan za pomočnika raziskovalnega direktorja v Cavendish Laboratory v Cambridgeu. Chadwick je služil v tej vlogi do leta 1935, ko se je odločil preseliti na Univerzo v Liverpoolu.

Poklicna poklicna pot

Zahvaljujoč njegovim znanstvenim prispevkom je postal vreden medalje Hughesa leta 1932. To priznanje, ki ga podeljuje Royal Society of London, nagrajuje tiste, ki odkrivajo fizikalne znanosti in / ali njihove praktične aplikacije..

Leta 1935 je prejel Nobelovo nagrado za fiziko za odkritje nevtrona kot elementarnega delca brez električnega naboja v atomskem jedru..

Med drugo svetovno vojno je Chadwick aktivno sodeloval v britanskem odboru MAUD, komisiji, ustanovljeni za analizo izvedljivosti uporabe jedrske tehnologije pri izdelavi bombe..

James Chadwick je bil tudi ključni del projekta Tube Alloys, raziskovalnega programa, ki ga je odobrila in financirala Združeno kraljestvo s podporo Kanade, za razvoj jedrskega orožja med drugo svetovno vojno.

Chadwick je v tem obdobju izstopal za svojo duhovnostjo in politično držo, saj so njegovi predlogi služili kot most za pogajanja o raziskovalnem sodelovanju med Združenim kraljestvom, Kanado in Združenimi državami..

Projekt Manhattan

Proti koncu druge svetovne vojne je Chadwick prevzel paleto britanske misije v projektu Manhattan. Slednji je bil skupni raziskovalni projekt med Združenimi državami, Združenim kraljestvom in Kanado, da bi razvili prvo atomsko bombo.

Chadwick je imel prost dostop do vseh zaupnih informacij o projektu: načrti, načrti, podatki, proračuni itd., Čeprav je bil civilist in ni bil Američan; Omeniti je treba, da sta bila v projektu vključena izključno oba pogoja.

Kasneje je bil leta 1945 imenovan za angleškega gospoda, leto kasneje pa za EE. UU mu je podelil medaljo za zasluge za njegov prispevek vrednosti v projektu Manhattan.

Jedrski arzenal za Anglijo

Ob koncu druge svetovne vojne je Chadwick z velikim zagonom spodbujal pobudo Združenega kraljestva za razvoj lastnega jedrskega orožja..

Za uresničitev tega cilja je bil Chadwick izvoljen za člana britanskega svetovalnega odbora za atomsko energijo in je kot predstavnik Združenega kraljestva sodeloval tudi pri Komisiji Združenih narodov za atomsko energijo..

Okoli leta 1948 je bil James Chadwick profesor na Gonville & Caius College Univerze v Cambridgeu. Nato je leta 1950 ponovno prejel nagrado Royal Society of London, ko je prejel medaljo Copley.

8 let kasneje se odloči, da se bo prostovoljno upokojil v Severni Wales. James Chadwick je umrl 24. julija 1974 v mestu Cambridge.

Atomski model Chadwicka

Atomski model Chadwicka se osredotoča na modeliranje atomskega jedra, ki ga tvorijo ne samo protoni (pozitivni naboji), temveč tudi nevtroni (nevtralni naboji)..

Chadwickova želja, da dokaže obstoj nevtralnih delcev, je nastala v dvajsetih letih 20. stoletja, vendar je takrat vodilni znanstvenik zaman večkrat poskušal. Desetletje kasneje je Chadwick ponovil poskuse Irène Joliot-Curie (hči Marie Curie in Pierre Curie) in Frédérica Joliota (moža Irèna) v Franciji..

Ta par znanstvenikov je dosegel izgon protonov iz vzorca parafinskega voska z uporabo gama žarkov.

Chadwick je menil, da je emisija gama žarkov vsebovala nevtralne delce in da so bili ti delci tisti, ki so zadeli v vosku, nato pa so sprožili sproščanje protonov iz voska..

Zato je poskušal te poskuse posnemati v laboratoriju Cavendish in uporabiti polonij, ki so ga Curies uporabljali kot vir gama žarkov, za obsevanje berilija z alfa delci..

Nato je to sevanje vplivalo na podoben vzorec parafinskega voska, protoni omenjenega vzorca pa so bili silovito izločeni iz materiala..

Obnašanje protonov je bilo opaženo skozi majhno ionizacijsko komoro, ki jo je Chadwick sam prilagodil eksperimentu.

Chadwick je ugotovil, da se lahko obnašanje protonov, ki jih sprosti vosek, pojasni le, če so ti delci udarili v druge električno nevtralne delce in z zelo podobno maso..

Dva tedna kasneje je James Chadwick objavil članek v znanstveni reviji Narava o možnem obstoju nevtronov.

Vendar pa je Chadwick zasnoval model sprva ob upoštevanju, da je nevtron ureditev, ki jo sestavljajo proton in elektron, ki je ustvaril nevtralni naboj. Kasneje je nemški fizik Werner Heisenberg pokazal, da je nevtron edinstven in osnovni delček.

Poskusi

Po odkritju nevtrona se je Chadwick osredotočil na nadaljevanje in nadaljnjo opredelitev te nove atomske komponente..

Odkritje nevtrona in atomskega modela Chadwicka je revolucioniralo tradicionalni pogled na znanost, glede na trke nevtronov z atomskimi jedri in izgon protonov izven atoma..

Beta razgradnja je proces, po katerem se delci beta (elektroni ali pozitroni) oddajajo iz jedra atoma, da bi uravnotežili prisotnost protonov in nevtronov v atomskem jedru..

Zaradi tega procesa so bili po vsem svetu izvedeni številni poskusi, motivirani z odkritjem Chadwicka, da bi spodbudili pretvorbo nekaterih nevtronov v protone..

Ker je vsak kemijski element identificiran glede na število protonov, ki jih ima, so predhodni poskusi odprli vrata za ustvarjanje in / ali odkrivanje novih kemijskih elementov z večjim številom protonov, ki jih ima..

Jedrska fisija

Chadwick je poudaril svoje kasnejše analize uporabe nevtronov za razdelitev atomov težkih jeder na več manjših jeder skozi proces jedrske fisije..

Tako se imenuje, ker se delitev dogaja v jedru atoma in proizvaja zelo veliko količino energije. Ta koncept je bil uporabljen za oblikovanje močnega jedrskega orožja.

Chadwick je celo financiral nakup pospeševalnika delcev med bivanjem v Liverpoolu in za to je uporabil del sredstev, pridobljenih z dobitkom Nobelove nagrade leta 1935.

Chadwickovi prispevki k znanosti

Med prispevki Jamesa Chadwicka za znanost je poudarjeno odkritje nevtrona, za katerega je leta 1935 dobil Nobelovo nagrado za fiziko. Sodeloval je tudi pri gradnji atomske bombe v ZDA, pisal o sevanju radioaktivnih snovi in ​​odkril tritij.

Odkritje nevtrona

Med raziskavami v laboratoriju Cavendish v Cambridgeu so Rutherford in Chadwick izvedli poskuse z alfa delci, da bi raziskali naravo atomskega jedra. Treba je omeniti, da je atomsko jedro odkril Rutherford leta 1911.

Te raziskave so bile izvedene z analizo sevanja, ki ga še nikoli nismo videli in izvirajo iz berilija, ko je bil ta material izpostavljen bombardiranju alfa delcev..

To sevanje je bilo sestavljeno iz delcev mase, zelo podobnih masi protona, vendar brez električnega naboja. Ti delci so se imenovali nevtroni zaradi nevtralnosti njihove sestave.

To odkritje je Chadwick naredil sredi leta 1932, s tem pa je opredelil prostore Chadwickovega atomskega modela, ki so podrobneje opisani v naslednjem poglavju tega članka..

Jedrske raziskave

Odkritje nevtrona Chadwicka je naredilo primeren scenarij za odkritje jedrske fisije in razvoj vojnega orožja s to tehnologijo.

Chadwick je ugotovil, da lahko z bombardiranjem atoma elementa z nevtroni jedro tega materiala prodre in razdeli, kar ustvarja veliko količino energije..

Od tod je Chadwick napovedal neizogibno naravo te vrste tehnologije za razvoj vojnega orožja in se neposredno vključil v diplomatska vprašanja, povezana s tem procesom v ZDA. UU in Anglijo.

Chadwick je sodeloval pri izgradnji atomske bombe skupaj z drugimi ameriškimi in kanadskimi znanstveniki med letoma 1943 in 1945.

Bil je vodja angleške znanstvene delegacije, ki je delala v laboratoriju Los Alamos v Novi Mehiki, ZDA. Leta 1939 so Združene države začele preiskave Manhattan Projecta, kodnega imena, ki je prejelo atomsko bombo.

Predsednik Franklin Delano Roosevelt so jedrske znanstvenike Edward Teller, Leó Szilárd in Eugene Wigner prek Alberta Einsteina opozorili o uporabi jedrske fisije za proizvodnjo bomb z nacisti.

Odkritje tritija

Tritij je že leta 1911 identificiral angleški znanstvenik Joseph John Thomson, vendar je verjel, da je to triatomska molekula..

Ernest Rutherford ga je že napovedal, vendar je šele leta 1934, ko je Chadwick delal za Rutherfordovo ekipo, to opredelil kot izotop vodika..

Tritij je radioaktivni izotop vodika, katerega simbol je .H. Sestavljen je iz jedra, ki ga tvori proton in dva nevtrona.

Tritij nastane z bombardiranjem z nevtroni brez dušikovih, litijevih in borovih ciljev.

Olajšanje cepitve urana 235

Odkritje nevtrona Jamesa Chadwicka je olajšalo jedrsko fisijo; ločevanje urana 235 od urana -238, kemijski element, ki ga najdemo v naravi.

Obogatitev urana 235 je postopek, pri katerem je podvržen naravni uran za pridobitev izotopa 235 in proizvodnjo jedrske energije. Cepitev je jedrska reakcija; to je, da se sproži v jedru atoma.

Ta kemijska reakcija se pojavi, ko je težko jedro razdeljeno na dve ali več manjših jeder in v nekaterih stranskih produktih, kot so fotoni (gama žarki), prosti nevtroni in drugi fragmenti jedra..

O sevanju radioaktivnih snovi

Leta 1930 je James Chadwick napisal razpravo o sevanju radioaktivnih snovi.  

Chadwicku je uspelo izmeriti maso nevtrona in ugotoviti, da je podoben protonu z razliko: da ima nevtralni električni naboj..

Potem je ugotovil, da je atomsko jedro sestavljeno iz nevtronov in protonov in da je število protonov podobno kot pri elektronih..

Njegove raziskave in prispevki k delu laboratorija za fiziko Univerze v Manchestru in Univerzi v Cambridgeu v Angliji so bili ključni za poznavanje jedrske energije in izgradnjo atomskega modela Rutherforda..

Zanimivi izdelki

Atomski model Schrödingerja.

Atomski model Broglie.

Atomski model Heisenberga.

Atomski model Perrina.

Atomski model Thomsona.

Atomski model Daltona.

Atomski model Diracovega Jordana.

Atomski model Demokrita.

Atomski model Bohra.

Reference

  1. J. Chadwick, Obstoj nevtrona, Proc. Roy. Soc. A 136 (1932) Dostopno 18. decembra 2017 od chemteam.info
  2. Chadwick (1891-1974). Posvetujte se z losavancesdelaquimica.com
  3. James Chadwick - biografija. Posvetujte se z buscabiografias.com
  4. Pérez Aguirre, Gabriela. Kemija 1. Konstruktivistični pristop, zvezek 1. Posvetujte se s books.google.com
  5. James Chadwick. Posvetujte se na es.wikipedia.org
  6. Brown, Andrew (1997). Neutron in bomba: biografija Sir Jamesa Chadwicka. Oxford University Press. Izterjava iz amazon.co.uk
  7. James Chadwick (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Vzpostavljeno iz: britannica.com
  8. James Chadwick (s.f.). Vzpostavljeno iz: atomicheritage.org
  9. James Chadwick (s.f.). Vzpostavljeno iz: famousscientists.org
  10. James Chadwick - Biografski (2014). Nobel Media AB. Vzpostavljeno iz: nobelprize.org
  11. James Chadwick: Biografija in atomska teorija (s.f.). Vzpostavljeno iz: study.com
  12. Načela fizikalne znanosti (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Vzpostavljeno iz: britannica.com
  13. Wikipedija, Prosta enciklopedija (2018). Odkritje nevtrona. Vzpostavljeno iz: en.wikipedia.org.