Sir James Chadwick (foto publicerat i artikeln) är en engelsk fysiker, nobelpristagare, som blev känd efter upptäckten av neutronen. Detta förändrade radik alt den tidens fysik och gjorde det möjligt för forskare att skapa nya element, och ledde också till upptäckten av kärnklyvning och dess användning för militära och civila ändamål. Chadwick var en del av en grupp brittiska forskare som hjälpte USA att utveckla atombomben under andra världskriget.
James Chadwick: kort biografi
Chadwick föddes i Bollington, Cheshire, England den 20 oktober 1891, till John Joseph och Ann Mary Knowles. Han studerade på de lokala grundskolorna och Manchester kommunala gymnasieskolor. Vid sexton års ålder fick han ett stipendium från University of Manchester. James hade för avsikt att studera matematik, men gick av misstag på inledande föreläsningar i fysik och skrev in sig på denna specialitet. Till en början hade han betänkligheter över sitt beslut, men efter sitt första år tyckte han att kursen var mer intressant. Chadwick var inskriven i klassenErnest Rutherford, där han studerade elektricitet och magnetism, och senare en lärare gav James ett forskningsprojekt om det radioaktiva grundämnet radium.
tidig forskning
James Chadwick tog examen 1911 och fortsatte att arbeta med Rutherford om gammaabsorption och tog en magisterexamen 1913. Handledaren underlättade ett forskarstipendium som krävde att han arbetade någon annanstans. Han bestämde sig för att studera i Berlin med Hans Geiger, som besökte Manchester när James avslutade sin magisterexamen. Under denna period etablerade Chadwick existensen av ett kontinuerligt spektrum av betastrålning, vilket avskräckte forskare och ledde till upptäckten av neutriner.
Resa till lägret
Kort före första världskriget, när fientligheterna blev oundvikliga, varnade Geiger Chadwick att återvända till England så snart som möjligt. James var förvirrad över resebolagets råd och stannade i ett tyskt krigsfångeläger till krigets slut. Under de fem åren han var fängslad lyckades Chadwick förhandla med vakterna och genomföra elementära studier av fluorescens.
Arbetar på Cavendish Laboratory
James Chadwick, vars biografi i fysik hade alla chanser att ta slut 1918, tack vare Rutherfords ansträngningar, återvände till vetenskapen igen och bekräftade att kärnans laddning var lika med atomnumret. 1921 tilldelades han ett forskningsstipendium vid Gonville College, Cambridge.och Keyes, och blev följande år Rutherfords assistent vid Cavendish Laboratory.
Genom att arbeta varje dag fann han fortfarande tid för forskning, vars inriktning allmänt föreslagits av Rutherford. Chadwick och medfången Charles D. Ellis fortsatte sedan att studera vid Trinity College och med Rutherford, och forskade på omvandlingen av element genom bombardering med alfapartiklar (heliumkärnor). Ett forskarlag i Wien rapporterade resultat som inte överensstämde med data som erhölls av Cavendish Laboratory, vars riktighet skickligt försvarades av ytterligare experiment av Chadwick och hans kollegor.
1925 gifte James sig med Eileen Stuart-Brown. Paret hade tvillingdöttrar.
I mitten av 1920-talet genomförde James Chadwick experiment för att sprida alfapartiklar som avfyrades mot mål gjorda av metaller, inklusive guld och uran, och sedan helium självt, vars kärna har samma massa som alfapartiklar. Spridningen visade sig vara asymmetrisk och Chadwick förklarade den 1930 som ett kvantfenomen.
Upptäckt av neutronen
Så långt tillbaka som 1920 föreslog Rutherford förekomsten av en elektriskt neutral partikel som kallas neutronen för att förklara förekomsten av väteisotoper. Man trodde att denna partikel bestod av en elektron och en proton, men emissionen av en sådan sammansättning upptäcktes inte.
År 1930 fann man att när lätta kärnor bombarderades med alfastrålar som sänds ut av polonium, uppstod penetrerande strålning utan elektrisk laddning. Det skulle vara gammastrålar. Men när man använde ett berylliummål visade sig strålarna vara många gånger mer penetrerande än när man använde andra material. 1931 föreslog Chadwick och hans kollega Webster att neutrala strålar faktiskt var bevis på neutronens existens.
År 1932 visade forskarparet Irene Curie och Frédéric Joliot att strålningen från beryllium var mer genomträngande än vad tidigare forskare rapporterat, men de kallade det också gammastrålar. James Chadwick läste rapporten och började omedelbart arbeta med att beräkna massan av den neutrala partikeln, vilket skulle kunna förklara de senaste resultaten. Han använde berylliumstrålning för att bombardera olika grundämnen och fann att resultaten överensstämde med verkan av en neutral partikel med en massa nästan identisk med en protons. Detta blev en experimentell bekräftelse på neutronens existens. 1925 fick Chadwick Nobelpriset i fysik för denna prestation.
Från neutron till kärnreaktion
Neutronen blev snabbt ett verktyg för fysiker, som använde den för att penetrera grundämnenas atomer och omvandla dem, så positivt laddade kärnor stötte inte bort den. Således beredde Chadwick vägen för klyvningen av uran-235 och skapandet av kärnvapen. 1932, för denna viktiga upptäckt, tilldelades han Hughes-medaljen och 1935 Nobelpriset. Sedan fick han veta att Hans Falkenhagen upptäckte neutronen samtidigt som han, men var rädd för att publicera sina resultat. Tysk vetenskapsman blygsamttackade nej till ett erbjudande att dela Nobelpriset, vilket gjorde honom till James Chadwick.
Upptäckten av neutronen gjorde det möjligt att skapa transuranelement i laboratorier. Detta var drivkraften till upptäckten av Nobelpristagaren Enrico Fermi av kärnreaktioner orsakade av långsamma neutroner, och de tyska kemisterna Otto Hahn och Strassmanns upptäckt av kärnklyvning, vilket ledde till skapandet av kärnvapen.
Arbetar med atombomben
1935 blev James Chadwick professor i fysik vid University of Liverpool. Som ett resultat av Frisch-Peierls promemoria från 1940 om lämpligheten av att bygga en atombomb, utsågs han till MAUD-kommittén, som undersökte denna fråga mer ingående. 1940 besökte han Nordamerika på Tizard-uppdraget för att etablera samarbete inom kärnforskning. Efter att ha återvänt till Storbritannien bestämde han sig för att ingenting skulle fungera förrän kriget var över.
I december samma år hittade Francis Simon, som arbetade på MAUD, ett sätt att separera uran-235-isotopen. I sin rapport redogjorde han för kostnadsuppskattningen och den tekniska specifikationen för skapandet av ett stort företag för urananrikning. Chadwick skrev senare att först då insåg han att en kärnvapenbomb inte bara var möjlig utan oundviklig. Från det ögonblicket var han tvungen att börja ta sömntabletter. James och hans grupp stödde generellt U-235-bomben och godkände dess isolering genom diffusion från U-238-isotopen.
Livets resultat
Snart gick hantill Los Alamos, Manhattanprojektets högkvarter, och gav tillsammans med Niels Bohr värdefulla råd till utvecklarna av atombomberna som släpptes över Hiroshima och Nagasaki. Chadwick James, vars upptäckter dramatiskt förändrade mänsklighetens historia, adlades 1945.
I slutet av andra världskriget återvände han till sin post i Liverpool. Chadwick gick i pension 1958. Efter att ha tillbringat tio år i norra Wales återvände han till Cambridge 1969, där han dog den 24 juli 1974.
