JAMES CHADWICK: BIOGRAFIJA, ATOMSKI MODEL, POSKUSI - ZNANOST - 2026

James Chadwick (1891-1974) je bil ugleden angleški fizik, ki ga je leta 1932 prejel priznanje nevtrona. Kmalu zatem, leta 1935, je za prispevek k znanstveni skupnosti prejel Nobelovo nagrado za fiziko. Zaskrbljenost Chadwicka z nevtralnimi naboji se je pojavila približno 10 let, preden je uspel dokazati njihov obstoj.

Pred tem preverjanjem je Chadwick opravil več poskusov, ki niso bili uspešni. Uspešna je bila leta 1932, ko so temeljili na poskusih Francozov Irène Joliot-Curie in Frédéric Joliot. Kasneje se je Chadwick posvetil raziskovanju uporabe jedrske fisije za ustvarjanje vojnega orožja.

Življenjepis

porekla

Chadwick se je rodil v mestecu Bollington na severovzhodu Anglije 20. oktobra 1891. Bil je sin dveh ponižnih delavcev: oče je delal na železniškem sistemu, mama pa domača delavka.

Chadwick je že od malih nog izstopal kot introvertiran in izjemno inteligenten otrok. Srednjo šolo je začel v Manchestru, pri 16 letih pa je dobil štipendijo za študij čiste fizike na propadli univerzi Victoria v Manchestru.

Akademsko usposabljanje

Mlada obljuba fizike je formalno začela svoj univerzitetni študij leta 1908, pri 17 letih.

Imel je izjemen prehod skozi akademijo, v zadnjem letu kariere pa se je udeležil preiskav Nobelovega nagrajenca Ernesta Rutheforda o razpadu elementov in kemiji radioaktivnih snovi.

Po diplomi iz fizike leta 1911 se je vpisal na magisterij iz fizike, ki ga je uspešno zaključil leta 1913. V tem času je z Ruthefordom še naprej sodeloval v njegovem laboratoriju.

Kasneje so mu podelili strokovno štipendijo, ki mu je omogočila, da se je preselil v Berlin v Nemčijo, kjer je skupaj z nemškim fizikom Hansom Geigerjem na Technische Hochschule nadaljeval raziskovanje beta sevanja.

Med bivanjem v Berlinu se je prva svetovna vojna začela julija 1914. Zaradi obtožbe vohunjenja je bil do leta 1918 interniran v koncentracijsko taborišče za civiliste v Ruhlebnu.

Chadwick se je leta 1919 vrnil v Anglijo in na Univerzi v Cambridgeu začel doktorati. Vmes se je vrnil k raziskovalnemu delu Rutheforda, ki je do takrat vodil laboratorij Cavendish priznane ustanove.

Leta 1921 je v starosti 21 let pridobil doktorat (doktor filozofije) in predstavil poseben raziskovalni članek o jedrskih silah in atomskem številu.

Leta 1923 je bil imenovan za pomočnika direktorja raziskav v laboratoriju Cambridge Cavendish. Chadwick je v tej vlogi služil do leta 1935, ko se je odločil za prestop na Univerzo v Liverpoolu.

Kariera

Zahvaljujoč svojim znanstvenim prispevkom je bil leta 1932 nagrajen s Hughesovo medaljo. To priznanje, ki ga je podelilo Royal Society of London, nagrajuje tiste, ki odkrijejo fizične vede in / ali njihove praktične aplikacije.

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

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

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

Chadwick je bil v tem obdobju znan po svoji hudomušnosti in politični naravnanosti, saj so njegovi predlogi služili kot most za preiskovalna pogajanja o sodelovanju med Združenim kraljestvom, Kanado in ZDA.

Manhattan Project

Proti koncu druge svetovne vojne je Chadwick palico britanske misije prevzel v projektu Manhattan. Slednji je bil skupen raziskovalni projekt med ZDA, Združenim kraljestvom in Kanado z namenom razvoja prve atomske bombe.

Chadwick je imel prost dostop do vseh zaupnih informacij projekta: načrtov, načrtov, podatkov, ocen itd., Čeprav je bil civilist in ne Američan; Omeniti velja, da sta bila za sodelovanje v projektu izključna oba pogoja.

Pozneje so ga leta 1945 postavili za angleškega viteza, leto kasneje pa so mu ZDA podelile medaljo za zasluge za svoj prispevek za pogum pri projektu Manhattan.

Jedrski arzenal za Anglijo

Ob koncu druge svetovne vojne je Chadwick odločno spodbujal pobudo Združenega kraljestva za razvoj lastnega jedrskega arzenala.

Za dosego tega cilja je bil Chadwick izvoljen za člana Britanskega svetovalnega odbora za atomsko energijo in je bil tudi predstavnik Združenega kraljestva pri Komisiji za atomsko energijo Združenih narodov.

Okoli leta 1948 je James Chadwick služil kot profesor na Gonville & Caius College, University of Cambridge. Potem ga je leta 1950 ponovno prejelo londonsko kraljevsko društvo s prejemom medalje Copley.

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

Chadwickov atomski model

Chadwickov atomski model se osredotoča na modeliranje atomskega jedra, ki ga sestavljajo ne samo protoni (pozitivni naboji), temveč tudi nevtroni (nevtralni naboji).

Chadwickova prizadevanja za dokazovanje obstoja nevtralnih delcev so se začela v dvajsetih letih prejšnjega stoletja, vendar je takrat vidni znanstvenik večkrat poskusil brez uspeha. Desetletje pozneje je Chadwick ponovil eksperimente Irène Joliot-Curie (hčerki Marie Curie in Pierre Curie) in Frédéric Joliot (Irènein mož) v Franciji.

Temu paru znanstvenikov je uspelo izgnati protone iz vzorca parafinskega voska z uporabo gama žarkov.

Chadwick je verjel, da emisija gama žarkov vsebuje nevtralne delce in da so ti delci tisti, ki so trčili v vzorec voska, kar je nato povzročilo sproščanje protonov iz voska.

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

To sevanje je nato vplivalo na podoben vzorec parafinskega voska, protoni v tem vzorcu pa so bili nasilno izločeni iz materiala.

Obnašanje protonov smo opazovali z uporabo majhne ionizacijske komore, ki jo je prilagodil poskusu sam Chadwick.

Chadwick je odkril, da je obnašanje protonov, ki jih sprošča vosek, mogoče razložiti le, če so se ti delci trčili z drugimi električno nevtralnimi delci in z zelo podobno maso.

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

Vendar je Chadwick model sprva zamislil glede na to, da je nevtron razporeditev protona in elektrona, ki ustvarja nevtralen naboj. Pozneje je nemški fizik Werner Heisenberg pokazal, da je nevtronov en sam, osnovni delček.

Poskusi

Po odkritju nevtrona se je Chadwick osredotočil na to, da gre naprej in dalje v zvezi z značilnostmi te nove atomske komponente.

Odkritje nevtrona in Chadwickov atomski model sta spremenila tradicionalni pogled na znanost glede na trke nevtronov z atomskimi jedri in izgon protonov iz atoma.

Beta razgradnja je postopek, skozi katerega se iz jedra atoma oddajajo beta delci (elektroni ali pozitroni), da se uravnoteži prisotnost protonov in nevtronov v atomskem jedru.

Zaradi tega procesa je bilo po svetu izvedenih nešteto poskusov, ki so bili motivirani z Chadwickovim odkritjem, da bi spodbudili pretvorbo nekaterih nevtronov v protone.

Ker je vsak kemijski element identificiran glede na število protonov, ki so ga imeli, so prejšnji poskusi odprli vrata za ustvarjanje in / ali odkrivanje novih kemičnih elementov z večjim številom protonov pod pasom.

Jedrska fisija

Chadwick je poudaril svoje poznejše analize uporabe nevtronov za delitev atomov težkih jeder na več manjših jeder s pomočjo procesa delitve jedra.

Tako so ga poimenovali zato, ker delitev poteka v jedru atoma in proizvede izjemno veliko energije. Ta koncept je bil uporabljen za načrtovanje močnega jedrskega orožja.

Chadwick je celo financiral nakup pospeševalnika delcev med svojim časom v Liverpoolu in z njim porabil del izkupička od dobitka Nobelove nagrade leta 1935.

Chadwickovi prispevki k znanosti

Prispevki Jamesa Chadwicka k znanosti vključujejo odkritje nevtrona, za katerega je dobil Nobelovo nagrado za fiziko iz leta 1935. Sodeloval je tudi pri gradnji atomske bombe v ZDA, pisal o sevanju radioaktivnih snovi in ​​odkril tritij. .

Odkritje nevtrona

Med svojimi raziskavami v laboratoriju Cavendish v Cambridgeu sta Rutherford in Chadwick izvedla poskuse z alfa delci, da bi raziskala naravo atomskega jedra. Omeniti velja, da je atomsko jedro odkril Rutherford leta 1911.

Te preiskave so bile izvedene z analizo sevanja, ki ni bilo nikoli vidno pred berilijem, ko je bil ta material izpostavljen bombardiranju alfa delcev.

To sevanje je bilo sestavljeno iz delcev mase, ki so zelo podobni masi protona, vendar brez električnega naboja. Te delce so zaradi nevtralnosti njihove sestave imenovali nevtroni.

Chadwick je to odkritje opravil sredi leta 1932 in s tem opredelil prostore Chadwickovega atomskega modela, podrobnosti o katerih so podrobno opisane v naslednjem razdelku tega članka.

Jedrske preiskave

Chadwick je z odkritjem nevtrona postavil temelje za odkritje jedrske cepitve in razvoj orožja s to tehnologijo.

Chadwick je ugotovil, da z bombardiranjem atoma elementa z nevtroni lahko v jedro tega materiala prodremo in razcepimo, kar ustvari znatno količino energije.

Od tam je Chadwick napovedal neizogibnost te vrste tehnologije za razvoj vojnega orožja in se neposredno vključil v diplomatske zadeve, povezane s tem postopkom v ZDA in Angliji.

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

Zadolžen je bil za vodenje angleške znanstvene delegacije, ki je delala v laboratoriju Los Álamos v Novi Mehiki, ZDA. Leta 1939 so ZDA začele raziskovati Manhattan Project, kodno ime atomske bombe.

Predsednik Franklin Delano Roosevelt so jedrski znanstveniki Edward Teller, Leó Szilárd in Eugene Wigner prek Alberta Einsteina opozorili na uporabo jedrske cepitve za proizvodnjo bomb s strani nacistov.

Odkritje tritija

Tritij je že leta 1911 identificiral angleški znanstvenik Joseph John Thomson, vendar je verjel, da gre za triatomsko molekulo.

Ernest Rutherford jo je že napovedal, a šele leta 1934 ga je Chadwick, ki deluje v ekipi Rutherforda, katalogiziral kot izotop vodika.

Tritij je radioaktivni izotop vodika, katerega simbol je ³H. Sestavljen je iz jedra, sestavljenega iz protona in dveh nevtronov.

Tritij nastaja z bombardiranjem s prostimi nevtroni tarč dušika, litija in bora.

Olajšanje cepitve urana 235

James Chadwick je odkritje nevtrona olajšal jedrsko cepitev; to je ločitev urana 235 od urana -238, kemični element, ki ga najdemo v naravi.

Obogatitev urana 235 je postopek, ki ga podvrže naravni uran, da pridobi izotop 235 in proizvede jedrsko energijo. Fisija je jedrska reakcija; se pravi, da se sproži v jedru atoma.

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

Pogodba o sevanju radioaktivnih snovi

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

Chadwick je uspel izmeriti maso nevtrona in z eno razliko je ugotovil, da je podobna masi protona: da ima nevtralen električni naboj.

Nato je sklenil, da je atomsko jedro sestavljeno iz nevtronov in protonov ter da je število protonov podobno kot elektroni.

Njegove raziskave in prispevki pri delu laboratorija za fiziko na univerzi v Manchestru in na univerzi v Cambridgeu v Angliji so bili ključni za poznavanje jedrske energije in gradnjo Rutherfordovega atomskega modela.

Članki o interesu

Schrödingerjev atomski model.

De Brogliejev atomski model.

Heisenbergov atomski model.

Perrinov atomski model.

Thomson-ov atomski model.

Daltonov atomski model.

Atomski model Dirac Jordan.

Atomski model Democritusa.

Bohrov atomski model.

Sommerfeldov atomski model.

Reference

1. J. Chadwick, Obstoj nevtra, Proc. Roj. Soc. A 136 (1932) Pridobljeno 18. decembra 2017 s strani chemteam.info
2. Chadwick (1891–1974). Svetuje pri losavancesdelaquimica.com
3. James Chadwick - biografija. Svetoval na Buscabiografias.com
4. Pérez Aguirre, Gabriela. Kemija 1. Konstruktivistični pristop, zvezek 1. Posvetoval se je o books.google.co.ve
5. James Chadwick. Svetuje na es.wikipedia.org
6. Brown, Andrew (1997). Neutron in bomba: življenjepis Sir Jamesa Chadwicka. Oxford University Press. Pridobljeno iz amazon.co.uk
7. James Chadwick (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Pridobljeno: britannica.com
8. James Chadwick (drugi). Pridobljeno: atomicheritage.org
9. James Chadwick (drugi). Pridobljeno: famousscientists.org
10. James Chadwick - Biografski (2014). Nobel Media AB. Pridobljeno: nobelprize.org
11. James Chadwick: Biografija in atomska teorija (drugi). Pridobljeno: study.com
12. Načela fizikalne znanosti (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Pridobljeno: britannica.com
13. Wikipedija, brezplačna enciklopedija (2018). Odkritje nevtrona. Pridobljeno: en.wikipedia.org.