Sir James Chadwick (a fotó a cikkben található) angol fizikus, Nobel-díjas, aki a neutron felfedezése után vált híressé. Ez gyökeresen megváltoztatta az akkori fizikát, és lehetővé tette a tudósok számára új elemek létrehozását, valamint az atommaghasadás felfedezéséhez és katonai és polgári célokra történő felhasználásához. Chadwick egy brit tudóscsoport tagja volt, akik segítettek az Egyesült Államoknak atombombát kifejleszteni a második világháború alatt.
James Chadwick: rövid életrajz
Chadwick az angliai Cheshire állambeli Bollingtonban született 1891. október 20-án John Joseph és Ann Mary Knowles gyermekeként. Tanulmányait a helyi általános és manchesteri önkormányzati középiskolákban végezte. Tizenhat évesen ösztöndíjat kapott a Manchesteri Egyetemen. James matematikát akart tanulni, de tévedésből bevezető előadásokat vett fizikából, és beiratkozott erre a szakra. Eleinte kétségei voltak a döntésével kapcsolatban, de az első év után érdekesebbnek találta a tanfolyamot. Chadwicket beíratták az osztálybaErnest Rutherford, ahol elektromosságot és mágnesességet tanult, majd egy tanár Jamest megbízta a rádium radioaktív elemével kapcsolatos kutatási projekttel.
Early Research
James Chadwick 1911-ben diplomázott, és továbbra is Rutherforddal dolgozott a gamma-abszorpció területén, majd 1913-ban mesterdiplomát szerzett. A témavezető segített egy kutatási ösztöndíjban, amihez máshol kellett dolgoznia. Úgy döntött, hogy Berlinben tanul Hans Geigernél, aki Manchesterben járt, amikor James a mesterképzését fejezte be. Ebben az időszakban Chadwick megállapította a béta-sugárzás folyamatos spektrumának létezését, ami elkedvetlenítette a kutatókat, és a neutrínók felfedezéséhez vezetett.
Utazás a táborba
Nem sokkal az első világháború előtt, amikor az ellenségeskedés elkerülhetetlenné vált, Geiger figyelmeztette Chadwicket, hogy a lehető leghamarabb térjen vissza Angliába. Jamest megzavarták az utazási társaság tanácsai, és a háború végéig egy német hadifogolytáborban maradt. A börtönbüntetés öt éve alatt Chadwicknek sikerült tárgyalnia az őrökkel, és elemi fluoreszcenciavizsgálatokat végzett.
A Cavendish Laboratóriumban dolgozom
James Chadwick, akinek életrajzának fizikában minden esélye megvolt arra, hogy 1918-ban véget érjen, Rutherford erőfeszítéseinek köszönhetően, ismét visszatért a tudományhoz, és megerősítette, hogy az atommag töltése megegyezik az atomszámmal. 1921-ben kutatói ösztöndíjat kapott a cambridge-i Gonville College-ban.és Keyes, a következő évben pedig Rutherford asszisztense lett a Cavendish Laboratoryban.
Minden nap dolgozott, de maradt ideje kutatások végzésére, amelyek irányát általában Rutherford javasolta. Chadwick és Charles D. Ellis fogolytársa ezután a Trinity College-ban és Rutherfordnál tanult, ahol az elemek alfa-részecskékkel (héliummagokkal) történő bombázással történő transzmutációját kutatták. Egy bécsi kutatócsoport olyan eredményekről számolt be, amelyek nem voltak összhangban a Cavendish Laboratórium által nyert adatokkal, amelyek helyességét Chadwick és munkatársai további kísérletekkel ügyesen megvédték.
1925-ben James feleségül vette Eileen Stuart-Brownt. A párnak ikerlányai voltak.
Az 1920-as évek közepén James Chadwick kísérleteket végzett a fémekből, köztük az aranyból és az uránból készült célpontokra kilőtt alfa-részecskék, majd magával a héliummal, amelynek magja az alfa-részecskékkel azonos tömegű. A szóródás aszimmetrikusnak bizonyult, és Chadwick 1930-ban kvantumjelenségként magyarázta.
A neutron felfedezése
Rutherford már 1920-ban egy elektromosan semleges részecske, a neutron létezését javasolta, hogy megmagyarázza a hidrogénizotópok létezését. Azt hitték, hogy ez a részecske egy elektronból és egy protonból áll, de az ilyen összetétel kibocsátását nem észlelték.
1930-ban azt találták, hogy amikor a fénymagokat polónium által kibocsátott alfa-sugárzással bombázták, elektromos töltés nélkül átható sugárzás keletkezett. Gamma-sugárzásnak kellett volna lennie. Azonban egy berillium céltárgy használatakor a sugarak sokszor jobban áthatóak voltak, mint más anyagok használatakor. 1931-ben Chadwick és kollégája, Webster azt javasolta, hogy a semleges sugarak valójában a neutron létezésének bizonyítékai.
1932-ben Irene Curie és Frédéric Joliot kutatópáros kimutatta, hogy a berilliumból származó sugárzás áthatóbb volt, mint a korábbi kutatók beszámoltak róla, de gammasugárzásnak is nevezték. James Chadwick elolvasta a jelentést, és azonnal hozzálátott a semleges részecske tömegének kiszámításához, ami megmagyarázhatja a legújabb eredményeket. Berilliumsugárzást használt különböző elemek bombázására, és megállapította, hogy az eredmények összhangban vannak egy semleges részecske hatásával, amelynek tömege majdnem megegyezik a proton tömegével. Ez kísérletileg igazolta a neutron létezését. 1925-ben Chadwick fizikai Nobel-díjat kapott ezért az eredményért.
A neutrontól a nukleáris reakcióig
A neutron gyorsan a fizikusok eszközévé vált, akik arra használták, hogy behatoljanak az elemek atomjain és átalakítsák azokat, így a pozitív töltésű atommagok nem taszították el. Így Chadwick előkészítette az utat az urán-235 hasadásához és az atomfegyverek létrehozásához. 1932-ben ezért a fontos felfedezésért Hughes-éremmel, 1935-ben Nobel-díjjal tüntették ki. Aztán megtudta, hogy Hans Falkenhagen vele egy időben fedezte fel a neutront, de félt közzétenni eredményeit. Német tudós szerényenvisszautasította a Nobel-díj megosztására tett ajánlatot, ami miatt James Chadwick lett.
A neutron felfedezése lehetővé tette transzurán elemek laboratóriumi létrehozását. Ez volt a lendület a Nobel-díjas Enrico Ferminek a lassú neutronok által kiváltott nukleáris reakciók felfedezéséhez, Otto Hahn és Strassmann német kémikusok pedig az atommaghasadás felfedezéséhez, amely nukleáris fegyverek létrehozásához vezetett.
Atombombán dolgozunk
1935-ben James Chadwick a Liverpooli Egyetem fizikaprofesszora lett. Az atombomba készítésének célszerűségéről szóló 1940-es Frisch-Peierls memorandum eredményeként benevezték a MAUD bizottságba, amely ezt a kérdést részletesebben vizsgálta. 1940-ben a Tizard-misszió keretében Észak-Amerikába látogatott, hogy együttműködést alakítson ki a nukleáris kutatásban. Miután visszatért az Egyesült Királyságba, úgy döntött, hogy semmi sem fog működni, amíg a háború véget nem ér.
Az év decemberében Francis Simon, aki a MAUD-nál dolgozott, megtalálta a módját az urán-235 izotóp szétválasztására. Beszámolójában ismertette az urándúsítással foglalkozó nagyvállalat létrehozásának költségbecslését és műszaki előírásait. Chadwick később azt írta, hogy csak akkor jött rá, hogy az atombomba nemcsak lehetséges, de elkerülhetetlen is. Ettől a pillanattól kezdve el kellett kezdenie altatót szedni. James és csoportja általában támogatta az U-235 bombát, és jóváhagyta annak diffúzióval történő izolálását az U-238 izotóptól.
Az élet eredménye
Hamarosan elmentLos Alamosba, a Manhattan Project főhadiszállásába, és Niels Bohrral együtt értékes tanácsokat adott a Hirosimára és Nagaszakira ledobott atombombák fejlesztőinek. Chadwick Jamest, akinek felfedezései drámaian megváltoztatták az emberi történelem menetét, 1945-ben lovaggá ütötték.
A második világháború végén visszatért liverpooli posztjára. Chadwick 1958-ban vonult nyugdíjba. Miután tíz évet töltött Észak-Walesben, 1969-ben visszatért Cambridge-be, ahol 1974. július 24-én h alt meg.
