JAMES CHADWICK: ÉLETRAJZ, ATOMMODELL, KÍSÉRLETEK - TUDOMÁNY - 2025

James Chadwick (1891-1974) kiemelkedő angol fizikus volt, akit 1932-ben ismertek el a neutron felfedezéséért. Nem sokkal azután, 1935-ben, a fizikai Nobel-díjat kapott a tudományos közösséghez nyújtott hozzájárulása miatt. Chadwick semleges vádakkal kapcsolatos aggodalma mintegy 10 évvel felmerült, mielőtt bizonyítani tudta volna létezésüket.

Ezt az ellenőrzést megelőzően Chadwick számos sikertelen kísérletet végzett. Sikeres volt 1932-ben, amikor a francia Irène Joliot-Curie és Frédéric Joliot kísérleteire épült. Később Chadwick az atommaghasadásnak a háborús fegyverek létrehozására való felhasználásának kutatására szentelt.

Életrajz

eredet

Chadwick 1891. október 20-án született Anglia északkeleti részén, Bollington városában. Két alázatos munkavállaló fia volt: apja a vasúti rendszeren dolgozott, anyja háztartási munkavállaló volt.

Nagyon fiatalon Chadwick egy intravertált és rendkívül intelligens gyermek volt. Középiskolát kezdte a Manchesterben, és 16 éves korában ösztöndíjat nyert tiszta fizika tanulmányozására a megszűnt Manchesterbeli Egyetemen.

Akadémiai képzés

A fiatal fizika ígéretét hivatalosan 1908-ban kezdte meg egyetemi tanulmányait, 17 éves korában.

Kiemelkedő lépést tett az akadémián, és karrierje utolsó évében részt vett a Nobel-díjas Ernest Rutheford kutatásában az elemek szétesése és a radioaktív anyagok kémiája területén.

Miután 1911-ben fizikai diplomát szerzett, fizikai mesterképzésre beiratkozott, amelyet 1913-ban sikeresen befejezett. Ezen idő alatt a laboratóriumában Ruthefordkal folytatott kézműves munkát folytatta.

Később elnyerte a szakmai ösztöndíjat, amely lehetővé tette, hogy költözzön Németországba, Berlinbe, hogy tovább dolgozzon a béta-sugárzásról, a német fizikus Hans Hans-tal együtt a Technische Hochschule-ban.

Berlinben tartózkodása alatt az 1914 júliusában kezdődött az I. világháború. A kémkedés vádja miatt 1918-ig internáltak egy Ruhleben-i polgári koncentrációs táborban.

1919-ben Chadwick visszatért Angliába, és doktorátust kezdte a Cambridge-i Egyetemen. Időközben visszatért a Rutheford kutatási munkájára, aki addigra vezette a neves intézmény Cavendish laboratóriumát.

1921-ben, 21 éves korában Ph.D. fokozatot (filozófiai doktor) szerezte, és külön kutatási papírt mutatott be a nukleáris erőkről és az atomi számokról.

1923-ban kinevezték a Cambridge Cavendish Laboratory kutatási igazgató-helyetteseként. Chadwick 1935-ig töltötte be ezt a szerepet, amikor úgy döntött, hogy a Liverpool Egyetemre költözik.

Karrier

Tudományos hozzájárulásának köszönhetően 1932-ben elnyerte a Hughes-érmet. Ez a londoni királyi társaság elismeréssel jutalmazza azokat, akik felfedezéseket készítenek a fizikai tudományokról és / vagy gyakorlati alkalmazásukról.

1935-ben a fizika Nobel-díjjal jutalmazták a neutronnak az atommagban található, mint elektromos töltés nélküli elemi részecske felfedezéséért.

A II. Világháború idején Chadwick aktívan részt vett a MAUD Brit Bizottságában, egy olyan bizottságban, amely felállította a nukleáris technológia bombagyártásban való felhasználásának megvalósíthatóságát.

James Chadwick a Tube Alloys Project központi részét képezte, amely egy kutatási program, amelyet az Egyesült Királyság engedélyezett és finanszírozott Kanada támogatásával, a nukleáris fegyverek fejlesztésére a második világháború idején.

Chadwick elismertségét és politikai vonzalmát ebben az időszakban elismerték, mivel javaslatai hídként szolgáltak az Egyesült Királyság, Kanada és az Egyesült Államok közötti nyomozási együttmőködési tárgyalásokhoz.

Manhattan projekt

A második világháború vége felé Chadwick vette át a manhattani projektben részt vevő brit misszió vezetését. Ez utóbbi az Egyesült Államok, az Egyesült Királyság és Kanada közötti közös kutatási projekt volt, amelynek célja az első atombomba kifejlesztése.

Chadwick szabadon hozzáférhetett a projekt összes bizalmas információjához: tervekhez, tervekhez, adatokhoz, becslésekhez stb., Annak ellenére, hogy polgári és nem amerikai; Érdemes megjegyezni, hogy mindkét feltétel kizárólagos volt a projektben való részvételhez.

Később 1945-ben angol lovaggá tették, és egy évvel később az Egyesült Államok odaítéli a Medal of Merit-et a bátorságáért a manhattani projekthez.

Nukleáris arzenál Angliában

A második világháború végén Chadwick erőteljesen előmozdította az Egyesült Királyság kezdeményezését saját nukleáris arzenáljának kidolgozására.

E cél elérése érdekében Chadwickot a Brit Atomenergia Tanácsadó Bizottságának tagjává választották, és az Egyesült Nemzetek Szervezetének atomenergia-bizottságának képviselőjeként is szolgált.

1948 körül James Chadwick professzorként dolgozott a Cambridge-i Gonville & Caius Főiskolán. Aztán, 1950-ben, a londoni királyi társaság ismét megtisztelte őt a Copley-érme átvételével.

8 évvel később úgy dönt, hogy önként visszavonul Észak-Walesbe. James Chadwick 1974. július 24-én elhunyt Cambridge városában.

Chadwick atommodell

Chadwick atommodellje nemcsak a protonokból (pozitív töltések), hanem a neutronokból (semleges töltések) álló atommag modellezésére összpontosít.

Chadwick semleges részecskék létezésének demonstrálására tett erőfeszítései az 1920-as években kezdődtek, azonban a prominens tudós abban az időben többszörös kísérletet tett kudarcra. Egy évtizeddel később Chadwick megismételte Irène Joliot-Curie (Marie Curie és Pierre Curie lánya) és Frédéric Joliot (Irène férje) kísérleteit Franciaországban.

Ez a tudóspár elérte a protonoknak a paraffinviasz mintából gamma-sugarak felhasználásával történő kiürítését.

Chadwick úgy vélte, hogy a gammasugárzás semleges részecskéket tartalmaz, és hogy ezek a részecskék ütköztek a viaszmintával, ezután indukálva a protonok felszabadulását a viaszból.

Ezért megpróbálta megismételni ezeket a kísérleteket a Cavendish laboratóriumában, és polóniumot használt - amelyet a curies a gamma sugarak forrásaként használt - a berillium besugárzására alfa részecskékkel.

Ez a sugárzás ezután befolyásolta egy hasonló paraffinviasz-mintát, és a minta protonjai hevesen kiszorultak az anyagból.

A protonok viselkedését egy kis ionizációs kamrával megfigyeltük, amelyet Chadwick maga a kísérlet adaptált.

Chadwick megállapította, hogy a viasz által felszabadult protonok viselkedése csak akkor magyarázható, ha ezek a részecskék össze vannak ütközve más elektromosan semleges részecskékkel és nagyon hasonló tömeggel.

Két héttel később James Chadwick cikket tett közzé a Nature tudományos folyóiratban a neutronok lehetséges létezéséről.

Chadwick azonban kezdetben elképzelte a modellt, figyelembe véve, hogy a neutron protonból és elektronból álló elrendezés, amely a semleges töltést generálja. Később, a német fizikus, Werner Heisenberg kimutatta, hogy a neutron egyetlen elemi részecske.

kísérletek

A neutron felfedezése után Chadwick arra koncentrált, hogy tovább menjen tovább ezen új atomkomponens jellemzése szempontjából.

A neutron felfedezése és Chadwick atommodelleje forradalmasította a tudomány hagyományos nézetét, tekintettel a neutronok atommagokkal való ütközésére és a protonok kiürítésére az atomból.

A béta bomlás olyan folyamat, amelyen keresztül a béta részecskék (elektron vagy pozitron) bocsátanak ki az atom magjából, hogy kiegyenlítsék a protonok és a neutronok jelenlétét az atommagban.

Ennek a folyamatnak köszönhetően számtalan kísérletet hajtottak végre világszerte, Chadwick felfedezése motiválva, hogy indukálják néhány neutron protonokká alakulását.

Mivel az egyes kémiai elemeket a protonok száma alapján azonosítják, a korábbi kísérletek nyitották az ajtót új kémiai elemek létrehozására és / vagy felfedezésére, amelyeknél nagyobb számú proton van a hevedere alatt.

Nukleáris fókusz

Chadwick hangsúlyozta a neutronok azon későbbi elemzéseit, amelyek szerint a nehézmagok atomjait több kisebb atomba osztják, a maghasadás folyamatán keresztül.

Ezt azért nevezték el, mert az osztódás az atommagjában zajlik, és rendkívül nagy mennyiségű energiát termel. Ezt a koncepciót használták a hatalmas nukleáris fegyverek tervezéséhez.

Chadwick még a részecskegyorsító beszerzését is finanszírozta a Liverpoolban töltött ideje alatt, felhasználva egy részét az 1935-ben a Nobel-díj elnyeréséből származó bevétel egy részének felhasználásával.

Chadwick hozzájárulása a tudományhoz

James Chadwick tudományos hozzájárulása között kiemelkedik a neutron felfedezése, amelyért 1935-ben megnyerte a fizikai Nobel-díjat. Részt vett az atombomba építésében az Egyesült Államokban, radioaktív anyagok sugárzásáról és tríciumot fedez fel..

A neutron felfedezése

A Cambridge-i Cavendish laboratóriumban végzett kutatásaik során Rutherford és Chadwick kísérleteket végzett alfa-részecskékkel az atommag természetének megkérdezésére. Érdemes megjegyezni, hogy az atommagot Rutherford fedezte fel 1911-ben.

Ezeket a vizsgálatokat egy olyan sugárzás elemzésével végezték, amelyet még soha nem láttak a berilliumból, amikor ezt az anyagot ki vannak téve az alfa-részecskék robbantásának.

Ez a sugárzás olyan tömegrészecskékből állt, amelyek nagyon hasonlóak a proton tömegéhez, de elektromos töltés nélkül. Ezeket a részecskéket neutronnak nevezték, összetételük semlegessége miatt.

Chadwick 1932 közepén tette ezt a felfedezést, ezáltal meghatározva Chadwick atommodelljének helyiségeit, amelyek részleteiről a cikk következő részében olvashat.

Nukleáris vizsgálatok

A neutronnak Chadwick általi felfedezése előkészítette a nukleáris hasadás felfedezésének és a harci fegyverek kifejlesztésének ezen technológiával történő előkészítését.

Chadwick úgy találta, hogy az elem atomjának neutronokkal történő bombázásával az anyag magja áthatolható és felbomlik, így jelentős mennyiségű energiát termel.

Innentől kezdve Chadwick bejelentette, hogy az ilyen típusú technológia elkerülhetetlen a háborús fegyverek fejlesztéséhez, és közvetlenül részt vett az ezzel a folyamattal kapcsolatos diplomáciai ügyekben az Egyesült Államokban és Angliában.

Chadwick 1943 és 1945 között más amerikai és kanadai tudósokkal együttmőködött az atombomba megalkotásában.

Az amerikai tudományos delegáció irányításáért volt felelős, amely a Los Álamos laboratóriumban működött az Egyesült Államok új mexikójában. 1939-ben az Egyesült Államok megkezdte a Manhattan Project kutatását, az atombomba kódnevét.

Franklin Delano Roosevelt elnököt Edward Teller, Leó Szilárd és Eugene Wigner nukleáris tudósok Albert Einstein útján figyelmeztették a nukleáris hasadás bombák előállítására való felhasználásáról a nácik részéről.

A trícium felfedezése

A tríciumot már 1911-ben azonosította Joseph John Thomson angol tudós, ám úgy vélte, hogy ez egy triatomális molekula.

Ernest Rutherford szintén már bejelentette, de csak 1934-ben Chadwick, aki a Rutherford csapatának dolgozott, katalizálta azt hidrogénizotópként.

A trícium egy hidrogén radioaktív izotópa, amelynek szimbóluma ³H. Egy protonból és két neutronból álló magból áll.

A tríciumot nitrogén, lítium és bór szabad neutronjaival történő bombázással állítják elő.

Az urán 235 hasadásának megkönnyítése

A neutron felfedezése James Chadwick által elősegítette a maghasadást; vagyis a 235 urán elválasztása a -238 urántól, amely a természetben található kémiai elem.

Az 235 urán dúsítása az a folyamat, amelyen a természetes urán megy keresztül a 235 izotóp előállítása és az atomenergia előállítása céljából. A hasadás egy nukleáris reakció; vagyis az atommagban beindul.

Ez a kémiai reakció akkor fordul elő, ha egy nehéz atommag két vagy több kisebb magra oszlik és néhány melléktermékre, például fotonokra (gammasugarak), szabad neutronokra és a mag más fragmentumaira.

A radioaktív anyagok sugárzásáról szóló szerződés

1930-ban James Chadwick értekezést írt a radioaktív anyagok sugárzásáról.

Chadwicknak ​​sikerült megmérnie a neutron tömegét, és arra a következtetésre jutott, hogy hasonló a protonéhoz, egyetlen különbséggel: hogy semleges elektromos töltésű.

Ezután arra a következtetésre jutott, hogy az atommag neutronokból és protonokból áll, és hogy a protonok száma hasonló az elektronokéhoz.

Kutatása és hozzájárulása a Manchester University és az angliai Cambridge Egyetem fizikai laboratóriumának munkájához kulcsfontosságú volt az atomenergia ismerete és a Rutherford atommodell felépítése szempontjából.

Érdekes cikkek

Schrödinger atommodellje.

De Broglie atommodell.

Heisenberg atommodell.

Perrin atommodellje.

Thomson atommodellje.

Dalton atommodellje.

Dirac Jordan atommodell.

A Democritus atommodellje.

Bohr atommodellje.

Sommerfeld atommodell.

Irodalom

1. J. Chadwick, A neutron létezése, Proc. Roy. Soc. A 136 (1932), begyűjtve 2017. december 18-án, a chemteam.info webhelyről
2. Chadwick (1891-1974). Konzultált a losavancesdelaquimica.com céggel
3. James Chadwick - életrajz. Konzultáltak a Buscabiografias.com-lal
4. Pérez Aguirre, Gabriela. Kémia 1. Konstruktívista megközelítés, 1. kötet
5. James Chadwick. Konzultált az es.wikipedia.org-lal
6. Brown, Andrew (1997). A semleges és a bomba: Sir James Chadwick életrajza. Oxford University Press. Helyreállítva az amazon.co.uk-tól
7. James Chadwick (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Helyreállítva: britannica.com
8. James Chadwick (második). Helyreállítva: atomicheritage.org
9. James Chadwick (második). Helyreállítva: famousscientists.org
10. James Chadwick - Életrajz (2014). Nobel Media AB. Helyreállítva: nobelprize.org
11. James Chadwick: Életrajz és atomelmélet (második). Helyreállítva: study.com
12. A fizika tudományának alapelvei (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Helyreállítva: britannica.com
13. Wikipedia, Az ingyenes enciklopédia (2018). A neutron felfedezése. Helyreállítva: en.wikipedia.org.