JAMES CHADWICK: BIOGRAFI, ATOMMODELL, EKSPERIMENTER - VITENSKAP - 2026

James Chadwick (1891-1974) var en ledende engelsk fysiker anerkjent for oppdagelsen av nøytronet i 1932. Rett etter, i 1935, ble han tildelt Nobelprisen i fysikk for sitt bidrag til det vitenskapelige samfunnet. Chadwicks bekymring for nøytrale anklag oppsto omtrent ti år før han kunne bevise deres eksistens.

Før denne kontrollen utførte Chadwick flere eksperimenter som ikke lyktes. Det var vellykket i 1932, da det var basert på eksperimentene til den franske Irène Joliot-Curie og Frédéric Joliot. Senere viet Chadwick seg til forskning på bruk av kjernefysisk fisjon for å lage krigsvåpen.

Biografi

opprinnelse

Chadwick ble født i byen Bollington, nordøst i England, 20. oktober 1891. Han var sønn av to ydmyke arbeidere: Faren arbeidet på jernbanesystemet og moren hans var husarbeider.

Fra en veldig ung alder sto Chadwick frem som et introvert og ekstremt intelligent barn. Han begynte på ungdomsskolen i Manchester, og i en alder av 16 år vant han et stipend for å studere ren fysikk ved det nedlagte Victoria University of Manchester.

Akademisk trening

Det unge løftet om fysikk begynte formelt universitetsstudiene i 1908, 17 år gammel.

Han hadde en enestående gjennomgang gjennom akademiet, og det siste året av sin karriere deltok han i undersøkelsene til nobelprisvinneren Ernest Rutheford om oppløsning av elementene og kjemien til radioaktive stoffer.

Etter å ha oppnådd sin fysikkgrad i 1911, meldte han seg inn i en mastergrad i fysikk, som han fullførte i 1913. I løpet av den tiden fortsatte han å jobbe hånd i hånd med Rutheford på laboratoriet hans.

Senere ble han tildelt et profesjonelt stipend som tillot ham å flytte til Berlin, Tyskland, for å forske videre på betastråling sammen med den tyske fysikeren Hans Geiger ved Technische Hochschule.

Under oppholdet i Berlin begynte første verdenskrig i juli 1914. På grunn av en beskyldning om spionasje ble han internert i en konsentrasjonsleir for sivile i Ruhleben frem til 1918.

I 1919 kom Chadwick tilbake til England og begynte sin doktorgrad ved University of Cambridge. I mellomtiden var han med på forskningsarbeidet til Rutheford, som da ledet Cavendish Laboratory på den anerkjente institusjonen.

I 1921, i en alder av 21, oppnådde han sin doktorgrad (Philosophie Doctor), og presenterte et spesielt forskningsoppgave om kjernekrefter og atomnummer.

I 1923 ble han utnevnt til assisterende forskningsdirektør ved Cambridge Cavendish Laboratory. Chadwick tjenestegjorde i denne rollen til 1935, da han bestemte seg for å flytte til University of Liverpool.

Karriere

Takket være de vitenskapelige bidragene hans, ble han tildelt Hughes-medaljen i 1932. Denne anerkjennelsen, tildelt av Royal Society of London, belønner de som gjør oppdagelser om fysikk og / eller deres praktiske anvendelser.

I 1935 ble han tildelt Nobelprisen i fysikk for oppdagelsen av nøytronet som en elementær partikkel uten elektrisk ladning lokalisert i atomkjernen.

Under andre verdenskrig hadde Chadwick en aktiv deltakelse i den britiske komiteen av MAUD, en kommisjon opprettet for å analysere muligheten for å bruke atomteknologi i fremstilling av en bombe.

James Chadwick var også en sentral del av Tube Alloys Project, et forskningsprogram autorisert og finansiert av Storbritannia med støtte fra Canada, for å utvikle atomvåpen under andre verdenskrig.

Chadwick ble kjent for sitt vett og politiske holdning i løpet av denne perioden, da forslagene hans fungerte som en bro for samarbeidende etterforskningsforhandlinger mellom Storbritannia, Canada og USA.

Manhattan-prosjektet

Mot slutten av andre verdenskrig overtok Chadwick stafettpinnen for det britiske oppdraget i Manhattan Project. Det siste var et felles forskningsprosjekt mellom USA, Storbritannia og Canada, med mål om å utvikle den første atombomben.

Chadwick hadde fri tilgang til all konfidensiell informasjon om prosjektet: design, planer, data, estimater osv., Til tross for at han var en sivil og ikke en amerikaner; Det er verdt å merke seg at begge forholdene var eksklusive for å delta i prosjektet.

Han ble senere til engelsk ridder i 1945, og et år senere tildelte USA ham Medal of Merit for hans bidrag til motet til Manhattan-prosjektet.

Atomarsenal for England

På slutten av andre verdenskrig fremmet Chadwick sterkt initiativet til at Storbritannia skulle utvikle sitt eget atomarsenal.

I forfølgelsen av dette målet ble Chadwick valgt som medlem av den britiske rådgivende komité for atomenergi, og fungerte også som Storbritannias representant for FNs Atomenergikommisjon.

Rundt 1948 tjente James Chadwick som professor ved Gonville & Caius College, University of Cambridge. Så, i 1950, ble han hedret igjen av Royal Society of London ved å motta Copley-medaljen.

8 år senere bestemmer han seg for å frivillig trekke seg tilbake til Nord-Wales. James Chadwick gikk bort 24. juli 1974 i byen Cambridge.

Chadwick Atomic Model

Chadwicks atommodell fokuserer på modellering av atomkjernen som ikke bare består av protoner (positive ladninger), men også nøytroner (nøytrale ladninger).

Chadwicks forsøk på å demonstrere eksistensen av nøytrale partikler begynte på 1920-tallet. På den tiden gjorde den fremtredende forskeren flere forsøk uten nytte. Et tiår senere repliserte Chadwick eksperimentene til Irène Joliot-Curie (datter av Marie Curie og Pierre Curie) og Frédéric Joliot (Irens mann) i Frankrike.

Dette forskerparet hadde lyktes med å utvise protoner fra en parafinvoksprøve ved bruk av gammastråler.

Chadwick mente at gammastråleutslippet inneholdt nøytrale partikler, og at disse partiklene var de som hadde kollidert med voksprøven, og deretter induserte frigjøring av protoner fra voksen.

Derfor prøvde han å gjenskape disse eksperimentene ved Cavendish Laboratory og brukte polonium - som hadde blitt brukt av Curies som en kilde til gammastråler - for å bestråle beryllium med alfapartikler.

Denne strålingen påvirket deretter en lignende parafinvoksprøve, og protonene i den prøven ble voldsomt utvist fra materialet.

Oppførselen til protonene ble observert ved bruk av et lite ioniseringskammer, tilpasset eksperimentet av Chadwick selv.

Chadwick oppdaget at oppførselen til protonene som ble frigjort av voks, bare kunne forklares hvis disse partiklene hadde kollidert med andre elektrisk nøytrale partikler, og med en veldig lik masse.

To uker senere publiserte James Chadwick en artikkel i det vitenskapelige tidsskriftet Nature om mulig eksistens av nøytroner.

Imidlertid unnfanget Chadwick først modellen med tanke på at nøytronet var et arrangement bestående av et proton og et elektron, som genererte den nøytrale ladningen. Senere viste den tyske fysikeren Werner Heisenberg at nøytronet var en enkelt, elementær partikkel.

eksperimenter

Etter oppdagelsen av nøytronet, fokuserte Chadwick på å gå lenger og lenger med hensyn til karakteriseringen av denne nye atomkomponenten.

Oppdagelsen av nøytronet og Chadwicks atommodell revolusjonerte det tradisjonelle vitenskapssynet, gitt kollisjonene av nøytroner med atomkjerner og utvisning av protoner ut av atomet.

Beta-dekomponering er en prosess der beta-partikler (elektron eller positron) slippes ut fra atomkjernen for å balansere tilstedeværelsen av protoner og nøytroner i atomkjernen.

På grunn av denne prosessen ble utallige eksperimenter utført over hele verden, motivert av Chadwicks oppdagelse, for å indusere omdannelsen av noen nøytroner til protoner.

Fordi hvert kjemisk element er identifisert i henhold til antall protoner det har, åpnet tidligere eksperimenter døren for opprettelse og / eller oppdagelse av nye kjemiske elementer med et større antall protoner under beltet.

Kjernefiksjon

Chadwick la vekt på sine senere analyser om bruken av nøytroner for å dele opp tunge kjerner atomer i flere mindre kjerner, gjennom prosessen med kjernefysjon.

Det heter den på denne måten fordi inndelingen skjer i atomkjernen og produserer en ekstremt stor mengde energi. Dette konseptet ble brukt til utforming av kraftige atomvåpen.

Chadwick finansierte til og med kjøpet av en partikkelakselerator i løpet av sin tid i Liverpool, og brukte en del av inntektene fra å vinne Nobelprisen i 1935 for dette.

Chadwicks bidrag til vitenskap

Blant bidragene fra James Chadwick til vitenskapen, skiller oppdagelsen av nøytronet seg ut, som han vant Nobelprisen i fysikk i 1935. Han deltok også i byggingen av atombomben i USA, skrev om stråling fra radioaktive stoffer og oppdaget tritium .

Oppdagelsen av nøytronet

Under forskningen på Cavendish Laboratory i Cambridge, gjennomførte Rutherford og Chadwick eksperimenter med alfapartikler for å forhøre seg om atomkjerne-naturen. Det er verdt å merke seg at atomkjernen ble oppdaget av Rutherford i 1911.

Disse undersøkelsene ble utført ved å analysere en stråling som aldri ble sett før ut fra beryllium, da dette materialet ble utsatt for bombardement av alfapartikler.

Denne strålingen besto av massepartikler som var veldig lik protonen, men uten elektrisk ladning. Disse partiklene ble kalt nøytroner på grunn av nøytraliteten i deres sammensetning.

Chadwick oppdaget dette i midten av 1932, og definerte dermed premissene for Chadwicks atommodell, hvis detaljer er oppdelt i den neste delen av denne artikkelen.

Atomundersøkelser

Oppdagelsen av nøytronet av Chadwick satte scenen for oppdagelsen av kjernefysisk fisjon og utviklingen av krigsvåpen med denne teknologien.

Chadwick fant at ved å bombardere et elementets atom med nøytroner, kan kjernen i dette materialet trenge gjennom og deles, og generere en betydelig mengde energi.

Derfra kunngjorde Chadwick uunngåeligheten av denne typen teknologi for utvikling av krigsvåpen, og ble direkte involvert i diplomatiske forhold relatert til denne prosessen i USA og England.

Chadwick samarbeidet i byggingen av atombomben sammen med andre amerikanske og kanadiske forskere mellom 1943 og 1945.

Han hadde ansvaret for å dirigere den engelske vitenskapelige delegasjonen som arbeidet i Los Álamos-laboratoriet, i New Mexico, USA. I 1939 begynte USA å forske på Manhattan-prosjektet, kodenavnet for atombomben.

President Franklin Delano Roosevelt ble advart av atomforskere Edward Teller, Leó Szilárd og Eugene Wigner, gjennom Albert Einstein, om bruken av kjernefysisk fisjon for produksjon av bomber av nazistene.

Oppdagelse av tritium

Tritium var allerede identifisert i 1911 av den engelske forskeren Joseph John Thomson, men han trodde at det var et triatomisk molekyl.

Ernest Rutherford hadde også allerede kunngjort det, men det var først i 1934 at Chadwick, som jobbet for Rutherfords team, katalogiserte det som en hydrogenisotop.

Tritium er en radioaktiv isotop av hydrogen, hvis symbol er ³H. Den består av en kjerne som består av et proton og to nøytroner.

Tritium genereres ved bombardement med frie nøytroner av nitrogen, litium og bormål.

Fasilitering av uran 235-spaltning

Oppdagelsen av nøytronet av James Chadwick forenklet kjernefysisk fisjon; det vil si separasjon av uran 235 fra uran -238, et kjemisk element som finnes i naturen.

Berikelsen av uran 235 er den prosessen som naturlig uran gjennomgår for å få isotopen 235 og produsere kjernekraft. Fisjon er en kjernefysisk reaksjon; det vil si at den utløses i atomkjernen.

Denne kjemiske reaksjonen oppstår når en tung kjerne er delt inn i to eller flere mindre kjerner og noen biprodukter som fotoner (gammastråler), frie nøytroner og andre fragmenter av kjernen.

Traktaten om stråling av radioaktive stoffer

I 1930 skrev James Chadwick en avhandling om stråling fra radioaktive stoffer.

Chadwick klarte å måle nøytronets masse og utledet at den var lik protonen med en forskjell: at den hadde en nøytral elektrisk ladning.

Deretter konkluderte han med at atomkjernen var sammensatt av nøytroner og protoner, og at antallet protoner var likt det elektronene hadde.

Hans forskning og bidrag til arbeidet med fysikklaboratoriet ved University of Manchester og University of Cambridge i England var nøkkelen til kunnskapen om kjernekraft og konstruksjonen av Rutherfords atommodell.

Artikler av interesse

Schrödingers atommodell.

De Broglie atommodell.

Heisenberg atommodell.

Perrins atommodell.

Thomsons atommodell.

Daltons atommodell.

Dirac Jordan atommodell.

Atommodell av Democritus.

Bohrs atommodell.

Sommerfeld atommodell.

referanser

1. J. Chadwick, The Existence of a Neutron, Proc. Roy. Soc. A 136 (1932) Hentet 18. desember 2017 fra chemteam.info
2. Chadwick (1891-1974). Konsultert av losavancesdelaquimica.com
3. James Chadwick - biografi. Konsultert av Buscabiografias.com
4. Pérez Aguirre, Gabriela. Kjemi 1. En konstruktivistisk tilnærming, bind 1. Konsultert av books.google.co.ve
5. James Chadwick. Konsultert av es.wikipedia.org
6. Brown, Andrew (1997). Neutronen og bomben: en biografi om Sir James Chadwick. Oxford University Press. Gjenopprettet fra amazon.co.uk
7. James Chadwick (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Gjenopprettet fra: britannica.com
8. James Chadwick (nd). Gjenopprettet fra: atomicheritage.org
9. James Chadwick (nd). Gjenopprettet fra: famousscientists.org
10. James Chadwick - Biografisk (2014). Nobel Media AB. Gjenopprettet fra: nobelprize.org
11. James Chadwick: Biography & Atomic Theory (nd). Gjenopprettet fra: study.com
12. Principles of fysisk vitenskap (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Gjenopprettet fra: britannica.com
13. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2018). Oppdagelse av nøytronet. Gjenopprettet fra: en.wikipedia.org.