JAMES CHADWICK: ELÄMÄKERTA, ATOMIMALLI, KOKEET - TIEDE - 2025

James Chadwick (1891-1974) oli johtava englantilainen fyysikko, joka tunnustettiin neutronin löytämisestä vuonna 1932. Pian sen jälkeen, vuonna 1935, hänelle myönnettiin Nobelin fysiikan palkinto hänen panoksestaan ​​tiedeyhteisöön. Chadwickin huolenaihe neutraaleista syytöksistä nousi noin 10 vuotta ennen kuin hän pystyi todistamaan niiden olemassaolon.

Ennen tätä tarkistusta Chadwick teki useita kokeita, jotka olivat epäonnistuneet. Se menestyi vuonna 1932, kun se perustui ranskalaisten Irène Joliot-Curien ja Frédéric Joliotin kokeisiin. Myöhemmin Chadwick omistautui tutkimukselle ydinfission käytöstä sota-aseiden luomiseen.

Elämäkerta

alkuperä

Chadwick syntyi Bollingtonin kaupungissa, Koillis-Englannissa, 20. lokakuuta 1891. Hän oli kahden nöyrän työntekijän poika: hänen isänsä työskenteli rautatiejärjestelmässä ja äitinsä oli kotityöntekijä.

Chadwick erottui hyvin nuoresta iästään introvertti ja erittäin älykäs lapsi. Hän aloitti lukion Manchesterissa, ja 16-vuotiaana hän voitti stipendin puhtaan fysiikan opiskeluun Manchesterin turmeltuneessa Victoria Universityssä.

Akateeminen koulutus

Fysiikan nuori lupaus aloitti virallisesti yliopisto-opintonsa vuonna 1908, 17-vuotiaana.

Hänellä oli erinomainen kulku akatemian läpi, ja uransa viimeisenä vuonna hän osallistui Nobel-palkinnon voittajan Ernest Ruthefordin tutkimuksiin alkuaineiden hajoamisesta ja radioaktiivisten aineiden kemiasta.

Saatuaan fysiikan tutkinnon vuonna 1911, hän ilmoittautui fysiikan maisteriksi, jonka hän suoritti menestyksekkäästi vuonna 1913. Tuona aikana hän jatkoi työskentelyään käsi kädessä Ruthefordin kanssa laboratoriossa.

Myöhemmin hänelle myönnettiin ammatillinen stipendi, joka antoi hänelle mahdollisuuden muuttaa Saksaan Berliinissä jatkamaan beeta-säteilyn tutkimusta yhdessä saksalaisen fyysikon Hans Geigerin kanssa Technische Hochschulessa.

Berliinissä ollessaan ensimmäinen maailmansota alkoi heinäkuussa 1914. Vakoilusyytteen vuoksi hänet internoitiin Ruhlebenin siviilien keskitysleiriin vuoteen 1918 saakka.

Vuonna 1919 Chadwick palasi Englantiin ja aloitti tohtorin tutkinnon Cambridgen yliopistossa. Samaan aikaan hän liittyi uudelleen Ruthefordin tutkimustyöhön, joka johti siihen mennessä kuuluisan laitoksen Cavendish-laboratoriota.

Vuonna 1921, 21-vuotiaana, hän sai tohtorin tutkinnon (filosofiatohtori) esittämällä erityisen tutkimuspaperin ydinvoimista ja atominumeroista.

Vuonna 1923 hänet nimitettiin apulaisjohtajaksi tutkimusjohtajana Cambridge Cavendish Laboratoryssa. Chadwick toimi tässä roolissa vuoteen 1935 saakka, jolloin hän päätti siirtyä Liverpoolin yliopistoon.

Ura

Tieteellisten avustustensa ansiosta hänelle myönnettiin Hughes-mitali vuonna 1932. Lontoon kuninkaallisen yhdistyksen myöntämä tunnustus palkitsee niitä, jotka tekevät löytöjä fysiikan ja / tai niiden käytännön sovelluksista.

Vuonna 1935 hän sai Nobelin fysiikan palkinnon neutronin löytämisestä perushiukkasena, jolla ei ole sähkövarausta ja joka sijaitsee atomin ytimessä.

Toisen maailmansodan aikana Chadwick osallistui aktiivisesti MAUD: n Britannian komiteaan, joka perustettiin tutkimaan ydinteknologian käytön toteutettavuutta pommin valmistuksessa.

James Chadwick oli myös keskeinen osa Tube Alloys Project -hanketta, tutkimusohjelmaa, jonka Yhdistynyt kuningaskunta oli hyväksynyt ja rahoittanut Kanadan tuella, ydinaseiden kehittämiseen toisen maailmansodan aikana.

Chadwick sai tunnustusta älykkyydestään ja poliittisesta kiihkeydestään tänä aikana, koska hänen ehdotuksensa olivat silta Yhdistyneen kuningaskunnan, Kanadan ja Yhdysvaltojen välisiin tutkintayhteistyöneuvotteluihin.

Manhattan-projekti

Toisen maailmansodan loppupuolella Chadwick otti vastaan ​​Ison-Britannian operaation batonin Manhattan-projektissa. Jälkimmäinen oli Yhdysvaltojen, Yhdistyneen kuningaskunnan ja Kanadan yhteinen tutkimusprojekti, jonka tavoitteena oli kehittää ensimmäinen atomipommi.

Chadwickilla oli vapaa pääsy kaikkiin projektin luottamuksellisiin tietoihin: suunnitelmiin, suunnitelmiin, tietoihin, arvioihin jne. Huolimatta siitä, että hän oli siviili eikä amerikkalainen; On syytä huomata, että molemmat ehdot olivat yksinoikeudet osallistua projektiin.

Hänestä tehtiin myöhemmin englantilainen ritari vuonna 1945, ja vuotta myöhemmin Yhdysvallat myönsi hänelle Medal of Merit -palkinnon rohkeudesta Manhattan-projektiin.

Ydinasema Englannissa

Toisen maailmansodan lopussa Chadwick edisti voimakkaasti Yhdistyneen kuningaskunnan aloitetta oman ydinarsenalin kehittämiseksi.

Tämän tavoitteen saavuttamiseksi Chadwick valittiin Britannian atomienergian neuvoa-antavan komitean jäseneksi ja toimi myös Yhdistyneen kuningaskunnan edustajana Yhdistyneiden Kansakuntien atomienergiakomiteassa.

Noin 1948 James Chadwick toimi professorina Gonville & Caius Collegessa, Cambridgen yliopistossa. Sitten, vuonna 1950, Lontoon kuninkaallinen yhdistys sai hänelle kunnianosoituksen vastaanottamalla Copley-mitali.

8 vuotta myöhemmin hän päättää siirtyä vapaaehtoisesti Pohjois-Walesiin. James Chadwick kuoli 24. heinäkuuta 1974 Cambridgen kaupungissa.

Chadwick-atomimalli

Chadwickin atomimalli keskittyy atomin ytimen mallintamiseen, joka koostuu paitsi protoneista (positiiviset varaukset) myös neutroneista (neutraalit varaukset).

Chadwickin pyrkimykset osoittaa puolueettomien hiukkasten olemassaolo alkoivat 1920. Kuitenkin silloin merkittävä tutkija yritti tuloksettomasti useita yrityksiä. Kymmenen vuotta myöhemmin Chadwick toisti Irène Joliot-Curien (Marie Curien ja Pierre Curie tytär) ja Frédéric Joliotin (Irènen aviomies) kokeilut Ranskassa.

Tämä tutkijapari oli onnistunut karkaamaan protonit parafiinivahanäytteestä gammasäteitä käyttämällä.

Chadwick uskoi, että gammasäteiden säteily sisälsi neutraaleja hiukkasia ja että nämä hiukkaset olivat niitä, jotka olivat törmäneet vahanäytteeseen, indusoiden myöhemmin protonien vapautumisen vahasta.

Siksi hän yritti toistaa näitä kokeita Cavendish-laboratoriossa ja käytti poloniumia - jota curies olivat käyttäneet gammasäteiden lähteenä - säteilyttääkseen berylliumin alfahiukkasilla.

Tämä säteily vaikutti sitten samanlaiseen parafiinivahanäytteeseen, ja kyseisen näytteen protonit karkotettiin voimakkaasti materiaalista.

Protonien käyttäytymistä tarkkailtiin pienellä ionisaatiokammiolla, joka oli mukautettu Chadwickin itse kokeeseen.

Chadwick havaitsi, että vahan vapauttamien protonien käyttäytymistä voitiin selittää vain, jos nuo hiukkaset olivat törmäneet muihin sähköisesti neutraaleihin hiukkasiin ja hyvin samanlaisella massalla.

Kaksi viikkoa myöhemmin James Chadwick julkaisi Nature-lehdessä artikkelin neutronien mahdollisesta olemassaolosta.

Chadwick kuitenkin suunnitteli alun perin mallin ottaen huomioon, että neutroni oli protonista ja elektronista koostuva järjestely, joka muodosti neutraalin varauksen. Myöhemmin saksalainen fyysikko Werner Heisenberg osoitti, että neutroni oli yksi alkuainehiukkas.

kokeilut

Neutronin löytämisen jälkeen Chadwick keskittyi etenemään pidemmälle tämän uuden atomikomponentin karakterisoinnissa.

Neutronin ja Chadwickin atomimallin löytäminen mullisti perinteisen tieteenäkökulman, kun otetaan huomioon neutronien törmäykset atomiytimiin ja protonien karkottaminen atomista.

Beetahajoaminen on prosessi, jonka kautta beetahiukkaset (elektronit tai positronit) vapautuvat atomin ytimestä protonien ja neutronien läsnäolon tasapainottamiseksi atomin ytimessä.

Tämän prosessin ansiosta Chadwickin havainnon perusteella motivoitiin lukemattomia kokeiluja maailmanlaajuisesti indusoimaan joidenkin neutronien muuttuminen protoneiksi.

Koska jokainen kemiallinen elementti tunnistetaan sen protonien lukumäärän perusteella, aikaisemmat kokeet avasivat oven uusien kemiallisten elementtien luomiseen ja / tai löytämiseen, joissa hihnan alla on enemmän protoneja.

Ydintarkastus

Chadwick korosti myöhempiä analyysejään neutronien käytöstä raskaiden ydinatomien jakamiseksi useampaan pienempään ytimeen ydinfissioprosessin kautta.

Se on nimetty tällä tavalla, koska jakautuminen tapahtuu atomin ytimessä ja tuottaa erittäin suuren määrän energiaa. Tätä konseptia käytettiin voimakkaiden ydinaseiden suunnittelussa.

Chadwick jopa rahoitti hiukkaskiihdyttimen ostoa aikanaan Liverpoolissa käyttämällä tätä varten osa tulosta, joka saatiin Nobel-palkinnon voittamisesta vuonna 1935.

Chadwickin osallistuminen tieteeseen

James Chadwickin panos tieteeseen sisältää neutronin löytämisen, josta hän voitti fysiikan Nobel-palkinnon vuonna 1935. Hän osallistui myös atomipommin rakentamiseen Yhdysvalloissa, kirjoitti radioaktiivisten aineiden säteilystä ja löysi tritiumia..

Neutronin löytö

Tutkimuksensa aikana Cavendishin laboratoriossa Cambridgessä Rutherford ja Chadwick tekivät kokeita alfahiukkasilla tutkiakseen atomin ytimen luonnetta. On syytä huomata, että Rutherford löysi atomin ytimen vuonna 1911.

Nämä tutkimukset suoritettiin analysoimalla säteilyä, jota ei koskaan ennen nähty päästävän berylliumista, kun tämä materiaali altistettiin alfahiukkasten pommituksille.

Tämä säteily koostui massahiukkasista, jotka olivat hyvin samanlaisia ​​kuin protonin massa, mutta ilman sähkövarausta. Näitä hiukkasia kutsuttiin neutroneiksi koostumuksensa neutraalisuuden vuoksi.

Chadwick teki tämän löytön vuoden 1932 puolivälissä, määritteleen siten Chadwickin atomimallin tilat, joiden yksityiskohdat esitetään yksityiskohtaisesti tämän artikkelin seuraavassa osassa.

Ydintutkimukset

Chadwickin löytämä neutroni loi perustan ydinfission löytämiselle ja sota-aseiden kehittämiselle tällä tekniikalla.

Chadwick havaitsi, että pommittamalla elementin atomia neutroneilla, tämän materiaalin ydin voi tunkeutua ja halkeaa, jolloin syntyy huomattava määrä energiaa.

Sieltä Chadwick ilmoitti tämän tyyppisen tekniikan väistämättömyydestä sota-aseiden kehittämisessä ja liittyi suoraan tähän prosessiin liittyviin diplomaattisiin asioihin Yhdysvalloissa ja Englannissa.

Chadwick teki yhteistyötä atomipommin rakentamisessa yhdessä muiden amerikkalaisten ja kanadalaisten tutkijoiden kanssa vuosina 1943 - 1945.

Hän vastasi Englannin tieteellisen valtuuskunnan ohjaamisesta, joka työskenteli Los Álamos -laboratoriossa, New Mexico, Yhdysvallat. Vuonna 1939 Yhdysvallat aloitti Manhattan-projektin, atomipommin koodinimen, tutkimuksen.

Ydintutkijat Edward Teller, Leó Szilárd ja Eugene Wigner varoittivat presidentti Franklin Delano Rooseveltia Albert Einsteinin välityksellä ydinfission käytöstä pommitusprosessissa natseilla.

Tritiumin löytö

Englantilainen tutkija Joseph John Thomson tunnisti tritiumin jo vuonna 1911, mutta hän uskoi, että se oli triatominen molekyyli.

Ernest Rutherford oli jo ilmoittanut siitä, mutta vasta 1934 Rutherfordin ryhmässä työskentelevä Chadwick luetteloi sen vedyn isotoopiksi.

Tritium on vedyn radioaktiivinen isotooppi, jonka symboli on ³H. Se koostuu ytimestä, joka koostuu protonista ja kahdesta neutronista.

Tritium syntyy pommittamalla typen, litiumin ja boorin vapailla neutroneilla.

Uraani 235 -fission helpottaminen

James Chadwick löysi neutronin, mikä helpotti ydinfissiota; toisin sanoen uraani 235 erotetaan uraanista -238, luonnossa löydetystä kemiallisesta elementistä.

Uraanin 235 rikastaminen on prosessi, jonka luonnollinen uraani käy läpi isotoopin 235 saamiseksi ja ydinenergian tuottamiseksi. Fissio on ydinreaktio; eli se laukaistaan ​​atomin ytimessä.

Tämä kemiallinen reaktio tapahtuu, kun raskas ydin on jaettu kahteen tai useampaan pienempään ytimeen ja joihinkin sivutuotteisiin, kuten fotonit (gammasäteet), vapaat neutronit ja muut ytimen fragmentit.

Radioaktiivisten aineiden säteilyä koskeva sopimus

Vuonna 1930 James Chadwick kirjoitti tutkielman radioaktiivisten aineiden säteilystä.

Chadwick onnistui mitaamaan neutronin massan ja päätteli, että se oli samanlainen kuin protoni, yhdellä erolla: että sillä oli neutraali sähkövaraus.

Sitten hän päätteli, että atomin ydin koostui neutroneista ja protoneista ja protonien lukumäärä oli samanlainen kuin elektronien.

Hänen tutkimuksensa ja panoksensa Manchesterin yliopiston ja Englannin Cambridgen yliopiston fysiikan laboratorion työhön olivat avaimet ydinenergian tuntemiseen ja Rutherfordin atomimallin rakentamiseen.

Kiinnostavat artikkelit

Schrödingerin atomimalli.

De Broglie-atomimalli.

Heisenbergin atomimalli.

Perrinin atomimalli.

Thomsonin atomimalli.

Daltonin atomimalli.

Dirac Jordan-atomimalli.

Democrituksen atomimalli.

Bohrin atomimalli.

Sommerfeldin atomimalli.

Viitteet

1. J. Chadwick, Neutronin olemassaolo, Proc. Roy. Soc. A 136 (1932) Haettu 18. joulukuuta 2017 osoitteesta chemteam.info
2. Chadwick (1891-1974). Kuullut sivustolta losavancesdelaquimica.com
3. James Chadwick - elämäkerta. Neuvottelussa Buscabiografias.com
4. Pérez Aguirre, Gabriela. Kemia 1. Konstruktivistinen lähestymistapa, osa 1. Konsultoitu osoitteesta books.google.co.ve
5. James Chadwick. Kuullut sivustolta es.wikipedia.org
6. Brown, Andrew (1997). Neutron ja pommi: Sir James Chadwickin elämäkerta. Oxford University Press. Palautettu osoitteesta amazon.co.uk
7. James Chadwick (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Elpynyt: britannica.com
8. James Chadwick (toinen). Palautettu osoitteesta: atomicheritage.org
9. James Chadwick (toinen). Palautettu osoitteesta: famousscientists.org
10. James Chadwick - elämäkerta (2014). Nobel Media AB. Palautettu osoitteesta: nobelprize.org
11. James Chadwick: Elämäkerta ja atomiteoria (toinen). Palautettu osoitteesta study.com
12. Fysiikan periaatteet (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Elpynyt: britannica.com
13. Wikipedia, ilmainen tietosanakirja (2018). Neutronin löytö. Palautettu osoitteesta: en.wikipedia.org.