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

James Chadwick (1891-1974) bio je vodeći engleski fizičar koji je prepoznat zbog otkrića neutrona 1932. Ubrzo nakon toga, 1935., dobio je Nobelovu nagradu za fiziku za svoj doprinos znanstvenoj zajednici. Chadwickova zabrinutost zbog neutralnih optužbi pojavila se oko 10 godina prije nego što je uspio dokazati njihovo postojanje.

Prije ove provjere, Chadwick je izveo nekoliko eksperimenata koji nisu bili uspješni. Uspješno je bilo 1932., kada je zasnovan na eksperimentima Francuza Irène Joliot-Curie i Frédéric Joliot. Kasnije se Chadwick posvetio istraživanju uporabe nuklearne fisije za stvaranje ratnog oružja.

Biografija

podrijetlo

Chadwick je rođen u gradu Bollington, na sjeveroistoku Engleske, 20. listopada 1891. Bio je sin dvoje skromnih radnika: otac je radio na željezničkom sustavu, a majka domaći radnik.

Chadwick se od malih nogu isticao kao introvertirano i izuzetno inteligentno dijete. Srednju školu započeo je u Manchesteru, a u dobi od 16 godina stekao je stipendiju za studij čiste fizike na pokvarenom sveučilištu Victoria u Manchesteru.

Akademska obuka

Mlado obećanje fizike formalno je započelo svoje sveučilišne studije 1908. godine, u dobi od 17 godina.

Imao je izvanredan prolaz kroz akademiju, a u posljednjoj godini karijere prisustvovao je istragama dobitnika Nobelove nagrade Ernesta Rutheforda o raspadu elemenata i kemiji radioaktivnih tvari.

Nakon što je stekao diplomu iz fizike 1911. godine, upisao je magistarski rad iz fizike, koji je uspješno završio 1913. Za to vrijeme nastavio je raditi zajedno s Ruthefordom u svom laboratoriju.

Kasnije mu je dodijeljena profesionalna stipendija koja mu je omogućila da se preseli u Berlin, Njemačka, gdje će zajedno s njemačkim fizikom Hansom Geigerom na Technische Hochschule nastaviti daljnje istraživanje beta zračenja.

Za vrijeme boravka u Berlinu, prvi svjetski rat počeo je u srpnju 1914. Zbog optužbe za špijunažu bio je interniran u koncentracijski logor za civile u Ruhlebenu do 1918. godine.

Chadwick se 1919. vratio u Englesku i započeo doktorat na Sveučilištu u Cambridgeu. U međuvremenu se pridružio istraživačkom radu Rutheforda, koji je do tada vodio laboratorij Cavendish ugledne institucije.

1921. godine, u dobi od 21 godine, doktorirao je filozofiju, prezentirajući poseban znanstveni rad o nuklearnim silama i atomskim brojevima.

1923. godine imenovan je pomoćnikom direktora istraživanja u Cambridge Cavendish Laboratoryu. Chadwick je u toj ulozi služio do 1935. godine, kada se odlučio preseliti na University of Liverpool.

Karijera

Zahvaljujući svojim znanstvenim doprinosima, 1932. godine nagrađen je Hughesovom medaljom. Ovo priznanje, koje dodjeljuje Kraljevsko društvo Londona, nagrađuje one koji otkrivaju fizičke znanosti i / ili njihove praktične primjene.

1935. dobio je Nobelovu nagradu za fiziku za otkriće neutrona kao elementarne čestice bez električnog naboja smještenog u atomskom jezgru.

Za vrijeme Drugog svjetskog rata Chadwick je aktivno sudjelovao u Britanskom odboru MAUD-a, komisiji stvorenoj za analizu izvodljivosti korištenja nuklearne tehnologije u proizvodnji bombe.

James Chadwick također je bio središnji dio projekta Tube Alloys Project, istraživačkog programa koji je odobrila i financirala Ujedinjeno Kraljevstvo uz podršku Kanade za razvoj nuklearnog oružja tijekom Drugog svjetskog rata.

Chadwick je bio poznat po svojoj duhovitosti i političkoj spremnosti u ovom razdoblju, jer su njegovi prijedlozi poslužili kao most za pregovaračke pregovore o suradnji između Ujedinjenog Kraljevstva, Kanade i Sjedinjenih Država.

Manhattan Project

Krajem Drugog svjetskog rata Chadwick je preuzeo palicu britanske misije u Manhattanskom projektu. Potonji je bio zajednički istraživački projekt između Sjedinjenih Država, Velike Britanije i Kanade s ciljem razvoja prve atomske bombe.

Chadwick je imao slobodan pristup svim povjerljivim informacijama projekta: nacrtima, planovima, podacima, procjenama itd., Unatoč tome što je civil, a ne Amerikanac; Vrijedi napomenuti da su oba uvjeta bila isključiva za sudjelovanje u projektu.

Kasnije je postao engleskim vitezom 1945. godine, a godinu dana kasnije SAD su mu dodijelile Medalju za zasluge za doprinos hrabrosti na Manhattanskom projektu.

Nuklearni arsenal za Englesku

Na kraju Drugog svjetskog rata Chadwick je snažno promicao inicijativu da Velika Britanija razvije svoj vlastiti nuklearni arsenal.

Za ostvarenje tog cilja, Chadwick je izabran za člana Britanskog savjetodavnog odbora za atomsku energiju, a ujedno je bio i predstavnik Velike Britanije u UN-ovoj Komisiji za atomsku energiju.

Oko 1948. James Chadwick služio je kao profesor na koledžu Gonville & Caius na Sveučilištu u Cambridgeu. Potom ga je 1950. godine Kraljevsko društvo Londona ponovno počastilo primanjem Copleyjeve medalje.

8 godina kasnije odlučuje se dobrovoljno povući u Sjeverni Wales. James Chadwick preminuo je 24. srpnja 1974. u gradu Cambridgeu.

Chadwickov atomski model

Chadwickov atomski model usredotočen je na modeliranje atomskog jezgra sastavljenog ne samo od protona (pozitivni naboji), već i od neutrona (neutralni naboji).

Chadwickovi napori da pokaže postojanje neutralnih čestica započeli su u 1920-ima, međutim, u to je vrijeme ugledni znanstvenik pokušao bez uspjeha. Desetljeće kasnije Chadwick je ponovio eksperimente Irène Joliot-Curie (kćeri Marie Curie i Pierre Curie) i Frédéric Joliot (Irènein suprug) u Francuskoj.

Ovaj par znanstvenika uspio je istjerati protone iz uzorka parafinskog voska pomoću gama zraka.

Chadwick je vjerovao da emisija gama zraka sadrži neutralne čestice i da su te čestice one koje su se sudarile s uzorkom voska, što je izazivalo oslobađanje protona iz voska.

Stoga je pokušao ponoviti ove eksperimente u Cavendish Laboratoryju i upotrijebio je polonij - koji su Curies koristili kao izvor gama zraka - za ozračivanje berilija alfa česticama.

To zračenje je tada utjecalo na sličan uzorak parafinskog voska, pa su protoni u tom uzorku nasilno izbačeni iz materijala.

Ponašanje protona opaženo je pomoću male ionizacijske komore, koju je Chadwick osobno prilagodio eksperimentu.

Chadwick je otkrio da se ponašanje protona koje otpušta vosak može objasniti samo ako su se te čestice sudarale s drugim električno neutralnim česticama i s vrlo sličnom masom.

Dva tjedna kasnije James Chadwick objavio je članak u znanstvenom časopisu Nature o mogućem postojanju neutrona.

Međutim, Chadwick je prvotno zamislio model smatrajući da je neutron raspored sastavljen od protona i elektrona koji su stvorili neutralni naboj. Kasnije je njemački fizičar Werner Heisenberg pokazao da je neutron jedna, elementarna čestica.

eksperimenti

Nakon otkrića neutrona, Chadwick se usredotočio na daljnji i daljnji rad u pogledu karakteristika ove nove atomske komponente.

Otkrivanje neutrona i Chadwickov atomski model revolucioniralo je tradicionalno gledište znanosti, s obzirom na sudaranje neutrona s atomskim jezgrama i protjerivanje protona iz atoma.

Beta razgradnja je proces kroz koji se iz jezgre atoma emitiraju beta čestice (elektroni ili pozitroni) kako bi se uravnotežila prisutnost protona i neutrona u atomskom jezgru.

Zbog ovog procesa provedeno je bezbroj pokusa širom svijeta, motivirano Chadwickovim otkrićem, da se inducira pretvaranje nekih neutrona u protone.

Budući da je svaki kemijski element identificiran prema broju protona koje posjeduje, prethodni pokusi otvorili su vrata stvaranju i / ili otkrivanju novih kemijskih elemenata s većim brojem protona ispod njihova pojasa.

Nuklearna fisija

Chadwick je naglasio svoje kasnije analize upotrebe neutrona za dijeljenje atoma teških jezgara u nekoliko manjih jezgara, kroz proces nuklearne fisije.

Nazvan je tako jer se podjela događa u jezgri atoma i proizvodi izuzetno veliku količinu energije. Ovaj je koncept korišten za oblikovanje moćnog nuklearnog oružja.

Chadwick je čak financirao kupnju akceleratora čestica za vrijeme svog boravka u Liverpoolu, koristeći dio prihoda od osvajanja Nobelove nagrade 1935. za to.

Chadwickovi doprinosi znanosti

Među doprinosima Jamesa Chadwicka znanosti ističe se otkriće neutrona, za koje je 1935. dobio Nobelovu nagradu za fiziku. Sudjelovao je i u izgradnji atomske bombe u Sjedinjenim Državama, pisao o zračenju od radioaktivnih tvari i otkrio tritij,

Otkriće neutrona

Tijekom svojih istraživanja u laboratoriji Cavendish u Cambridgeu, Rutherford i Chadwick proveli su eksperimente s alfa česticama kako bi istražili prirodu atomskog jezgra. Vrijedi napomenuti da je atomsko jezgro otkrio Rutherford 1911. godine.

Ova su istraživanja provedena analizom zračenja nikada viđenog prije berilija, kada je ovaj materijal bio izložen bombardiranju alfa čestica.

Ovo zračenje sastojalo se od čestica mase vrlo sličnih masi protona, ali bez električnog naboja. Te su čestice nazvane neutroni, zbog neutralnosti njihovog sastava.

Chadwick je ovo otkriće napravio sredinom 1932. godine i time odredio prostorije Chadwickovog atomskog modela, čiji detalji su detaljno opisani u sljedećem odjeljku ovog članka.

Nuklearna ispitivanja

Chadwickkovo otkriće neutrona postavilo je temelje za otkriće nuklearne fisije i razvoj ratnog oružja ovom tehnologijom.

Chadwick je otkrio da bombardiranjem atoma elementa neutronima, u jezgru ovog materijala može se prodrijeti i cijepati, stvarajući značajnu količinu energije.

Odatle je Chadwick najavio neizbježnost ove vrste tehnologije za razvoj ratnog oružja te se izravno uključio u diplomatske poslove povezane s tim procesom u SAD-u i Engleskoj.

Chadwick je surađivao u izradi atomske bombe zajedno s drugim američkim i kanadskim znanstvenicima između 1943. i 1945.

Bio je zadužen za rukovođenje engleskom znanstvenom delegacijom koja je radila u laboratoriju Los Álamos, u Novom Meksiku, Sjedinjene Države. 1939. Sjedinjene Države počele su istraživati ​​Manhattan Project, kodno ime atomske bombe.

Predsjednika Franklina Delanoa Roosevelta upozorili su nuklearni znanstvenici Edward Teller, Leó Szilárd i Eugene Wigner, preko Alberta Einsteina, o upotrebi nuklearne fisije za proizvodnju bombi od strane nacista.

Otkriće tricija

Tritij je 1911. godine identificirao engleski znanstvenik Joseph John Thomson, ali vjerovao je da je riječ o triatomskoj molekuli.

Ernest Rutherford to je već najavio, ali tek je 1934. godine Chadwick, radeći za tim Rutherforda, katalogizirao kao izotop vodika.

Tritij je radioaktivni izotop vodika, čiji je simbol ³H. Sastoji se od jezgre sastavljene od protona i dva neutrona.

Tritij nastaje bombardiranjem slobodnih neutrona ciljeva dušika, litija i bora.

Olakšavanje cijepanja urana 235

Otkrivanje neutrona Jamesa Chadwicka olakšalo je nuklearnu fisiju; to jest odvajanje urana 235 od urana -238, kemijski element koji se nalazi u prirodi.

Obogaćivanje urana 235 je proces koji prolazi prirodni uran da bi se dobio izotop 235 i proizvela nuklearna energija. Fisija je nuklearna reakcija; to jest pokreće se u jezgri atoma.

Do ove kemijske reakcije dolazi kada se teška jezgra podijeli na dvije ili više manjih jezgara i neke nusprodukte poput fotona (gama zraka), slobodnih neutrona i drugih fragmenata jezgre.

Ugovor o zračenju radioaktivnih tvari

1930. James Chadwick napisao je traktat o zračenju od radioaktivnih tvari.

Chadwick je uspio izmjeriti masu neutrona i zaključio je da je slična masi protona s jednom razlikom: da ima neutralni električni naboj.

Zatim je zaključio da se atomsko jezgro sastoji od neutrona i protona i da je broj protona sličan onome od elektrona.

Njegovo istraživanje i doprinosi radu laboratorija za fiziku na Sveučilištu u Manchesteru i na Sveučilištu Cambridge u Engleskoj bili su ključni za poznavanje nuklearne energije i izgradnju Rutherfordovog atomskog modela.

Članci interesa

Schrödingerov atomski model.

De Broglieov atomski model.

Heisenbergov atomski model.

Perrinov atomski model.

Thomson-ov atomski model.

Daltonov atomski model.

Atomski model Dirac Jordana.

Atomski model Demokrita.

Bohrov atomski model.

Sommerfeldov atomski model.

Reference

1. J. Chadwick, Postojanje neutrona, Proc. Roy. Soc. A 136 (1932.) preuzeto 18. prosinca 2017. s chemteam.info
2. Chadwick (1891-1974). Savjetovan od losavancesdelaquimica.com
3. James Chadwick - biografija. Savjetovan od Buscabiografias.com
4. Pérez Aguirre, Gabriela. Kemija 1. Konstruktivistički pristup, svezak 1. Savjetovali o knjigama.google.co.ve
5. James Chadwick. Savjetovan s es.wikipedia.org
6. Brown, Andrew (1997). Neutron i bomba: životopis Sir Jamesa Chadwicka. Oxford University Press. Oporavak s amazon.co.uk
7. James Chadwick (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Obnova: britannica.com
8. James Chadwick (drugi). Oporavilo sa: atomicheritage.org
9. James Chadwick (drugi). Oporavilo od: famousscientists.org
10. James Chadwick - biografski (2014). Nobel Media AB. Oporavilo od: nobelprize.org
11. James Chadwick: Biografija i atomska teorija (drugo). Oporavilo od: study.com
12. Principi fizičke znanosti (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Obnova: britannica.com
13. Wikipedia, besplatna enciklopedija (2018). Otkrivanje neutrona. Oporavilo sa: en.wikipedia.org.