JAMES CHADWICK: BIOGRAFI, ATOMMODELL, EXPERIMENT - VETENSKAP - 2025

James Chadwick (1891-1974) var en ledande engelsk fysiker erkänd för upptäckten av neutronen 1932. Kort efter, 1935, tilldelades han Nobelpriset i fysik för sitt bidrag till det vetenskapliga samhället. Chadwicks oro över neutrala anklagelser uppstod cirka tio år innan han kunde bevisa att de fanns.

Innan denna kontroll utförde Chadwick flera experiment som inte lyckades. Det var framgångsrikt 1932, då det var baserat på experimenten från den franska Irène Joliot-Curie och Frédéric Joliot. Senare ägnade Chadwick sig åt forskning om användningen av kärnklyvning för att skapa krigsvapen.

Biografi

ursprung

Chadwick föddes i staden Bollington, nordost i England, den 20 oktober 1891. Han var son till två ödmjuka arbetare: hans far arbetade på järnvägssystemet och hans mor var en hushållsarbetare.

Från en mycket ung ålder framträdde Chadwick som ett introvert och extremt intelligent barn. Han började gymnasieskolan i Manchester, och vid 16 års ålder vann han ett stipendium för att studera ren fysik vid den nedlagda Victoria University of Manchester.

Akademisk träning

Det unga löftet om fysik började formellt sina universitetsstudier 1908, 17 år gammal.

Han hade en enastående passering genom akademin, och under det sista året av sin karriär deltog han i undersökningarna av Nobelprisvinnaren Ernest Rutheford om sönderdelningen av elementen och kemin för radioaktiva ämnen.

Efter att ha fått sin examen i fysik 1911, skrev han in en magisterexamen i fysik, som han framgångsrikt avslutade 1913. Under den tiden fortsatte han att arbeta hand i hand med Rutheford i sitt laboratorium.

Senare fick han ett professionellt stipendium som tillät honom att flytta till Berlin, Tyskland, för att fortsätta forskning om betastrålning tillsammans med den tyska fysikern Hans Geiger vid Technische Hochschule.

Under sin vistelse i Berlin började första världskriget i juli 1914. På grund av en anklagelse om spionage var han internerad i ett koncentrationsläger för civila i Ruhleben fram till 1918.

1919 återvände Chadwick till England och började sin doktorsexamen vid University of Cambridge. Samtidigt återupptog han Ruthefords forskningsarbete, som då ledde Cavendish Laboratory på den berömda institutionen.

1921, 21 år gammal, fick han sin doktorsexamen (filosofidoktor) och presenterade ett särskilt forskningsdokument om kärnkrafter och atomnummer.

1923 utnämndes han till assisterande forskningsdirektör vid Cambridge Cavendish Laboratory. Chadwick tjänade i denna roll fram till 1935, då han bestämde sig för att flytta till University of Liverpool.

Karriär

Tack vare hans vetenskapliga bidrag tilldelades han Hughes-medaljen 1932. Detta erkännande, beviljat av Royal Society of London, belönar dem som gör upptäckter om fysiska vetenskaper och / eller deras praktiska tillämpningar.

1935 tilldelades han Nobelpriset i fysik för upptäckten av neutronen som en elementär partikel utan elektrisk laddning i atomkärnan.

Under andra världskriget tog Chadwick ett aktivt deltagande i den brittiska kommittén för MAUD, en kommission som inrättades för att analysera genomförbarheten av att använda kärnkraftteknologi vid tillverkning av en bomb.

James Chadwick var också en central del av Tube Alloys-projektet, ett forskningsprogram som godkänts och finansierades av Storbritannien med stöd från Kanada, för att utveckla kärnvapen under andra världskriget.

Chadwick noterades för sin intelligens och politiska ställning under denna period, eftersom hans förslag fungerade som en bro för samarbetsundersökningsförhandlingar mellan Storbritannien, Kanada och USA.

Manhattan-projektet

Mot slutet av andra världskriget tog Chadwick över stafetten av det brittiska uppdraget i Manhattan-projektet. Det senare var ett gemensamt forskningsprojekt mellan USA, Storbritannien och Kanada med syftet att utveckla den första atombomben.

Chadwick hade fri tillgång till all konfidentiell information om projektet: mönster, planer, data, uppskattningar etc. trots att han var en civil och inte en amerikan; Det är värt att notera att båda villkoren var exklusiva för att delta i projektet.

Han blev senare till en engelsk riddare 1945 och ett år senare tilldelade USA honom Medal of Merit för hans modiga bidrag till Manhattan-projektet.

Kärnarsenal för England

I slutet av andra världskriget främjade Chadwick starkt initiativet för Förenade kungariket att utveckla sitt eget kärnvapenarsenal.

I strävan efter detta mål valdes Chadwick till ledamot i den brittiska rådgivande kommittén för atomenergi och fungerade också som Storbritanniens företrädare för FN: s atomenergikommission.

Runt 1948 tjänade James Chadwick som professor vid Gonville & Caius College, University of Cambridge. Sedan, 1950, hedrades han igen av Royal Society of London genom att ta emot Copley-medaljen.

8 år senare beslutar han att frivilligt gå i pension till Nord Wales. James Chadwick gick bort den 24 juli 1974 i Cambridge.

Chadwick Atomic Model

Chadwicks atommodell fokuserar på modellering av atomkärnan som inte bara består av protoner (positiva laddningar) utan också av neutroner (neutrala laddningar).

Chadwicks ansträngningar för att demonstrera förekomsten av neutrala partiklar började på 1920-talet. Men vid den tiden gjorde den framstående forskaren flera försök till ingen nytta. Ett decennium senare replikerade Chadwick experimenten med Irène Joliot-Curie (dotter till Marie Curie och Pierre Curie) och Frédéric Joliot (Irens make) i Frankrike.

Detta par forskare hade lyckats utvisa protoner från ett paraffinvaxprov med gammastrålar.

Chadwick trodde att gammastråleutsläppet innehöll neutrala partiklar och att dessa partiklar var de som hade kolliderat med vaxprovet, vilket därefter inducerade frisättningen av protoner från vaxet.

Därför försökte han replikera dessa experiment på Cavendish Laboratory och använde polonium - som hade använts av Curies som en källa till gammastrålar - för att bestråla beryllium med alfapartiklar.

Denna strålning påverkade sedan ett liknande paraffinvaxprov, och protonerna i det provet drevs våldsamt bort från materialet.

Protonernas beteende observerades med hjälp av en liten joniseringskammare, anpassad till experimentet av Chadwick själv.

Chadwick upptäckte att beteendet hos de protoner som frigjordes av vaxet endast kunde förklaras om dessa partiklar hade kolliderat med andra elektriskt neutrala partiklar och med en mycket likadan massa.

Två veckor senare publicerade James Chadwick en artikel i den vetenskapliga tidskriften Nature om neutrons eventuella existens.

Emellertid tänkte Chadwick ursprungligen modellen med tanke på att neutronen var ett arrangemang bestående av en proton och en elektron, vilket genererade den neutrala laddningen. Senare visade den tyska fysikern Werner Heisenberg att neutronen var en enda, elementär partikel.

experiment

Efter upptäckten av neutronen fokuserade Chadwick på att gå längre och längre med avseende på karaktäriseringen av denna nya atomkomponent.

Upptäckten av neutronen och Chadwicks atommodell revolutionerade den traditionella vetenskapssynen, med tanke på kollisionerna mellan neutroner med atomkärnorna och utvisning av protoner ur atomen.

Beta-sönderdelning är en process genom vilken beta-partiklar (elektron eller positron) släpps ut från atomens kärna för att balansera närvaron av protoner och neutroner i atomkärnan.

På grund av denna process genomfördes otaliga experiment över hela världen, motiverade av Chadwicks upptäckt, för att inducera omvandlingen av vissa neutroner till protoner.

Eftersom varje kemiskt element identifieras enligt antalet protoner det har, öppnade tidigare experiment dörren för skapande och / eller upptäckt av nya kemiska element med ett större antal protoner under deras bälte.

Nuclear fision

Chadwick betonade sina senare analyser av användningen av neutroner för att dela upp tunga kärnatomer i flera mindre kärnor genom processen med kärnklyvning.

Det heter detta sätt eftersom uppdelningen sker i atomkärnan och producerar en extremt stor mängd energi. Detta koncept användes för design av kraftfulla kärnvapen.

Chadwick finansierade till och med köpet av en partikelaccelerator under sin tid i Liverpool, och använde en del av intäkterna från att vinna Nobelpriset 1935 för detta.

Chadwicks bidrag till vetenskapen

James Chadwicks bidrag till vetenskapen inkluderar upptäckten av neutronen, som han vann Nobelpriset i fysik 1935. Han deltog också i konstruktionen av atombomben i USA, skrev om strålning från radioaktiva ämnen och upptäckte tritium. .

Upptäckten av neutronen

Under sin forskning vid Cavendish Laboratory i Cambridge genomförde Rutherford och Chadwick experiment med alfapartiklar för att fråga om atomkärnans natur. Det är värt att notera att atomkärnan upptäcktes av Rutherford 1911.

Dessa undersökningar genomfördes genom att analysera en strålning som aldrig sågs förut från beryllium när detta material utsattes för bombardemanget av alfapartiklar.

Denna strålning bestod av masspartiklar som mycket liknar protonens massa, men utan elektrisk laddning. Dessa partiklar kallades neutroner på grund av neutraliteten i deras sammansättning.

Chadwick gjorde denna upptäckt i mitten av 1932 och definierade därmed lokalerna för Chadwicks atommodell, vars detaljer är uppdelade i nästa avsnitt av denna artikel.

Kärnkraftsundersökningar

Upptäckten av neutronen av Chadwick satt platsen för upptäckten av kärnklyvning och utvecklingen av krigsvapen med denna teknik.

Chadwick fann att genom att bombardera ett elementets atom med neutroner kan kärnan i detta material tränga igenom och delas, vilket genererar en betydande mängd energi.

Därifrån meddelade Chadwick att denna typ av teknik var oundviklig för utveckling av krigsvapen och engagerades direkt i diplomatiska frågor relaterade till denna process i USA och England.

Chadwick samarbetade i konstruktionen av atombomben tillsammans med andra amerikanska och kanadensiska forskare mellan 1943 och 1945.

Han var ansvarig för att leda den engelska vetenskapliga delegationen som arbetade i Los Álamos laboratorium, i New Mexico, USA. 1939 började USA undersöka Manhattan-projektet, kodenamnet för atombomben.

President Franklin Delano Roosevelt varnades av kärnkraftsforskarna Edward Teller, Leó Szilárd och Eugene Wigner, genom Albert Einstein, om användningen av kärnkraftsspaltning för nazisternas produktion av bomber.

Upptäckt av tritium

Tritium hade redan identifierats 1911 av den engelska forskaren Joseph John Thomson, men han trodde att det var en triatomisk molekyl.

Ernest Rutherford hade också redan meddelat det, men det var först 1934 som Chadwick, som arbetade för Rutherfords team, katalogiserade det som en väteisotop.

Tritium är en radioaktiv isotop av väte, vars symbol är ³H. Den består av en kärna som består av en proton och två neutroner.

Tritium genereras genom bombardering med fria neutroner av kväve, litium och bor.

Underlättande av klyvning uran 235

Upptäckten av neutronen av James Chadwick underlättade kärnklyvning; det vill säga separering av uran 235 från uran -238, ett kemiskt element som finns i naturen.

Anrikning av uran 235 är den process som naturligt uran genomgår för att erhålla isotopen 235 och producera kärnenergi. Klyvning är en kärnreaktion; det vill säga det utlöses i atomens kärna.

Denna kemiska reaktion inträffar när en tung kärna delas upp i två eller flera mindre kärnor och vissa biprodukter som fotoner (gammastrålar), fria neutroner och andra fragment av kärnan.

Fördraget om strålning av radioaktiva ämnen

1930 skrev James Chadwick en avhandling om strålning från radioaktiva ämnen.

Chadwick lyckades mäta massan på neutronen och drog slutsatsen att den liknade protonen med en skillnad: att den hade en neutral elektrisk laddning.

Sedan drog han slutsatsen att atomkärnan var uppbyggd av neutroner och protoner och att antalet protoner var liknande det för elektroner.

Hans forskning och bidrag till fysiklaboratoriets arbete vid University of Manchester och University of Cambridge i England var nyckeln till kunskapen om kärnenergi och konstruktionen av Rutherfords atomodell.

Artiklar av intresse

Schrödingers atomodell.

De Broglie atommodell.

Heisenberg atommodell.

Perrins atommodell.

Thomsons atommodell.

Daltons atommodell.

Dirac Jordan atommodell.

Atomisk modell av Democritus.

Bohrs atomodell.

Sommerfeld atommodell.

referenser

1. J. Chadwick, The Existence of a Neutron, Proc. Roy. Soc. A 136 (1932) Hämtad 18 december 2017 från chemteam.info
2. Chadwick (1891-1974). Samråd med losavancesdelaquimica.com
3. James Chadwick - biografi. Samråd med Buscabiografias.com
4. Pérez Aguirre, Gabriela. Kemi 1. En konstruktivistisk metod, volym 1. Samordnat av books.google.co.ve
5. James Chadwick. Samråd med es.wikipedia.org
6. Brown, Andrew (1997). Neutronen och bomben: en biografi om Sir James Chadwick. Oxford University Press. Återställdes från amazon.co.uk
7. James Chadwick (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Återställd från: britannica.com
8. James Chadwick (nd). Återställd från: atomicheritage.org
9. James Chadwick (nd). Återställd från: famousscientists.org
10. James Chadwick - Biographical (2014). Nobel Media AB. Återställd från: nobelprize.org
11. James Chadwick: Biografi & Atomic Theory (nd). Återställd från: study.com
12. Principer of fysisk vetenskap (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Återställd från: britannica.com
13. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2018). Upptäckten av neutronen. Återställd från: en.wikipedia.org.