JAMES CHADWICK: BIOGRAFI, ATOMMODEL, EKSPERIMENTER - VIDENSKAB - 2025

James Chadwick (1891-1974) var en fremtrædende engelsk fysiker anerkendt for opdagelsen af ​​neutronen i 1932. Kort efter, i 1935, blev han tildelt Nobelprisen i fysik for hans bidrag til det videnskabelige samfund. Chadwicks bekymring over neutrale anklager opstod omkring 10 år, før han var i stand til at bevise deres eksistens.

Før denne kontrol udførte Chadwick adskillige eksperimenter, der ikke var succesrige. Det lykkedes i 1932, da det var baseret på eksperimenterne med den franske Irène Joliot-Curie og Frédéric Joliot. Senere viet Chadwick sig til forskning i brugen af ​​nuklear fission til oprettelse af krigsvåben.

Biografi

oprindelser

Chadwick blev født i byen Bollington, nordøst i England, den 20. oktober 1891. Han var søn af to ydmyge arbejdere: hans far arbejdede på jernbanesystemet, og hans mor var husarbejder.

Fra en meget ung alder stod Chadwick frem som et indadvendt og ekstremt intelligent barn. Han begyndte ungdomsskolen i Manchester, og i en alder af 16 vandt han et stipendium til at studere ren fysik ved det nedlagte Victoria University of Manchester.

Akademisk uddannelse

Det unge løfte om fysik begyndte formelt sine universitetsstudier i 1908, i en alder af 17.

Han havde en enestående passage gennem akademiet, og i det sidste år af sin karriere deltog han i undersøgelserne af Nobelprisvinderen Ernest Rutheford om opløsning af elementerne og kemi af radioaktive stoffer.

Efter at have fået sin grad i fysik i 1911 tilmeldte han sig en kandidatgrad i fysik, som han med succes afsluttede i 1913. I løbet af den tid fortsatte han med at arbejde hånd i hånd med Rutheford på sit laboratorium.

Senere blev han tildelt et professionelt stipendium, der gjorde det muligt for ham at flytte til Berlin, Tyskland for at undersøge yderligere betastråling sammen med den tyske fysiker Hans Geiger ved Technische Hochschule.

Under sit ophold i Berlin begyndte første verdenskrig i juli 1914. På grund af en beskyldning om spionage blev han interneret i en koncentrationslejr for civile i Ruhleben indtil 1918.

I 1919 vendte Chadwick tilbage til England og begyndte sin doktorgrad ved University of Cambridge. I mellemtiden deltog han igen i Ruthefords forskningsarbejde, der på det tidspunkt ledede Cavendish Laboratory på den berømte institution.

I 1921, i en alder af 21, opnåede han sin Ph.D.-grad (Philosophie Doctor) og præsenterede et særligt forskningsdokument om kernekræfter og atomnummer.

I 1923 blev han udnævnt til assisterende direktør for forskning ved Cambridge Cavendish Laboratory. Chadwick tjente i denne rolle indtil 1935, da han besluttede at flytte til University of Liverpool.

Karriere

Takket være hans videnskabelige bidrag blev han tildelt Hughes-medaljen i 1932. Denne anerkendelse, der blev tildelt af Royal Society of London, belønner dem, der gør opdagelser om de fysiske videnskaber og / eller deres praktiske anvendelser.

I 1935 blev han tildelt Nobelprisen i fysik for opdagelsen af ​​neutronen som en elementær partikel uden elektrisk ladning placeret i atomkernen.

Under 2. verdenskrig deltog Chadwick aktiv i det britiske udvalg af MAUD, en kommission oprettet for at analysere muligheden for at bruge nuklear teknologi til fremstilling af en bombe.

James Chadwick var også en central del af Tube Alloys-projektet, et forskningsprogram, der er godkendt og finansieret af Det Forenede Kongerige med støtte fra Canada, til at udvikle atomvåben under 2. verdenskrig.

Chadwick blev kendt for sin viden og politiske holdning i denne periode, da hans forslag tjente som en bro til samarbejdsundersøgelsesforhandlinger mellem Det Forenede Kongerige, Canada og De Forenede Stater.

Manhattan-projektet

Mot slutningen af ​​2. verdenskrig overtog Chadwick stafetten af ​​den britiske mission i Manhattan-projektet. Sidstnævnte var et fælles forskningsprojekt mellem De Forenede Stater, Det Forenede Kongerige og Canada med det formål at udvikle den første atombombe.

Chadwick havde fri adgang til alle fortrolige oplysninger om projektet: design, planer, data, estimater osv., På trods af at være en civil og ikke en amerikaner; Det er værd at bemærke, at begge betingelser var eksklusive for at deltage i projektet.

Han blev senere gjort til en engelsk ridder i 1945, og et år senere tildelte USA ham Medal of Merit for hans bidrag til mod til Manhattan-projektet.

Atomarsenal for England

Efter afslutningen af ​​den anden verdenskrig fremmede Chadwick kraftigt initiativet til, at Det Forenede Kongerige udviklede sit eget nukleære arsenal.

For at nå dette mål blev Chadwick valgt som medlem af det britiske rådgivende udvalg for atomenergi og fungerede også som Storbritanniens repræsentant for De Forenede Nationers Atomenergikommission.

Omkring 1948 tjente James Chadwick som professor ved Gonville & Caius College, University of Cambridge. Derefter, i 1950, blev han igen hædret af Royal Society of London ved at modtage Copley-medaljen.

8 år senere beslutter han sig for frivilligt at trække sig tilbage til Nord Wales. James Chadwick døde den 24. juli 1974 i byen Cambridge.

Chadwick Atomic Model

Chadwicks atommodel fokuserer på modellering af atomkernen, der ikke kun består af protoner (positive ladninger), men også neutroner (neutrale ladninger).

Chadwicks bestræbelser på at demonstrere eksistensen af ​​neutrale partikler begyndte i 1920'erne. På den tid gjorde den fremtrædende videnskabsmand imidlertid flere forsøg uden hjælp. Et årti senere gentog Chadwick eksperimenterne med Irène Joliot-Curie (datter af Marie Curie og Pierre Curie) og Frédéric Joliot (Irène mand) i Frankrig.

Dette par videnskabsmænd havde haft succes med at udvise protoner fra en paraffinvoksprøve ved hjælp af gammastråler.

Chadwick mente, at gammastråleemissionen indeholdt neutrale partikler, og at disse partikler var dem, der havde kollideret med voksprøven, hvilket efterfølgende inducerede frigivelse af protoner fra voksen.

Derfor forsøgte han at gentage disse eksperimenter ved Cavendish Laboratory og brugte polonium - som var blevet brugt af Curies som en kilde til gammastråler - til at bestråle beryllium med alfa-partikler.

Denne stråling påvirkede derefter en lignende paraffinvoksprøve, og protonerne i denne prøve blev voldsomt udvist fra materialet.

Protonenes opførsel blev observeret ved hjælp af et lille ioniseringskammer, tilpasset til eksperimentet af Chadwick selv.

Chadwick opdagede, at opførslen af ​​protoner frigivet af voks kun kunne forklares, hvis disse partikler var kollideret med andre elektrisk neutrale partikler og med en meget lignende masse.

To uger senere offentliggjorde James Chadwick en artikel i det videnskabelige tidsskrift Nature om den mulige eksistens af neutroner.

Imidlertid undfangede Chadwick oprindeligt modellen i betragtning af, at neutronen var et arrangement bestående af en proton og en elektron, der genererede den neutrale ladning. Senere viste den tyske fysiker Werner Heisenberg, at neutronen var en enkelt, elementær partikel.

Eksperimenter

Efter opdagelsen af ​​neutronen fokuserede Chadwick på at gå længere og længere med hensyn til karakteriseringen af ​​denne nye atomkomponent.

Opdagelsen af ​​neutronen og Chadwicks atommodel revolutionerede det traditionelle videnskabssyn i betragtning af neutrons kollisioner med atomkerner og udvisning af protoner ud af atomet.

Beta-nedbrydning er en proces, gennem hvilken beta-partikler (elektron eller positron) udsendes fra atomens kerne for at afbalancere tilstedeværelsen af ​​protoner og neutroner i atomkernen.

På grund af denne proces blev der udført utallige eksperimenter over hele verden, motiveret af Chadwicks opdagelse, for at inducere omdannelsen af ​​nogle neutroner til protoner.

Fordi hvert kemisk element identificeres i henhold til det antal protoner, det har, åbnede tidligere eksperimenter døren til oprettelse og / eller opdagelse af nye kemiske elementer med et større antal protoner under deres bælte.

Nuklear fision

Chadwick understregede sine senere analyser af brugen af ​​neutroner til at opdele tunge kerneatomer i flere mindre kerner gennem processen med nuklear fission.

Det kaldes på denne måde, fordi opdelingen forekommer i atomkernen og producerer en ekstrem stor mængde energi. Dette koncept blev brugt til design af magtfulde atomvåben.

Chadwick finansierede endda købet af en partikelaccelerator i sin tid i Liverpool ved at bruge en del af provenuet fra at vinde Nobelprisen i 1935 til dette.

Chadwicks bidrag til videnskab

James Chadwicks bidrag til videnskab inkluderer opdagelsen af ​​neutronen, som han vandt Nobelprisen i fysik i 1935. Han deltog også i konstruktionen af ​​atombomben i USA, skrev om stråling fra radioaktive stoffer og opdagede tritium..

Opdagelsen af ​​neutronen

Under deres forskning på Cavendish Laboratory i Cambridge udførte Rutherford og Chadwick eksperimenter med alfa-partikler for at forhøre sig om atomkernens natur. Det er værd at bemærke, at atomkernen blev opdaget af Rutherford i 1911.

Disse undersøgelser blev udført ved at analysere en stråling, der aldrig før blev udsendt fra beryllium, da dette materiale blev udsat for bombardement af alfa-partikler.

Denne stråling bestod af massepartikler, der meget lignede protonmassen, men uden elektrisk ladning. Disse partikler blev kaldt neutroner på grund af neutraliteten i deres sammensætning.

Chadwick fandt denne opdagelse i midten af ​​1932 og definerede dermed lokalerne for Chadwicks atommodel, hvis detaljer er beskrevet i det næste afsnit af denne artikel.

Atomundersøgelser

Opdagelsen af ​​neutronen af ​​Chadwick satte etape for opdagelsen af ​​nuklear fission og udviklingen af ​​krigsvåben med denne teknologi.

Chadwick fandt, at kernen i dette materiale ved at bombardere et elements atom med neutroner kan trænge igennem og splitte, hvilket genererer en betydelig mængde energi.

Derfra annoncerede Chadwick uundgåeligheden af ​​denne type teknologi til udvikling af krigsvåben og blev direkte involveret i diplomatiske anliggender relateret til denne proces i USA og England.

Chadwick samarbejdede i konstruktionen af ​​atombomben sammen med andre amerikanske og canadiske forskere mellem 1943 og 1945.

Han var ansvarlig for at lede den engelske videnskabelige delegation, der arbejdede i Los Álamos-laboratoriet, i New Mexico, USA. I 1939 begyndte De Forenede Stater at undersøge Manhattan-projektet, kodenavnet for atombomben.

Præsident Franklin Delano Roosevelt blev advaret af nukleare forskere Edward Teller, Leó Szilárd og Eugene Wigner gennem Albert Einstein om brugen af ​​nuklear fission til produktion af bomber af nazisterne.

Opdagelse af tritium

Tritium var allerede blevet identificeret i 1911 af den engelske videnskabsmand Joseph John Thomson, men han troede, at det var et triatomisk molekyle.

Ernest Rutherford havde allerede annonceret det, men det var først i 1934, at Chadwick, der arbejdede for Rutherfords team, katalogiserede det som en isotop af brint.

Tritium er en radioaktiv isotop af brint, hvis symbol er ³H. Den består af en kerne, der består af en proton og to neutroner.

Tritium genereres ved bombardement med frie neutroner af nitrogen, lithium og bor.

Facilitering af uranium 235 fission

James Chadwicks opdagelse af neutronen letter nuklear fission; dvs. adskillelse af uran 235 fra uran -238, et kemisk element, der findes i naturen.

Berigelse af uran 235 er den proces, som naturligt uran gennemgår for at opnå isotopen 235 og producere kerneenergi. Fission er en atomreaktion; det vil sige, det udløses i atomens kerne.

Denne kemiske reaktion opstår, når en tung kerne er opdelt i to eller flere mindre kerner og nogle biprodukter, såsom fotoner (gammastråler), frie neutroner og andre fragmenter af kernen.

Traktat om stråling af radioaktive stoffer

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

Chadwick formåede at måle neutronens masse og udledte, at den svarede til protonen med en forskel: at den havde en neutral elektrisk ladning.

Derefter konkluderede han, at atomkernen var sammensat af neutroner og protoner, og at antallet af protoner svarede til det for elektroner.

Hans forskning og bidrag til fysiklaboratoriets arbejde på University of Manchester og University of Cambridge i England var nøglen til viden om kerneenergi og konstruktionen af ​​Rutherfords atommodel.

Artikler af interesse

Schrödingers atommodel.

De Broglie atommodel.

Heisenberg atommodel.

Perrins atommodel.

Thomsons atommodel.

Daltons atommodel.

Dirac Jordan atommodel.

Atomisk model af Democritus.

Bohrs atommodel.

Sommerfeld atommodel.

Referencer

1. J. Chadwick, eksistensen af ​​en neutron, Proc. Roy. Soc. A 136 (1932) Hentet den 18. december 2017 fra chemteam.info
2. Chadwick (1891-1974). Konsulteret af losavancesdelaquimica.com
3. James Chadwick - biografi. Konsulteret af Buscabiografias.com
4. Pérez Aguirre, Gabriela. Kemi 1. En konstruktivistisk tilgang, bind 1. Konsulteret af books.google.co.ve
5. James Chadwick. Konsulteret af es.wikipedia.org
6. Brown, Andrew (1997). Neutronen og bomben: en biografi om Sir James Chadwick. Oxford University Press. Gendannes fra amazon.co.uk
7. James Chadwick (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Gendannet fra: britannica.com
8. James Chadwick (nd). Gendannes fra: atomicheritage.org
9. James Chadwick (nd). Gendannes fra: famousscientists.org
10. James Chadwick - Biografisk (2014). Nobel Media AB. Gendannet fra: nobelprize.org
11. James Chadwick: Biografi og atomteori (nd). Gendannes fra: study.com
12. Principper for fysisk videnskab (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Gendannet fra: britannica.com
13. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2018). Opdagelse af neutronen. Gendannet fra: en.wikipedia.org.