ДЖЕЙМС ЧАДУИК: БИОГРАФИЯ, АТОМЕН МОДЕЛ, ЕКСПЕРИМЕНТИ - НАУКА

Джеймс Чадуик (1891-1974) е водещ английски физик, признат за откриването на неутрона през 1932 г. Малко след това, през 1935 г., е удостоен с Нобелова награда по физика за приноса си към научната общност. Загрижеността на Чадуик за неутралните обвинения възниква около 10 години, преди той да успее да докаже съществуването им.

Преди тази проверка Чадуик извърши няколко експеримента, които бяха неуспешни. Той е успешен през 1932 г., когато се основава на експериментите на френските Ирен Жолио-Кюри и Фредерик Жолио. По-късно Чадуик се посвещава на изследванията на използването на ядрения делене за създаване на военни оръжия.

биография

произход

Чадуик е роден в град Болингтън, в североизточната част на Англия, на 20 октомври 1891 г. Той е син на двама скромни работници: баща му е работил по железопътната система, а майка му - домашен работник.

От съвсем млада възраст Чадуик се открояваше като интровертно и изключително интелигентно дете. Започва средно училище в Манчестър, а на 16-годишна възраст печели стипендия за изучаване на чиста физика в несъществуващия университет на Виктория в Манчестър.

Академично обучение

Младото обещание за физика започва официално следването си в университета през 1908 г., на 17-годишна възраст.

Той имаше изключителен проход през академията и през последната година от кариерата си присъства на разследванията на носителя на Нобелова награда Ърнест Рутефорд относно разпадането на елементите и химията на радиоактивните вещества.

След като получава своята степен по физика през 1911 г., той се записва в магистърска степен по физика, която успешно завършва през 1913 г. През това време той продължава да работи ръка за ръка с Ръфорд в неговата лаборатория.

По-късно той получава професионална стипендия, която му позволява да се премести в Берлин, Германия, за по-нататъшни изследвания на бета радиация заедно с немския физик Ханс Гейгер в Technische Hochschule.

По време на престоя си в Берлин Първата световна война започва през юли 1914 г. Поради обвинение в шпионаж той е интерниран в концентрационен лагер за цивилни в Рухлебен до 1918 година.

През 1919 г. Чадуик се завръща в Англия и започва докторат в университета в Кеймбридж. Междувременно той се присъедини към изследователската работа на Ръдфорд, който дотогава ръководи Кавендишската лаборатория на известната институция.

През 1921 г., на 21-годишна възраст, той получава докторска степен (доктор по философия), като представя специална научна книга за ядрените сили и атомните числа.

През 1923 г. е назначен за асистент-директор по научните изследвания в Кеймбридж Кавендиш Лаборатория. Чадуик изпълнява тази роля до 1935 г., когато решава да се премести в университета в Ливърпул.

кариера

Благодарение на научния си принос, той е награден с медал Хюз през 1932 г. Това признание, присъдено от Кралското общество в Лондон, награждава тези, които правят открития за физическите науки и / или техните практически приложения.

През 1935 г. е удостоен с Нобелова награда по физика за откриването на неутрона като елементарна частица без електрически заряд, разположен в атомното ядро.

По време на Втората световна война Чадуик участва активно в Британския комитет на МАУД, комисия, създадена да анализира възможностите за използване на ядрената технология при производството на бомба.

Джеймс Чадуик също беше централна част от проекта „Сплавни сплави“, изследователска програма, разрешена и финансирана от Обединеното кралство с подкрепата на Канада, за разработване на ядрени оръжия по време на Втората световна война.

През този период Чадуик бе забелязан със своята остроумие и политическа нагласа, тъй като предложенията му послужиха като мост за преговори за съвместни разследвания между Обединеното кралство, Канада и САЩ.

Проект в Манхатън

Към края на Втората световна война Чадуик пое щафетата на британската мисия в проекта на Манхатън. Последният беше съвместен изследователски проект между САЩ, Обединеното кралство и Канада с цел разработване на първата атомна бомба.

Чадуик имаше свободен достъп до цялата поверителна информация на проекта: проекти, планове, данни, разчети и т.н., въпреки че е граждански, а не американец; Заслужава да се отбележи, че и двете условия бяха изключителни за участие в проекта.

По-късно той е направен английски рицар през 1945 г., а година по-късно САЩ му връчват медала за заслуги за приноса му за храброст в проекта в Манхатън.

Ядрен арсенал за Англия

В края на Втората световна война Чадуик силно насърчава инициативата Обединеното кралство да разработи свой собствен ядрен арсенал.

За да постигне тази цел, Чадуик е избран за член на Британския консултативен комитет за атомна енергия, а също така е бил представител на Обединеното кралство в Комисията за атомна енергия на ООН.

Около 1948 г. Джеймс Чадуик служи като професор в Gonville & Caius College, University of Cambridge. След това, през 1950 г., той е отличен отново от Лондонското кралско общество, като получава медала „Копли“.

8 години по-късно решава доброволно да се оттегли в Северен Уелс. Джеймс Чадуик почина на 24 юли 1974 г. в град Кеймбридж.

Атомният модел на Чадуик

Атомният модел на Чадуик се фокусира върху моделирането на атомното ядро, съставено не само от протони (положителни заряди), но и от неутрони (неутрални заряди).

Стремежът на Чадуик да демонстрира съществуването на неутрални частици е породен през 20-те години на миналия век, но по това време видният учен прави множество опити без резултат. Десетилетие по-късно Чадуик повтори експериментите на Ирен Жолио-Кюри (дъщеря на Мари Кюри и Пиер Кюри) и Фредерик Жолио (съпруг на Ирен) във Франция.

Тази двойка учени успяха да изтласкат протони от проба парафинов восък, използвайки гама лъчи.

Чадуик вярваше, че излъчването на гама лъчи съдържа неутрални частици и че тези частици са тези, които са се сблъскали с восъчната проба, впоследствие предизвиквайки отделянето на протони от восъка.

Следователно той се опита да повтори тези експерименти в лабораторията в Кавендиш и използва полоний - който е бил използван от кюри като източник на гама лъчи - за облъчване на берилий с алфа частици.

След това това излъчване въздейства върху подобна проба от парафинов восък и протоните в тази проба се изхвърлят насилствено от материала.

Поведението на протоните се наблюдава с помощта на малка йонизационна камера, пригодена за експеримента от самия Чадуик.

Чадуик откри, че поведението на протоните, освободени от восъка, може да се обясни само ако тези частици са се сблъскали с други електрически неутрални частици и с много подобна маса.

Две седмици по-късно Джеймс Чадуик публикува статия в научното списание Nature за възможното съществуване на неутрони.

Въпреки това, Чадуик първоначално замисля модела, като счита, че неутронът е устройство, съставено от протон и електрон, което генерира неутралния заряд. По-късно немският физик Вернер Хайзенберг показа, че неутронът е единична, елементарна частица.

Експерименти

След откриването на неутрона, Чадуик се съсредоточи върху напредването и по-нататък по отношение на характеристиката на този нов атомен компонент.

Откриването на неутронния и атомния модел на Чадуик революционизира традиционния възглед на науката, като се има предвид сблъсъците на неутрони с атомни ядра и изтласкването на протоните извън атома.

Бета разпадането е процес, чрез който бета частици (електрон или позитрон) се излъчват от ядрото на атома, за да се балансира присъствието на протони и неутрони в атомното ядро.

Благодарение на този процес бяха проведени безброй експерименти в световен мащаб, мотивирани от откритието на Чадуик, за да предизвикат превръщането на някои неутрони в протони.

Тъй като всеки химичен елемент е идентифициран според броя на протоните, които има, предишните експерименти отвориха вратата за създаването и / или откриването на нови химически елементи с по-голям брой протони под колана им.

Ядрен делене

Чадуик наблегна на по-късните си анализи върху използването на неутрони за разделяне на атоми на тежки ядра в няколко по-малки ядра чрез процеса на ядрено делене.

Наречен е по този начин, защото разделянето се случва в ядрото на атома и произвежда изключително голямо количество енергия. Тази концепция беше използвана за проектирането на мощни ядрени оръжия.

Чадуик дори финансира закупуването на ускорител за частици през времето си в Ливърпул, използвайки част от постъпленията от спечелването на Нобелова награда през 1935 г. за това.

Приносът на Чадуик в науката

Приносът на Джеймс Чадуик в науката включва откриването на неутрона, за което той спечели Нобеловата награда за физика от 1935 г. Той също участва в изграждането на атомната бомба в САЩ, пише за радиация от радиоактивни вещества и откри тритий.,

Откриването на неутрона

По време на своите изследвания в Лабораторията Кавендиш в Кеймбридж, Ръдърфорд и Чадуик провеждат експерименти с алфа-частици, за да проучат същността на атомното ядро. Заслужава да се отбележи, че атомното ядро е открито от Ръдърфорд през 1911г.

Тези изследвания са проведени чрез анализ на радиация, която никога не е била наблюдавана преди излъчване от берилий, когато този материал е бил изложен на бомбардировката на алфа частици.

Това излъчване се състоеше от частици с маса, много подобни на масата на протона, но без електрически заряд. Тези частици бяха наречени неутрони, поради неутралността на техния състав.

Чадуик направи това откритие в средата на 1932 г., като по този начин определи помещенията на атомния модел на Чадуик, подробностите за който са подробно описани в следващия раздел на тази статия.

Ядрени изследвания

Откриването на неутрона от Чадуик постави началото на откриването на ядрения делене и развитието на военните оръжия с тази технология.

Чадуик откри, че като бомбардира атом на елемент с неутрони, ядрото на този материал може да бъде проникнато и разцепено, генерирайки значително количество енергия.

Оттам Чадуик обяви неизбежността на този тип технологии за разработване на военни оръжия и се включи пряко в дипломатическите дела, свързани с този процес в САЩ и Англия.

Чадуик сътрудничи в изграждането на атомната бомба заедно с други американски и канадски учени между 1943 и 1945 г.

Той отговаряше за ръководството на английската научна делегация, която работеше в лабораторията в Лос Аламос, в Ню Мексико, САЩ. През 1939 г. Съединените щати започват проучване на проекта Манхатън, кодовото име на атомната бомба.

Президентът Франклин Делано Рузвелт бе предупреден от ядрените учени Едуард Телър, Лео Силард и Юджийн Вигнер, чрез Алберт Айнщайн, за използването на ядрен делене за производство на бомби от нацистите.

Откриване на тритий

Тритий вече е бил идентифициран през 1911 г. от английския учен Джоузеф Джон Томсън, но той вярвал, че това е триатомна молекула.

Ернест Ръдърфорд вече го беше обявил, но чак през 1934 г. Чадуик, работещ за екипа на Ръдърфорд, го регистрира като изотоп на водород.

Тритийът е радиоактивен изотоп на водород, чийто символ е ³H. Състои се от ядро, съставено от протон и два неутрона.

Тритий се генерира чрез бомбардиране със свободни неутрони на азот, литий и бор.

Улесняване на деленето на уран 235

Откриването на неутрона от Джеймс Чадуик улесни ядрения делене; тоест отделяне на уран 235 от уран -238, химичен елемент, открит в природата.

Обогатяването на уран 235 е процесът, на който преминава естественият уран, за да се получи изотопът 235 и да се произведе ядрена енергия. Деленето е ядрена реакция; тоест се задейства в ядрото на атома.

Тази химична реакция възниква, когато тежко ядро се раздели на две или повече по-малки ядра и някои странични продукти, като фотони (гама лъчи), свободни неутрони и други фрагменти от ядрото.

Договор за излъчване на радиоактивни вещества

През 1930 г. Джеймс Чадуик написа трактат за радиация от радиоактивни вещества.

Чадуик успя да измери масата на неутрона и заключи, че тя е подобна на тази на протона с една разлика: че има неутрален електрически заряд.

След това той заключи, че атомното ядро е съставено от неутрони и протони и че броят на протоните е подобен на този на електроните.

Неговите изследвания и принос към работата на лабораторията по физика в Манчестърския университет и в Университета в Кеймбридж в Англия бяха от ключово значение за познаването на ядрената енергия и изграждането на атомния модел на Ръдърфорд.

Предмети за интерес

Атомен модел на Шрьодингер.

Атомен модел на Де Бройл.

Атомен модел на Хайзенберг.

Атомен модел на Перин.

Атомен модел на Томсън.

Атомен модел на Далтън.

Атомен модел Dirac Jordan.

Атомен модел на Демокрит.

Атомен модел на Бор.

Атомен модел на Сомерфелд.

Препратки

J. Chadwick, Съществуването на неутрон, Proc. Рой. Soc. A 136 (1932), получено на 18 декември 2017 г. от chemteam.info
Чадуик (1891-1974). Консултира се с losavancesdelaquimica.com
Джеймс Чадуик - биография. Консултира се с Buscabiografias.com
Перес Агире, Габриела. Химия 1. Конструктивистки подход, том 1. Консултиран с books.google.co.ve
Джеймс Чадуик. Консултира се с es.wikipedia.org
Браун, Андрю (1997). Нейтронът и бомбата: биография на сър Джеймс Чадуик. Oxford University Press. Възстановено от amazon.co.uk
Джеймс Чадуик (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Възстановено от: britannica.com
Джеймс Чадуик (втори). Възстановено от: atomicheritage.org
Джеймс Чадуик (втори). Възстановено от: famousscientists.org
Джеймс Чадуик - Биографичен (2014). Nobel Media AB. Възстановено от: nobelprize.org
Джеймс Чадуик: Биография и атомна теория (втори). Възстановено от: study.com
Принципи на физическата наука (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Възстановено от: britannica.com
Уикипедия, безплатната енциклопедия (2018). Откриване на неутрона. Възстановено от: en.wikipedia.org.

ДЖЕЙМС ЧАДУИК: БИОГРАФИЯ, АТОМЕН МОДЕЛ, ЕКСПЕРИМЕНТИ - НАУКА - 2025