Джэймс Чедвик: біяграфія, фота, адкрыцця

Сэр Джэймс Чедвик (фота размешчана ў артыкуле) - англійская фізік, лаўрэат Нобелеўскай прэміі, які атрымаў вядомасць пасля адкрыцця нейтрона. Гэта ў корані змяніла фізіку таго часу і дазволіла навукоўцам ствараць новыя элементы, а таксама прывяло да адкрыцця расшчаплення ядра і яго выкарыстанні ў ваенных і мірных мэтах. Чедвик уваходзіў у групу брытанскіх навукоўцаў, якія падчас Другой сусветнай вайны дапамагалі ЗША распрацоўваць атамную бомбу.

Джэймс Чедвик: кароткая біяграфія

Чедвик нарадзіўся ў Боллингтоне, Чешир, Англія 20 кастрычніка 1891 года, у сям'і Джона Джозэфа і Эн Мэры Ноулз. Вучыўся ў мясцовай пачатковай і Манчэстэрскага муніцыпальнай сярэдняй школах. У шаснаццаць атрымаў стыпендыю Універсітэта Манчэстэра. Джэймс меў намер вывучаць матэматыку, але па памылцы наведваў азнаямленчыя лекцыі па фізіцы і паступіў на гэтую спецыяльнасць. Спачатку ў яго былі асцярогі з нагоды свайго рашэння, але пасля першага года навучання ён знайшоў курс больш цікавым. Чедвик быў залічаны ў клас Эрнэста Рэзерфорда, дзе ён вывучаў электрычнасць і магнетызм, а пазней выкладчык прызначыў Джэймсу даследчы праект па радыёактыўнаму элементу радию.

раннія даследаванні

Джэймс Чедвик скончыў універсітэт ў 1911 годзе і працягваў працаваць у Рэзерфорда над паглынаннем гама-выпраменьвання, атрымаўшы ступень магістра, у 1913 г. Навуковы кіраўнік спрыяў прызначэнню яму навукова-даследчай стыпендыі, якая запатрабавала працы ў іншым месцы. Ён вырашыў вучыцца ў Берліне ля Ганса Гейгера, які наведаў Манчэстэр ў той час, калі Джэймс атрымліваў ступень магістра. У гэты перыяд Чедвик усталяваў існаванне бесперапыннага спектру бэта-выпраменьвання, што збянтэжыла даследчыкаў і прывяло да адкрыцця нейтрына.

Пуцёўка ў лагер

Незадоўга да Першай сусветнай вайны, калі ваенныя дзеянні сталі няўхільна, Гейгер папярэдзіў Чедвика, каб той вярнуўся ў Англію як мага хутчэй. Джэймс быў збіты з панталыку парадамі турыстычнай кампаніі і да канца вайны знаходзіўся ў нямецкім лагеры для ваеннапалонных. За пяць гадоў свайго зняволення Чедвику ўдалося дамовіцца з ахоўнікамі і правесці элементарныя даследаванні флуарэсцэнцыі.

Праца ў Кавендишской лабараторыі

Джэймс Чедвик, біяграфія якога ў фізіцы мела ўсе шанцы завяршыцца ў 1918 годзе, дзякуючы намаганням Рэзерфорда зноў вярнуўся ў навуку і пацвердзіў, што зарад ядра быў роўны атамным нумару. У 1921 годзе ён быў узнагароджаны навукова-даследчай стажыроўкай ў кембрыджскім каледжы Гонвилла і Киза, а ў наступным годзе стаў памочнікам Рэзерфорда ў Кавендишской лабараторыі.

Працуючы кожны дзень, ён усё ж знайшоў час для правядзення даследаванняў, кірунак якіх у цэлым было прапанавана Резерфордом. Чедвик і яго таварыш па заключэнні Чарльз Д. Эліс затым працягнулі навучанне ў Трыніці-каледжы і ў Радэрфорда, даследуючы трансмутации элементаў пры бамбардзіроўцы альфа-часціцамі (ядрамі гелія). Даследчая група ў Вене паведаміла пра вынікі, якія не ўзгадняліся з дадзенымі, атрыманымі Кавендишской лабараторыяй, правільнасць якіх была ўмела абаронена далейшымі эксперыментамі Чедвика і яго калег.

У 1925 году Джэймс ажаніўся на Эйлін Сьцюарт-Браўн. У пары нарадзіліся дочкі-блізняты.

У сярэдзіне 1920 гадоў Джэймс Чедвик праводзіў эксперыменты па рассейванне альфа-часціц, выстрэльвае ў мішэні з металаў, у тым ліку золата і ўрану, а затым самага гелія, ядро якога мае аднолькавую масу з альфа-часціцамі. Рассейванне аказалася асіметрычным, і Чедвик патлумачыў гэта ў 1930 годзе як квантавы з'ява.

адкрыццё нейтрона

Яшчэ ў 1920 г. Радэрфорд выказаў здагадку існаванне электрічным нейтральнай часціцы, названай нейтронаў, каб растлумачыць існаванне ізатопаў вадароду. Меркавалі, што гэтая часціца складалася з электрона і пратона, але эмісія такой кампазіцыі не была выяўленая.

У 1930 годзе было ўстаноўлена, што пры бамбардзіроўцы лёгкіх ядраў альфа-прамянямі, выпусканых палоніем, ўзнікала пранікальнае выпраменьванне без электрычнага зарада. Меркавалася, што гэта гама-прамяні. Аднак пры выкарыстанні берыліевых мішэні прамяні апынуліся ў шмат разоў больш пранікальнымі, чым пры выкарыстанні іншых матэрыялаў. У 1931 году Чедвик і яго калега Уэбстер выказалі здагадку, што нейтральныя прамяні на самай справе сведчылі пра існаванне нейтрона.

У 1932 году шлюбная пара даследчыкаў Ірэн Кюры і Фрэдэрыка Жолио паказала, што выпраменьванне берылію было больш пранікальным, чым паведамлялася папярэднімі даследчыкамі, але яны таксама называлі яго гама-прамянямі. Джэймс Чедвик прачытаў даклад і адразу ж прыступіў да працы па разліку масы нейтральнай часціцы, якая б магла растлумачыць апошнія вынікі. Ён выкарыстаў выпраменьванне берылію для бамбавання розных элементаў і ўсталяваў, што вынікі адпавядаюць з уздзеяннем нейтральнай часціцы з масай, амаль ідэнтычнай масе пратона. Гэта стала эксперыментальным пацвярджэннем існавання нейтрона. У 1925 годзе за гэтае дасягненне Чедвик атрымаў Нобелеўскую прэмію па фізіцы.

Ад нейтрона да ядзернай рэакцыі

Нейтрон хутка стаў інструментам фізікаў, якія выкарыстоўвалі яго для пранікнення ў атамы элементаў і іх пераўтварэнні, так станоўча зараджаныя ядра яго не адштурхоўвалі. Такім чынам, Чедвик падрыхтаваў шлях да дзялення ўрану-235 і стварэнні ядзернай зброі. У 1932-м за гэта важнае адкрыццё яго ўзнагародзілі медалём Х'юза і ў 1935-м Нобелеўскай прэміяй. Пасля ён даведаўся, што Ганс Фалькенхаген адкрыў нейтрон адначасова з ім, але пабаяўся надрукаваць свае вынікі. Нямецкі навуковец сціпла адмовіўся ад прапановы падзяліць Нобелеўскую прэмію, якое зрабіў яму Джэймс Чедвик.

Адкрыццё нейтрона дазволіла ствараць трансуранавых элементы ў лабараторыях. Гэта з'явілася штуршком да адкрыцця лаўрэатам Нобелеўскай прэміі Энрыка Фермі ядзерных рэакцый, выкліканых запаволенымі нейтронах, і выяўленню нямецкімі хімікамі Ота Ганом і Штрассманом дзялення ядраў, што мела вынікам стварэнне ядзернай зброі.

Праца над атамнай бомбай

У 1935 г. Джэймс Чедвик стаў прафесарам фізікі ў Ліверпульскі ўніверсітэт. Па выніках мемарандума Фриша-Пайерлса 1940 гады аб мэтазгоднасці стварэння ядзернай бомбы ён быў прызначаны ў камітэт MAUD, даследвалы гэтае пытанне больш падрабязна. У 1940 г. ён наведаў Паўночную Амерыку з місіяй Тизарда, каб наладзіць супрацоўніцтва ў правядзенні ядзерных даследаванняў. Пасля вяртання ў Вялікабрытанію ён вырашыў, што нічога не атрымаецца, пакуль вайна не скончыцца.

У снежні таго ж года Фрэнсіс Сайман, які працаваў у MAUD, знайшоў магчымасць аддзяліць ізатоп ўрану-235. У сваім дакладзе ён выклаў ацэнку кошту і тэхнічную спецыфікацыю на стварэнне буйнога прадпрыемства для ўзбагачэння ўрану. Пазней Чедвик пісаў, што толькі тады ён зразумеў, што ядзерная бомба была не толькі магчымай, але і непазбежнай. З гэтага моманту яму давялося пачаць прымаць снатворнае. Джэймс і яго група ў цэлым падтрымалі бомбу з U-235 і ўхвалілі яго вылучэнне шляхам дыфузіі з ізатопа U-238.

вынік жыцця

Неўзабаве ён адправіўся ў Лос-Аламосе, у штаб-кватэру Манхэтэнскага праекта, і разам з Нільсэн Борам даваў каштоўныя парады распрацоўнікам атамных бомбаў, скінутых на Хірасіму і Нагасакі. Чедвик Джэймс, адкрыцця якога кардынальна змянілі ход чалавечай гісторыі, у 1945 г. быў прысвечаны ў рыцары.

Па заканчэнні Другой сусветнай ён вярнуўся на сваю пасаду ў Ліверпулі. Чедвик сышоў у адстаўку ў 1958 годзе. Правёўшы дзесяць гадоў у Паўночным Уэльсе, ён вярнуўся ў Кембрыдж ў 1969 годзе, дзе памёр 24 ліпеня 1974 года.