JAMES CHADWICK: BIOGRAFIA, ATÓMOVÝ MODEL, EXPERIMENTY - VEDA - 2026

James Chadwick (1891-1974) bol popredný anglický fyzik uznávaný za objav neutrónov v roku 1932. Krátko nato, v roku 1935, získal Nobelovu cenu za fyziku za svoj prínos pre vedeckú komunitu. Chadwickov záujem o neutrálne obvinenia vznikol asi 10 rokov predtým, ako dokázal svoju existenciu.

Pred touto kontrolou vykonal Chadwick niekoľko pokusov, ktoré boli neúspešné. Bol úspešný v roku 1932, keď vychádzal z experimentov francúzskych Irène Joliot-Curie a Frédéric Joliot. Neskôr sa Chadwick venoval výskumu využívania jadrového štiepenia na výrobu vojenských zbraní.

životopis

pôvod

Chadwick sa narodil v Bollingtone na severovýchode Anglicka 20. októbra 1891. Bol synom dvoch skromných robotníkov: jeho otec pracoval na systéme železníc a jeho matka bola pracovníkom v domácnosti.

Od veľmi mladého veku vystupoval Chadwick ako introvertné a mimoriadne inteligentné dieťa. Začal strednú školu v Manchestri a vo veku 16 rokov získal štipendium na štúdium čistej fyziky na zaniknutej Victoria University v Manchestri.

Akademické školenie

Mladý prísľub fyziky formálne začal vysokoškolské štúdium v ​​roku 1908, vo veku 17 rokov.

Mal vynikajúci priechod akadémiou av poslednom roku svojej kariéry sa zúčastnil vyšetrovania nositeľa Nobelovej ceny Ernesta Rutheforda o rozklade prvkov a chémii rádioaktívnych látok.

Po získaní titulu fyzika v roku 1911 sa zapísal na magisterský titul z fyziky, ktorý úspešne ukončil v roku 1913. V tom čase pokračoval v spolupráci s Ruthefordom vo svojom laboratóriu.

Neskôr mu bolo udelené odborné štipendium, ktoré mu umožnilo presťahovať sa do Berlína v Nemecku, ďalej spolu s nemeckým fyzikom Hansom Geigerom na Technische Hochschule ďalej skúmať beta žiarenie.

Počas svojho pobytu v Berlíne, prvá svetová vojna, sa začal v júli 1914. Kvôli obvineniu zo špionáže bol až do roku 1918 internovaný v koncentračnom tábore pre civilistov v Ruhlebene.

V roku 1919 sa Chadwick vrátil do Anglicka a začal doktorát na University of Cambridge. Medzitým sa vrátil k výskumnej práci Ruthefordovej, ktorá odvtedy viedla Cavendish Laboratory renomovanej inštitúcie.

V roku 1921, vo veku 21 rokov, získal doktorát (Philosophie Doctor) a predstavil špeciálny výskumný príspevok o jadrových silách a atómových číslach.

V roku 1923 bol menovaný do funkcie vedúceho výskumu v Cambridge Cavendish Laboratory. Chadwick pôsobil v tejto úlohe až do roku 1935, keď sa rozhodol presunúť na univerzitu v Liverpoole.

kariéra

Vďaka jeho vedeckým príspevkom získal v roku 1932 medailu Hughes. Toto ocenenie udelené Kráľovskou spoločnosťou v Londýne odmeňuje tých, ktorí objavujú fyzikálne vedy a / alebo ich praktické aplikácie.

V roku 1935 získal Nobelovu cenu za fyziku za objav neutrónu ako elementárnej častice bez elektrického náboja umiestneného v atómovom jadre.

Počas druhej svetovej vojny sa Chadwick aktívne zúčastňoval na Britskom výbore MAUD, komisii vytvorenej na analýzu uskutočniteľnosti využívania jadrovej technológie pri výrobe bomby.

James Chadwick bol tiež ústrednou súčasťou projektu Tube Alloys Project, výskumného programu schváleného a financovaného Spojeným kráľovstvom s podporou Kanady, na vývoj jadrových zbraní počas druhej svetovej vojny.

Počas tohto obdobia bol Chadwick známy svojou dôvtipom a politickým postojom, pretože jeho návrhy slúžili ako most pre rokovania o vyšetrovacej spolupráci medzi Spojeným kráľovstvom, Kanadou a Spojenými štátmi.

Manhattanský projekt

Ku koncu druhej svetovej vojny prevzal Čadwick obušok britskej misie v projekte Manhattan. Tento projekt bol spoločným výskumným projektom medzi Spojenými štátmi, Spojeným kráľovstvom a Kanadou s cieľom vyvinúť prvú atómovú bombu.

Chadwick mal voľný prístup ku všetkým dôverným informáciám o projekte: návrhy, plány, údaje, odhady atď., Napriek tomu, že bol civilistom a nie Američanom; Je potrebné poznamenať, že obidve podmienky boli výhradné pre účasť na projekte.

Neskôr sa stal anglickým rytierom v roku 1945 ao rok neskôr mu USA udelili Medailu zásluh za prínos pre odvahu k projektu Manhattan.

Jadrový arzenál pre Anglicko

Na konci druhej svetovej vojny Chadwick dôrazne podporoval iniciatívu Spojeného kráľovstva na rozvoj vlastného jadrového arzenálu.

Na dosiahnutie tohto cieľa bol Chadwick zvolený za člena britského poradného výboru pre atómovú energiu a tiež pôsobil ako zástupca Spojeného kráľovstva pri Komisii OSN pre atómovú energiu.

Okolo roku 1948 James Chadwick pôsobil ako profesor na univerzite v Gonville a Caius, University of Cambridge. Potom, v roku 1950, bol opäť poctený Kráľovskou spoločnosťou v Londýne získaním Copley Medal.

O 8 rokov neskôr sa rozhodol dobrovoľne odísť do Severného Walesu. James Chadwick zomrel 24. júla 1974 v meste Cambridge.

Chadwickov atómový model

Chadwickov atómový model sa zameriava na modelovanie atómového jadra tvoreného nielen protónmi (kladné náboje), ale aj neutrónmi (neutrálne náboje).

Chadwickove snahy demonštrovať existenciu neutrálnych častíc začali v 20. rokoch 20. storočia, v tom čase sa však vedecký vedec opakovane snažil nevyužiť. O desať rokov neskôr Chadwick replikoval experimenty Irène Joliot-Curie (dcéry Marie Curie a Pierre Curie) a Frédéric Joliot (manžel Irène) vo Francúzsku.

Táto dvojica vedcov dokázala vylúčiť protóny zo vzorky parafínového vosku pomocou gama lúčov.

Chadwick veril, že emisia gama žiarenia obsahovala neutrálne častice a že tieto častice boli tie, ktoré sa zrážali so vzorkou vosku, čo následne vyvolalo uvoľnenie protónov z vosku.

Preto sa pokúsil tieto experimenty zopakovať v Cavendishovom laboratóriu a na ožiarenie berýlia alfa časticami použil polónium, ktoré Curies použil ako zdroj gama lúčov.

Toto žiarenie potom dopadlo na podobnú vzorku parafínového vosku a protóny v tejto vzorke boli násilne vytlačené z materiálu.

Chovanie protónov bolo pozorované pomocou malej ionizačnej komory, prispôsobenej na experiment samotným Chadwickom.

Chadwick zistil, že správanie protónov uvoľňovaných voskom sa dá vysvetliť iba vtedy, ak sa tieto častice zrážajú s inými elektricky neutrálnymi časticami a majú veľmi podobnú hmotu.

O dva týždne neskôr James Chadwick publikoval vo vedeckom časopise Nature článok o možnej existencii neutrónov.

Chadwick však pôvodne vytvoril tento model, pretože neutrón bol usporiadaním tvoreným protónom a elektrónom, ktorý generoval neutrálny náboj. Nemecký fyzik Werner Heisenberg neskôr ukázal, že neutrón je jedna elementárna častica.

pokusy

Po objavení neutrónu sa Chadwick sústredil na to, že ide ďalej a ďalej v súvislosti s charakterizáciou tejto novej atómovej zložky.

Objav neutrónového a Chadwickovho atómového modelu spôsobil revolúciu v tradičnom pohľade na vedu, vzhľadom na zrážky neutrónov s atómovými atómami a vylúčenie protónov z atómu.

Beta rozklad je proces, ktorým sa beta častice (elektrón alebo pozitrón) emitujú z jadra atómu, aby sa vyrovnala prítomnosť protónov a neutrónov v atómovom jadre.

Vďaka tomuto procesu sa na celom svete uskutočnilo nespočetné množstvo experimentov, motivovaných Chadwickovým objavom, aby sa indukovala premena niektorých neutrónov na protóny.

Pretože každý chemický prvok je identifikovaný podľa počtu protónov, ktoré má, predchádzajúce experimenty otvorili dvere na vytvorenie a / alebo objavenie nových chemických prvkov s väčším počtom protónov pod ich pásom.

Jadrové štiepenie

Chadwick zdôraznil svoje neskoršie analýzy použitia neutrónov na rozdelenie ťažkých atómov jadra na niekoľko menších jadier pomocou procesu jadrového štiepenia.

Tento názov sa nazýva preto, že k rozdeleniu dochádza v jadre atómu a vytvára mimoriadne veľké množstvo energie. Tento koncept sa použil na návrh silných jadrových zbraní.

Chadwick dokonca financoval nákup urýchľovača častíc počas svojho pôsobenia v Liverpoole a na tento účel využil časť výnosu z získania Nobelovej ceny v roku 1935.

Chadwickove príspevky k vede

Medzi príspevky Jamesa Chadwicka pre vedu patrí objav neutrónu, za ktorý získal Nobelovu cenu za fyziku z roku 1935. Podieľal sa aj na výstavbe atómovej bomby v Spojených štátoch, písal o žiarení z rádioaktívnych látok a objavil trícium. ,

Objav neutrónu

Počas svojho výskumu v Cavendish Laboratory v Cambridge, Rutherford a Chadwick uskutočňovali experimenty s alfa časticami, aby zistili povahu atómového jadra. Stojí za zmienku, že atómové jadro objavil Rutherford v roku 1911.

Tieto výskumy sa uskutočňovali analýzou žiarenia, ktoré nebolo nikdy predtým zrejmé z berylia, keď bol tento materiál vystavený bombardovaniu alfa-častíc.

Toto žiarenie pozostávalo z častíc veľmi podobných hmotnosti protónu, ale bez elektrického náboja. Tieto častice sa nazývali neutróny kvôli neutrálnosti ich zloženia.

Chadwick urobil tento objav v polovici roku 1932, čím definoval priestory Chadwickovho atómového modelu, ktorého podrobnosti sú podrobne opísané v nasledujúcej časti tohto článku.

Jadrové vyšetrovania

Objav Chadwickovho neutrónu pripravil pôdu pre objavenie jadrového štiepenia a vývoj vojnových zbraní s touto technológiou.

Chadwick zistil, že bombardovaním atómu prvku neutrónmi je možné jadro tohto materiálu preniknúť a rozdeliť, čím sa vytvára značné množstvo energie.

Odtiaľ Chadwick oznámil nevyhnutnosť tohto typu technológie pre vývoj vojenských zbraní a bol priamo zapojený do diplomatických záležitostí súvisiacich s týmto procesom v USA a Anglicku.

Chadwick spolupracoval pri stavbe atómovej bomby spolu s ďalšími americkými a kanadskými vedcami v rokoch 1943 až 1945.

Bol zodpovedný za riadenie anglickej vedeckej delegácie, ktorá pracovala v laboratóriu Los Álamos v Novom Mexiku v Spojených štátoch. V roku 1939 Spojené štáty začali skúmať projekt Manhattan, kódový názov atómovej bomby.

Prezident Franklin Delano Roosevelt varovali jadroví vedci Edward Teller, Leó Szilárd a Eugene Wigner prostredníctvom Alberta Einsteina o použití jadrového štiepenia na výrobu bômb nacistami.

Objav trícia

Trícium už identifikoval anglický vedec Joseph John Thomson v roku 1911, ale veril, že ide o triatomickú molekulu.

Ernest Rutherford to už oznámil, ale až v roku 1934 ho Chadwick, ktorý pracoval pre Rutherfordov tím, katalogizoval ako izotop vodíka.

Trícium je rádioaktívny izotop vodíka, ktorého symbol je „H“. Skladá sa z jadra vytvoreného z protónu a dvoch neutrónov.

Trícium sa generuje bombardovaním voľnými neutrónmi dusíka, lítia a bóru.

Uľahčenie štiepenia uránu 235

Objav neutrónu Jamesom Chadwickom uľahčil jadrové štiepenie; to znamená oddelenie uránu 235 od uránu -238, chemický prvok nachádzajúci sa v prírode.

Obohatenie uránu 235 je proces, ktorým prírodný urán podlieha získaniu izotopu 235 a produkcii jadrovej energie. Štiepenie je jadrová reakcia; to znamená, že sa spúšťa v jadre atómu.

K tejto chemickej reakcii dochádza, keď je ťažké jadro rozdelené na dve alebo viac menších jadier a niektoré vedľajšie produkty, ako sú fotóny (gama lúče), voľné neutróny a ďalšie fragmenty jadra.

Zmluva o žiarení rádioaktívnych látok

V roku 1930 James Chadwick napísal pojednávanie o žiarení z rádioaktívnych látok.

Chadwickovi sa podarilo zmerať hmotnosť neutrónu a vyvodiť, že je podobná hmotnosti protónu, s jedným rozdielom: že má neutrálny elektrický náboj.

Potom dospel k záveru, že atómové jadro je tvorené neutrónmi a protónmi a že počet protónov je podobný počtu elektrónov.

Jeho výskum a príspevky k práci fyzikálneho laboratória na univerzite v Manchestri a na univerzite v Cambridge v Anglicku boli kľúčom k poznaniu jadrovej energie a konštrukcii Rutherfordovho atómového modelu.

Články záujmu

Schrödingerov atómový model.

Atómový model De Broglie.

Heisenbergov atómový model.

Perrinov atómový model.

Thomsonov atómový model.

Daltonov atómový model.

Atómový model Dirac Jordan.

Atómový model Demokrita.

Bohrov atómový model.

Sommerfeldský atómový model.

Referencie

1. J. Chadwick, Existencia neutrónov, Proc. Roy. Soc. A 136 (1932), získané 18. decembra 2017, z chemteam.info
2. Chadwick (1891-1974). Konzultované s webom losavancesdelaquimica.com
3. James Chadwick - životopis. Konzultované s firmou Buscabiografias.com
4. Pérez Aguirre, Gabriela. Chémia 1. Konštruktivistický prístup, zväzok 1. Konzultácie s books.google.co.ve
5. James Chadwick. Konzultovalo sa s doménou es.wikipedia.org
6. Brown, Andrew (1997). Neutrón a bomba: životopis Sira Jamesa Chadwicka. Oxford University Press. Získané z amazon.co.uk
7. James Chadwick (1998). Encyklopédia Britannica, Inc. Obnovené z: britannica.com
8. James Chadwick (nd). Obnovené z: atomicheritage.org
9. James Chadwick (nd). Zozbierané z: celebscientists.org
10. James Chadwick - Biografický (2014). Nobel Media AB. Obnovené z: nobelprize.org
11. James Chadwick: Životopis a atómová teória (nd). Obnovené z: study.com
12. Základy fyzikálnej vedy (1998). Encyklopédia Britannica, Inc. Obnovené z: britannica.com
13. Wikipedia, Encyklopédia zadarmo (2018). Objav neutrónu. Obnovené z: en.wikipedia.org.