JAMES CHADWICK: BIOGRAFIE, ATOMOVÝ MODEL, EXPERIMENTY - VĚDA - 2025

James Chadwick (1891-1974) byl přední anglický fyzik uznávaný za objev neutronů v roce 1932. Krátce poté, v roce 1935, získal Nobelovu cenu za fyziku za svůj přínos vědecké komunitě. Chadwickův zájem o neutrální obvinění vznikl asi 10 let, než byl schopen prokázat svou existenci.

Před touto kontrolou provedl Chadwick několik pokusů, které byly neúspěšné. Byl úspěšný v roce 1932, kdy byl založen na experimentech francouzských Irène Joliot-Curie a Frédéric Joliot. Později se Chadwick věnoval výzkumu využití jaderného štěpení pro tvorbu válečných zbraní.

Životopis

původy

Chadwick se narodil ve městě Bollington na severovýchodě Anglie 20. října 1891. Byl synem dvou skromných pracovníků: jeho otec pracoval na železničním systému a jeho matka byla pracovníkem v domácnosti.

Od velmi malého věku vystupoval Chadwick jako introvertní a velmi inteligentní dítě. Začal střední školu v Manchesteru a ve věku 16 let získal stipendium na studium čisté fyziky na zaniklé Victoria University v Manchesteru.

Akademické školení

Mladý příslib fyziky formálně začal vysokoškolské studium v ​​roce 1908, ve věku 17 let.

Měl vynikající průchod akademií a v posledním roce své kariéry se zúčastnil vyšetřování nositele Nobelovy ceny Ernesta Rutheforda o rozpadu prvků a chemii radioaktivních látek.

Poté, co v roce 1911 získal titul Fyzika, se zapsal do magisterského studia fyziky, které úspěšně dokončil v roce 1913. Během této doby pokračoval ve spolupráci s Ruthefordem ve své laboratoři.

Později mu bylo uděleno profesionální stipendium, které mu umožnilo přesunout se do Berlína v Německu, dále spolu s německým fyzikem Hansem Geigerem na Technische Hochschule dále zkoumat beta záření.

Během jeho pobytu v Berlíně, první světová válka začala v červenci 1914. Kvůli obvinění ze špionáže byl až do roku 1918 internován v koncentračním táboře pro civilisty v Ruhlebenu.

V roce 1919 se Chadwick vrátil do Anglie a začal doktorát na University of Cambridge. Mezitím se znovu připojil k výzkumné práci Ruthefordové, která do té doby vedla Cavendish Laboratory renomované instituce.

V roce 1921, ve věku 21 let, získal doktorát Philosophie Doctor na speciální výzkumné práci o jaderných silách a atomových číslech.

V roce 1923 byl jmenován asistentem výzkumu v Cambridge Cavendish Laboratory. Chadwick působil v této roli až do roku 1935, kdy se rozhodl přestěhovat na University of Liverpool.

Kariéra

Díky jeho vědeckým příspěvkům byl v roce 1932 vyznamenán medailí Hughes. Toto uznání udělené Královskou společností v Londýně odměňuje ty, kdo objevují fyzikální vědy a / nebo jejich praktické aplikace.

V roce 1935 získal Nobelovu cenu za fyziku za objev neutronu jako elementární částice bez elektrického náboje umístěného v atomovém jádru.

Během druhé světové války se Chadwick aktivně účastnil britského výboru MAUD, komise vytvořené za účelem analýzy proveditelnosti využití jaderné technologie při výrobě bomby.

James Chadwick byl také ústřední součástí projektu Tube Alloys Project, výzkumného programu schváleného a financovaného Spojeným královstvím s podporou Kanady, na vývoj jaderných zbraní během druhé světové války.

Chadwick byl známý pro jeho vtip a politické poise během tohoto období, zatímco jeho návrhy sloužily jako most pro vyšetřovací spolupráci vyjednávání mezi Spojeným královstvím, Kanadou a Spojenými státy.

Manhattanský projekt

Ke konci druhé světové války převzal Chadwick štítek britské mise v projektu Manhattan. Ten byl společným výzkumným projektem mezi Spojenými státy, Spojeným královstvím a Kanadou s cílem vyvinout první atomovou bombu.

Chadwick měl volný přístup ke všem důvěrným informacím o projektu: návrhy, plány, data, odhady atd., Přestože byl civilistem a ne Američanem; Stojí za zmínku, že obě podmínky byly exkluzivní pro účast na projektu.

Později byl v roce 1945 vyroben anglickým rytířem ao rok později mu USA udělily Medaili za zásluhy za příspěvek odvahy k projektu Manhattan.

Jaderný arzenál pro Anglii

Na konci druhé světové války, Chadwick důrazně podporoval iniciativu pro Spojené království vyvinout jeho vlastní jaderný arzenál.

V zájmu dosažení tohoto cíle byl Chadwick zvolen členem britského poradního výboru pro atomovou energii a byl také zástupcem Spojeného království v Komisi pro atomovou energii Organizace spojených národů.

Kolem roku 1948 působil James Chadwick jako profesor na univerzitě Gonville & Caius, University of Cambridge. Poté, v roce 1950, byl znovu vyznamenán Královskou společností v Londýně obdržením Copleyovy medaile.

O 8 let později se rozhodne dobrovolně odejít do Severního Walesu. James Chadwick zemřel 24. července 1974 ve městě Cambridge.

Chadwickův atomový model

Chadwickův atomový model se zaměřuje na modelování atomového jádra tvořeného nejen protony (pozitivní náboje), ale také neutrony (neutrální náboje).

Chadwickovo úsilí prokázat existenci neutrálních částic začalo ve dvacátých letech, ale v té době se přední vědec pokusil více nevyužít. O deset let později Chadwick replikoval experimenty Irène Joliot-Curie (dcera Marie Curie a Pierre Curie) a Frédéric Joliot (Irène manžel) ve Francii.

Tato dvojice vědců dokázala vyloučit protony ze vzorku parafínového vosku pomocí paprsků gama.

Chadwick věřil, že emise paprsků gama obsahovala neutrální částice a že tyto částice byly ty, které se střetly se vzorkem vosku, což následně vyvolalo uvolnění protonů z vosku.

Proto se pokusil tyto experimenty replikovat v Cavendish Laboratory a použil polonium - které Curies používal jako zdroj gama paprsků - k ozáření berylia s alfa částicemi.

Toto záření pak dopadlo na podobný vzorek parafínového vosku a protony v tomto vzorku byly násilně vyloučeny z materiálu.

Chování protonů bylo pozorováno pomocí malé ionizační komory, přizpůsobené experimentu samotným Chadwickem.

Chadwick zjistil, že chování protonů uvolněných voskem lze vysvětlit pouze tehdy, pokud se tyto částice střetly s jinými elektricky neutrálními částicemi as velmi podobnou hmotou.

O dva týdny později, James Chadwick publikoval článek ve vědeckém časopise Nature o možné existenci neutronů.

Nicméně, Chadwick zpočátku pojal model zvažovat, že neutron byl uspořádání tvořené protonem a elektronem, který vytvořil neutrální náboj. Německý fyzik Werner Heisenberg později ukázal, že neutron je jediná elementární částice.

Experimenty

Po objevení neutronu se Chadwick zaměřil na další a další postup s ohledem na charakterizaci této nové atomové složky.

Objev neutronového a Chadwickova atomového modelu revolucionizoval tradiční pohled na vědu, vzhledem ke srážkám neutronů s atomovými jádry a vyloučení protonů z atomu.

Beta rozklad je proces, kterým jsou beta částice (elektron nebo pozitron) emitovány z jádra atomu, aby se vyrovnala přítomnost protonů a neutronů v atomovém jádru.

Díky tomuto procesu bylo na celém světě provedeno bezpočet experimentů, motivovaných Chadwickovým objevem, aby se navodila přeměna některých neutronů na protony.

Protože každý chemický prvek je identifikován podle počtu protonů, které měl, předchozí experimenty otevřely dveře pro vytvoření a / nebo objevení nových chemických prvků s větším počtem protonů pod jejich pásem.

Jaderné štěpení

Chadwick zdůraznil své pozdější analýzy použití neutronů k rozdělení těžkých jaderných atomů na několik menších jader pomocí procesu jaderného štěpení.

Je to pojmenováno tímto způsobem, protože k dělení dochází v jádru atomu a vytváří extrémně velké množství energie. Tento koncept byl použit pro návrh silných jaderných zbraní.

Chadwick dokonce financoval nákup urychlovače částic během jeho času v Liverpoolu, za použití části výnosu z získání Nobelovy ceny v roce 1935 za to.

Chadwickovy příspěvky k vědě

Mezi příspěvky Jamese Chadwicka k vědě vyniká objev neutronu, za který v roce 1935 získal Nobelovu cenu za fyziku. Podílel se také na konstrukci atomové bomby ve Spojených státech, psal o záření z radioaktivních látek a objevil tritium.

Objev neutronu

Během svého výzkumu v Cavendish Laboratory v Cambridge provedli Rutherford a Chadwick experimenty s částicemi alfa, aby zjistili povahu atomového jádra. Stojí za zmínku, že atomové jádro objevil Rutherford v roce 1911.

Tato zkoumání byla prováděna analýzou záření, které nebylo nikdy předtím vyzařováno z berylia, kdy byl tento materiál vystaven bombardování alfa částic.

Toto záření sestávalo z částic velmi podobných hmotě protonu, ale bez elektrického náboje. Tyto částice byly nazývány neutrony, kvůli neutrálnosti jejich složení.

Chadwick učinil tento objev v polovině roku 1932, čímž definoval prostory Chadwickova atomového modelu, jehož podrobnosti jsou podrobně popsány v další části tohoto článku.

Jaderná vyšetřování

Objev Chadwickova neutronu připravil půdu pro objev jaderného štěpení a vývoj válečných zbraní s touto technologií.

Chadwick zjistil, že bombardováním atomu atomu neutrony lze jádro tohoto materiálu proniknout a rozdělit, čímž se vytvoří značné množství energie.

Odtamtud Chadwick oznámil nevyhnutelnost tohoto typu technologie pro vývoj válečných zbraní a byl přímo zapojen do diplomatických záležitostí souvisejících s tímto procesem ve Spojených státech a Anglii.

Chadwick spolupracoval na stavbě atomové bomby spolu s dalšími americkými a kanadskými vědci mezi lety 1943 a 1945.

Řídil anglickou vědeckou delegaci, která pracovala v laboratoři Los Álamos v Novém Mexiku ve Spojených státech. V roce 1939 Spojené státy začaly zkoumat projekt Manhattan, kódové jméno pro atomovou bombu.

Prezident Franklin Delano Roosevelt varoval jaderní vědci Edward Teller, Leó Szilárd a Eugene Wigner, prostřednictvím Alberta Einsteina, o využití jaderného štěpení pro výrobu bomb nacisty.

Objev tritia

Tritium již identifikoval anglický vědec Joseph John Thomson v roce 1911, ale věřil, že se jedná o triatomickou molekulu.

Ernest Rutherford to již oznámil, ale teprve v roce 1934 ho Chadwick, který pracoval pro Rutherfordův tým, katalogizoval jako izotop vodíku.

Tritium je radioaktivní izotop vodíku, jehož symbol je „H“. Skládá se z jádra tvořeného protonem a dvou neutronů.

Tritium je vytvářeno bombardováním volnými neutrony cílů dusíku, lithia a boru.

Usnadnění štěpení uranu 235

Objev neutronu Jamesem Chadwickem usnadnil jaderné štěpení; to znamená, separace uranu 235 od uranu -238, chemický prvek nalezený v přírodě.

Obohacování uranu 235 je proces, kterým přírodní uran prochází za účelem získání izotopu 235 a produkce jaderné energie. Štěpení je jaderná reakce; to znamená, že se spouští v jádru atomu.

K této chemické reakci dochází, když je těžké jádro rozděleno na dvě nebo více menších jader a některé vedlejší produkty, jako jsou fotony (gama paprsky), volné neutrony a další fragmenty jádra.

Smlouva o radiaci radioaktivních látek

V roce 1930 napsal James Chadwick pojednání o záření z radioaktivních látek.

Chadwickovi se podařilo změřit hmotnost neutronu a usoudit, že je podobný hmotnosti protonu s jedním rozdílem: že měl neutrální elektrický náboj.

Poté dospěl k závěru, že atomové jádro je tvořeno neutrony a protony a že počet protonů je podobný počtu elektronů.

Jeho výzkum a příspěvky k práci fyzikální laboratoře na University of Manchester a na University of Cambridge v Anglii byly klíčem k poznání jaderné energie a konstrukci Rutherfordova atomového modelu.

Články zájmu

Schrödingerův atomový model.

Atomový model De Broglie.

Heisenbergův atomový model.

Perrinův atomový model.

Thomsonův atomový model.

Daltonův atomový model.

Atomový model Dirac Jordan.

Atomový model Demokrita.

Bohrův atomový model.

Sommerfeldský atomový model.

Reference

1. J. Chadwick, Existence neutronů, Proč. Roy. Soc. A 136 (1932) Citováno z 18. prosince 2017 z chemteam.info
2. Chadwick (1891-1974). Konzultováno s losavancesdelaquimica.com
3. James Chadwick - životopis. Konzultováno s Buscabiografias.com
4. Pérez Aguirre, Gabriela. Chemie 1. Konstruktivistický přístup, svazek 1. Konzultace s books.google.co.ve
5. James Chadwick. Konzultováno s es.wikipedia.org
6. Brown, Andrew (1997). Neutron a bomba: životopis sira Jamese Chadwicka. Oxford University Press. Obnoveno z amazon.co.uk
7. James Chadwick (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Obnoveno z: britannica.com
8. James Chadwick (nd). Obnoveno z: atomicheritage.org
9. James Chadwick (nd). Obnoveno z: slavscientists.org
10. James Chadwick - životopis (2014). Nobel Media AB. Obnoveno z: nobelprize.org
11. James Chadwick: Biografie a atomová teorie (nd). Obnoveno z: study.com
12. Základy fyzikální vědy (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Obnoveno z: britannica.com
13. Wikipedia, encyklopedie zdarma (2018). Objev neutronu. Obnoveno z: en.wikipedia.org.