James Chadwick Βιογραφία, ατομικό μοντέλο, πειράματα, συνεισφορές

James Chadwick (1891-1974) ήταν ένας εξέχων Άγγλος φυσικός γνωστός για την ανακάλυψη του νετρονίου το 1932. Λίγο μετά, το 1935, τιμήθηκε με το Βραβείο Νόμπελ Φυσικής για τη συμβολή του στην επιστημονική κοινότητα. Η ανησυχία του Τσάντουκ για ουδέτερες χρεώσεις προέκυψε περίπου 10 χρόνια, πριν μπορέσει να εξακριβώσει την ύπαρξή του.

Πριν από αυτόν τον έλεγχο, ο Chadwick πραγματοποίησε διάφορα πειράματα που αποδείχθηκαν ανεπιτυχείς. Ήταν επιτυχής το 1932, όταν βασίστηκε στα πειράματα της γαλλικής Irène Joliot-Curie και του Frédéric Joliot. Αργότερα, ο Chadwick αφιερώθηκε στην έρευνα σχετικά με τη χρήση της πυρηνικής σχάσης για τη δημιουργία πολεμικών όπλων.

Ευρετήριο

• 1 Βιογραφία
  • 1.1 Προέλευση
  • 1.2 Ακαδημαϊκή κατάρτιση
  • 1.3 Επαγγελματική σταδιοδρομία
  • 1.4 Πρόγραμμα του Μανχάταν
  • 1.5 Πυρηνικό οπλοστάσιο για την Αγγλία
• 2 Ατομικό μοντέλο του Chadwick
• 3 Πειράματα
  • 3.1 Πυρηνική σχάση
• 4 Οι συνεισφορές του Chadwick στην επιστήμη
• 5 Άρθρα ενδιαφέροντος
• 6 Αναφορές

Βιογραφία

Προέλευση

Ο Chadwick γεννήθηκε στην πόλη Bollington, στα βορειοανατολικά της Αγγλίας, στις 20 Οκτωβρίου 1891. Ήταν γιος δύο ταπεινών εργαζομένων: ο πατέρας του εργαζόταν στο σιδηροδρομικό σύστημα και η μητέρα του ήταν οικιακός εργάτης..

Από μικρή ηλικία, ο Chadwick διακρίθηκε ως ένα εσωστρεφές και εξαιρετικά έξυπνο παιδί. Ξεκίνησε γυμνάσιο στο Μάντσεστερ και στην ηλικία των 16 ετών κέρδισε υποτροφία για να μελετήσει την καθαρή φυσική στο τώρα εξαφανισμένο Πανεπιστήμιο της Βικτώριας του Μάντσεστερ..

Ακαδημαϊκός σχηματισμός

Η νέα υπόσχεση της φυσικής ξεκίνησε τις πανεπιστημιακές σπουδές της επίσημα το 1908, σε ηλικία 17 ετών.

Είχε διακεκριμένη καριέρα στην ακαδημία και κατά το τελευταίο έτος της σταδιοδρομίας του ήταν επικεφαλής της έρευνας του βραβείου Νόμπελ Έρνεστ Ρουθέφορντ για την αποσύνθεση των στοιχείων και τη χημεία των ραδιενεργών ουσιών.

Μετά την απόκτηση πτυχίο του στη Φυσική το 1911, γράφτηκε στο βαθμό του πλοιάρχου στη φυσική, το οποίο ολοκληρώθηκε με επιτυχία το 1913. Κατά την περίοδο αυτή συνέχισε να συνεργάζεται στενά με Rutherford στο εργαστήριό του.

Αργότερα, επωφελήθηκε από μια επαγγελματική υποτροφία που επέτρεψε τη μεταφορά του στο Βερολίνο της Γερμανίας για να εμβαθύνει την έρευνα για τη βήτα ακτινοβολία δίπλα στο γερμανικό φυσικό Hans Geiger στο Technische Hochschule.

Κατά τη διάρκεια της παραμονής του στο Βερολίνο ξεκίνησε τον Πρώτο Παγκόσμιο Πόλεμο τον Ιούλιο του 1914. Λόγω κατηγορίας για κατασκοπεία, διεγέρθηκε σε στρατόπεδο συγκέντρωσης για τους αμάχους στο Ruhleben μέχρι το 1918.

Το 1919 ο Chadwick επέστρεψε στην Αγγλία και άρχισε το διδακτορικό του στο Πανεπιστήμιο του Cambridge. Εν τω μεταξύ, επανήλθε στο ερευνητικό έργο του Rutheford, ο οποίος τότε ήταν επικεφαλής του εργαστηρίου Cavendish του αναγνωρισμένου ιδρύματος.

Το 1921, στα 21 του χρόνια, έλαβε το διδακτορικό δίπλωμα (Ph.D. Φιλοσοφία Γιατρός), παρουσιάζοντας ένα ειδικό ερευνητικό έγγραφο για τις πυρηνικές δυνάμεις και τους ατομικούς αριθμούς.

Το 1923 διορίστηκε βοηθός διευθυντής έρευνας στο εργαστήριο Cavendish στο Cambridge. Ο Chadwick υπηρέτησε σε αυτό το ρόλο μέχρι το 1935, όταν αποφάσισε να μετακομίσει στο Πανεπιστήμιο του Λίβερπουλ.

Επαγγελματική σταδιοδρομία

Χάρη στην επιστημονική συμβολή της ήταν αντάξια του Hughes Medal το 1932. Η αναγνώριση αυτή, που χορηγείται από το Royal Society of London, ανταμείβει εκείνους που κάνουν ανακαλύψεις σχετικά με τις φυσικές επιστήμες ή / και πρακτικές εφαρμογές της.

Το 1935 του απονεμήθηκε το βραβείο Νόμπελ στη Φυσική για την ανακάλυψη του νετρονίου ως στοιχειώδους σωματιδίου χωρίς ηλεκτρικό φορτίο που βρίσκεται στον ατομικό πυρήνα.

Κατά τη διάρκεια του Δευτέρου Παγκοσμίου Πολέμου, ο Chadwick είχε ενεργό συμμετοχή στη Βρετανική Επιτροπή της MAUD, μια επιτροπή που δημιουργήθηκε για να αναλύσει τη σκοπιμότητα της χρήσης της πυρηνικής τεχνολογίας στην κατασκευή μιας βόμβας.

Ο James Chadwick ήταν επίσης βασικό μέρος του έργου Tube Alloys Project, ενός ερευνητικού προγράμματος που εγκρίθηκε και χρηματοδοτήθηκε από το Ηνωμένο Βασίλειο με την υποστήριξη του Καναδά, για την ανάπτυξη πυρηνικών όπλων κατά τη διάρκεια του Β 'Παγκοσμίου Πολέμου.

Ο Τσάντουιτς ξεχώρισε για το πνεύμα και την πολιτική του στάση κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, καθώς οι προτάσεις του χρησίμευαν ως γέφυρα για διαπραγματεύσεις συνεργασίας στον τομέα της έρευνας μεταξύ του Ηνωμένου Βασιλείου, του Καναδά και των Ηνωμένων Πολιτειών..

Σχέδιο του Μανχάταν

Προς το τέλος του Β Παγκοσμίου Πολέμου, ο Chadwick πήρε τη σκυτάλη της βρετανικής αποστολής στο έργο του Μανχάταν. Το τελευταίο ήταν ένα κοινό ερευνητικό πρόγραμμα μεταξύ των Ηνωμένων Πολιτειών, του Ηνωμένου Βασιλείου και του Καναδά, προκειμένου να αναπτυχθεί η πρώτη ατομική βόμβα.

Ο Chadwick είχε ελεύθερη πρόσβαση σε όλες τις εμπιστευτικές πληροφορίες του σχεδίου: σχέδια, σχέδια, δεδομένα, προϋπολογισμοί κ.λπ., παρά το γεγονός ότι ήταν πολιτικός και δεν ήταν Αμερικανός. Αξίζει να σημειωθεί ότι και οι δύο προϋποθέσεις ήταν αποκλειστικές για συμμετοχή στο έργο.

Αργότερα ονομάστηκε Αγγλός κύριος το 1945, και ένα χρόνο αργότερα EE. UU του απονέμεται το Μετάλλιο της Αξίας για τη συμβολή του στο έργο του Μανχάταν.

Πυρηνικό οπλοστάσιο για την Αγγλία

Στο τέλος του Δευτέρου Παγκοσμίου Πολέμου, ο Chadwick προώθησε με μεγάλη ώθηση την πρωτοβουλία του Ηνωμένου Βασιλείου να αναπτύξει το δικό του πυρηνικό οπλοστάσιο.

Για την επίτευξη αυτού του στόχου, ο Chadwick εξελέγη μέλος της βρετανικής συμβουλευτικής επιτροπής για την ατομική ενέργεια και συμμετείχε επίσης ως εκπρόσωπος του Ηνωμένου Βασιλείου ενώπιον της Επιτροπής Ατομικής Ενέργειας των Ηνωμένων Εθνών..

Περίπου το 1948 ο Τζέιμς Τσάντγουκ εργάστηκε ως καθηγητής στο Κολέγιο Gonville & Caius του Πανεπιστημίου του Cambridge. Στη συνέχεια, το 1950, ανατέθηκε εκ νέου από τη Βασιλική Εταιρεία του Λονδίνου όταν έλαβε το μετάλλιο Copley.

8 χρόνια αργότερα αποφασίζει να συνταξιοδοτηθεί οικειοθελώς στη Βόρεια Ουαλία. Ο James Chadwick πέθανε στις 24 Ιουλίου 1974 στην πόλη του Cambridge.

Ατομικό μοντέλο του Chadwick

Το ατομικό μοντέλο του Chadwick επικεντρώνεται στη μοντελοποίηση του ατομικού πυρήνα που αποτελείται όχι μόνο από πρωτόνια (θετικά φορτία) αλλά και από νετρόνια (ουδέτερα φορτία).

Ο ζήλος του Τσαντγίκ για να αποδείξει την ύπαρξη ουδέτερων σωματιδίων δημιουργήθηκε στη δεκαετία του 1920. Ωστόσο, εκείνη τη στιγμή ο κορυφαίος επιστήμονας έκανε μάταιες προσπάθειες. Μια δεκαετία αργότερα ο Chadwick επανέλαβε τα πειράματα της Irène Joliot-Curie (κόρη της Marie Curie και Pierre Curie) και του Frédéric Joliot (συζύγου της Irène) στη Γαλλία.

Αυτό το ζευγάρι επιστημόνων είχε επιτύχει την απομάκρυνση των πρωτονίων από ένα δείγμα κεριού παραφίνης χρησιμοποιώντας ακτίνες γάμμα.

Ο Τσάντγουικ σκέφτηκε ότι η εκπομπή ακτίνων γάμμα περιείχε ουδέτερα σωματίδια και ότι αυτά τα σωματίδια ήταν εκείνα που είχαν χτυπήσει το δείγμα κηρού, επακολούθως προκαλώντας την απελευθέρωση πρωτονίων από τον κερί.

Ως εκ τούτου, προσπάθησε να αντιγράψει αυτά τα πειράματα στο εργαστήριο Cavendish και χρησιμοποίησε το πολόνιο - το οποίο είχε χρησιμοποιηθεί από τους Curies ως πηγή ακτίνων γάμμα - για να ακτινοβολεί το βηρύλλιο με σωματίδια άλφα..

Στη συνέχεια, αυτή η ακτινοβολία επηρέασε ένα παρόμοιο δείγμα παραφινικού κεριού και τα πρωτόνια του εν λόγω δείγματος εκδιώχθηκαν βίαια από το υλικό.

Η συμπεριφορά των πρωτονίων παρατηρήθηκε μέσω ενός μικρού θαλάμου ιοντισμού, προσαρμοσμένου στο πείραμα από τον ίδιο τον Chadwick.

Ο Chadwick ανίχνευσε ότι η συμπεριφορά των πρωτονίων που απελευθερώνονται από το κερί μπορεί να εξηγηθεί μόνο αν αυτά τα σωματίδια έχουν χτυπήσει άλλα ηλεκτρικά ουδέτερα σωματίδια και με πολύ παρόμοια μάζα.

Δύο εβδομάδες αργότερα, ο James Chadwick δημοσίευσε ένα άρθρο στο επιστημονικό περιοδικό Φύση για την πιθανή ύπαρξη νετρονίων.

Ωστόσο, ο Chadwick συνέλαβε το μοντέλο αρχικά θεωρώντας ότι το νετρόνιο ήταν μια διάταξη που αποτελείται από ένα πρωτόνιο και ένα ηλεκτρόνιο, το οποίο δημιούργησε το ουδέτερο φορτίο. Αργότερα, ο Γερμανός φυσικός Werner Heisenberg έδειξε ότι το νετρόνιο ήταν ένα μοναδικό και στοιχειώδες σωματίδιο.

Πειράματα

Μετά την ανακάλυψη του νετρονίου, ο Chadwick επικεντρώθηκε στην περαιτέρω εξέλιξη και περαιτέρω σε σχέση με τον χαρακτηρισμό αυτού του νέου ατομικού συστατικού.

Η ανακάλυψη του νετρονίου και του ατομικού μοντέλου του Chadwick επανάσταση στην παραδοσιακή άποψη της επιστήμης, δεδομένης της σύγκρουσης των νετρονίων με τους ατομικούς πυρήνες και την αποβολή των πρωτονίων έξω από το άτομο.

Η αποσύνθεση βήτα είναι μια διαδικασία μέσω της οποίας εκπέμπονται βήτα σωματίδια (ηλεκτρόνιο ή ποζιτρόνιο) από τον πυρήνα του ατόμου, για να εξισορροπηθεί η παρουσία πρωτονίων και νετρονίων στον ατομικό πυρήνα.

Λόγω αυτής της διαδικασίας, πολλά πειράματα διεξήχθησαν παγκοσμίως, με κίνητρο την ανακάλυψη του Chadwick, για να προκληθεί η μετατροπή ορισμένων νετρονίων σε πρωτόνια..

Επειδή κάθε χημικό στοιχείο αναγνωρίζεται σύμφωνα με τον αριθμό των πρωτονίων που διαθέτει, τα προηγούμενα πειράματα άνοιξαν την πόρτα για τη δημιουργία ή / και την ανακάλυψη νέων χημικών στοιχείων με μεγαλύτερο αριθμό πρωτονίων που κατέχει..

Πυρηνική σχάση

Ο Τσάντουιτς τόνισε τις μεταγενέστερες αναλύσεις του σχετικά με τη χρήση νετρονίων για τη διάσπαση ατόμων βαρέων πυρήνων σε διάφορους μικρότερους πυρήνες, μέσω της διαδικασίας της πυρηνικής σχάσης..

Ονομάζεται με αυτόν τον τρόπο επειδή η διαίρεση εμφανίζεται στον πυρήνα του ατόμου και παράγει μια εξαιρετικά μεγάλη ποσότητα ενέργειας. Αυτή η έννοια χρησιμοποιήθηκε για το σχεδιασμό ισχυρών πυρηνικών όπλων.

Ο Chadwick χρηματοδότησε ακόμη την αγορά ενός επιταχυντή σωματιδίων κατά τη διάρκεια της παραμονής του στο Λίβερπουλ και γι 'αυτό χρησιμοποίησε ένα μέρος των κεφαλαίων που συγκέντρωσε κερδίζοντας το βραβείο Νόμπελ το 1935.

Οι συνεισφορές του Τσάντγουκ στην επιστήμη

Μεταξύ των εισφορών του James Chadwick επιστήμης αναδεικνύει την ανακάλυψη του νετρονίου, για το οποίο κέρδισε το βραβείο Νόμπελ Φυσικής το 1935. Συμμετείχε επίσης στην κατασκευή της ατομικής βόμβας στις Ηνωμένες Πολιτείες, έγραψε για την ακτινοβολία από ραδιενεργές ουσίες και ανακάλυψε το τρίτιο.

Η ανακάλυψη του νετρονίου

Κατά τη διάρκεια των ερευνών τους στο εργαστήριο Cavendish στο Cambridge, οι Rutherford και Chadwick διεξήγαγαν πειράματα με σωματίδια άλφα για να ερευνήσουν τη φύση του ατομικού πυρήνα. Αξίζει να σημειωθεί ότι ο ατομικός πυρήνας ανακαλύφθηκε από τον Rutherford το 1911.

Αυτές οι έρευνες διεξήχθησαν με ανάλυση μίας ακτινοβολίας που δεν παρατηρήθηκε ποτέ προερχόμενη από βηρύλλιο, όταν το υλικό αυτό εκτέθηκε στον βομβαρδισμό των σωματιδίων άλφα.

Αυτή η ακτινοβολία αποτελούταν από σωματίδια μάζας πολύ παρόμοια με τη μάζα του πρωτονίου, αλλά χωρίς ηλεκτρικό φορτίο. Αυτά τα σωματίδια ονομάζονταν νετρόνια, λόγω της ουδετερότητας της σύνθεσής τους.

Ο Τσάντουκ πραγματοποίησε αυτή την ανακάλυψη στα μέσα του 1932 και με αυτό ορίστηκε οι εγκαταστάσεις του ατομικού μοντέλου του Τσαντβίκ, οι λεπτομέρειες των οποίων αναλύονται στην επόμενη ενότητα αυτού του άρθρου..

Πυρηνική έρευνα

Η ανακάλυψη του νετρονίου από τον Chadwick έκανε το ευνοϊκό σενάριο για την ανακάλυψη της πυρηνικής σχάσης και την ανάπτυξη πολεμικών όπλων με αυτή την τεχνολογία.

Ο Τσάντγουικ διαπίστωσε ότι, με βομβαρδισμό του ατόμου ενός στοιχείου με νετρόνια, ο πυρήνας αυτού του υλικού μπορεί να διεισδύσει και να διαιρεθεί, δημιουργώντας μια σημαντική ποσότητα ενέργειας.

Από εκεί, ο Chadwick ανακοίνωσε την αναπόφευκτη φύση αυτού του τύπου τεχνολογίας για την ανάπτυξη όπλων πολέμου και άρχισε να εμπλέκεται άμεσα στα διπλωματικά ζητήματα που σχετίζονται με αυτή τη διαδικασία στις ΗΠΑ. UU και την Αγγλία.

Ο Chadwick συνεργάστηκε στην κατασκευή της ατομικής βόμβας μαζί με άλλους Αμερικανούς και Καναδούς επιστήμονες μεταξύ 1943 και 1945.

Υπεύθυνε την καθοδήγηση της αγγλικής επιστημονικής αντιπροσωπείας που εργάστηκε στο εργαστήριο Los Alamos στο Νέο Μεξικό, Ηνωμένες Πολιτείες. Το 1939 οι Ηνωμένες Πολιτείες ξεκινούν τις έρευνες για το έργο του Μανχάταν, το όνομα του κώδικα που έλαβε την ατομική βόμβα.

Πρόεδρος Franklin Delano Roosevelt είχε προειδοποιηθεί από πυρηνικούς επιστήμονες Edward Teller, ο Λέων Szilard και Eugene Wigner, μέσα από Άλμπερτ Αϊνστάιν για τη χρήση της πυρηνικής σχάσης για την παραγωγή βομβών από τους Ναζί.

Ανακάλυψη του τριτίου

Το τρίτιο είχε ήδη αναγνωριστεί το 1911 από τον αγγλικό επιστήμονα Joseph John Thomson, αλλά πίστευε ότι ήταν ένα τριατομικό μόριο.

Ο Έρνεστ Ράχερφορντ το είχε ήδη ανακοινώσει, αλλά δεν ήταν παρά μόνο το 1934 όταν ο Τσάντουκ, που εργάστηκε για την ομάδα του Ράδερφορντ, το χαρακτήρισε ως ισότοπο υδρογόνου..

Το τρίτιο είναι ένα ραδιενεργό ισότοπο υδρογόνου, του οποίου το σύμβολο είναι το «Η». Αποτελείται από έναν πυρήνα που σχηματίζεται από ένα πρωτόνιο και δύο νετρόνια.

Το τρίτιο παράγεται με βομβαρδισμό με νετρόνια χωρίς στόχους αζώτου, λιθίου και βορίου.

Διευκόλυνση της σχάσης του ουρανίου 235

Η ανακάλυψη του νετρονίου από τον James Chadwick διευκόλυνε την πυρηνική σχάση. δηλαδή, ο διαχωρισμός του ουρανίου 235 από το ουράνιο -238, ένα χημικό στοιχείο που βρίσκεται στη φύση.

Ο εμπλουτισμός του ουρανίου 235 είναι η διαδικασία στην οποία υποβάλλεται το φυσικό ουράνιο προκειμένου να ληφθεί ισότοπο 235 και να παραχθεί πυρηνική ενέργεια. Η σχάση είναι μια πυρηνική αντίδραση. δηλαδή, που ενεργοποιείται στον πυρήνα του ατόμου.

Αυτή η χημική αντίδραση συμβαίνει όταν ένας βαρύς πυρήνας διαιρείται σε δύο ή περισσότερους μικρότερους πυρήνες και σε μερικά υποπροϊόντα όπως φωτόνια (ακτίνες γάμμα), ελεύθερα νετρόνια και άλλα θραύσματα του πυρήνα..

Συνθήκη για την ακτινοβόληση ραδιενεργών ουσιών

Το 1930 ο James Chadwick έγραψε μια πραγματεία σχετικά με την ακτινοβολία των ραδιενεργών ουσιών.  

Ο Τσάντουικ κατάφερε να μετρήσει τη μάζα του νετρονίου και συνήγαγε ότι ήταν παρόμοια με το πρωτόνιο με μια διαφορά: ότι είχε ουδέτερο ηλεκτρικό φορτίο.

Στη συνέχεια, κατέληξε στο συμπέρασμα ότι ο ατομικός πυρήνας αποτελείται από νετρόνια και πρωτόνια και ότι ο αριθμός των πρωτονίων ήταν παρόμοιος με εκείνον των ηλεκτρονίων.

Η έρευνά του και η συμβολή του στο έργο του εργαστηρίου φυσικής του Πανεπιστημίου του Μάντσεστερ και του Πανεπιστημίου του Cambridge στην Αγγλία ήταν καθοριστικής σημασίας για τη γνώση της πυρηνικής ενέργειας και για την κατασκευή του ατομικού μοντέλου του Rutherford.

Άρθρα ενδιαφέροντος

Ατομικό μοντέλο του Schrödinger.

Ατομικό μοντέλο του Broglie.

Ατομικό μοντέλο του Heisenberg.

Ατομικό μοντέλο Perrin.

Ατομικό μοντέλο της Thomson.

Ατομικό μοντέλο του Dalton.

Ατομικό μοντέλο του Dirac Ιορδανία.

Ατομικό μοντέλο του Δημόκριτου.

Ατομικό μοντέλο του Bohr.

Αναφορές

1. J. Chadwick, The Existence of Neutron, Proc. Ρόι. Soc. A 136 (1932) Πρόσβαση στις 18 Δεκεμβρίου 2017 από το chemteam.info
2. Chadwick (1891-1974). Συμβουλευτείτε το losavancesdelaquimica.com
3. Τζέημς Τσάντγουικ - βιογραφία. Συμβουλευτείτε το buscabiografias.com
4. Pérez Aguirre, Gabriela. Χημεία 1. Μια κονστρουκτιβιστική προσέγγιση, τόμος 1. Συμβουλευτείτε το books.google.com
5. James Chadwick. Συμβουλευτείτε το es.wikipedia.org
6. Brown, Andrew (1997). Το νετρόνιο και η βόμβα: μια βιογραφία του Sir James Chadwick. Oxford University Press. Ανάκτηση από το amazon.co.uk
7. James Chadwick (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Ανακτήθηκε από: britannica.com
8. James Chadwick (s.f.). Ανακτήθηκε από: atomicheritage.org
9. James Chadwick (s.f.). Ανακτήθηκε από: famousscientists.org
10. Τζέημς Τσάντγουικ - Βιογραφικό (2014). Nobel Media ΑΒ. Ανακτήθηκε από: nobelprize.org
11. James Chadwick: Βιογραφία και ατομική θεωρία (s.f.). Ανακτήθηκε από: study.com
12. Αρχές της φυσικής επιστήμης (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Ανακτήθηκε από: britannica.com
13. Wikipedia, Η ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια (2018). Ανακάλυψη του νετρονίου. Ανακτήθηκε από: en.wikipedia.org.