ДЖЕЙМС ЧЕДВИК: БИОГРАФИЯ, МОДЕЛЬ АТОМА, ЭКСПЕРИМЕНТЫ - НАУКА - 2026

Джеймс Чедвик (1891–1974) был выдающимся английским физиком, получившим признание за открытие нейтрона в 1932 году. Вскоре после этого, в 1935 году, он был удостоен Нобелевской премии по физике за его вклад в научное сообщество. Обеспокоенность Чедвика нейтральными обвинениями возникла примерно за 10 лет до того, как он смог доказать их существование.

Перед этой проверкой Чедвик провел несколько безуспешных экспериментов. Он имел успех в 1932 году, когда был основан на экспериментах французов Ирен Жолио-Кюри и Фредерика Жолио. Позже Чедвик посвятил себя исследованиям использования ядерного деления для создания оружия войны.

биография

происхождения

Чедвик родился в городе Боллингтон, на северо-востоке Англии, 20 октября 1891 года. Он был сыном двух простых рабочих: его отец работал на железной дороге, а его мать была домашней прислугой.

С самого раннего возраста Чедвик выделялся как замкнутый и чрезвычайно умный ребенок. Он пошел в среднюю школу в Манчестере, а в возрасте 16 лет получил стипендию для изучения чистой физики в несуществующем университете Виктории в Манчестере.

Академическая подготовка

Молодой перспективный физик официально начал учебу в университете в 1908 году, в возрасте 17 лет.

У него был выдающийся опыт в академии, и в последний год своей карьеры он присутствовал на исследованиях лауреата Нобелевской премии Эрнеста Рутфорда по распаду элементов и химии радиоактивных веществ.

После получения степени по физике в 1911 году он поступил на степень магистра физики, которую он успешно завершил в 1913 году. Все это время он продолжал работать рука об руку с Рутфордом в своей лаборатории.

Позже он был удостоен профессиональной стипендии, которая позволила ему переехать в Берлин, Германия, для дальнейших исследований бета-излучения вместе с немецким физиком Гансом Гейгером в Высшей технической школе.

Во время его пребывания в Берлине в июле 1914 года началась Первая мировая война. Из-за обвинения в шпионаже он был интернирован в концлагерь для мирных жителей в Рухлебене до 1918 года.

В 1919 году Чедвик вернулся в Англию и получил докторскую степень в Кембриджском университете. Тем временем он вернулся к исследовательской работе Рутфорда, который к тому времени возглавил Кавендишскую лабораторию известного института.

В 1921 году, в возрасте 21 года, он получил степень доктора философии (доктор философии), представив специальную исследовательскую работу по ядерным силам и атомным числам.

В 1923 году он был назначен помощником директора по исследованиям в Кембриджской Кавендишской лаборатории. Чедвик занимал эту должность до 1935 года, когда он решил перейти в Ливерпульский университет.

Карьера

Благодаря своему научному вкладу в 1932 году он был награжден медалью Хьюза. Этим признанием Лондонского королевского общества награждаются те, кто делает открытия в области физических наук и / или их практического применения.

В 1935 году ему была присуждена Нобелевская премия по физике за открытие нейтрона как элементарной частицы без электрического заряда, находящейся в атомном ядре.

Во время Второй мировой войны Чедвик принимал активное участие в британском комитете MAUD, комиссии, созданной для анализа возможности использования ядерных технологий при производстве бомбы.

Джеймс Чедвик также был центральным участником проекта Tube Alloys Project, исследовательской программы, санкционированной и финансируемой Соединенным Королевством при поддержке Канады, для разработки ядерного оружия во время Второй мировой войны.

Чедвик был известен своим остроумием и политическим самообладанием в этот период, поскольку его предложения служили мостом для переговоров о сотрудничестве в расследовании между Соединенным Королевством, Канадой и Соединенными Штатами.

Манхэттенский проект

К концу Второй мировой войны Чедвик принял эстафету британской миссии в Манхэттенском проекте. Последний был совместным исследовательским проектом Соединенных Штатов, Соединенного Королевства и Канады с целью разработки первой атомной бомбы.

Чедвик имел свободный доступ ко всей конфиденциальной информации проекта: планам, данным, оценкам и т. Д., Несмотря на то, что он был гражданским лицом, а не американцем; Стоит отметить, что оба условия были эксклюзивными для участия в проекте.

Позже в 1945 году он стал английским рыцарем, а год спустя США наградили его Медалью за заслуги перед отважным вкладом в Манхэттенский проект.

Ядерный арсенал для Англии

В конце Второй мировой войны Чедвик активно продвигал инициативу Соединенного Королевства по созданию собственного ядерного арсенала.

Преследуя эту цель, Чедвик был избран членом Британского консультативного комитета по атомной энергии, а также служил представителем Великобритании в Комиссии по атомной энергии Организации Объединенных Наций.

Примерно в 1948 году Джеймс Чедвик работал профессором в Gonville & Caius College при Кембриджском университете. Затем, в 1950 году, он снова был удостоен награды Лондонского королевского общества, получив медаль Копли.

Спустя 8 лет он решает добровольно уйти на пенсию в Северный Уэльс. Джеймс Чедвик скончался 24 июля 1974 года в городе Кембридж.

Атомная модель Чедвика

Атомная модель Чедвика фокусируется на моделировании атомного ядра, состоящего не только из протонов (положительные заряды), но и из нейтронов (нейтральные заряды).

Попытки Чедвика продемонстрировать существование нейтральных частиц начались в 1920-х годах, однако в то время видный ученый предпринял несколько попыток, но безуспешно. Десять лет спустя Чедвик повторил эксперименты Ирен Жолио-Кюри (дочери Марии Кюри и Пьера Кюри) и Фредерика Жолио (мужа Ирен) во Франции.

Этой паре ученых удалось удалить протоны из образца парафина с помощью гамма-лучей.

Чедвик полагал, что гамма-излучение содержит нейтральные частицы, и что именно эти частицы столкнулись с образцом парафина, что впоследствии вызвало выделение протонов из парафина.

Поэтому он попытался повторить эти эксперименты в Кавендишской лаборатории и использовал полоний, который использовался Кюри в качестве источника гамма-лучей, для облучения бериллия альфа-частицами.

Затем это излучение воздействовало на аналогичный образец парафинового воска, и протоны в этом образце были сильно выброшены из материала.

За поведением протонов наблюдали с помощью небольшой ионизационной камеры, адаптированной к эксперименту самим Чедвиком.

Чедвик обнаружил, что поведение протонов, испускаемых парафином, можно объяснить только в том случае, если эти частицы столкнулись с другими электрически нейтральными частицами с очень похожей массой.

Две недели спустя Джеймс Чедвик опубликовал в научном журнале Nature статью о возможном существовании нейтронов.

Однако Чедвик изначально задумал модель, учитывая, что нейтрон представляет собой устройство, состоящее из протона и электрона, которые генерируют нейтральный заряд. Позже немецкий физик Вернер Гейзенберг показал, что нейтрон представляет собой единую элементарную частицу.

Эксперименты

После открытия нейтрона Чедвик сосредоточился на том, чтобы идти все дальше и дальше в отношении характеристик этого нового атомного компонента.

Открытие нейтрона и атомной модели Чедвика произвело революцию в традиционном взгляде на науку, учитывая столкновения нейтронов с атомными ядрами и выброс протонов из атома.

Бета-разложение - это процесс, посредством которого бета-частицы (электроны или позитроны) испускаются из ядра атома, чтобы уравновесить присутствие протонов и нейтронов в ядре атома.

Благодаря этому процессу по всему миру были проведены бесчисленные эксперименты, мотивированные открытием Чедвика, чтобы вызвать преобразование некоторых нейтронов в протоны.

Поскольку каждый химический элемент идентифицируется в соответствии с количеством протонов, которые он имеет, предыдущие эксперименты открыли дверь для создания и / или открытия новых химических элементов с большим количеством протонов за их поясом.

Ядерное деление

Чедвик сделал упор на своих более поздних анализах использования нейтронов для разделения атомов тяжелых ядер на несколько меньших ядер в процессе ядерного деления.

Он назван так, потому что деление происходит в ядре атома и производит чрезвычайно большое количество энергии. Эта концепция была использована при создании мощного ядерного оружия.

Чедвик даже профинансировал покупку ускорителя элементарных частиц во время своего пребывания в Ливерпуле, используя для этого часть доходов от получения Нобелевской премии в 1935 году.

Вклад Чедвика в науку

Среди вкладов Джеймса Чедвика в науку выделяется открытие нейтрона, за которое он получил Нобелевскую премию по физике в 1935 году. Он также участвовал в создании атомной бомбы в Соединенных Штатах, писал об излучении радиоактивных веществ и открыл тритий. ,

Открытие нейтрона

Во время своих исследований в Кавендишской лаборатории в Кембридже Резерфорд и Чедвик провели эксперименты с альфа-частицами, чтобы узнать о природе атомного ядра. Стоит отметить, что ядро ​​атома было открыто Резерфордом в 1911 году.

Эти исследования проводились путем анализа никогда не наблюдавшегося ранее излучения бериллия, когда этот материал подвергался бомбардировке альфа-частицами.

Это излучение состояло из частиц с массой, очень близкой к массе протона, но без электрического заряда. Эти частицы были названы нейтронами из-за нейтральности их состава.

Чедвик сделал это открытие в середине 1932 года, определив тем самым предпосылки атомной модели Чедвика, детали которой будут рассмотрены в следующем разделе этой статьи.

Ядерные исследования

Открытие нейтрона Чедвиком подготовило почву для открытия ядерного деления и разработки оружия войны с этой технологией.

Чедвик обнаружил, что, бомбардируя атом элемента нейтронами, ядро ​​этого материала может быть проникнуто и расщеплено, генерируя значительное количество энергии.

Оттуда Чедвик объявил о неизбежности использования этого типа технологий для разработки военного оружия и стал напрямую участвовать в дипломатических делах, связанных с этим процессом в Соединенных Штатах и ​​Англии.

Чедвик сотрудничал в создании атомной бомбы вместе с другими американскими и канадскими учеными в период с 1943 по 1945 год.

Он руководил английской научной делегацией, работавшей в лаборатории Лос-Аламос в Нью-Мексико, США. В 1939 году Соединенные Штаты начали исследования Манхэттенского проекта, кодового названия атомной бомбы.

Президент Франклин Делано Рузвельт был предупрежден учеными-ядерщиками Эдвардом Теллером, Лео Сцилардом и Юджином Вигнером через Альберта Эйнштейна об использовании нацистами ядерного деления для производства бомб.

Открытие трития

Тритий был идентифицирован еще в 1911 году английским ученым Джозефом Джоном Томсоном, но он считал, что это трехатомная молекула.

Эрнест Резерфорд также уже объявил об этом, но только в 1934 году Чедвик, работавший на команду Резерфорда, внес его в каталог как изотоп водорода.

Тритий - радиоактивный изотоп водорода, символ которого ³H. Он состоит из ядра, состоящего из протона и двух нейтронов.

Тритий образуется при бомбардировке мишенями из азота, лития и бора свободными нейтронами.

Содействие делению урана-235

Открытие нейтрона Джеймсом Чедвиком облегчило ядерное деление; то есть отделение урана-235 от урана-238, химического элемента, встречающегося в природе.

Обогащение урана-235 - это процесс, которому подвергается природный уран с целью получения изотопа 235 и производства ядерной энергии. Деление - это ядерная реакция; то есть запускается в ядре атома.

Эта химическая реакция происходит, когда тяжелое ядро ​​делится на два или более меньших ядра и некоторые побочные продукты, такие как фотоны (гамма-лучи), свободные нейтроны и другие фрагменты ядра.

Договор о радиации радиоактивных веществ

В 1930 году Джеймс Чедвик написал трактат об излучении радиоактивных веществ.

Чедвику удалось измерить массу нейтрона и сделать вывод, что она похожа на массу протона с одним отличием: он имеет нейтральный электрический заряд.

Затем он пришел к выводу, что ядро ​​атома состоит из нейтронов и протонов и что число протонов аналогично числу электронов.

Его исследования и вклад в работу физической лаборатории Манчестерского и Кембриджского университетов в Англии стали ключом к познанию ядерной энергии и построению атомной модели Резерфорда.

Интересные статьи

Атомная модель Шредингера.

Атомная модель Де Бройля.

Модель атома Гейзенберга.

Атомная модель Перрина.

Атомная модель Томсона.

Атомная модель Дальтона.

Атомная модель Дирака Джордана.

Атомная модель Демокрита.

Атомная модель Бора.

Атомная модель Зоммерфельда.

Ссылки

1. Дж. Чедвик, Существование нейтрона, Proc. Рой. Soc. A 136 (1932) Получено 18 декабря 2017 г. с сайта chemteam.info.
2. Чедвик (1891-1974). Консультировался с losavancesdelaquimica.com
3. Джеймс Чедвик - биография. Консультировался Buscabiografias.com
4. Перес Агирре, Габриэла. Химия 1. Конструктивистский подход, Том 1. По данным books.google.co.ve
5. Джеймс Чедвик. Консультировался на es.wikipedia.org
6. Браун, Эндрю (1997). Нейтрон и бомба: биография сэра Джеймса Чедвика. Издательство Оксфордского университета. Получено с amazon.co.uk
7. Джеймс Чедвик (1998). Encyclopdia Britannica, Inc. Получено с: britannica.com
8. Джеймс Чедвик (б). Получено с: atomicheritage.org
9. Джеймс Чедвик (б). Получено с: famousscientists.org
10. Джеймс Чедвик - Биографический (2014). Nobel Media AB. Получено с: nobelprize.org
11. Джеймс Чедвик: биография и атомная теория (nd). Получено с: study.com
12. Основы физических наук (1998). Encyclopdia Britannica, Inc. Получено с: britannica.com
13. Википедия, Бесплатная энциклопедия (2018). Открытие нейтрона. Получено с: en.wikipedia.org.