James Chadwick Životopis, atómový model, experimenty, príspevky

James Chadwick (1891-1974) bol popredným anglickým fyzikom uznávaným za objav neutrónov v roku 1932. Čoskoro potom, v roku 1935, získal Nobelovu cenu za fyziku za jeho prínos pre vedeckú komunitu. Chadwickov záujem o neutrálne poplatky vznikol asi 10 rokov predtým, ako mohol overiť svoju existenciu.

Pred touto kontrolou Chadwick uskutočnil niekoľko experimentov, ktoré sa ukázali ako neúspešné. To bolo úspešné v roku 1932, keď to bolo založené na experimentoch francúzskej Irène Joliot-Curie a Frédéric Joliot. Neskôr sa Chadwick venoval výskumu využívania jadrového štiepenia na vytvorenie vojnových zbraní.

index

• 1 Životopis
  • 1.1 Pôvody
  • 1.2 Akademické vzdelávanie
  • 1.3 Profesionálna kariéra
  • 1.4 Projekt Manhattan
  • 1.5 Jadrový arzenál pre Anglicko
• 2 Atómový model Chadwicku
• 3 Experimenty
  • 3.1 Jadrové štiepenie
• 4 Chadwickove príspevky k vede
• 5 Články záujmu
• 6 Referencie

životopis

začiatok

Chadwick sa narodil v meste Bollington na severovýchode Anglicka 20. októbra 1891. Bol synom dvoch pokorných pracovníkov: jeho otec pracoval v železničnom systéme a jeho matka bola domácou pracovníčkou..

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

Akademická formácia

Mladý sľub fyziky začal svoje univerzitné štúdium formálne v roku 1908, vo veku 17 rokov.

Mal vynikajúcu kariéru v akadémii av poslednom roku svojej kariéry mal na starosti výskum Nobelovej ceny Ernest Rutheford o rozpade prvkov a chémii rádioaktívnych látok..

Po získaní titulu v odbore Fyzika v roku 1911 sa zapísal do magisterského štúdia fyziky, ktoré úspešne vyvrcholilo v roku 1913. Počas tejto doby pokračoval v práci s Ruthefordom v laboratóriu..

Neskôr mu bolo poskytnuté odborné štipendium, ktoré umožnilo jeho presun do Berlína v Nemecku s cieľom prehĺbiť výskum beta žiarenia vedľa nemeckého fyzika Hansa Geigera na Technische Hochschule.

Počas svojho pobytu v Berlíne začal prvú svetovú vojnu v júli 1914. Kvôli obvineniu zo špionáže bol 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. Medzičasom sa vrátil k výskumnej práci Rutheforda, ktorá v tom čase viedla Cavendish Laboratory renomovanej inštitúcie..

V roku 1921, vo veku 21 rokov, získal titul doktorátu (Ph.D. Filozof doktor) predložením osobitného výskumného dokumentu o jadrových silách a atómových číslach.

V roku 1923 bol menovaný ako asistent riaditeľa výskumu v Cavendish Laboratory v Cambridge. Chadwick pôsobil v tejto úlohe až do roku 1935, kedy sa rozhodol presťahovať na Liverpoolsku univerzitu.

Profesionálna kariéra

Vďaka jeho vedeckým príspevkom sa stal v roku 1932 hodným Hughesovej medaily. Toto uznanie, ktoré udelila londýnska Kráľovská spoločnosť, odmeňuje tých, ktorí robia objavy o fyzikálnych vedách a / alebo ich praktických aplikáciách.

V roku 1935 mu bola udelená Nobelova cena za fyziku za objav neutrónu ako elementárnej častice bez elektrického náboja nachádzajúceho sa v atómovom jadre.

Počas druhej svetovej vojny sa Chadwick aktívne zúčastňoval na práci britského výboru MAUD, komisie vytvorenej na analýzu uskutočniteľnosti využívania jadrovej technológie pri výrobe bomby..

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

Chadwick počas tohto obdobia vynikal svojím vtipom a politickým postojom, pretože jeho návrhy slúžili ako most pre rokovania o spolupráci v oblasti výskumu medzi Spojeným kráľovstvom, Kanadou a Spojenými štátmi..

Projekt Manhattan

Ku koncu druhej svetovej vojny, Chadwick vzal štafetu britskej misie v Manhattan Project. Ten 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, rozpočty atď. Stojí za zmienku, že obe podmienky boli výhradné pre účasť na projekte.

Neskôr bol v roku 1945 menovaný za anglického pána a o rok neskôr EE. UU. udelil mu medailu za zásluhy za svoj prínos v projekte Manhattan.

Jadrový arzenál pre Anglicko

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

V snahe o dosiahnutie tohto cieľa bol Chadwick zvolený za člena Britského poradného výboru pre atómovú energiu a zúčastnil sa ako zástupca Spojeného kráľovstva aj pred Komisiou OSN pre atómovú energiu..

Okolo roku 1948 pôsobil James Chadwick ako profesor na Gonville & Caius College na University of Cambridge. Potom, v roku 1950, on bol udelený opäť Royal Society v Londýne pri prijímaní Copley medailu.

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

Atómový model Chadwicku

Atómový model Chadwicka sa zameriava na modelovanie atómového jadra tvoreného nielen protónmi (pozitívne náboje), ale aj neutrónmi (neutrálne náboje)..

Chadwickova horlivosť demonštrovať existenciu neutrálnych častíc bola generovaná v dvadsiatych rokoch minulého storočia, avšak v tom čase sa popredný vedec márne pokúsil o viacnásobné pokusy. O desať rokov neskôr Chadwick zopakoval experimenty Irène Joliot-Curie (dcéra Marie Curie a Pierre Curie) a Frédéric Joliot (manžel Irène) vo Francúzsku.

Tento pár vedcov dosiahol vylučovanie protónov zo vzorky parafínového vosku pomocou gama žiarenia.

Chadwick si myslel, že emisia gama žiarenia obsahovala neutrálne častice a že tieto častice boli tie, ktoré narazili na vzorku vosku a následne vyvolali uvoľňovanie protónov z vosku..

Preto sa pokúsil tieto experimenty replikovať v Cavendish Laboratory a použil polonium - ktoré bolo použité Curiesom ako zdroj gama žiarenia - na ožarovanie berýlia alfa časticami..

Toto žiarenie potom dopadalo na podobnú vzorku parafínového vosku a protóny uvedenej vzorky boli násilne vypudené z materiálu..

Chovanie protónov bolo pozorované cez malú ionizačnú komoru, prispôsobenú experimentu samotným Chadwickom.

Chadwick zistil, že správanie protónov uvoľnených voskom možno vysvetliť len vtedy, ak tieto častice zasiahli iné elektricky neutrálne častice a majú veľmi podobnú hmotnosť..

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

Avšak, Chadwick koncipoval model spočiatku zvažoval, že neutrón bol usporiadanie skladajúce sa z protónu a elektrónu, ktorý generoval neutrálny náboj. Nemecký fyzik Werner Heisenberg neskôr ukázal, že neutrón je jedinečná a elementárna častica.

pokusy

Po objavení neutrónu sa Chadwick zameral na pokračovanie v ďalšom charaktere tejto novej atómovej zložky..

Objav neutrónov a atómového modelu Chadwicku spôsobil revolúciu v tradičnom pohľade na vedu, vzhľadom na kolízie neutrónov s atómovými jadrami a vylúčenie protónov mimo atómu..

Beta rozklad je proces, prostredníctvom ktorého sú beta častice (elektrón alebo pozitrón) emitované z jadra atómu, aby sa vyvážila prítomnosť protónov a neutrónov v atómovom jadre..

Vďaka tomuto procesu sa na celom svete uskutočnilo mnoho experimentov, ktoré boli motivované objavom Chadwicku, aby sa indukovala konverzia niektorých neutrónov na protóny..

Pretože každý chemický prvok je identifikovaný podľa počtu protónov, ktoré má, predchádzajúce experimenty otvorili dvere pre vytvorenie a / alebo objavenie nových chemických prvkov s väčším počtom protónov v jeho držaní..

Jadrové štiepenie

Chadwick zdôraznil jeho neskoršie analýzy v používaní neutrónov na rozdelenie atómov ťažkých jadier do niekoľkých menších jadier, prostredníctvom procesu štiepenia jadra..

Je takto pomenovaný, pretože k deleniu dochádza v jadre atómu a produkuje mimoriadne veľké množstvo energie. Tento koncept bol použitý pre návrh silných jadrových zbraní.

Chadwick dokonca financoval nákup urýchľovača častíc počas svojho pobytu v Liverpoole, a preto využil časť finančných prostriedkov získaných v roku 1935 získaním Nobelovej ceny..

Príspevky Chadwicka k vede

Medzi príspevky Jamesa Chadwicka k vede podčiarkuje objav neutrónu, za ktorý získal Nobelovu cenu za fyziku z roku 1935. Zúčastnil sa aj na stavbe atómovej bomby v Spojených štátoch, písal o rádioaktívnych látkach a objavil trícium.

Objav neutrónu

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

Tieto výskumy sa uskutočnili analýzou žiarenia, ktoré nikdy nebolo pozorované vychádzajúc z berýlia, keď bol tento materiál vystavený bombardovaniu alfa častíc..

Toto žiarenie bolo tvorené časticami hmoty veľmi podobnými hmotnosti protónu, ale bez elektrického náboja. Tieto častice boli v dôsledku neutrality ich zloženia nazývané neutróny.

Chadwick vykonal tento objav v polovici roka 1932, a tak máme definované priestory atómové modelu Chadwick, ktorých podrobnosti sú uvedené v nasledujúcej časti tohto článku.

Jadrový výskum

Objav neutrónu zo strany Chadwicku urobil priaznivý scenár pre objav nukleárneho štiepenia a vývoj vojenských zbraní s touto technológiou..

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

Odtiaľ Chadwick oznámil nevyhnutnú povahu tohto typu technológie pre vývoj vojnových zbraní, a stal sa priamo zapojený do diplomatických otázok súvisiacich s týmto procesom v USA. UU. a Anglicka.

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

Mal na starosti vedenie anglickej vedeckej delegácie, ktorá pracovala v laboratóriu Los Alamos v New Mexico v Spojených štátoch. V roku 1939 Spojené štáty iniciujú vyšetrovanie Manhattanského projektu, kódového názvu, ktorý dostal atómovú bombu.

Prezident Franklin Delano Roosevelt bol varovaný jadrových vedcov Edward Teller, Leo Szilárd a Eugene Wigner, cez Albert Einstein na využitie jadrového štiepenia na výrobu bômb nacistami.

Objav trícia

Trícium už bolo identifikované v roku 1911 anglickým vedcom Josephom Johnom Thomsonom, ale veril, že ide o triatomickú molekulu..

Ernest Rutherford tiež mal už bolo oznámené, ale to nebolo až do roku 1934, kedy Chadwick, pracujúci pre tím Rutherford, zoznamy ako izotop vodíka.

Tritium je rádioaktívny izotop vodíka, ktorého symbol je „H“. Pozostáva z jadra tvoreného protónom a dvoma neutrónmi.

Tritium sa vytvára bombardovaním neutrónmi bez obsahu dusíka, lítia a bóru.

Uľahčenie štiepenia uránu 235

Objav neutrónu James Chadwick uľahčil jadrové štiepenie; to znamená oddelenie uránu 235 od uránu -238, chemického prvku nachádzajúceho sa v prírode.

Obohatenie uránu 235 je proces, ktorému je prírodný urán vystavený, aby získal izotop 235 a produkoval jadrovú energiu. Štiepenie je jadrová reakcia; to znamená, že sa spúšťa v jadre atómu.

Táto chemická reakcia nastane, keď je ťažký jadro rozdelené do dvoch alebo viacerých menších jadier a v niektorých výrobkov, ako sú fotóny (gama lúče), neutrónov a ďalšie fragmenty voľné jadro.

O rádioaktívnych látkach

V roku 1930 James Chadwick napísal dokument o ožarovaní rádioaktívnych látok.  

Chadwickovi sa podarilo zmerať hmotnosť neutrónu a vyvodiť, že bol podobný protónu s rozdielom: že mal neutrálny elektrický náboj.

Potom dospel k záveru, že atómové jadro je zložené z neutrónov a protónov a že počet protónov je podobný počtu elektrónov..

Jeho vedecká práca, príspevky na fyzikálne laboratóriu na univerzite v Manchestri a University of Cambridge v Anglicku, bol kľúč k poznaniu jadrovej energie a stavbe atómovej modelu Rutherford.

Články záujmu

Atómový model Schrödingera.

Atómový model Broglieho.

Atómový model Heisenberga.

Atómový model Perrinu.

Atómový model Thomsona.

Atómový model Daltona.

Atómový model Dirac Jordan.

Atómový model Democritus.

Atómový model Bohr.

referencie

1. J. Chadwick, The Existence of a Neutron, Proc. Roy. A 136 (1932) Prístup k 18. decembru 2017 z chemteam.info
2. Chadwick (1891-1974). Konzultované s losavancesdelaquimica.com
3. James Chadwick - životopis. Konzultované s buscabiografias.com
4. Pérez Aguirre, Gabriela. Chémia 1. Konštruktivistický prístup, zväzok 1. Konzultované prostredníctvom books.google.com
5. James Chadwick. Konzultované na es.wikipedia.org
6. Brown, Andrew (1997). Neutron a bomba: životopis Sir James Chadwick. Oxford University Press. Získané z amazon.co.uk
7. James Chadwick (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Zdroj: britannica.com
8. James Chadwick (s.f.). Zdroj: atomicheritage.org
9. James Chadwick (s.f.). Zdroj: slavscientists.org
10. James Chadwick - životopisný (2014). Nobel Media AB. Zdroj: nobelprize.org
11. James Chadwick: Biografia a atómová teória (s.f.). Zdroj: study.com
12. Princípy fyziky (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Zdroj: britannica.com
13. Wikipédia, Voľný Encyklopédia (2018). Objav neutrónu. Zdroj: en.wikipedia.org.