Джеймс Чедвик Биография, атомная модель, эксперименты, вклады



Джеймс Чедвик (1891-1974) был ведущим английским физиком, признанным за открытие нейтрона в 1932 году. Вскоре после этого, в 1935 году, он был удостоен Нобелевской премии по физике за вклад в научное сообщество. Озабоченность Чедвика нейтральными обвинениями возникла примерно за 10 лет до того, как он смог проверить его существование..

До этой проверки Чедвик провел несколько экспериментов, которые оказались безуспешными. Он был успешным в 1932 году, когда он был основан на экспериментах французов Ирэн Жолио-Кюри и Фредерика Жолио. Позже Чедвик посвятил себя исследованию использования ядерного деления для создания боевого оружия..

индекс

  • 1 Биография
    • 1.1 Происхождение
    • 1.2 Академическая подготовка
    • 1.3 Профессиональная карьера
    • 1.4 Манхэттенский проект
    • 1.5 Ядерный арсенал для Англии
  • 2 Атомная модель Чедвика
  • 3 эксперимента
    • 3.1 Ядерное деление
  • 4 Чедвика вклад в науку
  • 5 Статьи интересов
  • 6 Ссылки

биография

начало

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

С раннего возраста Чедвик выделялся как замкнутый и чрезвычайно умный ребенок. Он начал среднюю школу в Манчестере, и в 16 лет выиграл стипендию для изучения чистой физики в ныне вымершем Университете Виктории в Манчестере..

Академическое образование

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

У него была выдающаяся карьера в академии, и в последний год его карьеры он отвечал за исследование Нобелевской премии Эрнеста Резефорда по распаду элементов и химии радиоактивных веществ..

Получив ученую степень по физике в 1911 году, он поступил в магистратуру по физике, которая успешно завершилась в 1913 году. В течение этого времени он продолжал работать рука об руку с Резефордом в своей лаборатории..

Позже он получил профессиональную стипендию, которая позволила ему переехать в Берлин, Германия, чтобы углубить исследования по бета-излучению рядом с немецким физиком Хансом Гейгером в Technische Hochschule..

Во время своего пребывания в Берлине он начал Первую мировую войну в июле 1914 года. По обвинению в шпионаже он был интернирован в концлагерь для мирных жителей в Рухлебене до 1918 года..

В 1919 году Чедвик вернулся в Англию и начал докторскую степень в Кембриджском университете. В то же время он присоединился к исследовательской работе Резефорда, который в то время возглавлял Кавендишскую лабораторию известного учреждения.

В 1921 году, в возрасте 21 года, он получил докторскую степень (Ph.D. Доктор философии), представляя специальную исследовательскую работу по ядерным силам и атомным номерам.

В 1923 году он был назначен помощником директора по исследованиям в Кавендишской лаборатории в Кембридже. Чедвик служил в этой роли до 1935 года, когда он решил переехать в Ливерпульский университет.

Профессиональная карьера

Благодаря его научному вкладу он стал достойным медали Хьюза в 1932 году. Это признание, присуждаемое Лондонским королевским обществом, вознаграждает тех, 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, расположенного в атомном ядре..

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

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

В этот период Чедвик выделялся своим остроумием и политическим равновесием, поскольку его предложения послужили мостом для переговоров о сотрудничестве в области исследований 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, Великобритании и Канады с целью разработки первой атомной бомбы..

Чедвик имел свободный доступ ко всей конфиденциальной информации проекта: проектам, планам, данным, бюджетам 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 он был назначен английским джентльменом в 1945 году, а год спустя Э. UU. наградил его медалью за заслуги за вклад в Манхэттенский проект.

Ядерный арсенал для Англии

В конце Второй мировой войны Чедвик с большим импульсом поддержал инициативу Соединенного Королевства о разработке собственного ядерного арсенала..

Для достижения этой цели Чедвик был избран членом Британского консультативного комитета по атомной энергии, а также участвовал в качестве представителя Соединенного Королевства в Комиссии Организации Объединенных Наций по атомной энергии..

Около 1948 года Джеймс Чедвик работал профессором в колледже Гонвиль и Гай Кембриджского университета. Затем, в 1950 году, он был снова награжден Королевским обществом Лондона при получении медали Копли.

8 лет спустя он решает добровольно уйти в отставку в Северный Уэльс. Джеймс Чедвик умер 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).

Революция Чедвика продемонстрировать существование нейтральных частиц возникла в 1920-х годах, однако в то время ведущий ученый делал множество попыток напрасно. Десять лет спустя Чедвик повторил эксперименты Ирины Жолио-Кюри (дочери Марии Кюри и Пьера Кюри) и Фредерика Жолиота (мужа Ирины) во Франции.

Эта пара ученых добилась вытеснения протонов из образца парафина с помощью гамма-лучей.

Чедвик считал, что излучение гамма-лучей содержит нейтральные частицы, и что именно эти частицы попали в образец воска, что впоследствии привело к выделению протонов из воска..

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

Затем это излучение воздействовало на подобный образец парафинового воска, и протоны указанного образца были сильно выброшены из материала..

Поведение протонов наблюдалось через небольшую ионизационную камеру, адаптированную к эксперименту самим Чедвиком..

Чедвик обнаружил, что поведение протонов, высвобождаемых воском, можно объяснить только в том случае, если эти частицы попали в другие электрически нейтральные частицы с очень похожей массой..

Спустя две недели Джеймс Чедвик опубликовал статью в научном журнале природа о возможном существовании нейтронов.

Тем не менее, Чедвик задумал модель первоначально, полагая, что нейтрон был устройством, состоящим из протона и электрона, который генерировал нейтральный заряд. Позже немецкий физик Вернер Гейзенберг показал, что нейтрон является уникальной и элементарной частицей.

эксперименты

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

Открытие нейтрона и атомная модель Чедвика произвели революцию в традиционном взгляде на науку, учитывая столкновения нейтронов с атомными ядрами и изгнание протонов за пределы атома..

Бета-разложение - это процесс, посредством которого бета-частицы (электрон или позитрон) испускаются из ядра атома, чтобы сбалансировать присутствие протонов и нейтронов в атомном ядре.

Благодаря этому процессу во всем мире было проведено множество экспериментов, мотивированных открытием Чедвика, чтобы вызвать превращение некоторых нейтронов в протоны..

Поскольку каждый химический элемент идентифицируется в соответствии с количеством протонов, которыми он обладает, предыдущие эксперименты открыли дверь для создания и / или открытия новых химических элементов с большим количеством протонов в его распоряжении..

Ядерное деление

Чедвик подчеркнул свой более поздний анализ использования нейтронов для разделения атомов тяжелых ядер на несколько более мелких 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 для разработки мощного ядерного оружия.

Чедвик даже финансировал покупку ускорителя частиц во время своего пребывания в Ливерпуле, и для этого он использовал часть средств, полученных в результате 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 1935 года. Он также участвовал в создании атомной бомбы в Соединенных Штатах, писал о радиации радиоактивных веществ и обнаружил тритий.

Открытие нейтрона

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

Эти исследования были проведены путем анализа излучения, которое никогда прежде не было видно из бериллия, когда этот материал подвергался бомбардировке альфа-частиц..

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

Чедвик сделал это открытие в середине 1932 года, и этим он определил предпосылки атомной модели Чедвика, подробности которой подробно описаны в следующем разделе этой статьи..

Ядерные исследования

Открытие нейтрона Чедвиком сделало благоприятный сценарий для открытия ядерного деления и разработки боевого оружия с этой технологией..

Чедвик обнаружил, что, бомбардируя атом элемента нейтронами, ядро ​​этого материала можно проникнуть и разделить, генерируя значительное количество энергии.

Оттуда Чедвик объявил о неизбежном характере технологий такого типа для разработки оружия войны и принял непосредственное участие в дипломатических вопросах, связанных с этим процессом в США. UU. и англия.

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

Он отвечал за руководство английской научной делегацией, которая работала в лаборатории Лос-Аламос в Нью-Мексико, США. В 1939 году Соединенные Штаты начинают расследование Манхэттенского проекта, кодового названия, получившего атомную бомбу..

Президент Франклин Делано Рузвельт через Альберта Эйнштейна предупредил ученых-ядерщиков Эдварда Теллера, Леона Силарда и Юджина Вигнера об использовании ядерного деления для производства бомб нацистами..

Открытие трития

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

Эрнест Резерфорд уже объявил об этом, но только в 1934 году Чедвик, работая в команде Резерфорда, классифицировал его как изотоп водорода..

Тритий является радиоактивным изотопом водорода, символ которого ³H. Он состоит из ядра, образованного протоном и двумя нейтронами.

Тритий генерируется бомбардировкой нейтронами, не содержащими азот, литий и бор..

Облегчение деления урана 235

Открытие нейтрона Джеймсом Чедвиком способствовало делению ядра; то есть отделение урана 235 от урана -238, химического элемента, обнаруженного в природе.

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

Эта химическая реакция происходит, когда тяжелое ядро ​​делится на два или более меньших ядра и в некоторых побочных продуктах, таких как фотоны (гамма-лучи), свободные нейтроны и другие фрагменты ядра..

Договор о радиоактивных веществах

В 1930 году Джеймс Чедвик написал трактат о радиации радиоактивных веществ.  

Чедвик сумел измерить массу нейтрона и пришел к выводу, что он похож на протон с той разницей, что он имеет нейтральный электрический заряд.

Затем он пришел к выводу, что атомное ядро ​​состоит из нейтронов и протонов и что число протонов было похоже на количество электронов.

Его исследования и вклад в работу лаборатории физики Манчестерского университета и Кембриджского университета в Англии были ключевыми для познания ядерной энергии и построения атомной модели Резерфорда..

Статьи интереса

Атомная модель Шредингера.

Атомная модель Бройля.

Атомная модель Гейзенберга.

Атомная модель Перрина.

Атомная модель Томсона.

Атомная модель Далтона.

Атомная модель Дирака Джордана.

Атомная модель Демокрита.

Атомная модель Бора.

ссылки

  1. J. Chadwick, Существование нейтрона, Proc. Рой. Soc. A 136 (1932) Получено 18 декабря 2017 г. от chemteam.info
  2. Чедвик (1891-1974). Консультируется с losavancesdelaquimica.com
  3. Джеймс Чедвик - биография. Консультируется с buscabiografias.com
  4. Перес Агирре, Габриэла. Химия 1. Конструктивистский подход, Том 1. Консультируется с books.google.com
  5. Джеймс Чедвик Консультируется на es.wikipedia.org
  6. Браун, Эндрю (1997). Нейтрон и бомба: биография сэра Джеймса Чедвика. Издательство Оксфордского университета. Восстановленный от amazon.co.uk
  7. Джеймс Чедвик (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Получено с: britannica.com
  8. Джеймс Чедвик (с.ф.). Получено с: atomicheritage.org
  9. Джеймс Чедвик (с.ф.). Получено с: famousscientists.org
  10. Джеймс Чедвик - Биография (2014). Nobel Media AB. Получено с: nobelprize.org
  11. Джеймс Чедвик: Биография и атомная теория (s.f.). Получено с: study.com
  12. Основы физической науки (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Получено с: britannica.com
  13. Википедия, Свободная энциклопедия (2018). Открытие нейтрона. Получено с: en.wikipedia.org.