JAMESAS CHADWICKAS: BIOGRAFIJA, ATOMINIS MODELIS, EKSPERIMENTAI - MOKSLAS - 2025

Jamesas Chadwickas (1891–1974) buvo pagrindinis anglų fizikas, pripažintas už neutrono atradimą 1932 m. Netrukus po to, 1935 m., Už indėlį į mokslo bendruomenę jis buvo apdovanotas Nobelio fizikos premija. Chadwickui nerimas dėl neutralių kaltinimų kilo maždaug prieš 10 metų, kol jis sugebėjo įrodyti jų egzistavimą.

Prieš šį patikrinimą Chadwickas atliko kelis nesėkmingus eksperimentus. Tai buvo sėkminga 1932 m., Kai ji buvo pagrįsta prancūzų Irène Joliot-Curie ir Frédéric Joliot eksperimentais. Vėliau Chadwickas paskyrė branduolio dalijimosi panaudojimo karo ginklams sukūrimui tyrimus.

Biografija

ištakos

Chadwickas gimė Bollingtono mieste, Anglijos šiaurės rytuose, 1891 m. Spalio 20 d. Jis buvo dviejų nuolankių darbininkų sūnus: jo tėvas dirbo geležinkelio sistemoje, o motina buvo namų darbininkė.

Nuo pat mažens Chadwickas išsiskyrė kaip intravertas ir nepaprastai protingas vaikas. Jis pradėjo vidurinę mokyklą Mančesteryje, o būdamas 16 metų laimėjo stipendiją studijuoti grynąją fiziką apleistame Mančesterio Viktorijos universitete.

Akademinis mokymas

Jaunasis fizikos pažadas oficialiai pradėjo studijas universitete 1908 m., Būdamas 17 metų.

Jis turėjo puikų praėjimą per akademiją, o paskutiniaisiais savo karjeros metais dalyvavo Nobelio premijos laureato Ernesto Ruthefordo tyrimuose dėl elementų irimo ir radioaktyviųjų medžiagų chemijos.

1911 m. Įgijęs fizikos laipsnį, jis įstojo į fizikos magistro laipsnį, kurį sėkmingai baigė 1913 m. Tuo metu jis toliau dirbo kartu su Ruthefordu savo laboratorijoje.

Vėliau jis buvo apdovanotas profesine stipendija, leidusia jam persikelti į Berlyną, Vokietiją, kartu su vokiečių fiziku Hansu Geigeriu atlikti techninius tyrimus „Technische Hochschule“.

Viešnagės Berlyne metu 1914 m. Liepos mėn. Prasidėjo Pirmasis pasaulinis karas. Dėl kaltinimų šnipinėjimu jis buvo internuotas Ruhlebeno civilių asmenų koncentracijos stovykloje iki 1918 m.

1919 m. Chadwickas grįžo į Angliją ir pradėjo mokslų daktaro laipsnį Kembridžo universitete. Tuo tarpu jis vėl džiaugėsi Ruthefordo, kuris tuo metu vadovavo garsios įstaigos Cavendish laboratorijai, moksliniais tyrimais.

1921 m., Būdamas 21 metų, jis įgijo filosofijos daktaro laipsnį, pateikdamas specialų tiriamąjį darbą apie branduolines jėgas ir atominius skaičius.

1923 m. Jis buvo paskirtas Kembridžo Kavendišo laboratorijos tyrimų direktoriaus padėjėju. Chadwickas šį vaidmenį atliko iki 1935 m., Kai nusprendė persikelti į Liverpulio universitetą.

Karjera

Už savo mokslinį indėlį jis buvo apdovanotas „Hughes“ medaliu 1932 m. Šis pripažinimas, kurį suteikė Londono karališkoji draugija, apdovanoja tuos, kurie daro atradimus apie fizinius mokslus ir (arba) jų praktinius pritaikymus.

1935 m. Jam buvo paskirta Nobelio fizikos premija už tai, kad atominiame branduolyje rado neutroną kaip elementarią dalelę be elektros krūvio.

Antrojo pasaulinio karo metu Chadwickas aktyviai dalyvavo Didžiosios Britanijos MAUD komitete, kuris buvo įkurtas komisijai, siekiant ištirti branduolinės technologijos panaudojimo galimybes gaminant bombą.

Jamesas Chadwickas taip pat buvo centrinė „Tube Alloys Project“ dalis - tyrimų programa, kurią leido ir finansuoja Jungtinė Karalystė, remdama Kanadą, branduoliniams ginklams kurti Antrojo pasaulinio karo metu.

Chadwickas buvo pasižymėjęs už savo sąmojingumą ir politinę nuojautą šiuo laikotarpiu, nes jo pasiūlymai buvo tiltas bendradarbiaujant tyrimo deryboms tarp Jungtinės Karalystės, Kanados ir JAV.

Manheteno projektas

Antrojo pasaulinio karo pabaigoje Chadwickas perėmė Didžiosios Britanijos misijos Manheteno projekte estafetę. Pastarasis buvo bendras JAV, Jungtinės Karalystės ir Kanados tyrimų projektas, kurio tikslas buvo sukurti pirmąją atominę bombą.

Nepaisant to, kad jis yra civilis, o ne amerikietis, Chadwickas galėjo laisvai naudotis visa konfidencialia projekto informacija: projektais, planais, duomenimis, sąmatomis ir kt. Verta paminėti, kad norint dalyvauti projekte abi sąlygos buvo išskirtinės.

Vėliau jis buvo pagamintas kaip anglų riteris 1945 m., O po metų JAV apdovanojo jį „Už nuopelnus“ už jo drąsą Manhatano projekte.

Branduolinis arsenalas Anglijai

Pasibaigus Antrajam pasauliniam karui, Chadwickas labai rėmė Jungtinės Karalystės iniciatyvą sukurti savo branduolinį arsenalą.

Siekdamas šio tikslo, Chadwickas buvo išrinktas Didžiosios Britanijos atominės energijos patariamojo komiteto nariu, taip pat tarnavo kaip JK atstovas Jungtinių Tautų atominės energijos komisijoje.

Apie 1948 m. Jamesas Chadwickas dirbo Kembridžo universiteto „Gonville & Caius“ koledžo profesoriumi. Tada, 1950 m., Jį vėl pagerbė Londono karališkoji draugija, gavusi Copley medalį.

Po 8 metų jis nusprendžia savanoriškai pasitraukti į Šiaurės Velsą. Jamesas Chadwickas mirė 1974 m. Liepos 24 d. Kembridžo mieste.

Chadwicko atominis modelis

Chadwicko atominis modelis orientuojasi į atominio branduolio, sudaryto ne tik iš protonų (teigiamų krūvių), bet ir iš neutronų (neutralių krūvių), modeliavimą.

Chadwicko pastangos pademonstruoti neutralių dalelių egzistavimą prasidėjo 1920-aisiais, tačiau tuo metu žymusis mokslininkas kelis kartus bandė žlugti. Po dešimtmečio Chadwickas atkartojo Irène Joliot-Curie (Marie Curie ir Pierre Curie dukterų) ir Frédéric Joliot (Irène vyro) eksperimentus Prancūzijoje.

Šiai mokslininkų porai pavyko išstumti protonus iš parafino vaško mėginio naudojant gama spindulius.

Chadwickas manė, kad gama spinduliuotėje yra neutralių dalelių ir kad šios dalelės susidūrė su vaško pavyzdžiu, vėliau paskatindamos protonus išsiskirti iš vaško.

Todėl jis bandė atkartoti šiuos eksperimentus Kavendišo laboratorijoje ir panaudojo polonį, kurį garbanos naudojo kaip gama spindulių šaltinį, kad švitintų berilį alfa dalelėmis.

Tada ši radiacija paveikė panašų parafino vaško mėginį, o to pavyzdžio protonai buvo smarkiai išstumti iš medžiagos.

Protonų elgesys buvo stebimas naudojant nedidelę jonizacijos kamerą, pritaikytą paties Chadwicko eksperimentui.

Chadwickas nustatė, kad vaško išskiriamų protonų elgesį galima paaiškinti tik tuo atveju, jei tos dalelės susidūrė su kitomis elektriškai neutraliomis dalelėmis ir su labai panašia mase.

Po dviejų savaičių Jamesas Chadwickas moksliniame žurnale „Nature“ paskelbė straipsnį apie galimą neutronų egzistavimą.

Vis dėlto Chadwickas iš pradžių sumanė modelį manydamas, kad neutronas yra išdėstymas, sudarytas iš protono ir elektrono, sukuriančio neutralų krūvį. Vėliau vokiečių fizikas Werneris Heisenbergas parodė, kad neutronas buvo viena elementari dalelė.

Eksperimentai

Atradęs neutroną, Chadwickas sutelkė dėmesį į šio naujo atominio komponento apibūdinimą.

Atradę neutroną ir Chadwicko atomo modelį, revoliucija pavertė tradicinį mokslo požiūrį, atsižvelgiant į neutronų susidūrimus su atominiais branduoliais ir protonų išmetimą iš atomo.

Beta skilimas yra procesas, kurio metu beta dalelės (elektronai ar pozitronai) išskiriamos iš atomo branduolio, siekiant subalansuoti protonų ir neutronų buvimą atominiame branduolyje.

Dėl šio proceso visame pasaulyje buvo atlikta daugybė eksperimentų, motyvuotų Chadwicko atradimais, siekiant paskatinti kai kurių neutronų virsmą protonais.

Kadangi kiekvienas cheminis elementas identifikuojamas pagal turimų protonų skaičių, ankstesni eksperimentai atvėrė duris naujų cheminių elementų, turinčių didesnį protonų skaičių po diržu, kūrimui ir (arba) atradimui.

Branduolinė pjūvis

Chadwickas pabrėžė savo vėlesnes analizes apie neutronų naudojimą sunkiųjų branduolių atomų padalijimui į kelis mažesnius branduolius per branduolio dalijimąsi.

Jis taip pavadintas, nes padalijimas vyksta atomo branduolyje ir sukuria ypač didelį energijos kiekį. Ši koncepcija buvo naudojama kuriant galingus branduolinius ginklus.

Chadwickas netgi finansavo kietųjų dalelių greitintuvo įsigijimą, kurį praleido Liverpulyje, tam panaudodamas dalį pajamų, gautų laimėjus Nobelio premiją 1935 m.

Chadwicko indėlis į mokslą

Tarp Džeimso Chadwicko indėlio į mokslą išsiskiria neutrono atradimas, už kurį jis 1935 m. Pelnė Nobelio fizikos premiją. Jis taip pat dalyvavo statant atominę bombą JAV, rašė apie radioaktyviųjų medžiagų radiaciją ir atrado triį. .

Neutrono atradimas

Tyrinėdami Cavendish laboratoriją Kembridže, Rutherfordas ir Chadwickas atliko eksperimentus su alfa dalelėmis, norėdami sužinoti apie atominio branduolio prigimtį. Verta paminėti, kad atominį branduolį atrado Rutherfordas 1911 m.

Šie tyrimai buvo atlikti analizuojant radiacijos, dar niekada nematytos iš berilio, kai ši medžiaga buvo veikiama bombarduojant alfa daleles.

Šią radiaciją sudarė masės dalelės, labai panašios į protono masę, tačiau be elektros krūvio. Dėl jų sudėties neutralumas šios dalelės buvo vadinamos neutronais.

Chadwickas šį atradimą padarė 1932 m. Viduryje, taip apibrėždamas Chadwicko atominio modelio, kurio detalės aprašytos kitame šio straipsnio skyriuje, patalpas.

Branduoliniai tyrimai

Chadwickas atradęs neutroną, sudarė pagrindą branduolio dalijimosi atradimui ir kovos ginklų kūrimui šia technologija.

Chadwickas nustatė, kad bombarduodami elemento atomą neutronai, šios medžiagos branduolys gali prasiskverbti ir suskaidyti, sukurdamas nemažą energijos kiekį.

Iš ten Chadwickas paskelbė, kad tokio tipo technologijos neišvengiamos kuriant karo ginklus, ir tiesiogiai įsitraukė į diplomatinius reikalus, susijusius su šiuo procesu JAV ir Anglijoje.

Chadwickas kartu su kitais Amerikos ir Kanados mokslininkais 1943–1945 m. Bendradarbiavo statant atominę bombą.

Jis buvo atsakingas už anglų mokslinės delegacijos, kuri dirbo „Los Álamos“ laboratorijoje, Naujojoje Meksikoje, JAV, vadovavimą. 1939 m. JAV pradėjo tyrinėti Manheteno projektą, kodinį atominės bombos pavadinimą.

Prezidentą Frankliną Delano Rooseveltą per Albertą Einsteiną perspėjo branduoliniai mokslininkai Edwardas Telleris, Leó Szilárd ir Eugene'as Wigneris apie branduolio dalijimąsi bomboms gaminti iš nacių.

Tričio atradimas

Tritį jau 1911 m. Nustatė anglų mokslininkas Josephas Johnas Thomsonas, tačiau jis tikėjo, kad tai yra triatominė molekulė.

Ernestas Rutherfordas taip pat jau buvo apie tai paskelbęs, tačiau tik 1934 m. Chadwickas, dirbantis Rutherfordo komandoje, suklasifikavo jį kaip vandenilio izotopą.

Triis yra radioaktyvus vandenilio izotopas, kurio simbolis yra ³H. Jį sudaro branduolys, sudarytas iš protono ir dviejų neutronų.

Triis susidaro bombarduojant laisvuosius azoto, ličio ir boro neutronus.

Urano 235 dalijimosi palengvinimas

Jamesas Chadwickas, atradęs neutroną, palengvino branduolio dalijimąsi; ty urano 235 atskyrimas nuo urano -238, gamtoje randamo cheminio elemento.

Urano 235 sodrinimas yra natūralus uranas, kurio metu gaunamas 235 izotopas ir gaunama branduolinė energija. Dalijimasis yra branduolinė reakcija; tai yra, jis suveikia atomo branduolyje.

Ši cheminė reakcija įvyksta, kai sunkusis branduolys yra padalijamas į du ar daugiau mažesnių branduolių ir kai kuriuos šalutinius produktus, tokius kaip fotonai (gama spinduliai), laisvieji neutronai ir kiti branduolio fragmentai.

Radioaktyviųjų medžiagų radiacijos sutartis

1930 m. Jamesas Chadwickas parašė traktatą apie radioaktyviųjų medžiagų radiaciją.

Chadwickui pavyko išmatuoti neutrono masę ir padarė išvadą, kad jis yra panašus į protono masę vienu skirtumu: kad jis turi neutralų elektros krūvį.

Tada jis padarė išvadą, kad atominį branduolį sudarė neutronai ir protonai ir kad protonų skaičius buvo panašus į elektronų.

Jo tyrimai ir indėlis į Mančesterio universiteto ir Anglijos Kembridžo universiteto fizikos laboratorijos darbą buvo esminiai dalykai žinant branduolinę energiją ir kuriant Rutherfordo atominį modelį.

Dominantys straipsniai

Schrödingerio atominis modelis.

De Broglio atominis modelis.

Heisenbergo atominis modelis.

Perrino atominis modelis.

Thomsono atominis modelis.

Daltono atominis modelis.

Dirac Jordan atominis modelis.

Atominis Demokrito modelis.

Bohro atominis modelis.

Sommerfeldo atominis modelis.

Nuorodos

1. J. Chadwickas, Neutrono egzistavimas, Proc. Rojus. Soc. A 136 (1932) Gauta 2017 m. Gruodžio 18 d. Iš chemteam.info
2. Čadvikas (1891–1974). Konsultavo losavancesdelaquimica.com
3. Jamesas Chadwickas - biografija. Konsultavo „Buscabiografias.com“
4. Pérez Aguirre, Gabriela. Chemija 1. Konstruktyvistinis požiūris, 1 tomas. Konsultuota knygomis.google.co.ve
5. Jamesas Chadwickas. Konsultuojama es.wikipedia.org
6. Brownas, Andrew (1997). Neutronas ir bomba: sero Jameso Chadwicko biografija. „Oxford University Press“. Atgauta iš amazon.co.uk
7. Jamesas Chadwickas (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Atkurta iš: britannica.com
8. Jamesas Chadwickas (antrasis). Atkurta iš: atomicheritage.org
9. Jamesas Chadwickas (antrasis). Atkurta iš: famousscientists.org
10. Jamesas Chadwickas - biografinis (2014 m.). AB „Nobel Media“. Atkurta iš: nobelprize.org
11. Jamesas Chadwickas: Biografija ir atominė teorija (nd). Atgauta iš: study.com
12. Fizikos mokslų principai (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Atkurta iš: britannica.com
13. Vikipedija, nemokama enciklopedija (2018). Neutrono atradimas. Atkurta iš: en.wikipedia.org.