Sir James Chadwick (nuotrauka paskelbta straipsnyje) – anglų fizikas, Nobelio premijos laureatas, išgarsėjęs atradęs neutroną. Tai radikaliai pakeitė to meto fiziką ir leido mokslininkams kurti naujus elementus, taip pat leido atrasti branduolio dalijimąsi ir panaudoti kariniams bei civiliniams tikslams. Chadwickas priklausė britų mokslininkų grupei, kuri Antrojo pasaulinio karo metais padėjo JAV sukurti atominę bombą.
Jamesas Chadwickas: trumpa biografija
Chadwickas gimė Bolingtone, Češyre, Anglijoje, 1891 m. spalio 20 d. Johno Josepho ir Ann Mary Knowles šeimoje. Mokėsi vietinėse pradinėse ir Mančesterio savivaldybės aukštosiose mokyklose. Būdamas šešiolikos jis gavo Mančesterio universiteto stipendiją. Jamesas ketino studijuoti matematiką, bet per klaidą lankė įvadines fizikos paskaitas ir įstojo į šią specialybę. Iš pradžių jis nerimavo dėl savo sprendimo, tačiau po pirmųjų kursų kursas jam pasirodė įdomesnis. Chadwickas buvo įtrauktas į klasęErnestas Rutherfordas, kur studijavo elektrą ir magnetizmą, o vėliau mokytojas paskyrė Jamesui atlikti radioaktyvaus elemento radžio tyrimo projektą.
Ankstyvieji tyrimai
Jamesas Chadwickas baigė mokslus 1911 m. ir toliau dirbo su Rutherfordu gama absorbcijos srityje, o 1913 m. įgijo magistro laipsnį. Vadovas padėjo gauti mokslinę stipendiją, dėl kurios jis turėjo dirbti kitur. Jis nusprendė studijuoti Berlyne pas Hansą Geigerį, kuris lankėsi Mančesteryje tuo metu, kai Jamesas baigė magistro studijas. Šiuo laikotarpiu Chadwickas nustatė, kad egzistuoja nuolatinis beta spinduliuotės spektras, o tai atgrasė tyrėjus ir paskatino atrasti neutrinus.
Keliauk į stovyklą
Prieš Pirmąjį pasaulinį karą, kai karo veiksmai tapo neišvengiami, Geigeris perspėjo Chadwicką kuo greičiau grįžti į Angliją. Jamesą suglumino kelionių kompanijos patarimai ir iki karo pabaigos išbuvo Vokietijos belaisvių stovykloje. Per penkerius kalinimo metus Chadwickas sugebėjo susiderėti su sargybiniais ir atlikti elementarius fluorescencijos tyrimus.
Darbas Cavendish laboratorijoje
Jamesas Chadwickas, kurio biografija fizikoje turėjo visas galimybes baigtis 1918 m., Rutherfordo pastangomis, vėl grįžo į mokslą ir patvirtino, kad branduolio krūvis yra lygus atominiam skaičiui. 1921 m. jam buvo suteikta mokslinė stipendija Gonville koledže Kembridže.ir Keyes, o kitais metais tapo Rutherfordo asistentu Cavendish laboratorijoje.
Dirbdamas kiekvieną dieną, jis vis tiek rasdavo laiko atlikti tyrimus, kurių kryptį paprastai siūlė Rutherfordas. Tada Chadwickas ir kalinys Charlesas D. Ellisas studijavo Trejybės koledže ir Rutherforde, tyrinėdami elementų transmutaciją bombarduojant alfa dalelėmis (helio branduoliais). Mokslininkų grupė Vienoje pranešė apie rezultatus, kurie nesutampa su Cavendish laboratorijos gautais duomenimis, kurių teisingumą Chadwickas ir jo kolegos sumaniai apgynė tolesniais eksperimentais.
1925 m. Jamesas vedė Eileen Stuart-Brown. Pora susilaukė dvynių dukterų.
XX amžiaus trečiojo dešimtmečio viduryje Jamesas Chadwickas atliko eksperimentus, siekdamas išsklaidyti alfa daleles, iššautas į taikinius, pagamintus iš metalų, įskaitant auksą ir uraną, o paskui patį helią, kurio branduolio masė tokia pati kaip alfa dalelių. Išsklaidymas pasirodė esąs asimetriškas, ir Chadwickas 1930 m. tai paaiškino kaip kvantinį reiškinį.
Neutrono atradimas
Dar 1920 m. Rutherfordas pasiūlė elektriškai neutralios dalelės, vadinamos neutronu, egzistavimą, kad paaiškintų vandenilio izotopų egzistavimą. Buvo manoma, kad šią dalelę sudaro elektronas ir protonas, tačiau tokios kompozicijos emisija nebuvo aptikta.
1930 m. buvo nustatyta, kad kai šviesos branduoliai buvo bombarduojami polonio skleidžiamais alfa spinduliais, atsirado prasiskverbianti spinduliuotė be elektros krūvio. Tai turėjo būti gama spinduliai. Tačiau naudojant berilio taikinį, spinduliai pasirodė daug kartų skvarbesni nei naudojant kitas medžiagas. 1931 m. Chadwickas ir jo kolega Webster pasiūlė, kad neutralūs spinduliai iš tikrųjų yra neutrono egzistavimo įrodymas.
1932 m. mokslininkų pora Irene Curie ir Frédéricas Joliot parodė, kad berilio spinduliuotė buvo prasiskverbesnė, nei pranešė ankstesni tyrinėtojai, tačiau jie taip pat pavadino tai gama spinduliais. Jamesas Chadwickas perskaitė pranešimą ir nedelsdamas ėmėsi neutralios dalelės masės skaičiavimo, o tai galėtų paaiškinti naujausius rezultatus. Jis panaudojo berilio spinduliuotę įvairiems elementams bombarduoti ir nustatė, kad rezultatai atitiko neutralios dalelės, kurios masė beveik identiška protono masei, veikimą. Tai tapo eksperimentiniu neutrono egzistavimo patvirtinimu. 1925 m. Chadwickas už šį pasiekimą gavo Nobelio fizikos premiją.
Nuo neutronų iki branduolinės reakcijos
Neutronas greitai tapo įrankiu fizikams, kurie jį naudojo prasiskverbti į elementų atomus ir juos transformuoti, todėl teigiamai įkrauti branduoliai jo neatbaidė. Taigi Chadwickas paruošė kelią urano-235 skilimui ir branduolinių ginklų kūrimui. 1932 m. už šį svarbų atradimą jis buvo apdovanotas Hugheso medaliu, o 1935 m. – Nobelio premija. Tada jis sužinojo, kad Hansas Falkenhagenas atrado neutroną tuo pačiu metu kaip ir jis, tačiau bijojo paskelbti savo rezultatus. Vokiečių mokslininkas kukliaiatsisakė pasiūlymo dalytis Nobelio premija, todėl jis buvo Jamesas Chadwickas.
Neutrono atradimas leido laboratorijose sukurti transurano elementus. Tai paskatino Nobelio premijos laureatą Enrico Fermi atrasti branduolines reakcijas, kurias sukelia lėti neutronai, o vokiečių chemikai Otto Hahn ir Strassmann atrado branduolio dalijimąsi, dėl kurio buvo sukurti branduoliniai ginklai.
Darbas prie atominės bombos
1935 m. Jamesas Chadwickas tapo Liverpulio universiteto fizikos profesoriumi. Remiantis 1940 m. Frisch-Peierls memorandumu dėl branduolinės bombos kūrimo tikslo, jis buvo paskirtas į MAUD komitetą, kuris išsamiau ištyrė šį klausimą. 1940 m. jis lankėsi Šiaurės Amerikoje su Tizard misija, siekdamas užmegzti bendradarbiavimą branduolinių tyrimų srityje. Grįžęs į JK jis nusprendė, kad niekas neveiks, kol karas nesibaigs.
Tų metų gruodį Francis Simonas, dirbęs MAUD, rado būdą atskirti urano-235 izotopą. Savo ataskaitoje jis išdėstė didelės urano sodrinimo įmonės sukūrimo išlaidų sąmatą ir technines specifikacijas. Vėliau Chadwickas rašė, kad tik tada suprato, kad branduolinė bomba ne tik įmanoma, bet ir neišvengiama. Nuo to momento jis turėjo pradėti gerti migdomuosius. Jamesas ir jo grupė iš esmės palaikė U-235 bombą ir patvirtino jos izoliavimą difuzijos būdu nuo U-238 izotopo.
Gyvenimo rezultatas
Netrukus jis nuėjoį Los Alamosą, Manheteno projekto būstinę, ir kartu su Nielsu Bohru davė vertingų patarimų ant Hirosimos ir Nagasakio numestų atominių bombų kūrėjams. Chadwickas Jamesas, kurio atradimai dramatiškai pakeitė žmonijos istorijos eigą, buvo įšventintas į riterius 1945 m.
Antrojo pasaulinio karo pabaigoje jis grįžo į savo postą Liverpulyje. Chadwickas išėjo į pensiją 1958 m. Dešimt metų praleidęs Šiaurės Velse, jis grįžo į Kembridžą 1969 m., kur mirė 1974 m. liepos 24 d.
