James Chadwick Biogrāfija, atomu modelis, eksperimenti, iemaksas

James Chadwick (1891-1974) bija viens no vadošajiem angļu fiziķiem, kas 1932. gadā atzina par neitronu atklāšanu. Drīz pēc tam 1935. gadā viņam tika piešķirta Nobela prēmija fizikā par ieguldījumu zinātnes aprindās. Čadvika bažas par neitrālām nodevām radās apmēram 10 gadus pirms viņš varēja pārbaudīt tā pastāvēšanu.

Pirms šīs pārbaudes Chadwick veica vairākus eksperimentus, kas izrādījās neveiksmīgi. Tas bija veiksmīgs 1932. gadā, kad tas bija balstīts uz Francijas Irène Joliot-Curie un Frédéric Joliot eksperimentiem. Vēlāk Čadvika veltīja sevi, lai pētītu kodola skaldīšanas izmantošanu kara ieroču radīšanai.

Indekss

• 1 Biogrāfija
  • 1.1 Izcelsme
  • 1.2. Akadēmiskā apmācība
  • 1.3. Profesionālā karjera
  • 1.4. Manhetenas projekts
  • 1.5 Kodolieročs Anglijai
• 2 Čadvika atomu modelis
• 3 Eksperimenti
  • 3.1 Kodolskaldīšana
• 4 Čadvika ieguldījums zinātnē
• 5 Interesanti raksti
• 6 Atsauces

Biogrāfija

Izcelsme

Čadviks dzimis Bollingtonas pilsētā, Anglijas ziemeļaustrumos, 1891. gada 20. oktobrī. Viņš bija divu pazemīgu darbinieku dēls: viņa tēvs strādāja dzelzceļa sistēmā, un viņa māte bija mājkalpotāja..

No agrīna vecuma Chadwick izcēlās kā introvertēts un ļoti saprātīgs bērns. Viņš uzsāka vidusskolu Mančestrā, un 16 gadu vecumā uzvarēja stipendiju, lai studētu tīru fiziku jau tagad izmirušajā Viktorijas universitātē Mančestrā..

Akadēmiskā veidošana

Jaunais fizikas solījums oficiāli sāka studēt 1908. gadā, 17 gadu vecumā.

Viņam bija izcila karjera akadēmijā, un viņa pēdējā karjeras gadā viņš bija atbildīgs par Nobela prēmijas pētījumu Ernestu Ruthefordu par elementu noārdīšanos un radioaktīvo vielu ķīmiju..

Pēc tam, kad 1911. gadā ieguvis savu fizikas grādu, viņš iestājās fizikas maģistrā, kas kulminācija bija veiksmīga 1913. gadā. Šajā laikā viņš turpināja strādāt roku rokā ar Rutheford savā laboratorijā.

Vēlāk viņš guva labumu no profesionālās stipendijas, kas ļāva pārcelties uz Berlīni, Vāciju, lai padziļinātu pētījumus par beta starojumu blakus vācu fiziķim Hansam Geigeram pie Technische Hochschule.

Uzturoties Berlīnē, viņš sāka pirmo pasaules karu 1914. gada jūlijā. Sakarā ar apsūdzību par spiegošanu viņš tika internēts civiliedzīvotāju koncentrācijas nometnē Ruhlebenā līdz 1918. gadam..

1919. gadā Čadviks atgriezās Anglijā un sāka doktorantūru Kembridžas universitātē. Pa to laiku viņš atkal pievienojās Rutfordas pētnieciskajam darbam, kurš tajā laikā vadīja slavenās iestādes Cavendish laboratoriju..

1921. gadā 21 gadu vecumā viņš ieguva doktora grādu (Ph.D.). Philosophie Doctor), iepazīstinot ar īpašu pētījumu par kodolieročiem un atomu skaitļiem.

1923. gadā viņš tika iecelts par Cavendish laboratorijas Kembridžas asistentu pētniecības direktora asistentu. Chadwick kalpoja šajā lomā līdz 1935. gadam, kad viņš nolēma pārcelties uz Liverpūles universitāti.

Profesionālā karjera

Pateicoties viņa zinātniskajam ieguldījumam, viņš kļuva cienīgs Hughes medaļai 1932. gadā. Šī Londonas Karaliskās biedrības atzītā atzinība apbalvo tos, kuri atklāj fiziskās zinātnes un / vai to praktisko pielietojumu..

1935. gadā viņam tika piešķirta Nobela prēmija fizikā par neitronu atklāšanu kā elementāru daļiņu bez elektriskās uzlādes atomu kodolā..

Otrā pasaules kara laikā Čadvika aktīvi piedalījās MAUD Apvienotās Karalistes komitejā - komisijā, kas izveidota, lai analizētu iespēju izmantot kodoltehnoloģijas bumbu ražošanā..

Džeimss Čadviks bija arī viens no Tube Alloys projekta, pētniecības programmas, ko atļāva un finansēja Apvienotā Karaliste ar Kanādas atbalstu, galvenais elements, lai attīstītu kodolieročus Otrā pasaules kara laikā.

Chadwick šajā laikā izcēlās par savu asprātību un politisko nostāju, jo viņa priekšlikumi kalpoja par tiltu pētniecības sadarbībai sarunās starp Apvienoto Karalisti, Kanādu un Amerikas Savienotajām Valstīm..

Manhetenas projekts

Otrā pasaules kara beigās Chadwick pārņēma Lielbritānijas misijas Manhetenas projektā. Pēdējais bija kopīgs pētniecības projekts starp Amerikas Savienotajām Valstīm, Apvienoto Karalisti un Kanādu, lai attīstītu pirmo atomu bumbu.

Čadvikam bija brīva piekļuve visai projekta konfidenciālajai informācijai: dizainparaugiem, plāniem, datiem, budžetiem uc, neskatoties uz to, ka tā ir civiliedzīvotāja un nav amerikāņu; Jāatzīmē, ka abi nosacījumi bija ekskluzīvi, lai piedalītos projektā.

Vēlāk viņš tika nosaukts par angļu džentlmeni 1945. gadā un gadu vēlāk EE. UU piešķir viņam Medit of Merit par viņa ieguldījumu Manhatenas projektā.

Kodolieročs Anglijai

Otrā pasaules kara beigās Čadvika ar lielu impulsu veicināja Apvienotās Karalistes iniciatīvu attīstīt savu kodolieroču arsenālu.

Šā mērķa sasniegšanai Chadwick tika ievēlēts par Lielbritānijas Atomenerģijas padomdevējas komitejas locekli, kā arī Apvienotās Karalistes pārstāvis Apvienoto Nāciju Organizācijas Atomenerģijas komisijā..

Ap 1948. gadu Džeimss Čadviks kalpoja kā profesors Kembridžas Universitātes Gonville un Caius koledžā. Tad 1950. gadā viņš atkal saņēma Londonas Karaliskā biedrība, saņemot Copley medaļu.

8 gadus vēlāk viņš nolemj brīvprātīgi doties pensijā uz Ziemeļvelli. Džeimss Čadviks nomira 1974. gada 24. jūlijā Kembridžas pilsētā.

Čadvika atomu modelis

Čadvika atommodelis koncentrējas uz atomu kodola modelēšanu, ko veido ne tikai protoni (pozitīvie lādiņi), bet arī ar neitroniem (neitrālie lādiņi)..

Čadvika dedzība, lai pierādītu neitrālu daļiņu esamību, tika radīta 1920. gados, taču tajā laikā vadošais zinātnieks veltīja vairākus mēģinājumus. Desmit gadus vēlāk Čadviks atkārtoja Irène Joliot-Curie (Marie Curie un Pierre Curie meitas) un Frédéric Joliot (Irène vīrs) eksperimentus Francijā..

Šis zinātnieku pāris bija ieguvis protonu izraidīšanu no parafīna vasaras parauga, izmantojot gammas starus.

Čadviks uzskatīja, ka gamma staru emisija satur neitrālas daļiņas un ka šīs daļiņas bija tās, kas bija skārušas vaska paraugu, pēc tam izraisot protonu izdalīšanos no vaska..

Tāpēc viņš mēģināja atkārtot šos eksperimentus Cavendish laboratorijā un izmantoja poliju, ko Curies izmantoja kā gamma staru avotu, lai apstādinātu beriliju ar alfa daļiņām..

Pēc tam šis starojums ietekmēja līdzīgu parafīna paraugu, un minētā parauga protoni tika izraidīti no materiāla..

Protonu uzvedība tika novērota, izmantojot nelielu jonizācijas kameru, ko Chadwick pats pielāgoja eksperimentam.

Chadwick atklāja, ka vaska izdalīto protonu uzvedību var izskaidrot tikai tad, ja šīs daļiņas ir skārušas citas elektriski neitrālas daļiņas un ar ļoti līdzīgu masu..

Divas nedēļas vēlāk Džeimss Čadviks publicēja rakstu zinātniskajā žurnālā Daba par neitronu pastāvēšanu.

Tomēr Čadviks sākotnēji uzskatīja modeli, uzskatot, ka neitrons bija izkārtojums, kas sastāv no protona un elektrona, kas radīja neitrālu uzlādi. Vēlāk vācu fiziķis Verners Heizenbergs parādīja, ka neitrons bija unikāla un elementāra daļiņa.

Eksperimenti

Pēc neitrona atklāšanas Chadwick pievērsās tālākai virzībai uz šī jaunā atomu komponenta raksturojumu..

Neitronu un Čadvika atomu modeļa atklāšana revolucionizēja tradicionālo zinātnes skatījumu, ņemot vērā neitronu sadursmes ar atomu kodoliem un protonu izraidīšanu ārpus atoma..

Beta sadalīšanās ir process, kura laikā no atoma kodola izdalās beta daļiņas (elektronu vai pozitronu), lai līdzsvarotu protonu un neitronu klātbūtni atomu kodolā..

Pateicoties šim procesam, daudzi eksperimenti tika veikti visā pasaulē, ko motivēja Čadvika atklāšana, lai izraisītu dažu neitronu pārveidošanu par protoniem..

Tā kā katrs ķīmiskais elements tiek identificēts atbilstoši to protonu skaitam, kas iepriekš bija, iepriekšējie eksperimenti atvēra durvis jaunu ķīmisko elementu radīšanai un / vai atklāšanai ar lielāku skaitu protonu..

Kodolskaldīšana

Čadviks uzsvēra viņa turpmākās analīzes par neitronu izmantošanu, lai kodolskaldīšanas procesā sadalītu smago kodolu atomus vairākos mazākos kodolos..

Tas tiek nosaukts šādā veidā, jo sadalījums notiek atoma kodolā un rada ļoti lielu enerģijas daudzumu. Šo koncepciju izmantoja, lai izstrādātu spēcīgus kodolieročus.

Čadvika pat finansēja daļiņu paātrinātāja iegādi, uzturoties Liverpūlē, un tādēļ viņš izmantoja daļu no līdzekļiem, kas iegūti, iegūstot Nobela prēmiju 1935. gadā.

Chadwick ieguldījums zinātnē

Džeimss Čadviks ieguldījums zinātnē izceļ neitronu atklāšanu, par kuru viņš ieguva 1935. gada Nobela prēmiju fizikā. Viņš piedalījās arī atomu bumbu būvniecībā Amerikas Savienotajās Valstīs, rakstīja par radioaktīvo vielu starojumu un atklāja tritiju..

Neitrona atklāšana

Pētot Cavendish laboratoriju Kembridžā, Rutherfords un Čadviks veica eksperimentus ar alfa daļiņām, lai izpētītu atomu kodola raksturu. Ir vērts atzīmēt, ka atomu kodolu Rutherford atklāja 1911. gadā.

Šie pētījumi tika veikti, analizējot radiāciju, kas nekad nav bijusi redzama no berilija, kad šis materiāls tika pakļauts alfa daļiņu bombardēšanai..

Šo starojumu veidoja masas daļiņas, kas ir ļoti līdzīgas protona masai, bet bez elektriskās uzlādes. Šīs daļiņas tika nosauktas par neitroniem, jo ​​to sastāvs bija neitrāls.

Čadviks šo atklājumu veica 1932. gada vidū, un ar to viņš definēja Čadvika atomu modeļa telpas, kuru detaļas ir sīki izklāstītas šī raksta nākamajā sadaļā..

Kodolpētniecība

Neitrona atklāšana Chadwick veica labvēlīgu scenāriju kodolsintēzes atklāšanai un kara ieroču attīstībai ar šo tehnoloģiju..

Čadvikss konstatēja, ka, atdalot elementa atomu ar neitroniem, šī materiāla kodolu var iekļūt un sadalīt, radot ievērojamu enerģijas daudzumu.

No turienes Chadwick paziņoja par šāda veida tehnoloģiju neizbēgamo raksturu kara ieroču attīstībai un tieši iesaistījās diplomātiskajos jautājumos, kas saistīti ar šo procesu ASV. UU un Anglijā.

Čadvika kopā ar citiem amerikāņu un Kanādas zinātniekiem no 1943. līdz 1945. gadam sadarbojās atomu bumbu būvniecībā..

Viņš bija atbildīgs par angļu zinātniskās delegācijas vadīšanu, kas strādāja Los Alamos laboratorijā Ņūmeksikā, ASV. 1939. gadā Amerikas Savienotās Valstis uzsāka Manhetenas projekta, koda nosaukuma, kas saņēma atomu bumbu, izmeklēšanu.

Kodolzinātnieki Edvards Teers, Leó Szilárd un Eugene Wigner ar Albertu Einšteinu brīdināja prezidentu Franklinu Delano Rooseveltu par kodola skaldīšanas izmantošanu nacistu bumbu ražošanā..

Tritija atklāšana

Tritiju jau 1911. gadā identificēja angļu zinātnieks Džozefs Džons Tomsons, bet viņš uzskatīja, ka tā ir triatomiska molekula.

Ernests Rutherfords to jau bija paziņojis, bet tikai 1934. gadā, kad Čadviks, strādājot Rutherfordas komandā, to klasificēja kā ūdeņraža izotopu..

Tritijs ir ūdeņraža radioaktīvā izotops, kura simbols ir ³H. Tas sastāv no kodola, ko veido protons un divi neitroni.

Tritiju rada bombardēšana ar neitroniem, kas nesatur slāpekli, litiju un bora mērķus.

Urāna šķelšanās veicināšana 235

Neitrona atklāšana Džeimsa Čadvika veicināja kodola skaldīšanu; tas ir, urāna 235 atdalīšana no urāna -238, kas ir dabā sastopams ķīmiskais elements.

Urāna 235 bagātināšana ir process, kuram tiek pakļauts dabīgais urāns, lai iegūtu 235 izotopu un ražotu kodolenerģiju. Šķelšana ir kodolreakcija; tas ir, tas tiek aktivizēts atoma kodolā.

Šī ķīmiskā reakcija notiek, ja smago kodolu iedala divos vai vairākos mazākos kodolos un dažos blakusproduktos, piemēram, fotonos (gamma staros), brīvajos neitronos un citos kodola fragmentos..

Par radioaktīvo vielu radiāciju

1930. gadā Džeimss Čadviks rakstīja traktātu par radioaktīvo vielu starojumu.  

Chadwick spēja izmērīt neitrona masu un secināja, ka tas ir līdzīgs protonam ar atšķirību: ka tam bija neitrāla elektriskā lādiņa.

Tad viņš secināja, ka atomu kodols sastāvēja no neitroniem un protoniem un ka protonu skaits bija līdzīgs elektronu skaitam..

Viņa pētījumi un ieguldījumi Mančestras Universitātes un Kembridžas Universitātes Anglijas fizikas laboratorijas darbā bija galvenie elementi zināšanām par kodolenerģiju un Rutherfordas atomu modeļa būvniecību..

Interesanti raksti

Schrödinger atomu modelis.

Broglijas atomu modelis.

Heisenbergas atomu modelis.

Perrina atomu modelis.

Thomson atomu modelis.

Daltona atomu modelis.

Dirac Jordan atomu modelis.

Demokrātu atomu modelis.

Bohr atomu modelis.

Atsauces

1. J. Chadwick, Neitrona esamība, Proc. Roy. Soc. 136 (1932) Pieejams 2017. gada 18. decembrī no chemteam.info
2. Čadvika (1891-1974). Konsultējas ar losavancesdelaquimica.com
3. James Chadwick - biogrāfija. Konsultēts ar buscabiografias.com
4. Pérez Aguirre, Gabriela. Ķīmija 1. Konstruktīvisma pieeja, 1. sējums. Konsultējas ar books.google.com
5. James Chadwick. Konsultēts vietnē es.wikipedia.org
6. Brown, Andrew (1997). Neitrons un bumba: Sir James Chadwick biogrāfija. Oxford University Press. Atgūts no amazon.co.uk
7. James Chadwick (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Saturs iegūts no: britannica.com
8. James Chadwick (s.f.). Saturs iegūts no: atomicheritage.org
9. James Chadwick (s.f.). Saturs iegūts no: famousscientists.org
10. James Chadwick - Biogrāfisks (2014). Nobel Media AB. Saturs iegūts no: nobelprize.org
11. James Chadwick: Biogrāfija un atomu teorija (s.f.). Saturs iegūts no: study.com
12. Fiziskās zinātnes principi (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Saturs iegūts no: britannica.com
13. Wikipedia, bezmaksas enciklopēdija (2018). Neitrona atklāšana. Saturs iegūts no: en.wikipedia.org.