James Chadwicki elulugu, aatomimudel, katsed, panused



James Chadwick (1891-1974) oli juhtiv inglise füüsik, kes tunnustas neutroni avastamist 1932. aastal. Varsti pärast seda sai ta 1935. aastal Nobeli füüsika auhinna panuse eest teadlaskonda. Chadwicki mure neutraalsete maksude pärast tekkis umbes kümme aastat, enne kui ta sai kontrollida selle olemasolu.

Enne seda kontrollimist viis Chadwick läbi mitu katset, mis ei osutunud edukaks. See oli edukas 1932. aastal, kui see põhines Prantsuse Irène Joliot-Curie ja Frédéric Joliot'i katsetel. Hiljem pühendas Chadwick tuuma lõhustumise kasutamist sõja relvade loomiseks.

Indeks

  • 1 Biograafia
    • 1.1 Päritolu
    • 1.2 Akadeemiline koolitus
    • 1.3 Kutsealane karjäär
    • 1.4 Manhattani projekt
    • 1.5 Inglismaa tuumaarsenal
  • 2 Chadwicki aatomimudel
  • 3 Katsed
    • 3.1 Tuuma lõhustumine
  • 4 Chadwicki panus teadusse
  • 5 Huvitavad artiklid
  • 6 Viited

Biograafia

Päritolu

Chadwick sündis 20. oktoobril 1891. aastal Bollingtonis, Inglismaa kirdeosas. Ta oli kahe alandliku töötaja poeg: tema isa töötas raudteesüsteemis ja tema ema oli kodune töötaja..

Varases eas oli Chadwick silma paistev ja äärmiselt intelligentne laps. Ta alustas Manchesteris keskkooli ja 16-aastaselt võitis stipendiumi puhta füüsika õppimiseks Manchesteri nüüdseks kadunud Victoria ülikoolis..

Akadeemiline moodustamine

Füüsika noor lubadus alustas ülikooliõpinguid ametlikult 1908. aastal, 17-aastasena.

Ta oli silmapaistva karjääri akadeemias ja viimasel karjääriaastal vastutas ta Nobeli preemia uurimise eest Ernest Ruthefordi elementide lagunemise ja radioaktiivsete ainete keemia eest..

Pärast füüsika kraadi omandamist 1911. aastal osales ta füüsika magistriõppes, mis kulmineerus edukalt 1913. aastal. Selle aja jooksul jätkas ta oma laboris Ruthefordiga koostööd tehes..

Hiljem sai ta professionaalsest stipendiumist, mis võimaldas Saksamaal Berliinisse siirduda, et süvendada Saksa füüsiku Hans Geigeri kõrval asuvat beetakiirguse uuringut Technische Hochschule'is.

Berliinis viibimise ajal alustas ta esimest maailmasõda, 1914. aasta juulis. Tänu spionaažile süüdistati teda tsiviilelanike koonduslaagris Ruhlebenis kuni 1918. aastani..

1919. aastal naasis Chadwick Inglismaale ja alustas doktorikraadi Cambridge'i ülikoolis. Vahepeal liitus ta Ruthefordi uurimistööga, kes sel ajal juhtis tuntud asutuse Cavendishi laboratooriumi.

1921. aastal, 21-aastaselt, sai ta doktorikraadi (Ph.D. Philosophie Doctor), esitades eriuuringu tuumajõudude ja aatomnumbrite kohta.

Aastal 1923 nimetati ta Cambridge'i Cavendishi laboratooriumi assistendina. Chadwick teenis seda rolli kuni 1935. aastani, mil ta otsustas liikuda Liverpooli ülikooli.

Professionaalne karjäär

Tänu oma teaduslikule panusele sai ta 1932. aastal Hughesi medali vääriliseks. See Londoni Kuningliku Ühingu poolt tunnustatud tunnustus tunnustab neid, kes teevad avastusi füüsikaliste teaduste ja / või nende praktiliste rakenduste kohta.

1935. aastal pälvis ta Nobeli füüsika auhinna neutroni avastamiseks elementaarosakestena, millel puudus aatomituuma elektrilaeng..

Teise maailmasõja ajal osales Chadwick aktiivselt Briti MAUDi komitees, mis on loodud selleks, et analüüsida tuumatehnoloogia kasutamist pommi valmistamisel..

James Chadwick oli ka tuumarelvade väljaarendamiseks Teise maailmasõja ajal Suurbritannia poolt heaks kiidetud ja Ühendkuningriigi toetatud uurimisprogrammi Tube Alloys projekti oluline osa..

Chadwick erines selle aja jooksul oma vaimuliku ja poliitilise positsiooni poolest, kuna tema ettepanekud olid sillaks Ühendkuningriigi, Kanada ja Ameerika Ühendriikide vahelistele teaduskoostöö läbirääkimistele..

Manhattani projekt

Teise maailmasõja lõpus võttis Chadwick Briti missiooni Manhattani projektis. Viimane oli Ameerika Ühendriikide, Ühendkuningriigi ja Kanada ühine uurimisprojekt esimese aatomipommi arendamiseks.

Chadwickil oli vaba juurdepääs kogu projekti konfidentsiaalsele teabele: disainilahendustele, plaanidele, andmetele, eelarvetele jne, hoolimata sellest, et nad on tsiviilelanikud ja mitte Ameerika; Väärib märkimist, et mõlemad tingimused olid projektis osalemiseks ainuõiguslikud.

Hiljem nimetati ta 1945. aastal inglise härrasmees ja üks aasta hiljem EE. UU andis talle Medit of Merit oma panuse eest Manhattani projektis.

Tuumaarsenal Inglismaale

Teise maailmasõja lõpus edendas Chadwick suure tõukega Ühendkuningriigi algatust arendada oma tuumarelvaali.

Selle eesmärgi saavutamiseks valiti Chadwick Briti Aatomienergia Nõuandekomitee liikmeks ja osales samuti Ühendkuningriigi esindajana ÜRO Atomenergia Komisjoni juures..

1948. aastal toimis James Chadwick Cambridge'i ülikooli Gonville'i ja Caiuse kolledži professorina. Seejärel sai 1950. aastal Londoni Kuninglik Selts taas Copley-medaliga.

8 aastat hiljem otsustab ta vabatahtlikult lahkuda Põhja-Walesis. James Chadwick suri 24. juulil 1974 Cambridge'is.

Chadwicki aatomimudel

Chadwicki aatomi mudel keskendub mitte ainult prootonite (positiivsed laengud), vaid ka neutronite (neutraalsed laengud) modelleerimisele..

Chadwicki innukus demonstreerida neutraalsete osakeste olemasolu tekkis 1920. aastatel, kuid sel ajal tegi juhtiv teadlane asjata mitu korda. Kümme aastat hiljem kordas Chadwick Irène Joliot-Curie (Marie Curie ja Pierre Curie tütar) ja Frédéric Joliot (Irène abikaasa) katseid Prantsusmaal.

See teadlaste paar oli saavutanud prootonite väljasaatmise parafiinvaha proovist gammakiirguse abil.

Chadwick arvas, et gammakiirguse emissioon sisaldas neutraalseid osakesi ja et need osakesed olid need, mis olid vaha proovile tabanud, põhjustades seejärel prootonite vabanemist vaha alt.

Seetõttu püüdis ta neid katseid Cavendishi laboratooriumis korrata ja kasutatud polooniumit, mida Curies kasutas gammakiirguse allikana, berülliumi kiiritamiseks alfa-osakestega..

Seejärel mõjutas see kiirgus sarnast parafiinvaha proovi ja nimetatud proovi prootonid eemaldati materjalist vägivaldselt.

Prootonite käitumist täheldati väikese ionisatsioonikambri kaudu, mis oli kohandatud Chadwicki enda katsetega.

Chadwick tuvastas, et vaha poolt vabanenud prootonite käitumist saab seletada ainult siis, kui need osakesed on tabanud teisi elektriliselt neutraalseid osakesi ja väga sarnase massiga.

Kaks nädalat hiljem avaldas James Chadwick teaduslikus ajakirjas artikli Loodus neutronite võimaliku olemasolu kohta.

Kuid Chadwick nägi algselt mudelit, arvestades, et neutron oli protoonist ja elektronist koosnev kokkulepe, mis tekitas neutraalse laengu. Hiljem näitas saksa füüsik Werner Heisenberg, et neutron oli ainulaadne ja elementaarne osake.

Katsed

Pärast neutroni avastamist keskendus Chadwick selle uue aatomikomponendi iseloomustamisele edasi ja edasi..

Neutroni ja Chadwicki aatomi mudeli avastus muutis traditsioonilist teadusteadust, arvestades neutronite kokkupõrkeid aatomituumadega ja prootonite väljaheitmist aatomi väliselt..

Beetaosakeste lagunemine on protsess, mille käigus aatomi tuumast eralduvad beetaosakesed (elektron või positron), et tasakaalustada tuumade prootonite ja neutronite esinemist..

Tänu sellele protsessile viidi Chadwicki avastamise läbi kogu maailmas läbi mitmeid eksperimente, et indutseerida mõnede neutronite muutumine prootoniteks..

Kuna iga keemiline element on identifitseeritud vastavalt tema valduses olevate prootonite arvule, avasid varasemad katsed uute keemiliste elementide loomiseks ja / või avastamiseks suurema hulga prootoneid..

Tuuma lõhustumine

Chadwick rõhutas oma hilisemaid analüüse neutronite kasutamisel, et tuumade lõhustumise protsessi kaudu jagada raskete tuumade aatomeid mitmeks väiksemaks tuumaks..

Seda nimetatakse sel viisil, sest jagunemine toimub aatomi tuumas ja tekitab väga suure hulga energiat. Seda kontseptsiooni kasutati võimsate tuumarelvade kujundamisel.

Chadwick rahastas isegi Liverpoolis viibimise ajal tahkete osakeste kiirendi ostmist ning selle jaoks kasutas ta osa summadest, mis saadi Nobeli preemia võites 1935. aastal.

Chadwicki panus teadusse

James Chadwicki teaduse seas toob esile neutroni avastamise, mille eest ta võitis 1935. aastal Nobeli füüsika auhinna. Ta osales ka aatomipommi ehitamisel Ameerika Ühendriikides, kirjutas radioaktiivsete ainete kiirgusest ja avastas triitiumi.

Neutroni avastamine

Cambridge'i Cavendishi laboratooriumis läbiviidud uuringute käigus viidi Rutherford ja Chadwick läbi aatomiosakeste uurimise aatomituuma olemuse uurimiseks. Väärib märkimist, et aatomituuma avastas Rutherford 1911. aastal.

Need uuringud viidi läbi, kui analüüsiti berylliumist pärinevat kiirgust, mida see varem ei näinud, kui see materjal oli alfainosakeste pommitamise all..

See kiirgus koosnes massist, mis oli väga sarnane prootoni massile, kuid ilma elektrilaenguta. Neid osakesi nimetati neutroniteks nende koostise neutraalsuse tõttu.

Chadwick tegi selle avastuse 1932. aasta keskel ja määratles sellega Chadwicki aatomi mudeli ruumid, mille üksikasjad on üksikasjalikult kirjeldatud käesoleva artikli järgmises osas..

Tuumauuringud

Neutroni avastamine Chadwicki poolt andis soodsa stsenaariumi tuuma lõhustumise avastamiseks ja sõja relvade arendamiseks selle tehnoloogiaga..

Chadwick leidis, et neutronitega elementi aatomi pommitamisega saab selle materjali tuuma tungida ja jagada, tekitades märkimisväärse hulga energiat.

Sealt teatas Chadwick, et seda tüüpi tehnoloogiat on vältimatu sõjarelvade arendamiseks, ning osales otseselt USA protsessiga seotud diplomaatilistes küsimustes. UU Inglismaal.

Chadwick tegi aatomipommi ehitamisel koostööd teiste Ameerika ja Kanada teadlastega aastatel 1943–1945.

Ta oli vastutav Inglismaa teadusdelegatsiooni juhtimise eest, kes töötas Los Alamose laboris New Mexico, Ameerika Ühendriikides. 1939. aastal alustas Ameerika Ühendriigid Manhattani projekti, aatomi pommi saanud koodnime, uurimist.

Tuumauurijad Edward Teller, Leó Szilárd ja Eugene Wigner hoiatasid president Franklin Delano Rooseveltit Albert Einsteini kaudu tuuma lõhustumise kasutamise eest natside pommide tootmiseks.

Triitiumi avastamine

Tritium oli juba 1911. aastal identifitseeritud inglise teadlase Joseph John Thomsoni poolt, kuid ta uskus, et see oli triatoomimolekul.

Ernest Rutherford oli seda juba teatanud, kuid alles 1934. aastal, kui Chadwick, kes töötas Rutherfordi meeskonnaga, klassifitseeris selle vesiniku isotoopiks..

Tritium on vesiniku radioaktiivne isotoop, mille sümboliks on 3H. See koosneb tuumast, mille moodustavad prooton ja kaks neutronit.

Tritium tekib pommitamise teel neutronitega, mis ei sisalda lämmastikku, liitium- ja boori sihtmärke.

Uraani lõhustumise hõlbustamine 235

Neutroni avastamine James Chadwicki poolt hõlbustas tuuma lõhustumist; see tähendab uraani 235 eraldamist uraanist -238, mis on looduses leitud keemiline element.

Uraani 235 rikastamine on protsess, mille käigus töödeldakse looduslikku uraani, et saada isotoop 235 ja tuumaenergia. Lõhustumine on tuumareaktsioon; see tähendab, et see käivitub aatomi tuumas.

See keemiline reaktsioon esineb siis, kui raske tuum on jagatud kaheks või enamaks väiksemaks tuumaks ja mõningateks kõrvalsaadusteks, nagu näiteks fotonid (gammakiired), vabad neutronid ja teised tuuma fragmendid..

Radioaktiivsete ainete kiirguse kohta

1930. aastal kirjutas James Chadwick radioaktiivsete ainete kiirguse kohta trükise.  

Chadwickil õnnestus mõõta neutroni massi ja järeldas, et see oli sarnane prootonile erinevusega: et tal oli neutraalne elektrilaeng.

Seejärel järeldas ta, et aatomituum koosneb neutronitest ja prootonitest ning et prootonite arv oli sarnane elektronide omaga..

Tema uurimus ja panus Manchesteri Ülikooli ja Inglismaa Cambridge'i ülikooli füüsika laboratooriumi töösse olid tuumaenergia tundmise ja Rutherfordi aatomi mudeli ehitamise võtmeks..

Huvitavad artiklid

Schrödingeri aatomimudel.

Broglie aatomi mudel.

Heisenbergi aatomimudel.

Perrini aatomi mudel.

Thomsoni aatomimudel.

Daltoni aatomimudel.

Dirac Jordani aatomimudel.

Demokraatide aatomi mudel.

Bohri aatomimudel.

Viited

  1. J. Chadwick, Neutroni olemasolu, Proc. Roy. Soc. A 136 (1932) Juurdepääs 18. detsembril 2017 alates chemteam.info
  2. Chadwick (1891-1974). Konsulteeritud losavancesdelaquimica.com
  3. James Chadwick - elulugu. Konsulteeritud buscabiografias.com
  4. Pérez Aguirre, Gabriela. Keemia 1. Konstruktivistlik lähenemine, 1. köide. Konsulteeris books.google.com
  5. James Chadwick. Konsulteeritud es.wikipedia.org
  6. Brown, Andrew (1997). Neutron ja pomm: Sir James Chadwicki elulugu. Oxfordi ülikooli ajakirjandus. Taastatud Amazon.com'ist
  7. James Chadwick (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Välja otsitud andmebaasist: britannica.com
  8. James Chadwick (s.f.). Välja otsitud andmebaasist: atomicheritage.org
  9. James Chadwick (s.f.). Välja otsitud andmebaasist: tuntudscientists.org
  10. James Chadwick - Biograafiline (2014). Nobel Media AB. Välja otsitud andmebaasist: nobelprize.org
  11. James Chadwick: Biograafia ja aatomiteooria (s.f.). Välja otsitud: study.com
  12. Füüsikalise teaduse põhimõtted (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Välja otsitud andmebaasist: britannica.com
  13. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2018). Neutroni avastamine. Välja otsitud andmebaasist: en.wikipedia.org.