James Chadwick biografi, atommodell, eksperimenter

James Chadwicks fotografiske portrett

James Chadwick (1891-1974) Han var en fremragende engelsk fysiker anerkjent for oppdagelsen av nøytron i 1932. Kort tid etter, i 1935, ble han tildelt Nobelprisen for fysikk for sitt bidrag til det vitenskapelige samfunnet. Chadwicks interesse for nøytrale anklager oppsto omtrent 10 år før han klarte å bekrefte sin eksistens.

Før denne sjekken gjorde Chadwick flere eksperimenter som ble mislyktes. Han lyktes i 1932, da det var basert på eksperimentene til den franske Irène Joliot-Curie og Frédéric Joliot. Senere dedikerte Chadwick seg til å undersøke bruken av kjernefysisk fisjon for opprettelsen av krigsvåpen.

[TOC]

Biografi

opprinnelse

Chadwick ble født i byen Bollington, nordøst for England, 20. oktober 1891. Han var sønn av to ydmyke arbeidere: faren jobbet i jernbanesystemet og moren hans var en husarbeider.

Fra en tidlig alder skilte Chadwick seg ut for å være et introvert og ekstremt intelligent barn. Han startet sekundære studier i Manchester, og ved 16 år vant han et stipend for å studere ren fysikk ved det utdødde Victoria University of Manchester.

Akademisk trening

Det unge løftet om fysikk begynte sine universitetsstudier formelt i 1908, 17 år gammel.

Han hadde et fremtredende skritt ved akademiet, og i det siste karets år deltok han på undersøkelsene av Nobelprisen Ernest Ruthford om oppløsning av elementene og kjemien til radioaktive stoffer.

Etter å ha fått tittelen i fysikk i 1911, meldte han seg inn i mesteren i fysikk, som kulminerte med suksess i 1913. I løpet av den perioden fortsatte han å jobbe hånd i hånd med Rutheford i laboratoriet sitt.

Deretter ble det tjent med et profesjonelt stipend som tillot overføring til Berlin, Tyskland, å utdype forskning på beta -stråling med den tyske fysikeren Hans Geiger i Technische Hochschule.

Under oppholdet i Berlin begynte han første verdenskrig, i juli 1914. På grunn av en beskyldning om spionasje ble han innlagt i en konsentrasjonsleir for sivile i Ruhleben til 1918.

I 1919 kom Chadwick tilbake til England og begynte sin doktorgrad ved University of Cambridge. I mellomtiden ble Ruthefords forskning reinkorporert, som da ledet Cavendish Laboratory fra den anerkjente institusjonen.

I 1921, i en alder av 21 år, fikk han doktorgradstittelen (PH.D. For forkortelsen på engelsk: Philosophie Doctor), Ved å presentere et spesielt forskningsarbeid på kjernefysiske krefter og atomnumre.

I 1923 ble han utnevnt til assisterende forskningsdirektør ved Cavendish Laboratory of Cambridge. Chadwick tjenestegjorde i denne rollen til 1935, da han bestemte seg for å flytte til University of Liverpool.

Karriere

Takket være hans vitenskapelige bidrag fortjener han Hughes -medaljen i 1932. Denne anerkjennelsen, gitt av Royal Society of London, belønner de som gjør funn om fysiske vitenskaper og/eller deres praktiske applikasjoner.

I 1935 ble han tildelt Nobelprisen i fysikk for oppdagelsen av nøytron som en elementær partikkel uten elektrisk ladning lokalisert i atomkjernen.

Chadwick mottar Nobelprisen

Under andre verdenskrig hadde Chadwick en aktiv deltakelse i den britiske komiteen i Maud, en kommisjon opprettet for å analysere muligheten for å bruke kjerneknologi i produksjonen av en bombe.

James Chadwick var også en nevralgisk del av Tube Alloys Project, et forskningsprogram som ble autorisert og finansiert av Storbritannia med støtte fra Canada, til å utvikle atomvåpen under andre verdenskrig.

Det kan tjene deg: hva er geometri for? Hovedbruk

Chadwick skilte seg ut for sin oppfinnsomhet og politiske poise i denne perioden, siden forslagene hans fungerte som en bro for forskningssamarbeid mellom Storbritannia, Canada og USA.

Manhattan Project

Mot utfallet av andre verdenskrig tok Chadwick stafettpinnen til det britiske oppdraget i Manhattan -prosjektet. Sistnevnte var et felles forskningsprosjekt mellom USA, Storbritannia og Canada, for å utvikle den første atombomben.

Chadwick hadde gratis tilgang til all konfidensiell informasjon i prosjektet: design, planer, data, budsjetter osv., Til tross for at han er sivil og ikke er amerikansk; Det er verdt å merke seg at begge forholdene var eksklusive for å delta i prosjektet.

Deretter ble han utnevnt til engelsk gentleman i 1945, og et år senere. Uu. Han tildelte meritmedaljen for sitt verdibidrag til Manhattan -prosjektet.

Nuclear Arsenal for England

På slutten av andre verdenskrig fremmet Chadwick med stor drivkraft initiativet om at Storbritannia utvikler et kjernefysisk arsenal sitt eget.

For å oppnå dette målet ble Chadwick valgt som medlem av den britiske atomenergirådgivningskomiteen, og deltok også som representant for Storbritannia for FNs Atomic Energy Commission.

I 1948 tjente James Chadwick som professor ved Gonville & Caius College ved University of Cambridge. Senere, i 1950, ble han vinner igjen av Royal Society of London da han mottok Copley -medaljen.

Død

8 år senere bestemte han seg for å trekke seg frivillig nord for Wales. James Chadwick døde 24. juli 1974 i byen Cambridge.

Chadwick Atomic Model

Chadwicks atommodell fokuserer på modellering av atomkjernen som ikke bare er konstituert av protoner (positive ladninger), men også av nøytroner (nøytrale belastninger).

Fra oppdagelsen av nøytronet av Chadwick ble atomet forstått som en kjerne med protoner og nøytroner, forutsatt at nesten hele massen av atomet kretser rundt elektronene i kjernen i deres tilsvarende energinivå.

Chadwick Atomic Model Illustrasjon

Neutron Discovery

Chadwicks interesse for å demonstrere eksistensen av nøytrale partikler ble generert i 20 -årene. På den tiden gjorde imidlertid den fremtredende forskeren flere forsøk forgjeves. Et tiår senere svarte Chadwick eksperimentene til Irène Joliot-Curie (datter av Marie Curie og Pierre Curie) og Frédéric Joliot (Irènes mann) i Frankrike.

Dette par forskere hadde oppnådd utvisning av protoner fra en parafinvoksprøve ved bruk av gammastråler.

Chadwick trodde at gammastrålemisjon inneholdt nøytrale partikler, og at disse partiklene var de som hadde kollidert med voksprøven, og deretter induserte frigjøring av protonene i voksen.

Derfor prøvde han å gjenskape disse eksperimentene i Cavendish Laboratory og brukte poloniet - som hadde blitt brukt av Curie som en kilde til gammastråler - for å stråle beryllium med alfa -partikler.

Deretter traff denne strålingen en lignende prøve av parafinvoks, og protonene fra nevnte prøve ble voldsomt utvist fra materialet.

Protons oppførsel ble observert av et lite ioniseringskammer, tilpasset eksperimentet av Chadwick selv.

Eksperimentdiagram som Chadwick laget for å oppdage nøytronet i 1932

Chadwick oppdaget at oppførselen til protonene som ble frigjort av voks bare kunne forklares hvis disse partiklene hadde kollidert med andre elektrisk nøytrale partikler, og med en veldig lik masse.

To uker senere publiserte James Chadwick en artikkel i The Scientific Journal Natur Om mulig eksistens av nøytroner.

Kan tjene deg: Hva er forskningskilder?

Imidlertid unnfanget Chadwick modellen opprinnelig med tanke på at nøytronet var et arrangement bestående av et proton og et elektron, som genererte den nøytrale belastningen. Senere viste den tyske fysikeren Werner Heisenberg at nøytron var en unik og elementær partikkel.

Chadwick -eksperimenter

Chadwick Reading

Etter oppdagelsen av nøytronet fokuserte Chadwick på å gå lenger og videre med hensyn til karakteriseringen av denne nye atomkomponenten.

Funnet av nøytronet og atommodellen til Chadwick revolusjonerte den tradisjonelle visjonen om vitenskap, gitt sammenstøt av nøytron med atomkjernene og utvisningen av protoner utenfor atomet.

Beta -dekomponering er en prosess der beta -partikler (elektron eller positron) sendes ut fra atomets kjerne, for å balansere tilstedeværelsen av protoner og nøytroner i atomkjernen.

På grunn av denne prosessen ble utallige eksperimenter utført over hele verden, motivert av Chadwicks oppdagelse, for å indusere konvertering av noen nøytroner for protoner.

Fordi hvert kjemisk element er identifisert i henhold til antall protoner det besitter, åpnet de tidligere eksperimentene døren for opprettelsen og/eller oppdagelsen av nye kjemiske elementer med et større antall protoner under deres kreditt.

Nuclear Fision

Chadwick la vekt på sine påfølgende analyser i bruken av nøytroner for å dele tunge kjerneatomer i flere mindre kjerner gjennom kjernefysisk fisjoneringsprosess.

Det kalles på denne måten fordi inndelingen forekommer i atomets kjerne og produserer en ekstremt stor mengde energi. Dette konseptet ble brukt til utforming av kraftige atomvåpen.

Chadwick finansierte til og med kjøpet av en partikkelakselerator under oppholdet i Liverpool, og for dette brukte han en del av midlene oppnådd ved å vinne Nobelprisen i 1935.

Chadwick bidrag til vitenskap

Chadwick Portrait

Blant James Chadwicks bidrag til vitenskap, skiller oppdagelsen av nøytron seg ut, som han vant Nobel -fysikkprisen fra 1935. Han deltok også i byggingen av atombomben i USA, skrev om radioaktive stoffer og oppdaget tritium.

Oppdagelsen av nøytron

Under deres undersøkelser i Cavendish Laboratory of Cambridge gjennomførte Rutherford og Chadwick eksperimenter med alfa -partikler for å undersøke atomkjernenes natur. Det skal bemerkes at atomkjernen ble oppdaget av Rutherford i 1911.

Disse undersøkelsene ble utført ved å analysere en stråling som aldri ble sett før fra Beryllium, da dette materialet ble utsatt for bombardementet av alfapartikler.

Denne strålingen ble konstituert av massepartikler som var veldig lik protonmassen, men uten elektrisk ladning. Disse partiklene ble kalt nøytroner på grunn av nøytraliteten i deres sammensetning.

Chadwick gjennomførte denne oppdagelsen i midten av 1932, og med det definerte han premissene til Chadwick Atomic Model, hvis detalj er delt inn i neste del av denne artikkelen.

Atomforskning

Oppdagelsen av nøytronet av Chadwick Creo det gunstige scenariet for oppdagelsen av kjernefysisk fisjon og utvikling av krigsarmer med denne teknologien.

Chadwick oppdaget at ved å bombe atomet til et element med nøytroner, kan kjernen til dette materialet bli penetrert og deles, og genererer en betydelig mengde energi.

Derfra kunngjorde Chadwick den uunngåelige karakteren av denne typen teknologi for utvikling av krigsvåpen, og var direkte involvert i diplomatiske spørsmål relatert til denne prosessen i USA og England.

Det kan tjene deg: Katastrofer forårsaket av mennesker når du bruker vitenskap og teknologi 

Chadwick samarbeidet i byggingen av atombomben sammen med andre amerikanske og kanadiske forskere mellom 1943 og 1945.

Han hadde ansvaret for å lede den engelske vitenskapelige delegasjonen som jobbet i Los Alamos Laboratory, i New Mexico, USA. I 1939 begynte USA etterforskningen av Manhattan -prosjektet, kodenavnet som atombomben mottok.

President Franklin Delano Roosevelt ble advart av atomforskere Edward Teller, Leó Szilárd og Eugene Wigner, gjennom Albert Einstein, om bruk av kjernefysisk fisjon for produksjon av bomber av nazistene.

Oppdagelse av tritium

Tritio hadde allerede blitt identifisert i 1911 av den også engelske forskeren Joseph John Thomson, men han trodde at det var et triatomisk molekyl.

Også Ernest Rutherford hadde allerede kunngjort det, men det var først i 1934 da Chadwick, som jobbet for Rutherford -teamet, katalogiserer det som en hydrogenisotop.

Tritio er en radioaktiv isotop av hydrogen, hvis symbol er ³. Den består av en kjerne dannet av et proton og to nøytroner.

Tritio genereres ved bombing med fritt nøytron av nitrogen, litium og bor.

Tilrettelegging av uran fisjon 235

Oppdagelsen av nøytron av James Chadwick la til rette for kjernefysisk fisjon; det vil si at separasjonen av uran 235 av uran -238, et kjemisk element som finnes i naturen.

Anrikningen av uran 235 er prosessen som naturlig uran blir utsatt for å oppnå isotopen 235 og produsere kjernefysisk energi. Fisjon er en kjernefysisk reaksjon; det vil si at det utløses i atomets kjerne.

Denne kjemiske reaksjonen oppstår når en tung kjerne er delt inn i to eller flere mindre kjerner og i noen av -produkter som fotoner (gammastråler), frie nøytroner og andre fragmenter av kjernen.

Traktat om radioaktive stoffer stråling

I 1930 skrev James Chadwick en avhandling om radioaktive stoffer. Han klarte å måle massen til nøytronet og trukket ut at det var lik den av protonet med en forskjell: at han hadde en nøytral elektrisk ladning.

Deretter konkluderte han med at atomkjernen var sammensatt av nøytroner og protoner, og at mengden protoner var lik den for elektroner.

Hans forskning og bidrag til arbeidet med Physics Laboratory ved University of Manchester og ved University of Cambridge i England, var nøkkelen til kunnskapen om atomenergi og bygging av Rutherford Atomic Model.

Artikler av interesse

Schrödinger atommodell.

Broglie Atomic Model.

Heisenberg Atomic Model.

Perrin Atomic Model.

Thomson Atomic Model.

Dalton Atomic Model.

Dirac Jordan Atomic Model.

Democritus Atomic Model.

Leucipo atommodell.

Bohr atommodell.

Sommerfeld Atomic Model.

Gjeldende atommodell.

Referanser

1. J. Chadwick, eksistensen av et nøytron, proc. Roy. Soc. A 136 (1932). Hentet fra Chemteam.Info
2. Pérez Aguirre, Gabriela. Kjemi 1. En konstruktivistisk tilnærming, bind 1.
3. James Chadwick. Konsultert om det.Wikipedia.org
4. James Chadwick (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Gjenopprettet fra: Britannica.com
5. James Chadwick (s.F.). Gjenopprettet fra: Atomicheritage.org
6. James Chadwick (s.F.). Hentet fra: Famousionistists.org
7. James Chadwick - Biografisk (2014). Media Ab Nobel. Gjenopprettet fra: Nobelprize.org
8. James Chadwick: Biografi og atomteori (S.F.). Gjenopprettet fra: Studie.com
9. Principles of Physical Science (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Gjenopprettet fra: Britannica.com