James Chadwick Biografi, Atomisk Model, Eksperimenter, Bidrag



James Chadwick (1891-1974) var en fremtrædende engelsk fysiker kendt for opdagelsen af ​​neutronen i 1932. Kort efter, i 1935, blev tildelt Nobelprisen i fysik for hans bidrag til det videnskabelige samfund. Chadwicks bekymring for neutrale afgifter opstod omkring 10 år, før han kunne bekræfte sin eksistens.

Før denne kontrol gennemførte Chadwick flere eksperimenter, der viste sig at være mislykkede. Det var vellykket i 1932, da det var baseret på eksperimenterne fra den franske Irène Joliot-Curie og Frédéric Joliot. Senere dedikeret Chadwick sig til at undersøge brugen af ​​atomfission til skabelse af krigsvåben.

indeks

  • 1 Biografi
    • 1.1 Origins
    • 1.2 Akademisk træning
    • 1.3 Professionel karriere
    • 1,4 Manhattan Project
    • 1.5 Nuclear arsenal for England
  • 2 atommodel af chadwick
  • 3 eksperimenter
    • 3.1 Nuklear fission
  • 4 Chadwicks bidrag til videnskaben
  • 5 Artikler af interesse
  • 6 referencer

biografi

begynder

Chadwick blev født i landsbyen Bollington, nordøst England, den 20. oktober, 1891. Han var søn af to ydmyge arbejdere: hans far arbejdede i jernbanesystemet og hans mor var en indenlandsk arbejdstager.

Fra en tidlig alder stod Chadwick ud som et indadvendt og ekstremt intelligent barn. Han startede gymnasiet i Manchester, og ved 16 år vandt han et stipendium til at studere ren fysik på det nu uddøde Victoria University of Manchester..

Akademisk dannelse

Det unge løfte om fysik begyndte sine universitetsstudier formelt i år 1908, 17 år gammel.

Han havde en fremtrædende karriere på akademiet, og i det sidste år af hans karriere var han ansvarlig for Nobelprisforskningen Ernest Rutheford om nedbrydning af elementer og kemi af radioaktive stoffer.

Efter at have opnået sin kandidatgrad i fysik i 1911, han indskrevet i kandidatuddannelsen i fysik, som blev afsluttet med succes i 1913. I løbet af denne tid fortsatte arbejde tæt sammen med Rutherford i sit laboratorium.

Senere var han nyder godt af et professionelt stipendium, der gjorde det muligt for hans overførsel til Berlin, Tyskland, at uddybe forskningen om beta-stråling ud for den tyske fysiker Hans Geiger på Technische Hochschule.

Under sit ophold i Berlin startede han Første Verdenskrig, i juli 1914. På grund af et anklager om spionage blev han interneret i en koncentrationslejr for civile i Ruhleben indtil 1918.

I 1919 vendte Chadwick tilbage til England og begyndte sin doktorgrad ved University of Cambridge. I mellemtiden rejste han Ruthefords forskningsarbejde, som på det tidspunkt ledede Cavendish Laboratory i den berømte institution.

I 1921, ved 21 år, opnåede han sin ph.d.-grad (Ph.D. Philosophie Doctor) ved at fremlægge et særligt forskningsdokument om atomkræfter og atomnumre.

I 1923 blev han udnævnt til assisterende forskningsdirektør ved Cavendish Laboratory i Cambridge. Chadwick tjente i denne rolle indtil 1935, da han besluttede at flytte til universitetet i Liverpool.

Professionel karriere

Takket være dens videnskabelige bidrag var værdig Hughes Medal i 1932. Denne anerkendelse, udstedt af Royal Society of London, belønner dem, der gør opdagelser om de fysiske videnskaber og / eller den praktiske anvendelse.

I 1935 blev han tildelt Nobelprisen i fysik til opdagelsen af ​​neutronen som en elementær partikel uden elektrisk ladning placeret i atomkernen.

Under anden verdenskrig havde Chadwick en aktiv deltagelse i MAUD's britiske komité, en kommission oprettet for at analysere muligheden for at bruge nukleær teknologi til fremstilling af en bombe.

James Chadwick var også en vigtig del af Tube Alloys Project, et forskningsprogram godkendt og finansieret af Det Forenede Kongerige med støtte fra Canada, for at udvikle atomvåben under anden verdenskrig.

Chadwick stod for hans vittigheder og politiske poise i denne periode, da hans forslag fungerede som en bro til forhandlinger om forskningssamarbejde mellem Det Forenede Kongerige, Canada og USA..

Manhattan Project

I slutningen af ​​Anden Verdenskrig tog Chadwick stafetten af ​​den britiske mission i Manhattan-projektet. Sidstnævnte var et fælles forskningsprojekt mellem USA, Det Forenede Kongerige og Canada for at udvikle den første atombombe.

Chadwick havde fri adgang til alle fortrolige oplysninger om projektet: design, planer, data, budgetter osv. På trods af at være civil og ikke være amerikansk; Det er værd at bemærke, at begge betingelser var eksklusive for at deltage i projektet.

Senere blev han navngivet engelsk herre i 1945, og et år senere EE. UU. tildelt ham medaljerne for hans bidrag af værdi i Manhattan-projektet.

Nuklear arsenal for England

I slutningen af ​​Anden Verdenskrig fremførte Chadwick med stor impuls initiativet fra Det Forenede Kongerige til at udvikle sit eget nukleare arsenal.

I forlængelse af dette mål blev Chadwick valgt som medlem af Det Britiske Atomenergi Rådgivende Udvalg, og deltog også som repræsentant for Det Forenede Kongerige før FN's Komité for Atomenergi..

Omkring 1948 tjente James Chadwick som professor ved Gonville & Caius College ved University of Cambridge. Derefter blev han i 1950 tildelt igen af ​​Royal Society of London, da han modtog Copley Medaljen.

8 år senere beslutter han at fratræde frivilligt til Nord-Wales. James Chadwick døde 24. juli 1974 i Cambridge.

Atom model af Chadwick

Den atomiske model af Chadwick fokuserer på modelleringen af ​​atomkernen, der ikke kun består af protoner (positive ladninger), men også af neutroner (neutrale ladninger).

Chadwicks nidkærlighed til at demonstrere eksistensen af ​​neutrale partikler blev genereret i 1920'erne. På den tid gjorde den førende forsker forgæves flere forsøg. Et årti senere replikerede Chadwick eksperimenterne fra Irène Joliot-Curie (datter af Marie Curie og Pierre Curie) og Frédéric Joliot (mand i Irène) i Frankrig.

Dette par af forskere havde opnået udvisning af protoner fra en prøve af paraffin voks ved anvendelse af gammastråler.

Chadwick mente, at emissionen af ​​gammastråler indeholdt neutrale partikler, og at disse partikler var dem, der havde ramt voksprøven, hvilket efterfølgende inducerede frigivelsen af ​​protoner fra voksen.

Derfor forsøgte han at replikere disse eksperimenter i Cavendish Laboratory og brugte polonium - som var blevet brugt af Curies som en kilde til gammastråler - til at bestråle beryllium med alfa partikler..

Derefter påvirket denne stråling på en lignende prøve af paraffinvoks, og protonerne fra prøven blev voldsomt udvist fra materialet.

Protonernes opførsel blev observeret gennem et lille ioniseringskammer, tilpasset eksperimentet af Chadwick selv.

Chadwick opdagede, at adfærd af protoner frigivet af voksen kun kunne forklares, hvis disse partikler havde ramt andre elektrisk neutrale partikler og med en meget lignende masse.

To uger senere udgav James Chadwick en artikel i det videnskabelige tidsskrift natur om den mulige eksistens af neutroner.

Imidlertid udtænkte Chadwick modellen oprindeligt i betragtning af, at neutronet var et arrangement bestående af en proton og en elektron, som genererede den neutrale ladning. Senere viste den tyske fysiker Werner Heisenberg at neutronen var en unik og elementær partikel.

eksperimenter

Efter opdagelsen af ​​neutronen fokuserede Chadwick på at gå videre og mere med hensyn til karakteriseringen af ​​denne nye atomkomponent.

Opdagelsen af ​​neutronen og den atomiske model af Chadwick revolutionerede den traditionelle videnskabsudsigt i betragtning af neutronernes kollisioner med atomkerner og udvisning af protoner uden for atomen.

Beta dekomponering er en proces, hvorved beta partikler (elektron eller positron) udsendes fra kernen af ​​atomet for at afbalancere tilstedeværelsen af ​​protoner og neutroner i atomkernen.

På grund af denne proces blev mange eksperimenter udført verden over, motiveret af opdagelsen af ​​Chadwick for at inducere omdannelsen af ​​nogle neutroner til protoner..

Fordi hvert kemisk element er identificeret i overensstemmelse med antallet af protoner, som det besidder, åbnede tidligere eksperimenter døren til oprettelse og / eller opdagelse af nye kemiske elementer med et større antal protoner i dets besiddelse..

Nuklear fission

Chadwick understregede sine senere analyser ved brug af neutroner for at opdele atomer af tunge kerner i flere mindre kerne gennem kernekraftfission..

Det er opkaldt på denne måde, fordi opdeling forekommer i atomets kernen og producerer en ekstremt stor mængde energi. Dette koncept blev brugt til udformning af magtfulde atomvåben.

Chadwick finansierede endda køb af en partikelaccelerator under sit ophold i Liverpool, og han brugte derfor en del af midlerne ved at vinde Nobelprisen i 1935.

Chadwicks bidrag til videnskaben

Blandt bidragene fra James Chadwick videnskab fremhæver opdagelsen af ​​neutronen, som han vandt Nobelprisen i fysik i 1935. Han deltog også i opbygningen af ​​atombomben i USA, skrev om stråling fra radioaktive stoffer og opdagede tritium.

Opdagelsen af ​​neutronen

Under deres undersøgelser på Cavendish Laboratory i Cambridge gennemførte Rutherford og Chadwick eksperimenter med alfa partikler for at undersøge atomkernens karakter. Det er værd at bemærke, at atomkernen blev opdaget af Rutherford i 1911.

Disse undersøgelser blev udført ved at analysere en stråling, der aldrig tidligere var set ud fra beryllium, da dette materiale blev udsat for bombardement af alfa partikler.

Denne stråling bestod af massepartikler, som meget ligner protonens masse, men uden elektrisk ladning. Disse partikler blev kaldt neutroner på grund af neutraliteten af ​​deres sammensætning.

Chadwick lavede denne opdagelse midt i 1932, og dermed definerede han lokalerne for Chadwicks atommodel, hvis detaljer er detaljeret i det følgende afsnit af denne artikel..

Kerneforskning

Opdagelsen af ​​neutronen ved Chadwick lavede det gunstige scenario for opdagelsen af ​​nuklear fission og udviklingen af ​​krigsvåben med denne teknologi.

Chadwick fandt ud af, at kernen af ​​dette materiale ved at bombardere atomen af ​​et element med neutroner kan penetreres og opdeles og generere en betydelig mængde energi.

Derefter meddelte Chadwick den uundgåelige karakter af denne type teknologi til udvikling af krigsvåben og blev direkte involveret i de diplomatiske problemer i forbindelse med denne proces i USA. UU. og england.

Chadwick samarbejdede i atombombens konstruktion sammen med andre amerikanske og canadiske forskere mellem 1943 og 1945.

Han var ansvarlig for at lede den engelske videnskabelige delegation, der arbejdede i Los Alamos laboratoriet i New Mexico, USA. I 1939 indledte USA undersøgelserne af Manhattan-projektet, kodenavnet, der modtog atombomben.

Præsident Franklin Delano Roosevelt blev advaret af nukleare forskere Edward Teller, Leó Szilárd og Eugene Wigner, gennem Albert Einstein om brugen af ​​nuklear fission til nazisternes fremstilling af bomber.

Opdagelse af tritium

Tritiumet var allerede blevet identificeret i 1911 af den engelske forsker Joseph John Thomson, men han troede at det var et triatomisk molekyle.

Ernest Rutherford havde allerede annonceret det, men det var først i 1934, da Chadwick, der arbejdede for Rutherfords hold, klassificerede det som en hydrogenisotop..

Tritium er en radioaktiv isotop af hydrogen, hvis symbol er ³H. Den består af en kerne dannet af en proton og to neutroner.

Tritium genereres ved bombardement med neutroner fri for nitrogen, lithium og bormål.

Fremme af fission af uran 235

Neutronens opdagelse af James Chadwick lette nuklear fission; det vil sige adskillelse af uran 235 fra uran -238, et kemisk element fundet i naturen.

Anrikningen af ​​uran 235 er den proces, som naturligt uran udsættes for for at opnå isotop 235 og producere nuklear energi. Fission er en nuklear reaktion; det vil sige, det udløses i atomets kerner.

Denne kemiske reaktion opstår, når en tung kerne er opdelt i to eller flere mindre kerne og i nogle biprodukter som fotoner (gammastråler), frie neutroner og andre fragmenter af kernen..

Traktat om stråling af radioaktive stoffer

I 1930 skrev James Chadwick en afhandling om stråling af radioaktive stoffer.  

Chadwick formåede at måle neutronens masse og udledte, at det lignede protonen med en forskel: at den havde en neutral elektrisk ladning.

Derefter konkluderede han, at atomkernen var sammensat af neutroner og protoner, og at antallet af protoner lignede det for elektroner.

Hans forskning og bidrag til arbejdet i fysiklaboratoriet ved University of Manchester og University of Cambridge i England var nøglen til kendskabet til atomenergi og opførelsen af ​​den atommodel Rutherford.

Artikler af interesse

Atom model af Schrödinger.

Atomisk model af Broglie.

Atommodel af Heisenberg.

Atomisk model af Perrin.

Atommodel af Thomson.

Atommodel af Dalton.

Atomisk model af Dirac Jordan.

Atomisk model af Democritus.

Atom model af Bohr.

referencer

  1. J. Chadwick, eksistensen af ​​en neutron, Proc. Roy. Soc. A 136 (1932) Adgangt 18 december 2017 fra chemteam.info
  2. Chadwick (1891-1974). Konsulteret af losavancesdelaquimica.com
  3. James Chadwick - biografi. Konsulteret af buscabiografias.com
  4. Pérez Aguirre, Gabriela. Kemi 1. En konstruktivistisk tilgang, bind 1. Rådført af books.google.com
  5. James Chadwick. Konsulteret på es.wikipedia.org
  6. Brown, Andrew (1997). Neutronen og bomben: En biografi af Sir James Chadwick. Oxford University Press. Genoprettet fra amazon.co.uk
  7. James Chadwick (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Hentet fra: britannica.com
  8. James Chadwick (s.f.). Hentet fra: atomicheritage.org
  9. James Chadwick (s.f.). Hentet fra: famousscientists.org
  10. James Chadwick - Biografisk (2014). Nobel Media AB. Hentet fra: nobelprize.org
  11. James Chadwick: Biografi & Atomteori (s.f.). Hentet fra: study.com
  12. Fysiske videnskabelige principper (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Hentet fra: britannica.com
  13. Wikipedia, Den Frie Encyklopædi (2018). Opdagelse af neutronen. Hentet fra: en.wikipedia.org.