James Chadwick Biography, Atomic Model, Experiments, Contributions

James Chadwick (1891-1974) was een vooraanstaande Engelse natuurkundige die werd erkend voor de ontdekking van het neutron in 1932. Kort daarna, in 1935, kreeg hij de Nobelprijs voor de natuurkunde voor zijn bijdrage aan de wetenschappelijke gemeenschap. Tsjaadwicks zorg voor neutrale beschuldigingen ontstond ongeveer 10 jaar voordat hij het bestaan ​​ervan kon verifiëren.

Voorafgaand aan deze controle voerde Chadwick verschillende experimenten uit die niet succesvol waren. Het was succesvol in 1932, toen het gebaseerd was op de experimenten van de Franse Irène Joliot-Curie en Frédéric Joliot. Later wijdde Chadwick zich aan het onderzoek naar het gebruik van kernsplitsing voor het maken van oorlogswapens.

index

• 1 Biografie
  • 1.1 Oorsprong
  • 1.2 Academische training
  • 1.3 Professionele loopbaan
  • 1.4 Manhattan-project
  • 1.5 Kernarsenaal voor Engeland
• 2 Atomic model van Chadwick
• 3 experimenten
  • 3.1 Kernsplijting
• 4 Chadwick's bijdragen aan de wetenschap
• 5 artikelen van belang
• 6 Referenties

biografie

begin

Chadwick werd geboren in Bollington, in het noordoosten van Engeland, op 20 oktober 1891. Hij was de zoon van twee eenvoudige arbeiders: zijn vader werkte in het spoorwegsysteem en zijn moeder was huishoudster..

Al op jonge leeftijd viel Chadwick op als een introvert en uiterst intelligent kind. Hij begon zijn middelbare school in Manchester en op 16-jarige leeftijd won hij een beurs om pure natuurkunde te studeren aan de nu uitgestorven Victoria University van Manchester..

Academische vorming

De jonge belofte van de natuurkunde begon zijn universitaire studies formeel in het jaar 1908, op de leeftijd van 17.

Hij had een vooraanstaande carrière in de academie en in het laatste jaar van zijn carrière was hij verantwoordelijk voor Nobelprijswetenschap Ernest Rutheford over de desintegratie van elementen en de chemie van radioactieve stoffen.

Nadat hij in 1911 zijn graad in natuurkunde behaalde, schreef hij zich in voor de master in natuurkunde, die in 1913 met succes werd afgesloten. In die tijd bleef hij hand in hand werken met Rutheford in zijn laboratorium.

Later werd hij geprofiteerd van een professionele beurs die zijn transfer naar Berlijn, Duitsland, toeliet om het onderzoek naar bètastraling te verdiepen naast de Duitse fysicus Hans Geiger aan de Technische Hochschule.

Tijdens zijn verblijf in Berlijn begon hij de Eerste Wereldoorlog, in juli 1914. Vanwege een beschuldiging van spionage werd hij tot 1918 in een concentratiekamp voor burgers in Ruhleben geïnterneerd.

In 1919 keerde Chadwick terug naar Engeland en begon zijn doctoraat aan de Universiteit van Cambridge. Ondertussen voegde hij zich weer bij het onderzoekswerk van Rutheford, die op dat moment het Cavendish Laboratory van de gerenommeerde instelling leidde.

In 1921, op 21-jarige leeftijd, behaalde hij zijn doctoraat (Ph.D. Philosophie Doctor), door een speciaal onderzoeksartikel te presenteren over nucleaire krachten en atoomnummers.

In 1923 werd hij aangesteld als assistent-onderzoeksdirecteur aan het Cavendish Laboratory in Cambridge. Chadwick diende in deze rol tot 1935, toen hij besloot om naar de Universiteit van Liverpool te verhuizen.

Professionele carrière

Dankzij zijn wetenschappelijke bijdragen werd hij in 1932 de Hughes-medaille waardig. Deze erkenning, uitgereikt door de Royal Society of London, beloont degenen die ontdekkingen doen over de natuurwetenschappen en / of hun praktische toepassingen.

In 1935 ontving hij de Nobelprijs voor de natuurkunde voor de ontdekking van het neutron als een elementair deeltje zonder elektrische lading in de atoomkern.

Tijdens de Tweede Wereldoorlog nam Chadwick actief deel aan de Britse commissie van de MAUD, een commissie die werd opgericht om de haalbaarheid te analyseren van het gebruik van nucleaire technologie bij de productie van een bom.

James Chadwick was ook een belangrijk onderdeel van het Tube Alloys Project, een onderzoeksprogramma dat door het Verenigd Koninkrijk met steun van Canada werd geautoriseerd en gefinancierd om kernwapens te ontwikkelen tijdens de Tweede Wereldoorlog.

Chadwick viel op door zijn humor en politiek evenwicht tijdens deze periode, omdat zijn voorstellen een brug vormden voor onderzoekssamenwerkingsonderhandelingen tussen het Verenigd Koninkrijk, Canada en de Verenigde Staten..

Manhattan Project

Tegen het einde van de Tweede Wereldoorlog nam Chadwick het stokje over van de Britse missie in het Manhattan Project. Dit laatste was een gezamenlijk onderzoeksproject tussen de Verenigde Staten, het Verenigd Koninkrijk en Canada, om de eerste atoombom te ontwikkelen.

Chadwick had vrije toegang tot alle vertrouwelijke informatie van het project: ontwerpen, plannen, gegevens, budgetten, enz., Ondanks dat het een burger was en niet Amerikaans was; Het is vermeldenswaard dat beide voorwaarden exclusief waren om aan het project deel te nemen.

Later werd hij in 1945 benoemd tot Engelse gentleman en een jaar later EE. UU. kende hem de Medal of Merit toe voor zijn waardevolle inbreng in het Manhattan Project.

Nucleair arsenaal voor Engeland

Aan het einde van de Tweede Wereldoorlog promoveerde Chadwick met grote impuls het initiatief van het Verenigd Koninkrijk om zijn eigen nucleaire arsenaal te ontwikkelen.

Bij het nastreven van dat doel werd Chadwick gekozen als lid van de British Atomic Energy Advisory Committee, en nam ook deel als vertegenwoordiger van het Verenigd Koninkrijk voor de United Nations Commission on Atomic Energy..

Rond 1948 was James Chadwick professor aan het Gonville & Caius College van de Universiteit van Cambridge. Toen, in 1950, werd hij opnieuw bekroond door de Royal Society of London toen hij de Copley-medaille ontving.

8 jaar later besluit hij vrijwillig met pensioen te gaan naar Noord-Wales. James Chadwick stierf op 24 juli 1974 in de stad Cambridge.

Atoommodel van Chadwick

Het atomische model van Chadwick richt zich op het modelleren van de atoomkern niet alleen gevormd door protonen (positieve ladingen), maar ook door neutronen (neutrale ladingen).

Chadwicks ijver om het bestaan ​​van neutrale deeltjes aan te tonen, werd gegenereerd in de jaren 1920. In die tijd deed de hoofdwetenschapper echter meerdere keren tevergeefs. Een decennium later repliceerde Chadwick de experimenten van Irène Joliot-Curie (dochter van Marie Curie en Pierre Curie) en Frédéric Joliot (echtgenoot van Irène) in Frankrijk.

Dit paar wetenschappers had de uitzetting van protonen uit een monster van paraffinewas met behulp van gammastraling bereikt.

Chadwick dacht dat de emissie van gammastralen neutrale deeltjes bevatte en dat deze deeltjes degene waren die het wasmonster hadden geraakt, en vervolgens de afgifte van protonen uit de was veroorzaakten.

Daarom probeerde hij deze experimenten te repliceren in het Cavendish Laboratory en gebruikte hij polonium - dat door de Curies werd gebruikt als een bron van gammastraling - om beryllium met alfadeeltjes te bestralen..

Vervolgens beïnvloedde deze straling een vergelijkbaar monster paraffine, en werden de protonen van het monster met geweld uit het materiaal verdreven.

Het gedrag van de protonen werd waargenomen door een kleine ionisatiekamer, aangepast aan het experiment door Chadwick zelf.

Chadwick ontdekte dat het gedrag van de protonen die door de was worden afgegeven alleen kon worden verklaard als die deeltjes andere elektrisch neutrale deeltjes hadden geraakt, en met een zeer vergelijkbare massa.

Twee weken later publiceerde James Chadwick een artikel in het wetenschappelijke tijdschrift natuur over het mogelijke bestaan ​​van neutronen.

Chadwick bedacht echter het model in eerste instantie omdat het neutron een opstelling was bestaande uit een proton en een elektron, die de neutrale lading opwekten. Later toonde de Duitse fysicus Werner Heisenberg aan dat het neutron een uniek en elementair deeltje was.

experimenten

Na de ontdekking van het neutron, richtte Chadwick zich op het steeds verder gaan met betrekking tot de karakterisering van deze nieuwe atomaire component.

De ontdekking van het neutron en het atomaire model van Chadwick bracht een revolutie teweeg in de traditionele opvatting van de wetenschap, gezien de botsingen van neutronen met atoomkernen en de verdrijving van protonen buiten het atoom.

Bèta-afbraak is een proces waarbij beta-deeltjes (elektron of positron) uit de kern van het atoom worden geëmitteerd, om de aanwezigheid van protonen en neutronen in de atoomkern in evenwicht te brengen.

Vanwege dit proces werden wereldwijd veel experimenten uitgevoerd, gemotiveerd door de ontdekking van Chadwick, om de omzetting van sommige neutronen in protonen te induceren..

Omdat elk chemisch element wordt geïdentificeerd aan de hand van het aantal protonen dat het bezit, hebben eerdere experimenten de deur geopend voor het creëren en / of ontdekken van nieuwe chemische elementen met een groter aantal protonen in zijn bezit..

Kernsplijting

Chadwick benadrukte zijn latere analyses van het gebruik van neutronen om atomen van zware kernen in verschillende kleinere kernen te verdelen, door het proces van kernsplijting..

Het wordt op deze manier genoemd omdat deling plaatsvindt in de kern van het atoom en een extreem grote hoeveelheid energie produceert. Dit concept werd gebruikt voor het ontwerp van krachtige kernwapens.

Chadwick financierde zelfs de aankoop van een deeltjesversneller tijdens zijn verblijf in Liverpool, en hiervoor gebruikte hij een deel van het geld dat hij verdiende door de Nobelprijs te winnen in 1935.

Chadwick's bijdragen aan de wetenschap

Onder de bijdragen van James Chadwick wetenschap benadrukt de ontdekking van het neutron, waarvoor hij de Nobelprijs voor de Natuurkunde won in 1935. Hij nam ook deel aan de bouw van de atoombom in de Verenigde Staten, schreef over straling van radioactieve stoffen en ontdekte tritium.

De ontdekking van het neutron

Tijdens hun onderzoeken in het Cavendish Laboratory in Cambridge voerden Rutherford en Chadwick experimenten uit met alfadeeltjes om de aard van de atoomkern te onderzoeken. Het is vermeldenswaard dat de atoomkern in 1911 door Rutherford werd ontdekt.

Deze onderzoeken werden uitgevoerd door het analyseren van een nog nooit eerder geziene straling afkomstig van beryllium, toen dit materiaal werd blootgesteld aan het bombardement van alfadeeltjes.

Deze straling bestond uit deeltjes van massa die erg lijken op de massa van het proton, maar zonder elektrische lading. Deze deeltjes werden neutronen genoemd, vanwege de neutraliteit van hun samenstelling.

Chadwick maakte deze ontdekking medio 1932, en daarmee definieerde hij de premissen van Chadwick's atomaire model, waarvan de details in het volgende deel van dit artikel worden beschreven..

Nucleair onderzoek

De ontdekking van het neutron door Chadwick maakte het gunstige scenario voor de ontdekking van kernsplijting en de ontwikkeling van oorlogswapens met deze technologie.

Chadwick ontdekte dat, door het atoom van een element met neutronen te bombarderen, de kern van dit materiaal kan worden doordrongen en verdeeld, waardoor een aanzienlijke hoeveelheid energie wordt gegenereerd.

Van daaruit kondigde Chadwick de onvermijdelijke aard van dit type technologie aan voor de ontwikkeling van oorlogswapens en werd hij rechtstreeks betrokken bij de diplomatieke problemen met betrekking tot dit proces in de VS. UU. en Engeland.

Chadwick werkte samen met andere Amerikaanse en Canadese wetenschappers samen in de bouw van de atoombom tussen 1943 en 1945.

Hij was verantwoordelijk voor de leiding van de Engelse wetenschappelijke delegatie die werkte in het Los Alamos-laboratorium in New Mexico, Verenigde Staten. In 1939 initieert de Verenigde Staten het onderzoek naar het Manhattan-project, de codenaam die de atoombom ontving.

President Franklin Delano Roosevelt werd gewaarschuwd door nucleaire wetenschappers Edward Teller, Leó Szilárd en Eugene Wigner, via Albert Einstein, over het gebruik van kernsplijting voor de productie van bommen door de nazi's.

Ontdekking van het tritium

Het tritium was al in 1911 geïdentificeerd door de Engelse wetenschapper Joseph John Thomson, maar hij geloofde dat het een triatomisch molecuul was.

Ernest Rutherford had het al aangekondigd, maar het duurde tot 1934 toen Chadwick, werkend voor het team van Rutherford, het classificeerde als een waterstofisotoop..

Tritium is een radioactieve isotoop van waterstof, waarvan het symbool "H" is. Het bestaat uit een kern gevormd door een proton en twee neutronen.

Tritium wordt gegenereerd door bombardementen met neutronen vrij van stikstof-, lithium- en boriumdoelen.

Facilitering van de splijting van uranium 235

De ontdekking van het neutron door James Chadwick faciliteerde kernsplijting; dat wil zeggen, scheiding van uranium 235 van uranium -238, een chemisch element dat in de natuur wordt aangetroffen.

De verrijking van uranium 235 is het proces waaraan natuurlijk uranium wordt onderworpen om isotoop 235 te verkrijgen en kernenergie te produceren. Fission is een nucleaire reactie; dat wil zeggen, dat wordt getriggerd in de kern van het atoom.

Deze chemische reactie vindt plaats wanneer een zware kern wordt verdeeld in twee of meer kleinere kernen en in sommige bijproducten zoals fotonen (gammastralen), vrije neutronen en andere fragmenten van de kern..

Verdrag inzake straling van radioactieve stoffen

In 1930 schreef James Chadwick een verhandeling over straling van radioactieve stoffen.  

Chadwick slaagde erin de massa van het neutron te meten en concludeerde dat het vergelijkbaar was met het proton met een verschil: dat het neutrale elektrische lading had.

Vervolgens concludeerde hij dat de atoomkern bestond uit neutronen en protonen en dat het aantal protonen vergelijkbaar was met dat van elektronen..

Zijn onderzoek en bijdragen aan het werk van het fysica laboratorium van de Universiteit van Manchester en de Universiteit van Cambridge in Engeland, waren de sleutel tot de kennis van kernenergie en de constructie van het atomaire model van Rutherford.

Artikelen van belang

Atoommodel van Schrödinger.

Atoommodel van Broglie.

Atoommodel van Heisenberg.

Atoommodel van Perrin.

Atoommodel van Thomson.

Atoommodel van Dalton.

Atoommodel van Dirac Jordan.

Atoommodel van Democritus.

Atoommodel van Bohr.

referenties

1. J. Chadwick, The Existence of a Neutron, Proc. Roy. Soc. A 136 (1932) Betreden 18 december 2017 via chemteam.info
2. Chadwick (1891-1974). Geraadpleegd door losavancesdelaquimica.com
3. James Chadwick - biografie. Geraadpleegd door buscabiografias.com
4. Pérez Aguirre, Gabriela. Chemie 1. Een constructivistische benadering, volume 1. Geraadpleegd door books.google.com
5. James Chadwick. Geraadpleegd op es.wikipedia.org
6. Brown, Andrew (1997). The Neutron and the Bomb: a Biography of Sir James Chadwick. Oxford University Press. Hersteld van amazon.co.uk
7. James Chadwick (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Opgehaald van: britannica.com
8. James Chadwick (s.f.). Teruggeplaatst van: atomicheritage.org
9. James Chadwick (s.f.). Teruggeplaatst van: famousscientists.org
10. James Chadwick - Biographical (2014). Nobel Media AB. Teruggeplaatst van: nobelprize.org
11. James Chadwick: Biography & Atomic Theory (s.f.). Teruggeplaatst van: study.com
12. Principles of physical science (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Opgehaald van: britannica.com
13. Wikipedia, The free Encyclopedia (2018). Ontdekking van het neutron. Teruggeplaatst van: en.wikipedia.org.