JAMES CHADWICK: BIOGRAFIE, MODEL ATOMIC, EXPERIMENTE - ŞTIINŢĂ - 2025

James Chadwick (1891-1974) a fost un fizician englez recunoscut pentru descoperirea neutronului în 1932. La scurt timp, în 1935, a fost distins cu Premiul Nobel pentru fizică pentru contribuția sa la comunitatea științifică. Preocuparea lui Chadwick pentru acuzațiile neutre a apărut cu aproximativ 10 ani înainte să poată demonstra existența lor.

Înainte de această verificare, Chadwick a efectuat mai multe experimente care nu au reușit. A avut succes în 1932, când s-a bazat pe experimentele francezilor Irène Joliot-Curie și Frédéric Joliot. Ulterior, Chadwick s-a dedicat cercetărilor privind utilizarea fisiunii nucleare pentru crearea armelor de război.

Biografie

originile

Chadwick s-a născut în orașul Bollington, în nord-estul Angliei, la 20 octombrie 1891. Era fiul a doi lucrători umili: tatăl său lucra la sistemul feroviar, iar mama sa era muncitoare domestică.

De la o vârstă foarte fragedă, Chadwick s-a remarcat ca un copil introvertit și extrem de inteligent. A început școala gimnazială în Manchester, iar la 16 ani a câștigat o bursă pentru a studia fizica pură la defuncta Universitate Victoria din Manchester.

Pregătire academică

Tânăra promisiune de fizică și-a început oficial studiile universitare în 1908, la vârsta de 17 ani.

A avut un pasaj extraordinar prin academie, iar în ultimul an al carierei sale a participat la investigațiile câștigătorului premiului Nobel Ernest Rutheford privind dezintegrarea elementelor și chimia substanțelor radioactive.

După obținerea licenței în fizică în 1911, s-a înscris la un master în fizică, pe care l-a finalizat cu succes în 1913. În acea perioadă, a continuat să lucreze mână în mână cu Rutheford în laboratorul său.

Mai târziu, i s-a acordat o bursă profesională care i-a permis să se mute la Berlin, Germania, pentru a continua cercetări asupra radiațiilor beta împreună cu fizicianul german Hans Geiger la Technische Hochschule.

În timpul șederii sale la Berlin, Primul Război Mondial a început în iulie 1914. Din cauza unei acuzații de spionaj, el a fost internat într-un lagăr de concentrare pentru civili din Ruhleben până în 1918.

În 1919, Chadwick s-a întors în Anglia și și-a început doctoratul la Universitatea din Cambridge. Între timp, a reintrat în activitatea de cercetare a lui Rutheford, care a condus atunci laboratorul Cavendish al renumitei instituții.

În 1921, la vârsta de 21 de ani, și-a obținut titlul de doctor (doctor în filozofie), prezentând o lucrare specială de cercetare privind forțele nucleare și numerele atomice.

În 1923 a fost numit director asistent de cercetare la Laboratorul Cambridge Cavendish. Chadwick a ocupat acest rol până în 1935, când a decis să se mute la Universitatea din Liverpool.

Carieră

Datorită contribuțiilor sale științifice, a primit medalia Hughes în 1932. Această recunoaștere, acordată de Royal Society of London, recompensează pe cei care fac descoperiri despre științele fizice și / sau aplicațiile lor practice.

În 1935 i s-a acordat Premiul Nobel pentru fizică pentru descoperirea neutronului ca o particulă elementară fără nicio sarcină electrică localizată în nucleul atomic.

În timpul celui de-al doilea război mondial, Chadwick a participat activ la Comitetul britanic al MAUD, o comisie creată pentru a analiza fezabilitatea utilizării tehnologiei nucleare la fabricarea unei bombe.

James Chadwick a fost, de asemenea, o parte centrală a proiectului Tube Alloys, un program de cercetare autorizat și finanțat de Regatul Unit cu sprijin din partea Canadei, pentru a dezvolta arme nucleare în timpul celui de-al doilea război mondial.

Chadwick s-a remarcat pentru ingeniozitatea și situația politică din această perioadă, întrucât propunerile sale au servit drept punte pentru negocierile de colaborare investigativă între Regatul Unit, Canada și Statele Unite.

Proiect Manhattan

Spre sfârșitul celui de-al Doilea Război Mondial, Chadwick a preluat bastonul misiunii britanice în Proiectul Manhattan. Acesta din urmă a fost un proiect de cercetare comună între Statele Unite, Regatul Unit și Canada, cu scopul de a dezvolta prima bombă atomică.

Chadwick a avut acces gratuit la toate informațiile confidențiale ale proiectului: proiecte, planuri, date, estimări etc., în ciuda faptului că este civil și nu american; De remarcat este faptul că ambele condiții au fost exclusive pentru a participa la proiect.

Ulterior a fost făcut cavaler englez în 1945, iar un an mai târziu SUA i-a acordat Medalia de Merit pentru contribuția sa de curaj la Proiectul Manhattan.

Arsenal nuclear pentru Anglia

La sfârșitul celui de-al Doilea Război Mondial, Chadwick a promovat puternic inițiativa Regatului Unit de a dezvolta propriul arsenal nuclear.

În realizarea acestui obiectiv, Chadwick a fost ales ca membru al Comitetului consultativ britanic pentru energie atomică și, de asemenea, a reprezentat Regatul Unit al Comisiei pentru Energie Atomică a Națiunilor Unite.

În jurul anului 1948, James Chadwick a ocupat funcția de profesor la Gonville & Caius College, Universitatea din Cambridge. Apoi, în 1950, a fost onorat din nou de Royal Society of London primind medalia Copley.

8 ani mai târziu decide să se retragă voluntar în Țara Galilor de Nord. James Chadwick a murit pe 24 iulie 1974, în orașul Cambridge.

Modelul atomic din Chadwick

Modelul atomic al lui Chadwick se concentrează pe modelarea nucleului atomic format nu numai din protoni (sarcini pozitive), ci și din neutroni (sarcini neutre).

Eforturile lui Chadwick de a demonstra existența particulelor neutre au început în anii 1920. Totuși, la acel moment, omul de știință de seamă a făcut mai multe încercări de niciun folos. Un deceniu mai târziu, Chadwick a replicat experimentele lui Irène Joliot-Curie (fiica lui Marie Curie și Pierre Curie) și a lui Frédéric Joliot (soțul lui Irène) în Franța.

Această pereche de oameni de știință a reușit să expulce protonii dintr-un eșantion de ceară de parafină folosind raze gamma.

Chadwick credea că emisia de raze gamma conține particule neutre și că aceste particule au fost cele care s-au ciocnit cu proba de ceară, inducând ulterior eliberarea protonilor din ceară.

Prin urmare, el a încercat să reproducă aceste experimente la Laboratorul Cavendish și a folosit poloniul - care a fost folosit de Curies ca sursă de raze gamma - pentru a iradia beriliu cu particule alfa.

Această radiație a afectat apoi un eșantion similar de ceară de parafină, iar protonii din acel eșantion au fost expulzați violent din material.

Comportamentul protonilor a fost observat folosind o cameră de ionizare mică, adaptată experimentului de către Chadwick însuși.

Chadwick a detectat că comportamentul protonilor eliberați de ceară nu poate fi explicat decât dacă acele particule s-au ciocnit cu alte particule neutre din punct de vedere electric și cu o masă foarte similară.

Două săptămâni mai târziu, James Chadwick a publicat un articol în revista științifică Nature despre posibila existență de neutroni.

Cu toate acestea, Chadwick a conceput inițial modelul, considerând că neutronul a fost un aranjament format dintr-un proton și un electron, care a generat sarcina neutră. Ulterior, fizicianul german Werner Heisenberg a arătat că neutronul era o singură particulă elementară.

Experimentele

După descoperirea neutronului, Chadwick s-a concentrat să meargă mai departe și mai departe în ceea ce privește caracterizarea acestei noi componente atomice.

Descoperirea neutronului și a modelului atomic al lui Chadwick a revoluționat viziunea tradițională a științei, având în vedere coliziunile neutronilor cu nuclee atomice și expulzarea protonilor din atom.

Descompunerea beta este un proces prin care sunt emise particule beta (electron sau pozitron) din nucleul atomului, pentru a echilibra prezența protonilor și neutronilor în nucleul atomic.

Datorită acestui proces, nenumărate experimente au fost realizate la nivel mondial, motivate de descoperirea lui Chadwick, pentru a induce conversia unor neutroni în protoni.

Deoarece fiecare element chimic este identificat în funcție de numărul de protoni pe care îl are, experimente anterioare au deschis ușa pentru crearea și / sau descoperirea de noi elemente chimice cu un număr mai mare de protoni sub centura lor.

Fiziune nucleară

Chadwick a subliniat analizele sale ulterioare privind utilizarea neutronilor pentru a împărți atomii de nuclee grele în mai multe nuclee mai mici, prin procesul de fisiune nucleară.

Se numește astfel, deoarece diviziunea are loc în nucleul atomului și produce o cantitate extrem de mare de energie. Acest concept a fost utilizat pentru proiectarea armelor nucleare puternice.

Chadwick a finanțat chiar și achiziționarea unui accelerator de particule în timpul său la Liverpool, folosind o parte din veniturile obținute din câștigarea premiului Nobel în 1935 pentru acest lucru.

Contribuțiile lui Chadwick la știință

Printre contribuțiile lui James Chadwick la știință, iese în evidență descoperirea neutronului, pentru care a câștigat Premiul Nobel pentru fizică în 1935. De asemenea, a participat la construcția bombei atomice în Statele Unite, a scris despre radiații din substanțe radioactive și a descoperit tritiu. .

Descoperirea neutronului

În timpul cercetărilor efectuate la Laboratorul Cavendish din Cambridge, Rutherford și Chadwick au efectuat experimente cu particule alfa pentru a se informa despre natura nucleului atomic. De remarcat este faptul că nucleul atomic a fost descoperit de Rutherford în 1911.

Aceste investigații au fost efectuate analizând o radiație niciodată văzută înainte de a emana beriliu, când acest material a fost expus la bombardarea particulelor alfa.

Această radiație consta din particule de masă foarte asemănătoare cu masa protonului, dar fără o sarcină electrică. Aceste particule au fost numite neutroni, datorită neutralității compoziției lor.

Chadwick a făcut această descoperire la mijlocul anului 1932, definind astfel premisele modelului atomic al lui Chadwick, ale cărui detalii sunt detaliate în secțiunea următoare a acestui articol.

Investigații nucleare

Descoperirea neutronului de către Chadwick a creat scena pentru descoperirea fisiunii nucleare și dezvoltarea armelor de război cu această tehnologie.

Chadwick a descoperit că prin bombardarea atomului unui element cu neutroni, nucleul acestui material poate fi pătruns și împărțit, generând o cantitate semnificativă de energie.

De acolo, Chadwick a anunțat inevitabilitatea acestui tip de tehnologie pentru dezvoltarea armelor de război și s-a implicat direct în afacerile diplomatice legate de acest proces în Statele Unite și Anglia.

Chadwick a colaborat la construcția bombei atomice împreună cu alți oameni de știință americani și canadieni între 1943 și 1945.

El a fost responsabil de direcția delegației științifice engleze care a lucrat în laboratorul Los Álamos, în New Mexico, Statele Unite. În 1939, Statele Unite au început să cerceteze Proiectul Manhattan, numele de cod al bombei atomice.

Președintele Franklin Delano Roosevelt a fost avertizat de oamenii de știință nucleară Edward Teller, Leó Szilárd și Eugene Wigner, prin Albert Einstein, despre utilizarea fisiunii nucleare pentru producerea de bombe de către naziști.

Descoperirea tritiului

Tritiul fusese deja identificat în 1911 de savantul englez Joseph John Thomson, dar el credea că era o moleculă triatomică.

Ernest Rutherford îl anunțase deja, dar abia în 1934 Chadwick, care lucra pentru echipa lui Rutherford, l-a catalogat ca izotop de hidrogen.

Tritiul este un izotop radioactiv al hidrogenului, al cărui simbol este ³H. Este format dintr-un nucleu format dintr-un proton și doi neutroni.

Tritiul este generat de bombardament cu neutroni liberi de azot, litiu și ținte de bor.

Facilitarea fisiunii de uraniu 235

Descoperirea neutronului de către James Chadwick a facilitat fisiunea nucleară; adică separarea uraniului 235 de uraniu -238, element chimic găsit în natură.

Îmbogățirea uraniului 235 este procesul prin care uraniul natural suferă pentru a obține izotopul 235 și pentru a produce energie nucleară. Fisiunea este o reacție nucleară; adică este declanșat în nucleul atomului.

Această reacție chimică are loc atunci când un nucleu greu este împărțit în doi sau mai mulți nuclei mai mici și unele produse secundare, cum ar fi fotoni (raze gamma), neutroni liberi și alte fragmente ale nucleului.

Tratat privind radiațiile substanțelor radioactive

În 1930, James Chadwick a scris un tratat privind radiațiile provenite din substanțe radioactive.

Chadwick a reușit să măsoare masa neutronului și a dedus că era similară cu cea a protonului cu o diferență: că are o sarcină electrică neutră.

Apoi, a concluzionat că nucleul atomic era format din neutroni și protoni și că numărul protonilor era similar cu cel al electronilor.

Cercetările și contribuțiile sale la activitatea laboratorului de fizică de la Universitatea Manchester și de la Universitatea Cambridge din Anglia au fost esențiale pentru cunoașterea energiei nucleare și pentru construcția modelului atomic al lui Rutherford.

Articole de interes

Modelul atomic al lui Schrödinger.

Model atomic De Broglie.

Model atomic Heisenberg.

Modelul atomic al lui Perrin.

Modelul atomic al lui Thomson.

Modelul atomic al lui Dalton.

Model atomic Dirac Jordan.

Modelul atomic al lui Democrit.

Modelul atomic al lui Bohr.

Model atomic Sommerfeld.

Referințe

1. J. Chadwick, Existența unui neutron, Proc. Roy. Soc. A 136 (1932) Adus pe 18 decembrie 2017 de pe chemteam.info
2. Chadwick (1891-1974). Consultat de losavancesdelaquimica.com
3. James Chadwick - biografie. Consultat cu Buscabiografias.com
4. Pérez Aguirre, Gabriela. Chimie 1. O abordare constructivistă, volumul 1. Consultat de books.google.co.ve
5. James Chadwick. Consultat de es.wikipedia.org
6. Brown, Andrew (1997). Neutronul și bomba: o biografie a lui Sir James Chadwick. Presa Universitatii Oxford. Recuperat de la amazon.co.uk
7. James Chadwick (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Recuperat de la: britannica.com
8. James Chadwick (nd). Recuperat de la: atomicheritage.org
9. James Chadwick (nd). Recuperat de la: famousscientists.org
10. James Chadwick - Biografic (2014). Nobel Media AB. Recuperat de la: nobelprize.org
11. James Chadwick: Biografie și teorie atomică (nd). Recuperat din: studiu.com
12. Principiile științei fizice (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Recuperat de la: britannica.com
13. Wikipedia, Enciclopedia gratuită (2018). Descoperirea neutronului. Recuperat de la: en.wikipedia.org.