James Chadwick Biografija, atomski model, poskusi

Fotografski portret Jamesa Chadwicka

James Chadwick (1891-1974) Bil je izjemen angleški fizik, priznan za odkritje nevtrona leta 1932. Kmalu zatem, leta 1935, so ga za svoj prispevek k znanstveni skupnosti podelili z Nobelovo nagrado za fiziko. Chadwickovo zanimanje za nevtralne obtožbe se je pojavilo približno 10 let, preden mu je uspelo preveriti svoj obstoj.

Pred tem čekom je Chadwick naredil več poskusov, ki niso bili neuspeli. Nasledil je leta 1932, ko je temeljil na poskusih francoske Irène Joliot-Curie in Frédéric Joliot. Kasneje se je Chadwick posvetil raziskovanju uporabe jedrske cepitve za ustvarjanje vojnega orožja.

[TOC]

Biografija

izvor

Chadwick se je rodil v mestu Bollington na severovzhodu Anglije, 20. oktobra 1891. Bil je sin dveh skromnih delavcev: njegov oče je delal v železniškem sistemu, mati pa je bila domača delavka.

Chadwick je že od malih nog izstopal, ker je bil introvertiran in izjemno inteligenten otrok. Začel je sekundarne študije v Manchestru, pri 16 letih.

Akademsko usposabljanje

Mlada obljuba o fiziki je svoj univerzitetni študij uradno začela leta 1908, pri 17 letih.

Akademija je imel pomemben korak, v zadnjem letu kariere.

Po pridobitvi naslova v fiziki leta 1911 se je vpisal na mojstra v fiziko, ki se je uspešno končal leta 1913. V tem obdobju je v svojem laboratoriju nadaljeval z delom v roki z Ruthefordom.

Nato je koristila strokovna štipendija, ki je omogočila, da je njegov prenos v Berlin v Nemčiji poglobil raziskave beta sevanja z nemškim fizikom Hanom Geigerjem v Technische Hochschule.

Med bivanjem v Berlinu je začel prvo svetovno vojno, julija 1914. Zaradi obtožbe o vohunjenju je bil do leta 1918 sprejet v koncentracijsko taborišče za civiliste v Ruhlebenu.

Leta 1919 se je Chadwick vrnil v Anglijo in začel doktorat na univerzi v Cambridgeu. Medtem so bile ponovno vključene raziskave Rutheforda, ki je do takrat vodil Cavendish laboratorij priznane institucije.

Leta 1921, pri 21 letih, je dobil doktorski naslov (PH.D. za svojo kratico v angleščini: Philosophie Doctor), S predstavitvijo posebnega raziskovalnega dela o jedrskih silah in atomskih številkah.

Leta 1923 je bil imenovan za pomočnika raziskovalnega direktorja v Cavendish Laboratory of Cambridge. Chadwick je v tej vlogi opravljal do leta 1935, ko se je odločil, da se preseli na univerzo v Liverpoolu.

Kariera

Zahvaljujoč svojim znanstvenim prispevkom si je zaslužil Hughesovo medaljo leta 1932. To priznanje, ki ga je podelilo Royal Society of London, nagrajuje tiste, ki odkrivajo fizične znanosti in/ali njihove praktične aplikacije.

Leta 1935 so mu za odkritje nevtrona kot osnovnega delca brez električnega naboja, ki se nahaja v atomskem jedru, prejel Nobelovo nagrado za fiziko.

Chadwick je prejel Nobelovo nagrado

Med drugo svetovno vojno je Chadwick aktivno sodeloval v Britanskem odboru Mauda, ​​komisije, ki je bila ustanovljena za analizo izvedljivosti uporabe jedrske tehnologije pri izdelavi bombe.

James Chadwick je bil tudi nevralgični del projekta Tube Alloys, raziskovalnega programa, ki ga je Združeno kraljestvo odobrilo in financiralo s podporo Kanade, za razvoj jedrskega orožja med drugo svetovno vojno.

Lahko vam služi: za kaj je geometrija? Glavna uporaba

Chadwick je v tem obdobju izstopal za svojo iznajdljivost in politično pozo, saj so njegovi predlogi služili kot most za pogajanja o raziskovalnem sodelovanju med Združenim kraljestvom, Kanado in ZDA.

Manhattan Project

Proti izidu druge svetovne vojne je Chadwick prevzel palico britanske misije v projektu Manhattan. Slednji je bil skupni raziskovalni projekt med ZDA, Združenim kraljestvom in Kanado, da bi razvil prvo atomsko bombo.

Chadwick je imel brezplačen dostop do vseh zaupnih informacij o projektu: modeli, načrti, podatki, proračuni itd., Kljub temu, da ste civilist in ni Američan; Omeniti velja, da sta bila oba pogoja ekskluzivna za sodelovanje v projektu.

Nato je bil leta 1945 imenovan za angleškega gospoda in leto kasneje. Uu. Za svoj vrednostni prispevek k projektu Manhattan je dodelil medaljo zaslug.

Jedrski arzenal za Anglijo

Na koncu druge svetovne vojne je Chadwick z velikim zagonom promoviral pobudo, da Združeno kraljestvo razvije jedrski arzenal svoje.

Da bi dosegli ta cilj, je bil Chadwick izbran za člana britanskega svetovalnega odbora za atomsko energijo in je sodeloval tudi kot predstavnik Združenega kraljestva pred Komisijo za atomsko energijo Združenih narodov.

Do leta 1948 je James Chadwick služil kot profesor na kolidžu Gonville & Caius na univerzi v Cambridgeu. Kasneje, leta 1950, ga je spet laureate, ko je prejel medaljo Copley Royal Society of London.

Smrt

8 let kasneje se je odločil, da se bo prostovoljno upokojil severno od Walesa. James Chadwick je umrl 24. julija 1974 v mestu Cambridge.

Chadwick Atomski model

Chadwickov atomski model se osredotoča na modeliranje atomskega jedra, ki ga sestavljajo ne le protoni (pozitivni naboji), ampak tudi z nevtroni (nevtralne obremenitve).

Od odkritja nevtrona s strani Chadwicka so atom razumeli kot jedro s protoni in nevtroni, ob predpostavki skoraj celotne mase atoma, krognjenja elektronov jedra v ustreznih nivojih energije.

Ilustracija atomskega modela Chadwick

Neutron Discovery

Chadwickovo zanimanje za dokazovanje obstoja nevtralnih delcev je bilo ustvarjeno v 20 -ih. Vendar je takrat ugledni znanstvenik zaman naredil več poskusov. Desetletje pozneje je Chadwick odgovoril na poskuse Irène Joliot-Curie (hči Marie Curie in Pierre Curie) in Frédéric Joliot (Irèneov mož) v Franciji.

Ta nekaj znanstvenikov je dosegel izgon protonov iz vzorca parafinskega voska z uporabo gama žarkov.

Chadwick je menil, da emisija gama žarkov vsebuje nevtralne delce in da so bili ti delci tisti, ki so trčili v vzorec voska, kar je pozneje sprožilo sproščanje protonov voska.

Zato je poskušal ponoviti te poskuse v laboratoriju Cavendish in uporabil Polonium - ki ga je Curie uporabljal kot vir gama žarkov - za sevanje berilija z alfa delci.

Nato je to sevanje doseglo podoben vzorec parafinskega voska in protoni omenjenega vzorca so bili nasilno izgnani iz materiala.

Protonovo vedenje je opazila majhna ionizacijska komora, ki jo je poskus prilagodil Chadwicku.

Eksperimentalni diagram, ki ga je Chadwick izdelal za odkrivanje nevtrona leta 1932

Chadwick je ugotovil, da je mogoče vedenje protonov, ki jih sprošča vosek.

Dva tedna pozneje je James Chadwick objavil članek v znanstveni reviji Narava O možnem obstoju nevtronov.

Vam lahko služi: kaj so raziskovalni viri?

Vendar je Chadwick model zamislil sprva ob upoštevanju, da je nevtron dogovor, sestavljen iz protona in elektrona, ki je ustvaril nevtralno obremenitev. Kasneje je nemški fizik Werner Heisenberg pokazal, da je nevtron edinstven in osnovni delček.

Chadwick Eksperimenti

Chadwick branje

Po odkritju nevtrona se je Chadwick osredotočil na nadaljevanje in nadalje glede na karakterizacijo te nove atomske komponente.

Ugotovitev nevtrona in atomskega modela Chadwicka je spremenila tradicionalno vizijo znanosti, glede na spopade nevtrona z atomskimi jedri in izgonom protonov zunaj atoma.

Razgradnja beta je postopek, s katerim se beta delci (elektron ali pozitron) oddajajo iz jedra atoma, da uravnotežijo prisotnost protonov in nevtronov v atomskem jedru.

Zaradi tega procesa je bilo po vsem svetu izvedeno nešteto poskusov, ki jih je motiviralo Chadwickovo odkritje, da bi sprožili pretvorbo nekaterih nevtronov za protone.

Ker je vsak kemični element opredeljen glede na število protonov, ki jih ima, so prejšnji poskusi odprli vrata za ustvarjanje in/ali odkritje novih kemičnih elementov z večjim številom protonov pod njihovim zaslugom.

Jedrska fizija

Chadwick je poudaril svoje nadaljnje analize pri uporabi nevtronov za delitev atomov težkih jedra na več manjših jeder s postopkom jedrske cepitve.

Na ta način se imenuje, ker se delitev pojavlja v jedru atoma in proizvaja izjemno veliko energijo. Ta koncept je bil uporabljen za oblikovanje močnega jedrskega orožja.

Chadwick je celo financiral nakup pospeševalnika delcev med bivanjem v Liverpoolu in za to je uporabil del sredstev, pridobljenih z zmago v Nobelovi nagradi leta 1935.

Chadwick prispevki k znanosti

Chadwick Portret

Med prispevki Jamesa Chadwicka k znanosti izstopa odkritje nevtronov, za katerega je osvojil nagrado Nobelova fizika iz leta 1935. Sodeloval je tudi pri gradnji atomske bombe v Združenih državah Amerike, pisal o radioaktivnih snovi in ​​odkril tritij.

Odkritje nevtrona

Med njihovimi preiskavami v Cavendish Laboratory of Cambridge, Rutherford in Chadwick so izvedli poskuse z alfa delci, da bi raziskali naravo atomskega jedra. Treba je opozoriti, da je Atomsko jedro leta 1911 odkril Rutherford.

Te preiskave so bile izvedene z analizo sevanja, ki ni bilo mogoče videti pred izstopom iz berilija, ko je bil ta material izpostavljen bombardiranju delcev alfa.

To sevanje je sestavljalo masni delci, ki so zelo podobni masi protona, vendar brez električnega naboja. Ti delci so bili imenovani nevtroni zaradi nevtralnosti njihove sestave.

Chadwick je to odkritje izvedel sredi leta 1932 in s tem je določil prostore modela Chadwick Atomic, katerega podrobnost je razdeljena na naslednji del tega članka.

Jedrske raziskave

Odkritje nevtrona Chadwick Creo je zavzet scenarij za odkrivanje jedrske cepitve in razvoj vojnih orožij s to tehnologijo.

Chadwick je zaznal, da lahko z bombardiranjem atoma elementa z nevtroni lahko prodre in razdelite jedro tega materiala, kar ustvari veliko energije.

Od tam je Chadwick napovedal neizogiben značaj te vrste tehnologije za razvoj vojnega orožja in bil neposredno vključen v diplomatska vprašanja, povezana s tem procesom v ZDA in Angliji.

Lahko vam služi: nesreče, ki jih povzroča človek pri uporabi znanosti in tehnologije 

Chadwick je med letoma 1943 in 1945 sodeloval pri gradnji atomske bombe skupaj z drugimi ameriškimi in kanadskimi znanstveniki.

Bil je zadolžen za usmerjanje angleške znanstvene delegacije, ki je delovala v laboratoriju Los Alamos v Novi Mehiki v Združenih državah Amerike. Leta 1939 so ZDA začele preiskave projekta Manhattan, kodno ime, ki ga je prejela atomska bomba.

Predsednika Franklina Delana Roosevelta so opozorili jedrski znanstveniki Edward Teller, Leó Szilárd in Eugene Wigner prek Alberta Einsteina o uporabi jedrske cepitve za proizvodnjo bomb s strani nacistov.

Odkritje tritija

Tritio je že leta 1911 identificiral tudi angleški znanstvenik Joseph John Thomson, vendar je verjel, da gre za triatomično molekulo.

Tudi Ernest Rutherford je to že napovedal, vendar šele leta 1934, ko Chadwick, ki dela za ekipo Rutherford, katalogizira kot vodikov izotop.

Tritio je radioaktivni izotop vodika, katerega simbol je ³. Sestavljen je iz jedra, ki ga tvori proton in dva nevtrona.

Tritio nastane z bombnim napadom z prostim nevtronom dušika, litija in bora.

Olajšanje uranske cepitve 235

Odkritje nevtrona Jamesa Chadwicka je olajšalo jedrsko cepitev; to pomeni ločitev urana 235 urana -238, kemičnega elementa, ki ga najdemo v naravi.

Obogatitev urana 235 je proces, za katerega je naravni uran podvržen pridobivanju izotopa 235 in proizvaja jedrsko energijo. Fisija je jedrska reakcija; to pomeni, da se sproži v jedru atoma.

Ta kemična reakcija se pojavi, ko težko jedro razdelimo na dve ali več manjših jeder in v nekaterih s proizvodi, kot so fotoni (gama žarki), prosti nevtroni in drugi fragmenti jedra.

Pogodba o sevanju radioaktivnih snovi

Leta 1930 je James Chadwick napisal traktat o radijskih radioaktivnih snovi. Uspel mu je izmeriti maso nevtrona in ugotovil, da je podobna kot v protonu z razliko: da je imel nevtralen električni naboj.

Nato je ugotovil, da je atomsko jedro sestavljeno iz nevtronov in protonov in da je bila količina protonov podobna kot pri elektroni.

Njegove raziskave in prispevki k delu fizičnega laboratorija Univerze v Manchestru in na Univerzi v Cambridgeu v Angliji so bili ključni za poznavanje jedrske energije in gradnje atomskega modela Rutherforda.

Zanimivi članki

Schrödinger Atomski model.

Broglie Atomski model.

Heisenberg Atomski model.

Perrin atomski model.

Thomson Atomski model.

Dalton Atomski model.

Atomski model Dirac Jordan.

Atomski model Demokrita.

Atomski model Leucipo.

Atomski model Bohr.

Sommerfeld Atomski model.

Trenutni atomski model.

Reference

1. J. Chadwick, obstoj nevtrona, proc. Roy. Soc. A 136 (1932). Vzeti iz Chemteam.Informacije
2. Pérez Aguirre, Gabriela. Kemija 1. Konstruktivistični pristop, 1. zvezek.
3. James Chadwick. Posvetoval s tem.Wikipedija.org
4. James Chadwick (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Okrevano od: Britannica.com
5. James Chadwick (S.F.). Okrevano od: atomicheritage.org
6. James Chadwick (S.F.). Pridobljeno od: znanih.org
7. James Chadwick - Biografski (2014). Mediji ab Nobel. Okreval od: NobelPrize.org
8. James Chadwick: Biografija in atomska teorija.F.). Okrevano od: študij.com
9. Načela fizikalne znanosti (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Okrevano od: Britannica.com