(b. Bollington, near Macclesfield, England, 20 October 1891; D. Cambridge, England, 24 July 1974)

fyzika.Chadwick byl synem J. J. Chadwicka. kdo měl prádelnu v Manchesteru, a Ann Mary Knowles. Po absolvování Manchester Municipal Secondary School získal stipendium na Manchester University, kde studoval fyziku u Ernesta 0. Rutherforde. V roce 1911 získal prvotřídní titul, poté byl Rutherford přijat jako výzkumný student pro M.Sc., V této době Katedra fyziky v Manchesterubyl ve své výšce, protože kromě Rutherforda jeho zaměstnanci zahrnovali Hans Geiger. Ernest Marsden, Charles Galton Darwin, György Hevesy a Henry G. J. Moseley. stejně jako na chvíli Niels Bohr. Atomy Rutherford a Bohr pocházejí z tohoto období. V roce 1913 Chadwick šel pracovat s Geigerem v Berlíně a byl tam ještě, když válka vypukla následující rok. Internován byl až do konce války v roce 1918.,

Internační nezabránilo Chadwick z výkonu vědecké zájmy—byl dokonce dovoleno navštívit německé vědecké kolegy—ale materiály k dispozici jsou základní a literatury neexistující: věda byla více podpory na přežití, než cokoliv jiného. V roce 1918 se vrátil do Manchesteru a práci s Rutherford, stěhování do Cambridge s ním, když byl jmenován Cavendish profesorem v roce 1919., V roce 1921 Chadwick byl zvolen na studijní pobyt v Gonville a Caius College, a následující rok byl jmenován zástupce ředitele pro výzkum v rámci Rutherford v Cavendish Laboratoře, příspěvek financován ministerstvem pro vědecký a průmyslový výzkum, aby se některé z zatížení off Rutherford, Pro dalších třináct let Chadwick vzal každodenní starosti výzkum na to, co bylo pak, vedoucí laboratoře experimentální atomové a jaderné fyziky. Významně se také podílel na tomto výzkumu, často ve spolupráci s ostatními., Kvůli svým administrativním povinnostem neměl žádné výukové zatížení. V roce 1925 se oženil s Eileen Stewart-Brownovou; měli dvojčata.

Chadwick vztah s Rutherford zdá se, že byly obecně velmi dobré, ale v brzy 1930 rozvoj jaderné fyziky s sebou přinesl možnost hádat. Chadwick věřil, že cyklotron, urychlovač částic vynalezen Ernest Lawrence by se rychle stal nezbytným nástrojem pro výzkum v jaderné fyzice, a on chtěl v Cambridge, Rutherford odmítl. V roce 1935 se rozhodl, že je čas se přestěhovat., Chadwick přijal Lyon Jones křeslo fyziky na Liverpoolské univerzitě. Během několika příštích let vybudoval fyzikální oddělení, které prakticky přestalo existovat jako výzkumné centrum, s cyklotronem jako jeho středem.

Když Světová Válka vypukla v roce 1939, Chadwick znovu ocitl v Evropě, ale tentokrát on byl schopný se vrátit do Anglie, Pro příští čtyři roky rozdělil svou pozornost mezi univerzitou a vládní služby, přičemž stále více převládající., Koncem roku 1943 se přestěhoval do Spojených států, aby převzal britskou část projektu atomové bomby. Chadwick vrátil do Liverpoolu v roce 1946 a pokračoval v práci stavební, katedra fyziky, V roce 1948 mu byla nabídnuta mistrovství Gonville a Caius College, Cambridge, který se rozhodl přijmout. Zdá se, že cítil, že jeho dluh vůči vysoké škole, který byl k němu velmi laskavý, když poprvé dorazil do Cambridge, převažoval nad jeho preferencí zůstat aktivní ve fyzice. Rozhodnutí však možná nebylo moudré, neboť vysokoškolská politika vedla v roce 1958 k jeho rezignaci., Odešel do severního Walesu, ale v roce 1969 se vrátil do Cambridge, aby byl blízko svých dcer.

Chadwick počátku výzkumu, které mu Rutherford, byl znepokojen s gamma-ray absorpce; první s jeho použití jako přesný test radia normy a pak s aplikací metody navržené pro normalizaci. Zkoumal excitaci gama paprsků beta paprsky (elektrony) a poté alfa paprsky (heliová jádra), druhá ve spolupráci s radiochemikem a.s. Russell. V obou případech byla excitace potvrzena., V Berlíně s Geiger, Chadwick stanovených zjistit přímým pozorováním, pomocí primitivní Geiger bod pult, relativní intenzity diskrétních čar pozoroval Rutherford a Robinson v radioaktivní betaray spektra. Ačkoli byl schopen identifikovat několik nejintenzivnějších pozorovaných linií,našel také spojité spektrum vedle diskrétního. Pokusil se změnit detekční přístroj, ale to pouze potvrdilo závěr., Theresult přišel jako úplné překvapení a nemohl být snadno vysvětlit teoreticky, ale to byl jasný údaj o Chadwick experimentální dovednosti. Jak spektra, tak vztah mezi nimi se staly důležitým problémem v atomové a jaderné fyzice.

po přestěhování s Rutherford do Cambridge, Chadwick obnovil výzkum začal před válkou. Pracoval, stejně jako předtím, pod Rutherfordovým vedením a účinně dodával vlastní řešení problémů mistra., Jedním z jeho prvních úkolů bylo použití stanovení alfa-ray rozptyl pravděpodobnosti potvrdit van den Broek je hypotéza, že jaderný náboj atomu na Rutherford-Bohr model byl stejný, jako chemické atomové číslo. Zaměstnávání osově symetrický rozptyl uspořádání a mnohem lepší optické uspořádání pro počítání odrazil alfa-částic scintillations, Chadwick potvrdil hypotézu pro platinum s přesností do 1% a pro stříbro a měď s poněkud menší přesností. V roce 1921 spolupracoval s E. S., Bieler použil stejné experimentální uspořádání ke studiu rozptylu alfa částic vodíkem v listech parafinového vosku. Pomocí vodíku, Rutherford měl již poznamenal, rozpory mezi teorií a experimentem; více sofistikované analýzy Chadwick a Bielere potvrdil, vede je navrhnout asymetrický model alfa částice. Stejné experimentální nastavení použili Chadwick a P. H. Mercier pro analýzu Beta-ray rozptylu.

Chadwick také spolupracoval během tohoto období S C. D., Ellis, koho on se setkal v internačním táboře v Německu, na pokračování analýzy radioaktivního beta spektra a s K. G. Emeléus na cloud chamber analýza alfa-částic kolize. Jeho hlavní výzkum v průběhu roku 1920, nicméně, byl v přímé spolupráci s Rutherford., V návaznosti rutherfordova objevu umělé transmutace jader v rámci alfa-ray bombardování (říkali to umělý rozpad, myslí chybně, že alfa částice se nevstřebává), prokázali proměn, v řadě prvků kromě dusíku původního experimentu. Chadwick a Ellis zkoumali vlastnosti dezintegračních částic a potvrdili, že jsou protony., Po prokázání existence rozpad částice pohybující se v různých směrech, používali k odstranění účinků vodíku kontaminace (který dal podvržený protonů), a tím prokázal změn ve stále více prvků. Když pracovníci ve Vídni tvrdil, že našli transmutace prvků, pro které Rutherford a Chadwick našel žádný vliv, včetně uhlíku a kyslíku, Chadwick experimentální dovednost byla vyzvána. docela úspěšně, aby se zachoval názor Cambridge., Další práce s Rutherfordem v tomto období, na radioaktivně emitovaných alfa částicích neobvykle dlouhého dosahu, byla také provedena s ohledem na Vídeňskou skupinu, která uvedla, že částice neexistují.

ve druhé polovině roku 1920 se Rutherford a Chadwick obrátili na problém jaderné struktury vyvolaný dřívějšími experimenty na rozptylu alfa částic vodíkem. V roce 1925 se poprvé podívali na rozptyl řadou dalších prvků; hořčík, hliník, zlato a uran., Pak se obrátil na helium rozptyl, ve kterém rozptýlené a rozptylující částice byly totožné (alfa částice jsou jádra hélia), tak, že tam byla jen jedna jaderná struktura potýkat. Opět dospěli k závěru, že bude vyžadována určitá asymetrie ve struktuře., Byli za předpokladu, nicméně, že thescattering předpovídá kvantová mechanika v tomto případě byl stejný, jako, že předpovídal klasické mechaniky, v roce 1928 Nevill Mott ukázal, že to není pravda, pro stejné částice, a v roce 1930 Chadwick ukázal, že výsledky helium rozptyl by mohl ve skutečnosti být interpretovány na základě kvantové mechaniky bez nutnosti asymetrie.,

na Rozdíl od jeho práce na beta spekter pomocí Geiger bod čítače a jeho vpád do mlžné komoře techniky, všechny Chadwick publikovaného výzkumu v roce 1920 byl založen na scintilační spektrometrie (optická pozorování scintillations produkován, když protonů nebo alfa částice narazí na obrazovku zinku sulfid). Tato technika však měla svá omezení a do konce desetiletí se začaly používat elektrické techniky, které ji dokázaly překonat., V roce 1928 Geiger a Walther Müller lepší Geiger dřívější bod pult, aby se to, co je obecně známý jako Geigerův přístroj, velmi citlivý detektor beta a gama záření. Počítadlo bylo spíše nespolehlivé, protože podléhalo falešným počtům po skutečných; ale mohlo být spolehlivě použito pro počítání náhod. Chadwick reagoval na nový vynález tím, že rychle postavil některé pro použití v laboratoři Cavendish., Mezitím, HL Greinacher v Hern uspěl v odhalování jednotlivých alfa částice a protony lineární zesilování ionizační proudy produkované částice v malé ionizační komory.

V Roce 1928 Walther Bothe a Johannes Fränz v Berlíně, použil novou techniku pro studium transmutace bor, pomocí polonium zdroj alfa záření v místě tradiční radium aktivní zálohy., Rutherford zkušenosti měl vždy bylo, že polonium alfa záření nepřinesla transmutace; ale protože nová technika počítání byl citlivý na pozadí záření gama, využití radia aktivní zálohy, s velmi vysokou gammaray výstupy, byla vyloučena. Bratr a Fräz práce ukázala, že polonium alfa záření skutečně vyrábět proměn, i přes jejich velmi nízkou energií, jev, který byl brzy vysvětlil, o nové kvantové mechaniky.

pod vedením Chadwicka byla nová technika počítání rychle přijata a vyvinuta C. E. Wynn-Williamsem a dalšími v Cavendish., V roce 1930 použili Chadwick, J. L. R. Constable a E. C. Pollard elektrické lineární zesílení ionizačních proudů a. poprvé, zdroj Polonia ke studiu vztahu mezi energiemi dopadajících alfa paprsků a emitovaných protonů v jaderných transmutacích. O rok později Chadwick a Constable, se zlepšeným zdrojem Polonia a vylepšenou ionizační komorou, byli schopni poskytnout podrobnou kvantitativní analýzu atomových transmutací.

mezitím rostl zájem o výrobu gama záření při bombardování alfa částicemi., Bylo známo, že gama paprsky jsou emitovány spolu s radioaktivními alfa paprsky. Při pohledu na energetické spektrum alfa záření, George Gamow navrhl v roce 1931), že když alfa částice byla emitovaných z radioaktivního zdroje s nižší než maximální možné energie, gamma-ray quantum by následně být emitovány, aby obnovit rovnováhu energie. Bylo stále více zřejmé, v Cavendish experimenty a jinde, že protony vypouštěné z jaderné transmutace nebyly všechny jsem, že stejné energie, a bylo proto přirozené, podívat se na gama záření v této souvislosti stejně.,

v roce 1930 Bothe a H.Becker detekovali pronikající záření, předpokládané jako gama paprsky, emitované, když byly světelné prvky bombardovány paprsky Polonia alfa. Oni také poznamenat, překvapivý efekt pro berylium: intenzitu pronikajícího záření z tohoto prvku byl téměř desetkrát, že pro jakýkoli další prvek, a záření byl mimořádně pronikavý, Brzy poté, C. H. Webster, pracující pod Chad wick směru na stejné téma, pozorovat podobný jev., V červnu 1931 Chadwick a Webster zvažovali možnost, že extrémní pronikající záření z berylia nemusí být gama paprsky, jak se obecně předpokládalo, ale neutrony.

možné existenci neutronu, zamýšlená jako vázaný stav protonu a elektronu, byl navrhl Rutherford v roce 1920, a v průběhu uplynulých let došlo k řadě pokusů provedených v Cavendish k detekci těchto částic., Chadwick sám hledal důkazy neutronů na vodíku v roce 1923 a znovu, s novou Geigerův počítač, v roce 1928, a v průběhu všech prací na jaderné transmutace možnost neutronové emise byly uchovávány v paměti. Beryllium zejména byl viděn jako slibný zdroj neutronů, protože je neměl vypouštět protony pod alfa-ray bombardování a přes falešný argument, protože přirozeně se vyskytující beryl bylo známo, že obsahují velké množství helia: to naznačuje, že v rámci kosmického záření na jádro berylia může rozdělit na dvě jádra hélia a jeden neutron., Chadwick hledal neutrony z beryllia zapínat a vypínat po dobu několika let,a jeho interpretace Websterova pozorování byla přirozená. Energie extrémně pronikavé částice byla týkající se jejich směrem, způsobem, který navrhl, že by mohli být hmotné částice, spíše než paprsky gama, a jejich pronikavost navrhl, že pokud to byl případ, musí být nenabité. Pokusy pozorovat jejich průchod ionizační komorou však selhaly a problém byl odložen stranou.,

na Počátku roku 1932 Iréne Joliot-Curie a Frédéric Joliot v Paříži oznámil, že záření z berylia byl ještě pronikavější, než se myslelo. Pořád předpokládal, že to být záření gama, ale když Chadwick přečtěte si zprávu, že viděl, jak udělal Rutherford, že energie aritmetický srážek produkovat to nemělo smysl., Teď Chadwick byl přesvědčen, že záření musí být něco nového, a možná neutronů, Pomocí ionizační komory a lineární zesilovač z jeho nedávných šetření, spolu s nové a vylepšené polonium zdroj, on zkoumány účinky kolize mezi pronikající paprsky a řadu různých látek, měření energií zpětného rázu atomy v každém případě., Rychle se ukázalo, že výsledky poskytované zcela s teorií, že pronikavé záření je složeno z neutrálních částic zhruba hmotnost protonu, a požadované nepravděpodobných předpokladů by měli být gama záření. Krátký dokument oznamující objev neutronu byl předložen v únoru 1932. Podrobné dokumenty od Chadwicka, Norman Feather, a Philip Dee, který použil techniky cloudové komory k další analýze vlastností neutronů, následoval v květnu.,

v roce 1933 Chadwick udělal nějakou práci s Patrickem Blackettem a Giuseppe Occhialinim, kteří právě prokázali existenci pozitronu. Myšlenka byla, že pozitrony mohou být produkovány v interakcích neutronů, ale ukázalo se, že pozorované účinky byly v tomto případě způsobeny gama paprsky. Tým se pak soustředil na kvantitativní analýzu gama-ray produkce pozitronů. S D. Leou. Chadwick také provedli vyhledávání neutrina Wolfgang Pauli postuloval na účet pro spojitá spektra záření beta poprvé prokázána tím, Chadwick., Nedokázali detekovat žádné částice a pomocí velmi vysokotlaké ionizační komory ukázali, že pokud neutrino existuje, nemůže za normálního tlaku produkovat více než jednu ionizaci ve 150 kilometrech vzduchu.

Chadwick poslední velké práce před odjezdem Cambridge pro Liverpool byl s Maurice Goldhaber, kdo se k němu připojil jako osobní asistent v roce 1934. V návaznosti na návrh Goldhabera demonstrovali jaderný fotoelektrický efekt ve formě rozpadu deuteria pod osvětlením gammaray., Tato práce také vedla k první přesné postavě hmotnosti neutronu a ke spekulacím o významu pomalých neutronů. Nebylo však zveřejněno a o několik měsíců později Enrico Fermi pozoroval a uvědomil si význam stejného jevu. Po Fermiho práci zkoumali Chadwick a Goldhaber pomalu neutronově indukované transmutace lithia, boru a dusíku. Po přestěhování do Liverpoolu v roce 1935, Chadwick udělal nějakou další práci na fotodisintegraci deuteria s n. heather A F., Bretscher, i když soustředil svou pozornost na výstavbu cyklotronu a budování tamního fyzikálního oddělení. Pokud jde o vědecké publikace, jeho kariéra skončila. Jako vědec však měl ještě jeden zásadní přínos, a to byl válečný program atomové energie.

Chadwick první reakce na objev štěpení byl vyčítat sám za to, že to udělal sám dříve; studoval uran pod pomalý neutron bombardování s Goldhaber., ale při odfiltrování alfa-částicových úniků také odfiltrovali všechny štěpné produkty, které mohly být přítomny. Chad wick nejprve nereagoval na štěpení žádnou vlastní experimentální prací; ale jakmile G.P. Thomson, který takto reagoval, upozornil úřady na možnosti štěpné bomby, byl konzultován Chad wick. Stejně jako Thomson zpočátku neviděl žádnou skutečnou perspektivu bomby-kritická hmotnost by byla obrovská a reakce by byla příliš pomalá, než by se uran rozšířil, aby ji zastavil. Jeho čtení Bohr a J. a., Kolář je analýza, v níž štěpení byla připisována relativně vzácný izotop uranu 235, vedl ho, aby o tom, konce roku 1939, že možnosti nelze zcela zamítnout, a že bylo zapotřebí více informací. Pomocí cyklotronu Liverpool se rozhodl získat tyto informace.

v Návaznosti na memorandum o Otto Frisch a Ronald Peierls (duben 1940), v nichž bylo odhadnuto, že bomba může být provedeno jen s několika málo liber čistého uranu 235, Chadwick byl členem M. a. U. D., Výbor pro vojenské využití uranu a převzal koordinaci příslušné vědecké práce na britských univerzitách. Do konce roku byl důkladně zapojen do této práce a přesvědčen, že vývoj bomby je nevyhnutelný. Jak práce pokračovala v prvních letech války, Chadwick hrál stále větší roli v diskusích., Když se Britové konečně rozhodli opustit úsilí na bombu projekt jejich vlastní, a jejich převod vědců do Amerického projektu, Chadwick byl jmenován technickým poradcem Britských zástupců na Kombinované Politiky Výbor—jediný vědec v Britské skupiny mají úplný přístup k všechny informace o projektu. Britové chtěli Wallace Akers, který měl na starosti svůj projekt, držet tento post, ale Američané byli podezřívaví jeho obchodní spojení (byl vyslán z Imperial Chemical Industries)., Chadwick velel Nejvyššímu respektu jako vědec a, přirozeně diskrétní muž, byl zcela důvěryhodný. Měl také výjimečné diplomatické dovednosti.

Chadwick schopnosti jako vědec a diplomat zajištěno, že Anglo-Americké spolupráce probíhala dobře A i když není vždy zastavit Britských politiků a státních úředníků z zneklidňující Američané, jeho střízlivý poradenství zvítězil dostatečně pro druhé, ne, aby se společné úsilí. I po skončení války v Evropě. Chadwick trval na tom, že Britové vynaložili veškeré úsilí na Americký projekt., Ačkoli Britové vyšli z války s méně informacemi, než by si přáli, co měli, dlužili v podstatě Chadwickovi.

Na konci války vyčerpaný Chadwick nechal to být známý že on nebyl zájem o post ředitele plánovaného Výzkumu pro Atomovou Energii v Harwell, raději vrátit do univerzitního života. Pokračoval však v hlavní konzultační roli v britském programu pro atomovou energii., V návaznosti na dřívější obavy z lékařské fyziky, byl nápomocen při založení Radiochemického centra v Amershamu pro výrobu radioizotopů.

Chadwick získal Nobelovu cenu za fyziku v roce 1935. V roce 1945 byl rytířem a v roce 1970 se stal čestným společníkem. Chadwick byl zvolen kolegy z Královské Společnosti v roce 1927 mu byla udělena jeho Hughes (1932) a Copley (1950) medailí, a sloužil jako viceprezident v Blízkosti 1948-1949 získal také širokou škálu dalších vědeckých vyznamenání a ocenění.

bibliografie

i.původní práce., Bibliografie Chadwick spisy je v parte Massey a Peří (viz níže), Jeho objev neutronu byl zaznamenán v „Možné Existenci Neutronu,“ v Přírodě, 129 (1932). 312 A „Existence neutronu“ v řízení Královské společnosti. A136 (1932), 692-708.

významné kolekce Chadwick doklady a korespondence v archivu Churchill College, Cambridge, který má také přepis rozhovoru s Chadwick, který provedla C. Weiner v roce 1969.

II. sekundární literatura., Hlavní publikované zdroje informací o Chadwick je život Pane Harrie Massey a Norman Peří, „James Chadwick,“ v Biografických Vzpomínek Kolegy z Královské Společnosti. 22 (1976), 11–70. Články zabývající se objevem neutronu a dalšími aspekty chadwickovy práce jsou shromažďovány v John Hendry, ed., Cambridge Physics ve třicátých letech (Bristol, 1984), který také obsahuje rozsáhlou bibliografii související sekundární literatury: viz také Norman Feather. „Chadwickův Neutron“, v současné fyzice. 15 (1974), 565-572, chadwickova válečná kariéra je dokumentována v Margaret m., Cowing, Britainand Atomic Energy1939 – 1945 (Londýn a New York. 1964) a nezávislost a odstrašování (Londýn a New York, 1974).

John Hendry