(b. Bollington, Macclesfield közelében, Anglia, 1891. október 20.; D. Cambridge, Anglia, 1974. július 24.)

fizika.

Chadwick J. J. Chadwick fia volt. volt egy mosodai üzlet Manchesterben és Ann Mary Knowles-ben. Miután részt vett a Manchester Municipal Secondary School nyert ösztöndíjat a Manchester University, ahol tanult fizika alatt Ernest 0. Rutherford. 1911-ben első osztályú diplomát kapott, majd Rutherford a M.Sc., Ebben az időben a manchesteri fizikai tanszékmagas volt, mert Rutherford mellett munkatársai közé tartozott Hans Geiger. Ernest Marsden, Charles Galton Darwin, Hevesy György és Henry G. J. Moseley. csakúgy, mint egy ideig Niels Bohr. A Rutherford és a Bohr atomok is ebből az időszakból származnak. 1913-ban Chadwick Berlinben Geigerrel dolgozott, és még ott volt, amikor a következő évben kitört a háború. 1918-ban a háború végéig internálták.,

Internáló nem akadályozta Chadwick folytatása tudományos érdekek—még azt is megengedték neki, hogy látogassa meg a német tudományos kollégák is, de a rendelkezésre álló anyagokat alapvetően a szakirodalomban nem létezik: a tudomány több a támogatás, hogy a túlélés, mint bármi más. 1918-ban visszatért Manchesterbe és Rutherfordnál dolgozott, Cambridge-be költözött vele, amikor 1919-ben Cavendish professzorává nevezték ki., 1921-ben Chadwick választották kutatási ösztöndíj a Gonville de Caius College, valamint a következő évben nevezték ki igazgató-helyettes, a kutatás alatt Rutherford a Cavendish Laboratórium, egy post által finanszírozott, a tanszék tudományos, ipari kutatás, hogy levegyem a terhet Rutherford, a következő tizenhárom évvel Chadwick vette napi díjat a kutatás, hogy mi volt akkor a vezető laboratóriumi kísérleti atom-vagy nukleáris fizika. Jelentősen hozzájárult ehhez a kutatáshoz, gyakran másokkal együttműködve., Adminisztratív feladatai miatt nem volt tanári terhe. 1925-ben feleségül vette Eileen Stewart-Brownt; két lányuk volt.

úgy tűnik, hogy Chadwick kapcsolata Rutherforddal általában nagyon jó volt, de az 1930-as évek elején a nukleáris fizika fejlődése magával hozta a veszekedés kilátását. Chadwick úgy vélte, hogy az Ernest Lawrence által feltalált ciklotron részecskegyorsító gyorsan a nukleáris fizika kutatásának alapvető eszközévé válik, és Cambridge-ben akart egyet, Rutherford azonban nem volt hajlandó. 1935-ben úgy döntött, hogy ideje mozogni., Chadwick elfogadta a Lyon Jones fizikai tanszékét a Liverpool Egyetemen. Az elkövetkező néhány évben felépítette a fizikai osztályt, amely gyakorlatilag megszűnt kutatóközpontként, ciklotronnal, mint középponttal.

amikor 1939-ben kitört a második világháború, Chadwick ismét Európában találta magát, de ezúttal vissza tudott térni Angliába, a következő négy évben megosztotta figyelmét az egyetem és a kormányzati szolgálat között, az utóbbi egyre inkább uralkodó., 1943 végén az Egyesült Államokba költözött, hogy átvegye az atombomba-projekt Brit részét. Chadwick 1946-ban visszatért Liverpoolba, és folytatta a fizika tanszék felépítését, 1948-ban felajánlották neki a Cambridge-i Gonville és Caius Főiskola mesterségét, amit ő elfogadott. Úgy tűnik, hogy úgy érezte, hogy adóssága a főiskolával szemben, amely nagyon kedves volt vele, amikor először érkezett Cambridge-be, meghaladta azt a preferenciát, hogy továbbra is aktív legyen a fizikában. A döntés nem lehetett bölcs döntés, azonban a főiskolai politika vezetett lemondásához 1958-ban., Észak-Walesbe vonult vissza, de 1969-ben visszatért Cambridge-be, hogy lányai közelében lehessen.

Chadwick korai kutatása, amelyet Rutherford rendelt hozzá, a gamma-ray abszorpcióval foglalkozott; először a rádium szabványok precíziós tesztjeként, majd a szabványosításra kidolgozott módszer alkalmazásával. A gamma-sugarak gerjesztését béta-sugarakkal (elektronokkal), majd alfa-sugarakkal (héliummagokkal) vizsgálta, ez utóbbi az A. S. Russell radiokémistával együttműködve. Mindkét esetben megerősítették a gerjesztést., Berlinben Geigerrel Chadwick közvetlen megfigyeléssel, primitív Geiger – pontszámlálóval határozta meg a Rutherford és Robinson által a radioaktív betaray-spektrumban megfigyelt diszkrét vonalak relatív intenzitását. Bár képes volt azonosítani a megfigyelt vonalak közül néhány legintenzívebbet, a diszkrét mellett egy folyamatos spektrumot is talált. Megpróbálta megváltoztatni a detektáló készüléket, de ez csak megerősítette a következtetést., Az eredmény teljes meglepetésként ért, és elméletileg nem lehetett könnyen megmagyarázni, de ez egyértelműen jelzi Chadwick kísérleti képességeit. Mind a spektrum, mind a köztük lévő kapcsolat fontos problémává vált az atomfizikában.

Rutherforddal Cambridge-be költözése után Chadwick folytatta a háború előtt megkezdett kutatást. Rutherford irányítása alatt dolgozott, mint korábban, hatékonyan ellátta saját megoldásait a mester problémáira., Az egyik első feladata az alfa-ray szórási valószínűségek meghatározása volt, hogy megerősítse van den Broek hipotézisét, miszerint egy atom nukleáris töltése a Rutherford-Bohr modellen ugyanaz volt, mint a kémiai atomszám. A tengelyirányban szimmetrikus szórási elrendezést és az eltérített alfa-részecske-szcintillációk számolására sokkal jobb optikai elrendezést alkalmazva Chadwick megerősítette a platina hipotézisét 1 százalékon belüli pontossággal, az ezüst és a réz esetében pedig valamivel kisebb pontossággal. 1921-ben az E. S.-vel dolgozott., Bieler ugyanazt a kísérleti elrendezést alkalmazta az alfa-részecskék hidrogénnel történő szórásának tanulmányozására paraffin viaszlemezekben. A hidrogéngáz használatával Rutherford már észlelte az elmélet és a kísérlet közötti eltéréseket; ezt Chadwick és Bieler kifinomultabb elemzése is megerősítette, így az alfa-részecske aszimmetrikus modelljét javasolták. Ugyanezt a kísérleti beállítást használta Chadwick és P. H. Mercier a béta-ray szórás elemzésére.

Chadwick ebben az időszakban is együttműködött a C. D.-vel., Ellis, akivel a németországi internálótáborban találkozott, a radioaktív béta-spektrumok elemzésének folytatásáról és K. G. Emeléus-szal az alfa-részecske ütközések felhőkamra-elemzéséről. Fő kutatásai az 1920-as években azonban közvetlen együttműködésben voltak Rutherforddal., Következő Rutherford felfedezés, a mesterséges transzmutáció a magok alatt alfa-ray bombázás (hívják mesterséges szétesés, gondoltam, tévesen, hogy az alfa-részecskék voltak, nem szívódik fel), azt is bizonyították, elősegítsék a különféle elemek mellett a nitrogén az eredeti kísérletet. Chadwick és Ellis megvizsgálták a szétesési részecskék tulajdonságait, megerősítve, hogy protonok voltak., Miután bizonyítja a létét, szétesés mozgó részecskék különböző irányokba, ezt használták, hogy megszüntesse a hatását a hidrogén szennyeződés (amely adott hamis protonok), ezzel bizonyította, elősegítsék a még több eleme. Amikor a bécsi munkások azt állították, hogy olyan elemek transzmutációit találták, amelyekre Rutherford és Chadwick nem talált hatást, beleértve a szenet és az oxigént, Chadwick kísérleti készségét hívták fel. elég sikeresen, hogy fenntartsák a Cambridge-i nézetet., Ebben az időszakban a Rutherforddal végzett egyéb munkát, a szokatlanul hosszú hatótávolságú alfa-részecskéket radioaktívan bocsátották ki, a Bécsi csoport számára is elvégezték, aki arról számolt be, hogy a részecskék nem léteznek.

Az 1920-as évek második felében Rutherford és Chadwick a nukleáris szerkezet problémájára fordult, amelyet a korábbi kísérletek felvetettek az alfa-részecske hidrogén általi szórására. 1925-ben először egy sor más elem, a magnézium, az alumínium, az arany és az urán szórását vizsgálták., Ezután a hélium szóródásához fordultak, amelyben a szétszórt és szétszórt részecskék azonosak voltak (az alfa-részecskék héliummagok), így csak egy nukleáris struktúrával kellett szembenézniük. Ismét arra a következtetésre jutottak, hogy a szerkezet bizonyos aszimmetriájára lenne szükség., Voltak, feltételezve azonban, hogy thescattering megjósolta a kvantummechanika ebben az esetben ugyanaz volt, mint várták a klasszikus mechanika, 1928-ban Nevill Mott azt mutatta, hogy ez nem igaz, azonos részecskék, majd 1930-ban Chadwick azt mutatta, hogy az eredmények a hélium szórás lehet, sőt által értelmezhető kvantummechanika, anélkül, hogy a jelenség.,

kivéve a munka béta spektrumok segítségével Geiger pont számlálók az egyik behatolás ködkamra technikák, mind Chadwick közzétett kutatás 1920-ban alapult scintillation számítva (az optikai megfigyelés, a scintillations keletkezik, amikor egy proton vagy alfa-részecske eltalál egy képernyő a cink-szulfid). Ennek a technikának azonban megvannak a maga korlátai, és az évtized végére az elektromos technikák, amelyek képesek voltak felülmúlni, használatba kerültek., 1928-ban Geiger és Walther Müller javította Geiger korábbi pontszámlálóját, hogy az általánosan ismert Geiger-számláló, a béta-és gamma-sugarak nagyon érzékeny detektorává váljon. A számláló meglehetősen megbízhatatlan volt, mivel hamis számlálásnak volt kitéve a valódiak nyomán; de megbízhatóan használható a véletlen számláláshoz. Chadwick úgy reagált az új találmányra, hogy gyorsan felépített néhányat a Cavendish Laboratóriumban való használatra., Eközben a HL Greinachernek Hernben sikerült kimutatnia az egyes alfa-részecskéket és protonokat azáltal, hogy lineárisan felerősítette a részecskék által termelt ionizációs áramokat egy kis ionizációs kamrában.

1928-ra Walther Bothe és Johannes Fränz Berlinben alkalmazták az új technikát a bór transzmutációjának tanulmányozására, az alfa-sugarak polónium forrását használva a hagyományos rádium aktív betét helyett., Rutherford tapasztalata mindig is az volt, hogy a polónium-alfa-sugarak nem termelnek transzmutációkat; de mivel az új számlálási technika érzékeny volt a háttér gamma-sugárzásra, kizárták a rádium aktív lerakódások használatát, nagyon magas gammaray kimenettel. Bothe és Fräz munkája azt mutatta, hogy a polónium alfa-sugarak valóban transzmutációkat hoztak létre nagyon alacsony energiájuk ellenére, ezt a jelenséget hamarosan az új kvantummechanika magyarázta.

Chadwick irányítása alatt az új számolási technikát gyorsan felvették és kifejlesztették a C. E. Wynn-Williams és társai a Cavendishnél., 1930-ban Chadwick, J. L. R. Constable és E. C. Pollard az ionizációs áramok elektromos, lineáris amplifikációját alkalmazták. ez az első alkalom, hogy egy polónium forrás, hogy tanulmányozza a kapcsolatot az energiák az esemény alfa sugarak kibocsátott protonok nukleáris transzmutációk. Egy évvel később Chadwick és Constable egy továbbfejlesztett polóniumforrással és egy továbbfejlesztett ionizációs kamrával részletes kvantitatív analízist tudtak adni az atomi transzmutációkról.

eközben megnőtt az érdeklődés a gamma-sugárzás előállítása során alfa-részecske bombázás alatt., Ismert volt, hogy Gamma-sugarakat bocsátanak ki a radioaktív alfa-sugarakkal együtt. Az alfa-sugarak energia-spektrumát tekintve George Gamow 1931-ben javasolta), hogy amikor egy alfa-részecskét a lehető legnagyobb energiánál kisebb radioaktív forrásból bocsátanak ki, akkor gamma-sugár kvantumot bocsátanak ki az energiamérleg helyreállítása érdekében. A Cavendish-kísérletekben és másutt is egyre nyilvánvalóbbá vált, hogy a nukleáris transzmutációkból kibocsátott protonok nem mind I he azonos energia, ezért természetes volt a gamma-sugarak keresése ebben az összefüggésben is.,

1930-ban Bothe és H. Becker detektált behatoló sugárzást, feltételezések szerint gamma-sugarakat, amelyeket akkor bocsátottak ki, amikor a fényelemeket polónium-alfa sugarakkal bombázták. Meglepő hatást figyeltek meg a berilliumra is: ebből az elemből származó behatoló sugárzás intenzitása közel tízszerese volt bármely más elemnek, és a sugárzás kivételesen áthatolt, nem sokkal később H. C. Webster, aki Chad Wick irányítása alatt dolgozott ugyanazon a témán, hasonló jelenséget észlelt., 1931 júniusában Chadwick és Webster úgy vélték, hogy a berilliumból származó extrém behatoló sugárzás nem gamma-sugarak, ahogy azt általában feltételezték, hanem neutronok.

Rutherford 1920-ban felvetette a proton és elektron kötött állapotaként tervezett neutron lehetséges létezését, és a közbenső években számos kísérlet történt a Cavendishben az ilyen részecskék kimutatására., Maga Chadwick 1923-ban, az új Geiger-számlálókkal együtt, 1928-ban kereste a hidrogénben lévő neutronok bizonyítékait, és a nukleáris transzmutációkkal kapcsolatos összes munka során szem előtt tartották a neutronkibocsátás lehetőségét. Berillium különösen tekintettek, mint egy ígéretes forrását, neutronok, mert nem bocsát ki protonok alatt alfa-ray bombázás pedig, keresztül egy hamis érv, mert a természetben előforduló beryl volt ismert, hogy tartalmaznak egy nagy hélium: ez arra utal, hogy a kozmikus sugárzás a berillium mag lehet, hogy két részre osztott hélium atommagból egy neutron., Chadwick évek óta kereste a berilliumból származó neutronokat, és Webster megfigyelésének értelmezése természetes volt. A rendkívül behatoló részecskék energiája az irányukhoz kapcsolódott oly módon, hogy a gamma-sugarak helyett anyagi részecskék lehetnek, és behatoló erejük azt sugallta, hogy ha ez így van, akkor azokat nem kell feltölteni. Az ionizációs kamrán való áthaladásuk megfigyelésére tett kísérletek azonban kudarcot vallottak, a problémát félretették.,

1932 elején Irène Joliot-Curie és Frédéric Joliot Párizsban arról számoltak be, hogy a berillium sugárzása még áthatolóbb volt, mint gondolták. Még mindig feltételezték, hogy gamma-sugárzás; de amikor Chadwick elolvasta a jelentést, látta, mint Rutherford, hogy az azt előállító ütközések energia aritmetikája nem felel meg., Már Chadwick volt győződve arról, hogy a sugárzás kell, hogy legyen valami új, talán neutronok Segítségével az ionizációs kamra, valamint lineáris erősítő a korábbi vizsgálatok, együtt egy új, továbbfejlesztett, polónium forrás vizsgálták a hatását az ütközések közötti átható sugarak, valamint egy sor különböző anyagok, mérési, az energiák a visszarúgás az atomok minden esetben., Gyorsan megmutatta, hogy az eredmények teljes mértékben összhangban vannak azzal az elmélettel, hogy a behatoló sugárzás a proton tömegének semleges részecskéiből áll, és valószínűtlen feltételezéseket igényelt, ha gamma-sugaraknak kellene lenniük. A neutron felfedezését bejelentő rövid dokumentumot 1932 februárjában nyújtották be. Chadwick, Norman Feather és Philip Dee részletes tanulmányai, akik felhőkamrás technikákat alkalmaztak a neutronok tulajdonságainak további elemzésére, májusban követték.,

1933-ban Chadwick dolgozott együtt Patrick Blackettel és Giuseppe Occhialinivel, akik éppen a pozitron létezését bizonyították. Az ötlet az volt, hogy a pozitronokat neutron kölcsönhatásokban lehet előállítani, de kiderült, hogy a megfigyelt hatások ebben az esetben a gamma-sugarak miatt következtek be. A csapat ezután a pozitronok gammasugár-termelésének mennyiségi elemzésére összpontosított. D. Leával. Chadwick a Wolfgang Pauli által posztulált neutrínót is megvizsgálta, hogy figyelembe vegye a béta-sugarak folyamatos spektrumát, amelyet először Chadwick mutatott be., Nem sikerült észlelni a részecskéket, egy nagyon nagynyomású ionizációs kamrát használva kimutatták, hogy ha a neutrino létezik, akkor normál nyomáson nem képes egynél több ionizációt előállítani 150 kilométer levegőn.

Chadwick utolsó nagy munkája, mielőtt Cambridge-ből Liverpoolba távozott, Maurice Goldhaberrel volt, aki 1934-ben személyes asszisztensként csatlakozott hozzá. Miután felvetették Goldhaber javaslatát, megmutatták a nukleáris fotoelektromos hatást a deutérium szétesése formájában gammaray megvilágítás alatt., Ez a munka vezetett a neutron tömegének első pontos számához, valamint a lassú neutronok jelentőségének spekulációjához. Ezt azonban nem tették közzé, és néhány hónappal később Enrico Fermi megfigyelte és felismerte ugyanannak a jelenségnek a jelentőségét. Fermi munkáját követően Chadwick és Goldhaber a lítium, bór és nitrogén lassú neutron által indukált transzmutációit vizsgálta. Miután 1935-ben Liverpoolba költözött, Chadwick további munkát végzett a deutérium N. Heatherrel és F., Bretscher, bár figyelmét egy ciklotron építésére és az ottani Fizika Tanszék felépítésére összpontosította. Ami a tudományos publikációkat illeti, karrierje gyakorlatilag véget ért. Ennek ellenére még mindig jelentős szerepe volt tudósként, és ez a háborús atomenergia-program része volt.

Chadwick első reakciója a hasadás felfedezésére az volt, hogy szemrehányást tett magának azért, mert korábban nem tette meg; uránt tanult lassú neutronbombázással Goldhaberrel., de az alfa-részecske kibocsátások kiszűrése során kiszűrték az esetleges hasadási termékeket is. Chad wick először nem válaszolt a hasadásra saját kísérleti munkájával; de miután G. P. Thomson, aki így válaszolt, figyelmeztette a hatóságokat a hasadási bomba lehetőségeire, Chad wick-et konzultálták. Thomsonhoz hasonlóan először nem látott valódi esélyt egy bombára— a kritikus tömeg hatalmas lenne, és a reakció túl lassú lenne ahhoz, hogy messzire menjen, mielőtt az urán kibővülne, hogy megállítsa. Bohr és J. A. olvasása., Wheeler elemzése, amelyben a hasadást a viszonylag ritka urán 235 izotópnak tulajdonították, 1939 végén úgy döntött, hogy a lehetőségeket nem lehet teljesen elutasítani, és további információra volt szükség. A Liverpool cyclotron segítségével elhatározta, hogy megszerzi ezt az információt.

Otto Frisch és Ronald Peierls (1940. április) memorandumát követően, amelyben becslések szerint egy bombát csak néhány font tiszta urán 235-tel lehet készíteni, Chadwick az M. A. U. D. tagja lett., Az urán katonai felhasználásával foglalkozó bizottság felvette a megfelelő tudományos munka koordinálását a brit egyetemeken. Az év végére alaposan részt vett ebben a munkában, és meggyőződött arról, hogy a bomba kifejlesztése elkerülhetetlen. Ahogy a munka a háború korai éveiben folytatódott, Chadwick egyre nagyobb szerepet játszott a megbeszélésekben., Amikor a Britek végül úgy döntött, hogy felhagy az erőfeszítéseket egy bomba projekt saját, valamint átutalással a tudósok, hogy az Amerikai projekt, Chadwick nevezték ki műszaki tanácsadója a Brit képviselők a Kombinált Politikai Bizottság—az egyetlen tudós a Brit csoport teljes hozzáférés minden projekt adatait. A britek azt akarták, hogy Wallace Akers, aki a projektjükért felelős volt, tartsa ezt a posztot, de az amerikaiak gyanakodtak kereskedelmi kapcsolatairól (az Imperial Chemical Industries-től kirendelték)., Chadwick tudósként a legmagasabb tiszteletet parancsolta, és természetesen diszkrét emberként teljesen megbíztak benne. Kivételes diplomáciai képességekkel is rendelkezett.

Chadwick képességeit, mint a tudós, a diplomata biztosította, hogy az Anglo-Amerikai együttműködés hozzálátott hát, S bár nem tudott mindig abba, a Brit politikusok, köztisztviselők, a nyugtalanító, az Amerikaiak, a józan tanácsot érvényesült kellőképpen az utóbbi nem adja fel, a közös erőfeszítés. Még az európai háború befejezése után is. Chadwick ragaszkodott ahhoz, hogy a britek minden erőfeszítést megtegyenek az amerikai projektbe., Bár a britek kevesebb információval jöttek ki a háborúból, mint amennyit szerettek volna, mivel rendelkeztek, lényegesen tartoztak Chadwicknek.

a háború végén egy kimerült Chadwick tudatta, hogy nem érdekli a harwellben tervezett atomenergia-Kutató Intézet igazgatói posztja, inkább az egyetemi életbe való visszatérést részesíti előnyben. Továbbra is fontos konzultatív szerepet játszott a brit atomenergia-programban., Az orvosi fizikával kapcsolatos korábbi aggodalmat követően szerepet játszott az Amersham radiokémiai Központjának létrehozásában a radioizotópok előállításához.

Chadwick 1935-ben elnyerte a fizikai Nobel-díjat. 1945-ben lovaggá ütötték, 1970-ben tiszteletbeli társává avatták. Chadwick 1927-ben a Royal Society tagjává választották, 1932-ben Hughes (1932) és Copley (1950) kitüntetést kapott, 1948-1949-ben alelnökként is tevékenykedett.

bibliográfia

I. eredeti művek., Chadwick írásainak bibliográfiája Massey és Feather gyászjelentésében található( lásd alább), a neutron felfedezéséről a “Neutron lehetséges létezése” című könyvben számoltak be, a természetben, 129 (1932). 312, és “a Neutron létezése” a Királyi Társaság eljárásaiban. A136( 1932), 692-708.

Chadwick iratainak és levelezésének jelentős gyűjteménye a Cambridge-i Churchill College archívumában található, amely szintén átirat a C. Weiner által 1969-ben chadwickkel készített interjúról.

II. , Chadwick életéről Sir Harrie Massey és Norman Feather, “James Chadwick” jelent meg a Királyi Társaság életrajzi emlékirataiban. 22 (1976), 11–70. A neutron felfedezésével és Chadwick munkájának egyéb aspektusaival foglalkozó cikkeket John Hendry gyűjti össze, ed., Cambridge fizika a harmincas években (Bristol, 1984), amely a kapcsolódó másodlagos irodalom kiterjedt bibliográfiáját is tartalmazza: lásd még Norman Feather. “Chadwick neutronja”, a kortárs fizikában. 15 (1974), 565-572, Chadwick háborús karrierjét Margaret M.-ben dokumentálják., Cowing, Britain and Atomic Energy1939–1945 (London és New York. 1964), valamint a függetlenség és elrettentés (London és New York, 1974).

John Hendry