(b. Bollington, perto de Macclesfield, Inglaterra, 20 de outubro de 1891; d. Cambridge, Inglaterra, 24 de julho de 1974)

física.Chadwick era filho de J. J. Chadwick. que tinha um negócio de lavandaria em Manchester, e de Ann Mary Knowles. Depois de frequentar a Escola Secundária Municipal de Manchester, ele ganhou uma bolsa de estudos para a Universidade de Manchester, onde estudou física com Ernest 0. Rutherford. Ele foi premiado com um grau de primeira classe em 1911, em seguida, foi aceito por Rutherford como um estudante de pesquisa para a M.Sc., Nesta época, o departamento de física de Manchester estava no seu auge, pois além de Rutherford, sua equipe incluía Hans Geiger. Ernest Marsden, Charles Galton Darwin, György Hevesy, and Henry G. J. Moseley. assim como, por um tempo, Niels Bohr. Os átomos de Rutherford e Bohr datam deste período. Em 1913, Chadwick foi trabalhar com Geiger em Berlim e ainda estava lá quando a guerra eclodiu no ano seguinte. Ele foi internado até o final da guerra em 1918.,o internamento não impediu Chadwick de perseguir interesses científicos—ele Até foi autorizado a visitar colegas científicos alemães—mas os materiais disponíveis eram básicos e a literatura inexistente: a ciência era mais uma ajuda à sobrevivência do que qualquer outra coisa. Em 1918 retornou a Manchester e trabalhou com Rutherford, mudando-se para Cambridge com ele quando foi nomeado professor Cavendish em 1919., Em 1921 Chadwick foi eleito para uma bolsa de investigação no Gonville e Caius College, e no ano seguinte, ele foi nomeado diretor adjunto de pesquisa em Rutherford, no Laboratório Cavendish, um post financiado pelo departamento de pesquisa científica e industrial da para tirar um pouco da carga de Rutherford, Para os próximos treze anos Chadwick tomou do dia-a-dia de carga de toda a pesquisa, no que era então o líder do laboratório experimental em física atômica e nuclear. Ele também contribuiu significativamente para esta pesquisa, muitas vezes em colaboração com outros., Por causa de seus deveres administrativos ele não tinha carga de ensino. Em 1925 casou-se com Eileen Stewart-Brown e tiveram duas filhas gêmeas.a relação de Chadwick com Rutherford parece ter sido geralmente muito boa, mas no início da década de 1930 o desenvolvimento da física nuclear trouxe consigo a perspectiva de uma disputa. Chadwick acreditava que o Acelerador de partículas cyclotron inventado por Ernest Lawrence rapidamente se tornaria uma ferramenta essencial para a pesquisa de física nuclear, e ele queria um em Cambridge, Rutherford se recusou a ter um. Em 1935, decidindo que era hora de mudar., Chadwick aceitou a cadeira de Física Lyon Jones na Universidade de Liverpool. Ao longo dos anos seguintes, ele construiu o departamento de física, que tinha virtualmente deixado de existir como um centro de pesquisa, com um ciclotrão como sua peça central.quando a Segunda Guerra Mundial eclodiu em 1939, Chadwick novamente se encontrou na Europa, mas desta vez ele foi capaz de voltar para a Inglaterra, pelos próximos quatro anos ele dividiu sua atenção entre a universidade e o serviço do governo, com o último cada vez mais predominante., No final de 1943, ele se mudou para os Estados Unidos para assumir o comando da parte britânica do projeto bomba atômica. Chadwick retornou a Liverpool em 1946 e retomou o trabalho de construção do Departamento de física, em 1948, ele foi oferecido o Mestrado do Gonville e Caius College, Cambridge, que ele decidiu aceitar. Ele parece ter sentido que sua dívida para com o colégio, que tinha sido muito gentil com ele quando ele chegou pela primeira vez em Cambridge, superou sua preferência por permanecer ativo na física. A decisão pode não ter sido uma decisão sábia, no entanto, para a política da Faculdade levou a sua demissão em 1958., Ele se aposentou para o norte de Gales, mas voltou para Cambridge em 1969 para estar perto de suas filhas.a pesquisa inicial de Chadwick, atribuída a ele por Rutherford, estava preocupada com a absorção de raios gama; primeiro com o seu uso como um teste de precisão de padrões de rádio e, em seguida, com as aplicações do método concebido para padronização. He investigated the excitation of gamma rays by beta rays (electrons) and then by alpha rays (Helium nuclei), the latter in collaboration with the radiochemist A. S. Russell. Em ambos os casos a excitação foi confirmada., Em Berlim com Geiger, Chadwick partiu para determinar por observação direta, usando um contador de ponto Geiger primitivo, as intensidades relativas das linhas discretas observadas por Rutherford e Robinson em espectros betaray radioativos. Embora tenha sido capaz de identificar algumas das mais intensas linhas observadas, ele também encontrou um espectro contínuo ao lado do discreto. Ele tentou mudar o aparelho de detecção, mas isso apenas confirmou a conclusão., O resultado veio como uma surpresa completa e não podia ser facilmente explicado teoricamente, mas era uma indicação clara da habilidade experimental de Chadwick. Ambos os espectros, e a relação entre eles, tornaram-se um problema importante na física atômica e nuclear.depois de se mudar com Rutherford para Cambridge, Chadwick retomou a pesquisa iniciada antes da guerra. Ele trabalhou, como antes, sob a direção de Rutherford, efetivamente fornecendo suas próprias soluções para os problemas do mestre., Uma de suas primeiras atribuições foi usar a determinação de probabilidades de dispersão de raios alfa para confirmar a hipótese de Van den Broek de que a carga nuclear de um átomo no modelo Rutherford-Bohr era o mesmo que o número químico atômico. Empregando um arranjo axial simétrico de espalhamento e um arranjo óptico muito melhorado para a contagem de cintilações de partículas alfa deflectidas, Chadwick confirmou a hipótese de platina com uma precisão de 1% e de Prata e cobre com um pouco menos de precisão. In 1921, working with E. S., Bieler, he applied the same experimental arrangement to the study of the scattering of alpha particles by hydrogen in sheets of paraffin wax. Usando gás hidrogênio, Rutherford já havia notado discrepâncias entre teoria e experimento; a análise mais sofisticada de Chadwick e Bieler confirmou isso, levando-os a propor um modelo assimétrico da partícula alfa. The same experimental setup was used by Chadwick and P. H. Mercier for an analysis of beta-ray scattering.

Chadwick também colaborou durante este período Com C. D., Ellis, que ele havia conhecido no campo de internamento na Alemanha, em uma continuação da análise de espectros beta radioativos e com K. G. Emeléus na análise da câmara de nuvens de colisões Alfa-partículas. Sua principal pesquisa durante a década de 1920, no entanto, foi em colaboração direta com Rutherford., Seguindo a descoberta de Rutherford da transmutação artificial de núcleos sob bombardeio de raios alfa (eles chamaram de desintegração artificial, pensando erradamente que as partículas alfa não foram absorvidas), eles demonstraram transmutações em uma gama de elementos além do nitrogênio do experimento original. Chadwick e Ellis investigaram as propriedades das partículas de desintegração, confirmando que eram protões., Depois de demonstrar a existência de partículas de desintegração movendo-se em diferentes direções, eles usaram isso para eliminar os efeitos da contaminação por hidrogênio (que deu protões espúrias) e, assim, demonstraram transmutações em ainda mais elementos. Quando trabalhadores em Viena alegaram ter encontrado transmutações de elementos para os quais Rutherford e Chadwick não tinham encontrado nenhum efeito, incluindo carbono e oxigênio, a habilidade experimental de Chadwick foi chamada. muito bem, para defender a visão de Cambridge., Outro trabalho com Rutherford neste período, Sobre partículas alfa emitidas radioativamente de longo alcance, também foi feito com vista ao grupo de Viena, que havia relatado que as partículas não existiam.

na segunda metade da década de 1920, Rutherford e Chadwick se voltaram para o problema da estrutura nuclear levantado pelos experimentos anteriores sobre dispersão de partículas alfa por hidrogênio. Em 1925, eles olharam pela primeira vez para a dispersão por uma série de outros elementos; magnésio, alumínio, ouro e urânio., Eles então se transformaram em dispersão de hélio, em que partículas dispersas e dispersas eram idênticas (partículas alfa são núcleos de hélio), de modo que havia apenas uma estrutura nuclear para lidar. Mais uma vez concluíram que seria necessária alguma assimetria na estrutura., Eles foram assumindo, no entanto, que thescattering previsto pela mecânica quântica, neste caso, foi o mesmo que o previsto pela mecânica clássica, em 1928, de Neville Mott mostrou que isso não era verdade para partículas idênticas e, em 1930, Chadwick mostrou que os resultados de hélio dispersão poderia ser interpretado pela mecânica quântica, sem qualquer necessidade de assimetrias.,aparte de seu trabalho sobre espectros beta usando contadores de ponto Geiger e sua incursão em técnicas de câmara de nuvens, toda a pesquisa publicada por Chadwick na década de 1920 foi baseada na contagem de cintilação (a observação óptica das cintilações produzidas quando um próton ou partícula alfa atinge uma tela de sulfeto de zinco). Esta técnica tinha suas limitações, no entanto, e no final da década as técnicas elétricas capazes de superá-la estavam entrando em uso., In 1928 Geiger and Walther Müller improved Geiger’s earlier point counter to make what is generally known as a Geiger counter, a very sensitive detector of beta and gamma rays. O contador era pouco confiável, na medida em que estava sujeito a falsas contagens na esteira das genuínas; mas podia ser usado de forma confiável para a contagem de coincidências. Chadwick respondeu à nova invenção rapidamente construindo alguns para uso no Laboratório Cavendish., Enquanto isso, HL Greinacher em Hern conseguiu detectar partículas alfa individuais e protões através da amplificação linear das correntes de ionização produzidas pelas partículas em uma pequena câmara de ionização.em 1928 Walther Bothe e Johannes Fränz em Berlim tinham aplicado a nova técnica para o estudo da transmutação do boro, usando uma fonte de raios alfa polônio no lugar do depósito ativo tradicional de rádio., A experiência de Rutherford sempre foi que os raios alfa de polônio não produziam transmutações, mas como a nova técnica de contagem era sensível à radiação gama de fundo, o uso de depósitos ativos de rádio, com saídas muito altas de gammaray, foi descartado. O trabalho de Bothe e Fräz mostrou que os raios alfa de polônio realmente produzem transmutações apesar de suas energias muito baixas, um fenômeno que foi logo explicado pela nova mecânica quântica.sob a direção de Chadwick, a nova técnica de contagem foi rapidamente retomada e desenvolvida por C. E. Wynn-Williams e outros no Cavendish., Em 1930 Chadwick, J. L. R. Constable, and E. C. Pollard used the electrical linear amplification of ionization currents and. pela primeira vez, uma fonte de polônio para estudar a relação entre as energias dos raios alfa incidentes e emitir prótons em transmutações nucleares. Um ano depois, Chadwick e Constable, com uma fonte de polônio melhorada e uma câmara de ionização melhorada, foram capazes de dar uma análise quantitativa detalhada das transmutações atômicas.Entretanto, o interesse estava a aumentar na produção de radiação gama sob bombardeamento de partículas alfa., Os raios gama eram conhecidos por serem emitidos juntamente com os raios alfa radioativos. Olhando para os espectros de energia dos raios alfa, George Gamow sugeriu em 1931) que quando uma partícula alfa era emitida de uma fonte radioativa com menos do que a energia máxima possível, um quântico de raios gama seria posteriormente emitido para restaurar o equilíbrio de energia. Tornou-se cada vez mais evidente, nas experiências Cavendish e noutros locais, que os protões emitidos pelas transmutações nucleares não eram todos da mesma energia, pelo que era natural procurar raios gama também nesse contexto.,

In 1930 Bothe and H. Becker detected penetrating radiation, assumed to be gamma rays, emitted when light elements were bombarded with polonium alpha rays. Eles também notaram um efeito surpreendente para berílio: a intensidade da radiação penetrante deste elemento foi quase dez vezes maior do que para qualquer outro elemento, e a radiação foi excepcionalmente penetrante, logo depois, H. C. Webster, trabalhando sob a direção de Chad wick sobre o mesmo assunto, observou um fenômeno semelhante., Em junho de 1931, Chadwick e Webster consideraram a possibilidade de que a radiação penetrante extrema de berílio poderia não ser raios gama, como foi geralmente assumido, mas nêutrons.

A possível existência de um nêutron, considerada como dependente estado de prótons e de elétrons, tinha sido sugerido por Rutherford, em 1920, e nos anos seguintes, houve uma série de tentativas feitas no Cavendish para detectar essas partículas., O próprio Chadwick procurou evidências de nêutrons no hidrogênio em 1923 e novamente, com os novos contadores Geiger, em 1928, e ao longo de todo o trabalho de transmutações nucleares, a possibilidade de emissões de nêutrons tinha sido mantida em mente. Berílio, em particular, era visto como uma fonte promissora de nêutrons, porque não emitia prótons sob bombardeio de raios alfa e, através de um falso argumento, porque beryl era conhecido por conter uma grande quantidade de hélio: isto sugeria que sob radiação cósmica o núcleo de berílio poderia se dividir em dois núcleos de hélio e um nêutron., Chadwick procurou neutrões de berílio por vários anos, e sua interpretação da observação de Webster foi natural. A energia das partículas extremamente penetrantes estava relacionada com sua direção de uma forma que sugeria que poderiam ser partículas materiais em vez de raios gama, e seu poder penetrante sugeriu que se este fosse o caso, eles devem ser desligados. Tentativas de observar sua passagem através de uma câmara de ionização falharam, no entanto, e o problema foi posto de lado.,

in early in 1932 Irène Joliot-Curie and Frédéric Joliot in Paris reported that the radiation from beryllium was even more penetrating than had been thought. Eles ainda assumiram que era radiação gama; mas quando Chadwick leu o relatório, ele viu, assim como Rutherford, que a aritmética de energia das colisões que a produziam não fazia sentido., Até agora Chadwick estava convencido de que a radiação deve ser algo novo e pode muito bem ser nêutrons, usando a câmara de ionização e amplificador linear de suas investigações recentes, juntamente com uma nova e melhorada fonte de polônio, ele investigou os efeitos de colisões entre os raios penetrantes e uma gama de várias substâncias, medindo as energias dos átomos de recuo em cada caso., Ele rapidamente mostrou que os resultados concedida completamente com a teoria de que a penetração da radiação foi composta de neutro partículas de aproximadamente a massa do próton, e necessário implausível pressupostos se eles deveriam ser os raios gama. Um breve artigo anunciando a descoberta do neutrão foi apresentado em fevereiro de 1932. Artigos detalhados de Chadwick, Norman Feather e Philip Dee, que usaram técnicas de câmara de nuvens para analisar as propriedades dos neutrões, seguidos em Maio.,em 1933 Chadwick trabalhou com Patrick Blackett e Giuseppe Occhialini, que acabara de demonstrar a existência do positrão. A idéia era que os positrões poderiam ser produzidos em interações de nêutrons, mas revelou-se que os efeitos observados eram, neste caso, devido aos raios gama. A equipe então se concentrou na análise quantitativa da produção de raios gama de positrões. Com D. Lea. Chadwick também conduziu uma busca do neutrino postulado por Wolfgang Pauli para explicar o espectro contínuo de raios beta demonstrado pela primeira vez por Chadwick., Incapazes de detectar quaisquer partículas, eles mostraram, usando uma câmara de ionização de alta pressão, que se o neutrino existisse, não poderia produzir mais de uma ionização em 150 quilômetros de ar a pressão normal.o último grande trabalho de Chadwick antes de deixar Cambridge para Liverpool foi com Maurice Goldhaber, que se juntou a ele como assistente pessoal em 1934. Seguindo uma sugestão de Goldhaber, eles demonstraram o efeito fotoelétrico nuclear na forma da desintegração do deutério sob iluminação de gammaray., Este trabalho também levou à primeira figura precisa da massa do nêutron, e à especulação quanto ao significado dos nêutrons lentos. Ele não foi publicado, no entanto, e alguns meses depois Enrico Fermi observou e percebeu o significado do mesmo fenômeno. Após o trabalho de Fermi, Chadwick e Goldhaber investigaram transmutações de lítio, boro e nitrogênio induzidas por neutrões lentos. Depois de se mudar para Liverpool em 1935, Chadwick fez mais alguns trabalhos sobre a fotodisintegração de Deutério com N. heather e F., Bretscher, embora ele concentrou sua atenção na construção de um ciclotron e na construção do Departamento de física lá. No que diz respeito às publicações científicas, sua carreira estava efetivamente terminada. Ele ainda tinha uma grande contribuição a fazer como cientista, no entanto, que foi para o programa de Energia Atômica de tempo de guerra.a primeira resposta de Chadwick à descoberta da fissão foi reprovar-se por não ter feito isso antes; ele tinha estudado urânio sob bombardeio lento de nêutrons com Goldhaber., mas ao filtrar as libertações de partículas alfa, também filtraram quaisquer produtos de fissão que pudessem estar presentes. Chad Wick não respondeu inicialmente à fissão com qualquer trabalho experimental próprio; mas uma vez que G. P. Thomson, que respondeu desta forma, alertou as autoridades para as possibilidades de uma bomba de fissão, Chad Wick foi consultado. Como Thomson, ele inicialmente não viu nenhuma perspectiva real de uma bomba— a massa crítica seria enorme, e a reação seria muito lenta para ir longe antes do urânio se expandir para pará-lo. Ele leu Bohr e J. A., A análise de Wheeler, na qual a fissão foi atribuída ao relativamente raro isótopo urânio 235, levou-o a decidir, no final de 1939, que as possibilidades não poderiam ser completamente descartadas e que mais informações eram necessárias. Usando o ciclotron de Liverpool, ele partiu para obter esta informação.após o memorando de Otto Frisch e Ronald Peierls (abril de 1940), no qual foi estimado que uma bomba poderia ser feita com apenas alguns quilos de urânio puro 235, Chadwick foi feito membro do M. A. U. D., Comissão para o uso militar do urânio e assumiu a coordenação do trabalho científico relevante nas universidades britânicas. Até o final do ano, ele estava completamente envolvido neste trabalho e convencido de que o desenvolvimento de uma bomba era inevitável. Como o trabalho continuou durante os primeiros anos da guerra, Chadwick desempenhou um papel cada vez mais importante nas Discussões., Quando os britânicos decidiram finalmente abandonar os seus esforços num projecto de bomba e transferir os seus cientistas para o projecto Americano, Chadwick foi nomeado conselheiro técnico dos Representantes britânicos no Comité de política combinada—o único cientista do grupo britânico a ter pleno acesso a toda a informação do projecto. Os britânicos queriam que Wallace Akers, que tinha sido encarregado de seu projeto, assumisse este cargo, mas os americanos estavam desconfiados de suas conexões comerciais (ele foi destacado da Imperial Chemical Industries)., Chadwick comandava o mais alto respeito como cientista e, um homem naturalmente discreto, era completamente confiável. Ele também tinha habilidades diplomáticas excepcionais.as habilidades de Chadwick como cientista e diplomata asseguraram que a colaboração Anglo-Americana funcionasse bem e, embora ele nem sempre pudesse impedir os políticos britânicos e funcionários públicos de perturbar os americanos, seus conselhos sóbrios prevaleceram o suficiente para que estes não desistissem do esforço conjunto. Mesmo depois do fim da guerra na Europa. Chadwick insistiu que os britânicos investiram todo o seu esforço no projecto Americano., Embora os britânicos tenham saído da guerra com menos informação do que gostariam, o que tinham, deviam substancialmente a Chadwick.no final da guerra, um exausto Chadwick deixou saber que ele não estava interessado no cargo de diretor do planejado estabelecimento de pesquisa de Energia Atômica em Harwell, preferindo retornar à vida universitária. He continued, however, to play a major consultative role in the British atomic energy program., Seguindo uma preocupação anterior com a física médica, ele foi fundamental para o estabelecimento do centro Radioquímico de Amersham para a produção de radioisótopos.foi laureado com o Nobel de física de 1935. Foi cavaleiro em 1945 e companheiro de honra em 1970. Chadwick foi eleito membro da Royal Society em 1927, recebeu suas medalhas Hughes (1932) e Copley (1950), e serviu como vice-presidente em 1948-1949.

bibliografia

I. obras originais., A bibliography of Chadwick’s writings is in the obituary by Massey and Feather (see below), His discovery of the neutron was reported in “Possible Existence of a Neutron,” in Nature, 129 (1932). 312, and “the Existence of a Neutron,” in Proceedings of the Royal Society. A136 (1932), 692-708.

uma coleção substancial de artigos e correspondência de Chadwick está nos arquivos do Churchill College, Cambridge, que também tem uma transcrição de uma entrevista com Chadwick conduzida por C. Weiner em 1969.literatura secundária., The principal published source of information on Chadwick’s life is Sir Harrie Massey and Norman Feather, “James Chadwick,” in Biographical Memoirs of Fellows of the Royal Society. 22 (1976), 11–70. Artigos sobre a descoberta do neutrão e outros aspectos do Trabalho de Chadwick são coletados em John Hendry, ed., Cambridge Physics in the Thirties (Bristol, 1984) which also contains an extensive bibliography of related secondary literature: see also Norman Feather. “Chadwick’s Neutron,” in Contemporary Physics. 15 (1974), 565-572, a carreira de Chadwick em tempo de guerra está documentada em Margaret M., Cowing, Britainand Atomic Energy1939-1945 (London and New York. 1964), e independência e dissuasão (Londres e Nova Iorque, 1974).John Hendry