ג'יימס צ'אדוויק: ביוגרפיה, מודל אטומי, ניסויים - מַדָע - 2025

ג'יימס צ'אדוויק (1891-1974) היה פיזיקאי אנגלי מוביל שהוכר בזכות גילוי הנויטרון בשנת 1932. זמן קצר לאחר מכן, בשנת 1935, הוענק לו פרס נובל לפיזיקה על תרומתו לקהילה המדעית. דאגתו של צ'אדוויק מהאשמות ניטרליות עלתה כעשר שנים לפני שהצליח להוכיח את קיומם.

לפני בדיקה זו, צ'אדוויק ביצע מספר ניסויים שלא צלחו. זה היה מוצלח בשנת 1932, כאשר הוא התבסס על ניסויים של אירנה ג'וליוט-קארי הצרפתית ופרדריק ג'וליוט. מאוחר יותר התמסר צ'אדוויק למחקר על השימוש בביקוע גרעיני ליצירת נשק מלחמה.

ביוגרפיה

מקורות

צ'אדוויק נולד בעיירה בולינגטון, בצפון מזרח אנגליה, ב- 20 באוקטובר 1891. הוא היה בנם של שני עובדים צנועים: אביו עבד על מערכת הרכבת ואמו הייתה עובדת בית.

מגיל צעיר מאוד בלט צ'אדוויק כילד מופנם ואינטליגנטי במיוחד. הוא התחיל את בית הספר התיכון במנצ'סטר, ובגיל 16 זכה במלגה ללימודי פיזיקה טהורה באוניברסיטת ויקטוריה שבמנצ'סטר.

הכשרה אקדמית

ההבטחה הצעירה לפיזיקה החלה באופן רשמי את לימודיו באוניברסיטה בשנת 1908, בגיל 17.

היה לו מעבר יוצא מן הכלל באקדמיה, ובשנה האחרונה בקריירה שלו השתתף בחקירותיו של זוכה פרס נובל ארנסט רותפורד על התפוררות היסודות והכימיה של חומרים רדיואקטיביים.

לאחר קבלת התואר בפיזיקה בשנת 1911, הוא נרשם לתואר שני בפיזיקה, אותו סיים בהצלחה בשנת 1913. באותה תקופה המשיך לעבוד יד ביד עם רותפורד במעבדתו.

מאוחר יותר הוענק לו מלגה מקצועית שאפשרה לו לעבור לברלין שבגרמניה, כדי להמשיך במחקר על קרינת בטא יחד עם הפיזיקאי הגרמני הנס גייגר, בטכניקה הוכשל.

במהלך שהותו בברלין, מלחמת העולם הראשונה החלה ביולי 1914. עקב האשמת ריגול הוא נכלא במחנה ריכוז לאזרחים ברוהלן עד שנת 1918.

בשנת 1919 שב צ'אדוויק לאנגליה והחל את הדוקטורט שלו באוניברסיטת קיימברידג '. בינתיים, הוא הצטרף לעבודתו מחדש של רותפורד, שהובילה אז במעבדת Cavendish של המוסד הנודע.

בשנת 1921, בגיל 21, הוא השלים את התואר הדוקטור, דוקטור לפילוסופיה, כאשר הציג עבודת מחקר מיוחדת בנושא כוחות גרעין ומספרים אטומיים.

בשנת 1923 מונה כעוזר מנהל מחקר במעבדת קיימברידג 'קוונדיש. צ'אדוויק שימש בתפקיד זה עד שנת 1935, אז החליט לעבור לאוניברסיטת ליברפול.

קריירה

הודות לתרומותיו המדעיות הוא זכה במדליית יוז בשנת 1932. הכרה זו, שהוענקה על ידי החברה המלכותית של לונדון, מתגמלת את מי שמגלה תגליות על מדעי הפיזיקה ו / או יישומיהם המעשיים.

בשנת 1935 הוענק לו פרס נובל לפיזיקה על גילוי הנויטרון כחלקיק יסודי ללא מטען חשמלי הנמצא בגרעין האטומי.

במהלך מלחמת העולם השנייה צ'דוויק השתתף באופן פעיל בוועד הבריטי של ה- MAUD, ועדה שנוסדה לנתח את כדאיות השימוש בטכנולוגיה גרעינית בייצור פצצה.

ג'יימס צ'אדוויק היה גם חלק מרכזי בפרויקט סגסוגות Tube, תוכנית מחקר שהוסמכה ומומנה על ידי בריטניה בתמיכה מקנדה, לפיתוח נשק גרעיני במלחמת העולם השנייה.

צ'אדוויק צוין בזכות שנינותו ומצבו הפוליטי בתקופה זו, מכיוון שהצעותיו שימשו גשר למשא ומתן לשיתוף פעולה בחקירה בין בריטניה, קנדה וארצות הברית.

פרויקט מנהטן

לקראת סוף מלחמת העולם השנייה, צ'אדוויק השתלט על שרביט המשימה הבריטי בפרויקט מנהטן. האחרון היה פרויקט מחקר משותף בין ארצות הברית, בריטניה וקנדה, במטרה לפתח את פצצת האטום הראשונה.

לצ'אדוויק הייתה גישה חופשית לכל המידע הסודי של הפרויקט: עיצובים, תוכניות, נתונים, הערכות וכו ', למרות היותו אזרח ולא אמריקאי; ראוי לציין ששני התנאים היו בלעדיים להשתתף בפרויקט.

לימים נוצר לו אביר אנגלי בשנת 1945, ושנה לאחר מכן העניקה לו ארצות הברית את מדליית הכשר על תרומת האומץ שלו לפרויקט מנהטן.

ארסנל גרעיני לאנגליה

בתום מלחמת העולם השנייה קידם צ'אדוויק בחוזקה את היוזמה של בריטניה לפתח ארסנל גרעיני משלה.

במרדף אחר מטרה זו נבחר צ'אדוויק כחבר בוועדה המייעצת הבריטית לאנרגיה אטומית, ואף שימש כנציג בריטניה בוועדת האנרגיה האטומית של האו"ם.

בסביבות 1948 שימש ג'יימס צ'אדוויק כפרופסור במכללת גונוויל וקאיוס, אוניברסיטת קיימברידג '. ואז, בשנת 1950, הוא שוב זכה לכבוד על ידי החברה המלכותית של לונדון על ידי קבלת מדליית קופי.

8 שנים לאחר מכן הוא מחליט לפרוש מרצונו לצפון ויילס. ג'יימס צ'אדוויק נפטר ב- 24 ביולי 1974 בעיר קיימברידג '.

מודל האטומי של צ'דוויק

המודל האטומי של צ'אדוויק מתמקד במודל של הגרעין האטומי המורכב לא רק מפרוטונים (מטענים חיוביים), אלא גם מנוטרונים (מטענים ניטרליים).

מאמציו של צ'אדוויק להפגין קיומם של חלקיקים ניטרליים החלו בשנות העשרים של המאה העשרים. עם זאת, באותו זמן המדען הבולט עשה ניסיונות רבים ללא הועיל. כעבור עשור שידר צ'אדוויק את הניסויים של אירנה ג'וליוט-קארי (בתם של מארי קירי ופייר קירי) ושל פרדריק ג'וליוט (בעלה של אירנה) בצרפת.

זוג מדענים זה הצליח לגרש פרוטונים מדגם שעווה פרפין באמצעות קרני גאמה.

צ'אדוויק האמין כי פליטת קרני הגמא מכילה חלקיקים ניטרליים, וכי חלקיקים אלה הם אלה שהתנגשו במדגם השעווה, ובעקבות כך גרמו לשחרורם של פרוטונים מהשעווה.

לכן הוא ניסה לשכפל ניסויים אלה במעבדת Cavendish והשתמש בפולוניום - ששימש את הקארי כמקור לקרני גאמה - כדי להקרן את הבריליום עם חלקיקי אלפא.

קרינה זו השפיעה אז על דגימת שעווה פרפין דומה, והפרוטונים במדגם זה גורשו באלימות מהחומר.

התנהגות הפרוטונים נצפתה באמצעות תא יינון קטן, שהותאם לניסוי על ידי צ'אדוויק עצמו.

צ'אדוויק גילה כי ניתן להסביר את התנהגות הפרוטונים ששוחררו על ידי השעווה רק אם החלקיקים הללו התנגשו עם חלקיקים ניטרליים אחרים, ובמסה דומה מאוד.

שבועיים לאחר מכן פרסם ג'יימס צ'אדוויק מאמר בכתב העת המדעי Nature על קיומם האפשרי של נויטרונים.

עם זאת, צ'אדוויק הגה בתחילה את המודל בהתחשב בכך שהנויטרון הוא סידור המורכב מפרוטון ואלקטרון, מה שיצר את המטען הנייטרלי. מאוחר יותר הראה הפיזיקאי הגרמני ורנר הייזנברג שהנויטרון הוא חלקיק אחד, יסודי.

ניסויים

לאחר גילוי הנויטרון, צ'אדוויק התמקד להמשיך ולהתקדם ביחס לאפיון מרכיב אטומי חדש זה.

גילוי הנויטרון והמודל האטומי של צ'אדוויק חוללו מהפכה בתפיסת המדע המסורתית, בהתחשב בהתנגשויות של נויטרונים עם גרעין אטומי וגירוש פרוטונים מתוך האטום.

פירוק בטא הוא תהליך שבאמצעותו נפלטים חלקיקי בטא (אלקטרונים או פוזיטרון) מגרעין האטום, כדי לאזן את נוכחותם של פרוטונים ונויטרונים בגרעין האטומי.

בשל תהליך זה, אינספור ניסויים נערכו ברחבי העולם, המונעים על ידי התגלית של צ'אדוויק, כדי לגרום להמרה של כמה נויטרונים לפרוטונים.

מכיוון שכל יסוד כימי מזוהה על פי מספר הפרוטונים שיש לו, ניסויים קודמים פתחו את הדלת ליצירה ו / או גילוי של אלמנטים כימיים חדשים עם מספר רב יותר של פרוטונים תחת חגורתם.

פיזור גרעיני

צ'אדוויק הדגיש את הניתוחים המאוחרים שלו על השימוש בנויטרונים לחלוקת אטומים גרעיניים כבדים למספר גרעינים קטנים יותר, בתהליך של ביקוע גרעיני.

זה נקרא כך מכיוון שהחלוקה מתרחשת בגרעין האטום ומייצרת כמות גדולה במיוחד של אנרגיה. מושג זה שימש לתכנון נשק גרעיני רב עוצמה.

צ'אדוויק אף מימן את רכישת מאיץ החלקיקים בתקופתו בליברפול, והשתמש בחלק מהתמורה מזכיית פרס נובל בשנת 1935.

תרומתו של צ'אדוויק למדע

תרומותיו של ג'יימס צ'אדוויק למדע כוללות את גילוי הנויטרון, עבורו זכה בפרס נובל לפיזיקה בשנת 1935. הוא השתתף גם בבניית פצצת האטום בארצות הברית, כתב על קרינה מחומרים רדיואקטיביים וגילה טריטיום. .

גילוי הנויטרון

במהלך מחקריהם במעבדת Cavendish בקיימברידג ', רתרפורד וצ'דוויק ערכו ניסויים עם חלקיקי אלפא כדי לברר את אופיו של הגרעין האטומי. ראוי לציין כי הגרעין האטומי התגלה על ידי רתרפורד בשנת 1911.

חקירות אלה בוצעו על ידי ניתוח קרינה שמעולם לא נראתה לפני שהגיעה מבריליום, כאשר חומר זה נחשף להפצצת חלקיקי אלפא.

קרינה זו כללה חלקיקי מסה הדומים מאוד למסת הפרוטון, אך ללא מטען חשמלי. חלקיקים אלה נקראו נויטרונים, בגלל הניטרליות של הרכבם.

צ'אדוויק גילה תגלית זו באמצע שנת 1932, ובכך הגדיר את הנחות היסוד של המודל האטומי של צ'אדוויק, שפרטיו מפורטות בפרק הבא במאמר זה.

חקירות גרעיניות

גילוי הנויטרון על ידי צ'אדוויק קבע את הדרך לגילוי ביקוע גרעיני ופיתוח אמצעי לחימה עם טכנולוגיה זו.

צ'אדוויק מצא כי על ידי הפצצת אטום של אלמנט באמצעות נויטרונים, ניתן לחדור את גרעין החומר הזה ולפצל אותו, לייצר כמות משמעותית של אנרגיה.

משם הודיע ​​צ'אדוויק על בלתי נמנעות של סוג זה של טכנולוגיה לפיתוח אמצעי לחימה, והיה מעורב ישירות בעניינים דיפלומטיים הקשורים לתהליך זה בארצות הברית ובאנגליה.

צ'אדוויק שיתף פעולה בבניית פצצת האטום יחד עם מדענים אמריקאים וקנדים אחרים בין השנים 1943 - 1945.

הוא היה אחראי על הנחיית המשלחת המדעית האנגלית שעבדה במעבדת לוס אלמוס, בניו מקסיקו, ארצות הברית. בשנת 1939 החלה ארצות הברית לחקור את פרויקט מנהטן, שם הקוד לפצצת האטום.

הנשיא פרנקלין דלאנו רוזוולט הזהיר על ידי מדעני הגרעין אדוארד טלר, לאו סילארד ויוג'ין וויגנר, באמצעות אלברט איינשטיין, מפני השימוש בביקוע גרעיני לייצור פצצות על ידי הנאצים.

גילוי טריטיום

הטריום כבר זוהה בשנת 1911 על ידי המדען האנגלי ג'וזף ג'ון תומסון, אך הוא האמין שמדובר במולקולת טריאומית.

ארנסט רתרפורד כבר הודיע ​​על כך, אך רק ב -1934 צ'אדוויק, שעבד בצוותו של רתרפורד, קטלג אותו כאיזוטופ של מימן.

טריטיום הוא איזוטופ רדיואקטיבי של מימן, שסמלו הוא ³H. זה מורכב מגרעין המורכב מפרוטון ושני נויטרונים.

הטריום נוצר על ידי הפגזה עם מטרוני חנקן, ליתיום ובורון חופשיים.

הקלה של ביקוע אורניום 235

גילוי הנויטרון על ידי ג'יימס צ'אדוויק הקל את הביקוע הגרעיני; כלומר הפרדת אורניום 235 מאורניום -238, יסוד כימי שנמצא בטבע.

העשרת האורניום 235 היא התהליך שעובר אורניום טבעי על מנת להשיג את האיזוטופ 235 ולהפיק אנרגיה גרעינית. ביקוע הוא תגובה גרעינית; כלומר הוא מופעל בגרעין האטום.

תגובה כימית זו מתרחשת כאשר גרעין כבד מחולק לשני גרעינים קטנים יותר או יותר וכמה תוצרי לוואי כמו פוטונים (קרני גאמה), נויטרונים חופשיים ושברים אחרים של הגרעין.

אמנת הקרינה של חומרים רדיואקטיביים

בשנת 1930 ג'יימס צ'אדוויק כתב מסה על קרינה מחומרים רדיואקטיביים.

צ'אדוויק הצליח למדוד את מסת הנייטרון והסיק כי הוא דומה לזה של הפרוטון בהבדל אחד: שיש לו מטען חשמלי ניטרלי.

ואז, הוא הגיע למסקנה כי הגרעין האטומי מורכב מנוטרונים ופרוטונים וכי מספר הפרוטונים דומה למספר האלקטרונים.

מחקריו ותרומותיו לעבודת המעבדה לפיזיקה באוניברסיטת מנצ'סטר ובאוניברסיטת קיימברידג 'באנגליה, היו מפתח לידע האנרגיה הגרעינית ובניית המודל האטומי של רתרפורד.

מאמרי עניין

המודל האטומי של שרדינגר.

מודל האטומי של דה ברוגלי.

מודל אטומי של הייזנברג.

המודל האטומי של פרין.

המודל האטומי של תומסון.

המודל האטומי של דלתון.

מודל אטומי של דיראק ירדן.

מודל אטומי של דמוקריטוס.

המודל האטומי של בוהר.

מודל אטומי של זומרפלד.

הפניות

1. ג'יי צ'אדוויק, קיומו של נייטרון, פרוק. רועי. Soc. A 136 (1932) הוחלף ב- 18 בדצמבר 2017 מ- chemteam.info
2. צ'אדוויק (1891-1974). התייעץ עם losavancesdelaquimica.com
3. ג'יימס צ'אדוויק - ביוגרפיה. התייעץ עם Buscabiografias.com
4. פרז אגוארה, גבריאלה. כימיה 1. גישה קונסטרוקטיביסטית, כרך 1. התייעץ עם books.google.co.ve
5. ג'יימס צ'אדוויק. התייעץ עם es.wikipedia.org
6. בראון, אנדרו (1997). הנויטרון והפצצה: ביוגרפיה של סר ג'יימס צ'אדוויק. הוצאת אוניברסיטת אוקספורד. התאושש מ- amazon.co.uk
7. ג'יימס צ'אדוויק (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. התאושש מ: britannica.com
8. ג'יימס צ'אדוויק (נ '). התאושש מ: atomicheritage.org
9. ג'יימס צ'אדוויק (נ '). התאושש מ: famousscientists.org
10. ג'יימס צ'אדוויק - ביוגרפי (2014). נובל מדיה א.ב. התאושש מ: nobelprize.org
11. ג'יימס צ'אדוויק: ביוגרפיה ותאוריה אטומית (nd). התאושש מ: study.com
12. עקרונות מדעי הפיזיקה (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. התאושש מ: britannica.com
13. ויקיפדיה, האינציקלופדיה החופשית (2018). גילוי הנויטרון. התאושש מ: en.wikipedia.org.