JAMES CHADWICK: BIOGRAFIE, ATOOMMODEL, EXPERIMENTEN - WETENSCHAP - 2026

James Chadwick (1891-1974) was een vooraanstaand Engels natuurkundige, erkend voor de ontdekking van het neutron in 1932. Kort daarna, in 1935, ontving hij de Nobelprijs voor de natuurkunde voor zijn bijdrage aan de wetenschappelijke gemeenschap. Chadwicks bezorgdheid over neutrale aanklachten ontstond ongeveer 10 jaar voordat hij hun bestaan ​​kon bewijzen.

Voorafgaand aan deze controle heeft Chadwick verschillende experimenten uitgevoerd die niet succesvol waren. Het was succesvol in 1932, toen het gebaseerd was op de experimenten van de Fransen Irène Joliot-Curie en Frédéric Joliot. Later wijdde Chadwick zich aan onderzoek naar het gebruik van kernsplijting voor het maken van oorlogswapens.

Biografie

oorsprong

Chadwick werd geboren in de stad Bollington, in het noordoosten van Engeland, op 20 oktober 1891. Hij was de zoon van twee eenvoudige arbeiders: zijn vader werkte aan het spoorwegsysteem en zijn moeder was huishoudster.

Al op zeer jonge leeftijd viel Chadwick op als een introvert en buitengewoon intelligent kind. Hij begon de middelbare school in Manchester en op 16-jarige leeftijd won hij een studiebeurs om pure natuurkunde te studeren aan de inmiddels ter ziele gegane Victoria University of Manchester.

Academische training

De jonge belofte van natuurkunde begon zijn universitaire studie formeel in 1908, op 17-jarige leeftijd.

Hij had een opmerkelijke doorgang door de academie, en in het laatste jaar van zijn carrière woonde hij het onderzoek bij van de Nobelprijswinnaar Ernest Rutheford naar het uiteenvallen van de elementen en de chemie van radioactieve stoffen.

Na het behalen van zijn graad in natuurkunde in 1911, schreef hij zich in voor een master in natuurkunde, die hij met succes voltooide in 1913. Gedurende die tijd bleef hij nauw samenwerken met Rutheford in zijn laboratorium.

Later kreeg hij een professionele beurs waardoor hij naar Berlijn, Duitsland, kon verhuizen om samen met de Duitse natuurkundige Hans Geiger aan de Technische Hochschule verder onderzoek te doen naar bètastraling.

Tijdens zijn verblijf in Berlijn begon in juli 1914 de Eerste Wereldoorlog. Als gevolg van een beschuldiging van spionage werd hij tot 1918 geïnterneerd in een concentratiekamp voor burgers in Ruhleben.

In 1919 keerde Chadwick terug naar Engeland en begon zijn doctoraat aan de Universiteit van Cambridge. Ondertussen keerde hij terug naar het onderzoekswerk van Rutheford, die toen het Cavendish Laboratory van de gerenommeerde instelling leidde.

In 1921, op 21-jarige leeftijd, behaalde hij zijn Ph.D. graad (Philosophie Doctor), waarbij hij een speciaal onderzoeksrapport over nucleaire krachten en atoomnummers presenteerde.

In 1923 werd hij aangesteld als assistent-directeur onderzoek aan het Cambridge Cavendish Laboratory. Chadwick vervulde deze rol tot 1935, toen hij besloot om naar de Universiteit van Liverpool te verhuizen.

Carrière

Dankzij zijn wetenschappelijke bijdragen ontving hij in 1932 de Hughes-medaille. Deze erkenning, toegekend door de Royal Society of London, beloont diegenen die ontdekkingen doen over de natuurwetenschappen en / of hun praktische toepassingen.

In 1935 ontving hij de Nobelprijs voor natuurkunde voor de ontdekking van het neutron als een elementair deeltje zonder elektrische lading in de atoomkern.

Tijdens de Tweede Wereldoorlog had Chadwick een actieve deelname aan het Britse Comité van de MAUD, een commissie die werd opgericht om de haalbaarheid te analyseren van het gebruik van nucleaire technologie bij de fabricage van een bom.

James Chadwick was ook een centraal onderdeel van het Tube Alloys Project, een onderzoeksprogramma dat is goedgekeurd en gefinancierd door het Verenigd Koninkrijk met steun van Canada, om kernwapens te ontwikkelen tijdens de Tweede Wereldoorlog.

Chadwick stond in deze periode bekend om zijn humor en politieke evenwicht, aangezien zijn voorstellen dienden als brug voor onderzoekssamenwerkingsonderhandelingen tussen het Verenigd Koninkrijk, Canada en de Verenigde Staten.

Manhattan-project

Tegen het einde van de Tweede Wereldoorlog nam Chadwick het stokje over van de Britse missie in het Manhattan Project. Dit laatste was een gezamenlijk onderzoeksproject van de Verenigde Staten, het Verenigd Koninkrijk en Canada, met als doel de eerste atoombom te ontwikkelen.

Chadwick had gratis toegang tot alle vertrouwelijke informatie van het project: ontwerpen, plannen, gegevens, schattingen, enz., Ondanks dat hij een burger was en geen Amerikaan; Het is vermeldenswaard dat beide voorwaarden exclusief waren om aan het project deel te nemen.

Later werd hij in 1945 tot Engelse ridder benoemd en een jaar later kende de VS hem de Medal of Merit toe voor zijn moedige bijdrage aan het Manhattan Project.

Nucleair arsenaal voor Engeland

Aan het einde van de Tweede Wereldoorlog heeft Chadwick krachtig het initiatief voor het Verenigd Koninkrijk om een ​​eigen nucleair arsenaal te ontwikkelen, sterk gepromoot.

Om dat doel na te streven, werd Chadwick gekozen als lid van het British Atomic Energy Advisory Committee, en diende hij ook als de vertegenwoordiger van het VK bij de Atomic Energy Commission van de Verenigde Naties.

Rond 1948 was James Chadwick professor aan Gonville & Caius College, University of Cambridge. Toen, in 1950, werd hij opnieuw geëerd door de Royal Society of London met de Copley Medal.

8 jaar later besluit hij vrijwillig met pensioen te gaan in Noord-Wales. James Chadwick stierf op 24 juli 1974 in de stad Cambridge.

Chadwick Atomic Model

Het atomaire model van Chadwick richt zich op het modelleren van de atoomkern die niet alleen bestaat uit protonen (positieve ladingen), maar ook uit neutronen (neutrale ladingen).

Chadwicks pogingen om het bestaan ​​van neutrale deeltjes aan te tonen begonnen in de jaren 1920. In die tijd deed de prominente wetenschapper echter meerdere pogingen zonder resultaat. Een decennium later repliceerde Chadwick de experimenten van Irène Joliot-Curie (dochter van Marie Curie en Pierre Curie) en Frédéric Joliot (de echtgenoot van Irène) in Frankrijk.

Dit paar wetenschappers was erin geslaagd protonen uit een paraffinewasmonster te verdrijven met behulp van gammastralen.

Chadwick geloofde dat de emissie van gammastraling neutrale deeltjes bevatte, en dat deze deeltjes met het wasmonster in botsing waren gekomen, waardoor er protonen uit de was vrijkwamen.

Daarom probeerde hij deze experimenten te repliceren in het Cavendish Laboratory en gebruikte hij polonium - dat door de Curies was gebruikt als een bron van gammastraling - om beryllium te bestralen met alfadeeltjes.

Deze straling sloeg vervolgens in op een vergelijkbaar paraffinewasmonster en de protonen in dat monster werden met geweld uit het materiaal verdreven.

Het gedrag van de protonen werd waargenomen met behulp van een kleine ionisatiekamer, aangepast aan het experiment door Chadwick zelf.

Chadwick ontdekte dat het gedrag van de protonen die door de was vrijkomen alleen verklaard kon worden als die deeltjes in botsing waren gekomen met andere elektrisch neutrale deeltjes, en met een vergelijkbare massa.

Twee weken later publiceerde James Chadwick een artikel in het wetenschappelijke tijdschrift Nature over het mogelijke bestaan ​​van neutronen.

Chadwick bedacht het model aanvankelijk echter omdat het neutron een arrangement was dat bestond uit een proton en een elektron, die de neutrale lading genereerden. Later toonde de Duitse natuurkundige Werner Heisenberg aan dat het neutron een enkel elementair deeltje was.

Experimenten

Na de ontdekking van het neutron concentreerde Chadwick zich erop om steeds verder te gaan met betrekking tot de karakterisering van deze nieuwe atomaire component.

De ontdekking van het neutron en het atomaire model van Chadwick zorgden voor een revolutie in de traditionele kijk op wetenschap, gezien de botsingen van neutronen met atoomkernen en de verdrijving van protonen uit het atoom.

Beta-ontleding is een proces waarbij bètadeeltjes (elektron of positron) worden uitgezonden vanuit de kern van het atoom, om de aanwezigheid van protonen en neutronen in de atoomkern in evenwicht te brengen.

Dankzij dit proces werden wereldwijd talloze experimenten uitgevoerd, ingegeven door de ontdekking van Chadwick, om de omzetting van sommige neutronen in protonen te induceren.

Omdat elk chemisch element wordt geïdentificeerd op basis van het aantal protonen dat het heeft, hebben eerdere experimenten de deur geopend voor het creëren en / of ontdekken van nieuwe chemische elementen met een groter aantal protonen onder hun riem.

Nucleaire splitsing

Chadwick benadrukte zijn latere analyses over het gebruik van neutronen om zware atoomkernen te verdelen in verschillende kleinere kernen, door middel van kernsplijting.

Het wordt zo genoemd omdat de deling plaatsvindt in de kern van het atoom en een extreem grote hoeveelheid energie produceert. Dit concept werd gebruikt voor het ontwerpen van krachtige kernwapens.

Chadwick financierde zelfs de aankoop van een deeltjesversneller tijdens zijn verblijf in Liverpool, waarbij hij een deel van de opbrengst van het winnen van de Nobelprijs in 1935 hiervoor gebruikte.

Chadwick's bijdragen aan de wetenschap

Onder de bijdragen van James Chadwick aan de wetenschap valt de ontdekking van het neutron op, waarvoor hij in 1935 de Nobelprijs voor natuurkunde won. Hij nam ook deel aan de constructie van de atoombom in de Verenigde Staten, schreef over straling van radioactieve stoffen en ontdekte tritium .

De ontdekking van het neutron

Tijdens hun onderzoek aan het Cavendish Laboratory in Cambridge voerden Rutherford en Chadwick experimenten uit met alfadeeltjes om te informeren naar de aard van de atoomkern. Het is vermeldenswaard dat de atoomkern in 1911 door Rutherford werd ontdekt.

Deze onderzoeken werden uitgevoerd door een straling te analyseren die nog nooit eerder was waargenomen en afkomstig was van beryllium, toen dit materiaal werd blootgesteld aan het bombardement van alfadeeltjes.

Deze straling bestond uit massadeeltjes die sterk leken op de massa van het proton, maar zonder elektrische lading. Deze deeltjes werden neutronen genoemd, vanwege de neutraliteit van hun samenstelling.

Chadwick deed deze ontdekking halverwege 1932 en definieerde daarmee de uitgangspunten van Chadwick's atomaire model, waarvan de details in het volgende deel van dit artikel worden beschreven.

Nucleair onderzoek

De ontdekking van het neutron door Chadwick vormde de weg vrij voor de ontdekking van kernsplijting en de ontwikkeling van oorlogswapens met deze technologie.

Chadwick ontdekte dat door het bombarderen van het atoom van een element met neutronen, de kern van dit materiaal kan worden gepenetreerd en gespleten, waardoor een aanzienlijke hoeveelheid energie wordt gegenereerd.

Van daaruit kondigde Chadwick de onvermijdelijkheid aan van dit soort technologie voor de ontwikkeling van oorlogswapens en raakte hij direct betrokken bij diplomatieke zaken die verband houden met dit proces in de Verenigde Staten en Engeland.

Chadwick werkte tussen 1943 en 1945 samen met andere Amerikaanse en Canadese wetenschappers bij de constructie van de atoombom.

Hij had de leiding over de Engelse wetenschappelijke delegatie die werkte in het Los Álamos-laboratorium in New Mexico, Verenigde Staten. In 1939 begonnen de Verenigde Staten met onderzoek naar het Manhattan-project, de codenaam voor de atoombom.

President Franklin Delano Roosevelt werd door de nucleaire wetenschappers Edward Teller, Leó Szilárd en Eugene Wigner via Albert Einstein gewaarschuwd voor het gebruik van kernsplijting voor de productie van bommen door de nazi's.

Ontdekking van tritium

Tritium was al in 1911 geïdentificeerd door de Engelse wetenschapper Joseph John Thomson, maar hij geloofde dat het een triatomisch molecuul was.

Ernest Rutherford had het al aangekondigd, maar het duurde tot 1934 voordat Chadwick, werkzaam voor het team van Rutherford, het als een isotoop van waterstof catalogiseerde.

Tritium is een radioactieve isotoop van waterstof, waarvan het symbool ³H is. Het bestaat uit een kern die bestaat uit een proton en twee neutronen.

Tritium wordt gegenereerd door bombardementen met vrije neutronen van stikstof-, lithium- en boriumdoelen.

Vergemakkelijking van de splijting van uranium 235

De ontdekking van het neutron door James Chadwick vergemakkelijkte kernsplijting; dat wil zeggen, scheiding van uranium 235 van uranium -238, een chemisch element dat in de natuur voorkomt.

De verrijking van uranium 235 is het proces dat natuurlijk uranium ondergaat om de isotoop 235 te verkrijgen en kernenergie te produceren. Splitsing is een nucleaire reactie; dat wil zeggen, het wordt geactiveerd in de kern van het atoom.

Deze chemische reactie vindt plaats wanneer een zware kern wordt opgedeeld in twee of meer kleinere kernen en enkele bijproducten zoals fotonen (gammastralen), vrije neutronen en andere fragmenten van de kern.

Verdrag inzake de straling van radioactieve stoffen

In 1930 schreef James Chadwick een verhandeling over straling van radioactieve stoffen.

Chadwick slaagde erin de massa van het neutron te meten en concludeerde dat het vergelijkbaar was met dat van het proton, met één verschil: dat het een neutrale elektrische lading had.

Vervolgens concludeerde hij dat de atoomkern bestond uit neutronen en protonen en dat het aantal protonen vergelijkbaar was met dat van elektronen.

Zijn onderzoek en bijdragen aan het werk van het fysisch laboratorium aan de Universiteit van Manchester en aan de Universiteit van Cambridge in Engeland waren de sleutel tot de kennis van kernenergie en de constructie van het atoommodel van Rutherford.

Artikelen van belang

Het atomaire model van Schrödinger.

Atoommodel van De Broglie.

Atoommodel van Heisenberg.

Perrin's atomaire model.

Thomson's atomaire model.

Het atomaire model van Dalton.

Atoommodel van Dirac Jordan.

Atoommodel van Democritus.

Bohr's atomaire model.

Atoommodel van Sommerfeld.

Referenties

1. J. Chadwick, The Existence of a Neutron, Proc. Roy. Soc.A 136 (1932) Opgehaald op 18 december 2017 van chemteam.info
2. Chadwick (1891-1974). Geraadpleegd door losavancesdelaquimica.com
3. James Chadwick - biografie. Geraadpleegd door Buscabiografias.com
4. Pérez Aguirre, Gabriela. Chemistry 1. A Constructivist Approach, Volume 1. Geraadpleegd door books.google.co.ve
5. James Chadwick. Geraadpleegd door es.wikipedia.org
6. Brown, Andrew (1997). The Neutron and the Bomb: een biografie van Sir James Chadwick. Oxford Universiteit krant. Opgehaald van amazon.co.uk
7. James Chadwick (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Hersteld van: britannica.com
8. James Chadwick (zd). Hersteld van: atomicheritage.org
9. James Chadwick (zd). Hersteld van: famousscientists.org
10. James Chadwick - Biografisch (2014). Nobel Media AB. Hersteld van: nobelprize.org
11. James Chadwick: biografie en atoomtheorie (zd). Hersteld van: study.com
12. Principes van fysische wetenschap (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Hersteld van: britannica.com
13. Wikipedia, de gratis encyclopedie (2018). Ontdekking van het neutron. Hersteld van: en.wikipedia.org.