ЈАМЕС ЦХАДВИЦК: БИОГРАФИЈА, АТОМСКИ МОДЕЛ, ЕКСПЕРИМЕНТИ - НАУКА - 2025

Јамес Цхадвицк (1891-1974) био је угледни енглески физичар који је препознат због открића неутрона 1932. Убрзо након тога, 1935, добио је Нобелову награду за физику за свој допринос научној заједници. Забринутост Цхадвицка о неутралним оптужбама појавила се око 10 година пре него што је успео да докаже њихово постојање.

Пре ове провере, Цхадвицк је извео неколико експеримената који нису били успешни. Успех је био 1932. године, када је заснован на експериментима Француза Ирене Јолиот-Цурие и Фредериц Јолиот. Касније се Цхадвицк посветио истраживању употребе нуклеарне фисије за стварање ратног оружја.

Биографија

порекло

Цхадвицк је рођен у градићу Боллингтон, на североистоку Енглеске, 20. октобра 1891. Био је син двоје скромних радника: отац је радио на железничком систему, а мајка домаћи радник.

Цхадвицк се од малих ногу истакао као интровертно и изузетно интелигентно дете. Средњу школу је започео у Манчестеру, а са 16 година стекао је стипендију за студирање чисте физике на недалеком Универзитету у Манчестеру у Викторији.

Академски тренинг

Младо обећање из физике формално је започело своје универзитетске студије 1908, у доби од 17 година.

Имао је изванредан пролаз кроз академију, а у последњој години каријере присуствовао је истрагама добитника Нобелове награде Ернеста Рутхефорда о распаду елемената и хемији радиоактивних супстанци.

Након што је стекао диплому из физике 1911. године, уписао је магистарски рад из физике, који је успешно завршио 1913. За то време, наставио је да рукују руку с Рутхефордом у својој лабораторији.

Касније му је додијељена професионална стипендија која му је омогућила да се пресели у Берлин, Њемачка, гдје ће заједно са њемачким физичарем Ханса Гегером из Тецхнисцхе Хоцхсцхуле даље радити на бета-зрачењу.

За време боравка у Берлину, Први светски рат почео је јула 1914. Због оптужби за шпијунажу био је интерниран у концентрациони логор за цивиле у Рухлебену до 1918. године.

Цхадвицк се 1919. године вратио у Енглеску и започео докторат на Универзитету у Цамбридгеу. У међувремену се вратио у истраживачки рад Рутхефорда, који је до тада водио лабораторију Цавендисх реномиране институције.

1921. године, у 21. години, стекао је докторат (доктор филозофије), презентујући посебан истраживачки рад о нуклеарним силама и атомским бројевима.

1923. године постављен је за помоћника директора истраживања у Цамбридге Цавендисх Лаборатори-у. Цхадвицк је у тој улози служио до 1935. године, када је одлучио да пређе на Универзитет Ливерпоол.

Каријера

Захваљујући својим научним доприносима, 1932. године награђен је Хугхесовом медаљом. Ово признање, које додељује Краљевско друштво Лондона, награђује оне који откривају физичке науке и / или њихове практичне примене.

1935. године добио је Нобелову награду за физику за откриће неутрона као елементарне честице без електричног набоја смештеног у атомском језгру.

За време Другог светског рата, Цхадвицк је активно учествовао у Британском комитету МАУД-а, комисији која је створена за анализу изводљивости коришћења нуклеарне технологије у производњи бомбе.

Јамес Цхадвицк је такође био централни део Тубе Аллоис Пројецт, истраживачког програма који је одобрила и финансирала Велика Британија уз подршку Канаде, за развој нуклеарног оружја током Другог светског рата.

Цхадвицк је био познат по својој духовитости и политичкој спремности у овом периоду, јер су његови предлози служили као мост за колаборативне истражне преговоре између Велике Британије, Канаде и Сједињених Држава.

Манхаттан Пројецт

Крајем Другог светског рата, Цхадвицк је преузео палицу британске мисије у пројекту Манхаттан. Потоњи је био заједнички истраживачки пројекат између Сједињених Држава, Велике Британије и Канаде, с циљем развоја прве атомске бомбе.

Цхадвицк је имао слободан приступ свим поверљивим информацијама пројекта: нацртима, плановима, подацима, проценама итд., Упркос томе што је цивил, а не Американац; Вриједно је напоменути да су оба услова била ексклузивна за учешће у пројекту.

Касније је постао енглески витез 1945. године, а годину дана касније САД су му додијелиле Медаљу за заслугу за допринос храбрости на Манхаттанском пројекту.

Нуклеарни арсенал за Енглеску

На крају Другог светског рата, Цхадвицк је снажно промовисао иницијативу да Велика Британија развије свој сопствени нуклеарни арсенал.

У остварењу тог циља, Цхадвицк је изабран за члана Британског саветодавног одбора за атомску енергију, а такође је био и представник Велике Британије у Комисији за атомску енергију Уједињених нација.

Око 1948. Јамес Цхадвицк је служио као професор на Гонвилле & Цаиус колеџу на Универзитету у Цамбридгеу. Потом га је 1950. године Краљевско друштво Лондона поново почастило примањем Цоплеи медаље.

8 година касније одлучује се добровољно повући у Северни Велс. Јамес Цхадвицк преминуо је 24. јула 1974, у граду Цамбридге.

Атомски модел Цхадвицк

Цхадвицков атомски модел фокусиран је на моделирање атомског језгра састављеног не само од протона (позитивни наелектрисања), већ и од неутрона (неутрални набоји).

Цхадвицкови напори да докаже постојање неутралних честица почели су током 1920-их, али тада је истакнути научник више пута покушао да помогне. Деценију касније, Цхадвицк је поновио експерименте Ирене Јолиот-Цурие (кћери Марие Цурие и Пиерре Цурие) и Фредериц Јолиот (Иренеин муж) у Француској.

Овај пар научника успео је да истисне протоне из узорка парафинског воска коришћењем гама зрака.

Цхадвицк је вјеровао да емисија гама зрака садржи неутралне честице и да су те честице оне које су се судариле са узорком воска, што је изазивало ослобађање протона из воска.

Стога је покушао поновити ове експерименте у лабораторији у Цавендисху и користио је полонијум - који су Цуриес користили као извор гама зрака - за озрачивање берилија алфа честицама.

То зрачење је тада утицало на сличан узорак парафинског воска, а протони у том узорку насилно су протерани из материјала.

Понашање протона је примећено помоћу мале ионизационе коморе, коју је сам Цхадвицк прилагодио експерименту.

Цхадвицк је открио да се понашање протона које отпушта восак може објаснити само ако су се те честице сударале с другим електрично неутралним честицама и са врло сличном масом.

Две недеље касније, Јамес Цхадвицк објавио је чланак у научном часопису Натуре о могућем постојању неутрона.

Међутим, Цхадвицк је првотно замислио модел сматрајући да је неутрон распоред састављен од протона и електрона који су створили неутралан набој. Касније је немачки физичар Вернер Хеисенберг показао да је неутрон једина, елементарна честица.

Експерименти

Након открића неутрона, Цхадвицк се фокусирао да иде даље и даље у погледу карактеризације ове нове атомске компоненте.

Откривање неутрона и Цхадвицков атомски модел револуционирало је традиционално гледиште науке, с обзиром на судар неутрона са атомским језграма и избацивање протона из атома.

Бета распадање је процес кроз који се из језгре атома емитују бета честице (електрони или позитрони) да би се уравнотежила присутност протона и неутрона у атомском језгру.

Због овог процеса изведени су безбројни експерименти широм света, мотивирани Цхадвицковим открићем, да се индукује претварање неких неутрона у протоне.

Пошто је сваки хемијски елемент идентификован у складу са бројем протона које су имали, претходни експерименти су отворили врата за стварање и / или откривање нових хемијских елемената са већим бројем протона испод њиховог појаса.

Нуклеарна фисија

Цхадвицк је нагласио своје касније анализе употребе неутрона за поделу атома тешких језгара у неколико мањих језгара, кроз процес нуклеарне фисије.

Назван је тако јер се дељење одвија у језгру атома и ствара изузетно велику количину енергије. Овај концепт коришћен је за пројектовање снажног нуклеарног оружја.

Цхадвицк је чак финансирао куповину акцелератора честица за време свог боравка у Ливерпулу, користећи део прихода од освајања Нобелове награде 1935. за то.

Цхадвицков допринос науци

Међу доприносима Јамеса Цхадвицка науци истиче се откриће неутрона, за које је добио Нобелову награду за физику 1935. Такође је учествовао у изградњи атомске бомбе у Сједињеним Државама, писао о зрачењу од радиоактивних супстанци и открио тритијум .

Откривање неутрона

Током својих истраживања у лабораторији Цавендисх у Цамбридгеу, Рутхерфорд и Цхадвицк спровели су експерименте са алфа честицама како би испитали природу атомског језгра. Вреди напоменути да је атомско језгро открио Рутхерфорд 1911. године.

Ова истраживања су извршена анализом зрачења никада виђеног пре берилијума, када је овај материјал био изложен бомбардовању алфа честица.

Ово зрачење састојало се од честица масе врло сличних маси протона, али без електричног набоја. Те честице су назване неутрони, због неутралности њиховог састава.

Цхадвицк је ово откриће направио средином 1932. године и тиме одредио просторије Цхадвицковог атомског модела, чији детаљи су детаљно описани у следећем одељку овог чланка.

Нуклеарна испитивања

Откривање неутрона од стране Цхадвицк-а поставило је основу за откривање нуклеарне фисије и развој ратног оружја овом технологијом.

Цхадвицк је открио да бомбардирањем атома елемента неутронима, у језгро овог материјала може продријети и подијелити се, стварајући значајну количину енергије.

Одатле је Цхадвицк најавио неизбежност ове врсте технологије за развој ратног оружја и директно се укључио у дипломатске послове повезане са овим процесом у Сједињеним Државама и Енглеској.

Цхадвицк је сарађивао у изради атомске бомбе заједно са другим америчким и канадским научницима између 1943 и 1945.

Био је задужен за руковођење енглеском научном делегацијом која је радила у лабораторији Лос Аламос, у Новом Мексику, Сједињене Државе. 1939. Сједињене Државе почеле су истраживати пројекат Манхаттан, кодно име атомске бомбе.

Предсједника Франклина Делано Роосевелта упозорили су нуклеарни научници Едвард Теллер, Лео Сзилард и Еугене Вигнер, преко Алберта Еинстеина, о употреби нуклеарне фисије за производњу бомби од стране нациста.

Откривање тритијума

Тритијум је 1911. године идентификовао енглески научник Јосепх Јохн Тхомсон, али је веровао да је то триатомски молекул.

Ернест Рутхерфорд то је већ најавио, али тек 1934. године Цхадвицк, који је радио за Рутхерфорд-ов тим, каталогизирао га је као изотоп водоника.

Тритијум је радиоактивни изотоп водоника, чији је симбол ³Х. Састоји се од језгра састављеног од протона и два неутрона.

Тритијум се ствара бомбардовањем слободним неутралним циљевима азота, литијума и бора.

Олакшавање цепања урана 235

Откривање неутрона Јамеса Цхадвицка олакшало је нуклеарну фисију; то јест, одвајање урана 235 од уранијума -238, хемијског елемента који се налази у природи.

Обогаћивање уранијума 235 је процес који пролази природни уранијум да би се добио изотоп 235 и произвела нуклеарна енергија. Фисија је нуклеарна реакција; то јест, активира се у језгру атома.

До ове хемијске реакције долази када је тешко језгро подељено на два или више мањих језгара и неке нус-продукте као што су фотони (гама зраци), слободни неутрони и други фрагменти језгра.

Уговор о зрачењу радиоактивних супстанци

1930. Јамес Цхадвицк написао је трактат о зрачењу од радиоактивних супстанци.

Цхадвицк је успио измјерити масу неутрона и закључио је да је слична маси протона с једном разликом: да има неутрални електрични набој.

Затим је закључио да је атомско језгро сачињено од неутрона и протона и да је број протона сличан ономе од електрона.

Његово истраживање и доприноси раду лабораторија за физику на Универзитету у Манчестеру и на Универзитету у Кембриџу у Енглеској били су кључни за познавање нуклеарне енергије и изградњу Рутхерфордовог атомског модела.

Чланци од интереса

Сцхродингеров атомски модел.

Атомски модел Де Броглие.

Хеисенбергов атомски модел.

Перинов атомски модел.

Тхомсон-ов атомски модел.

Далтонов атомски модел.

Атомски модел Дирац Јордан.

Атомски модел Демокрита.

Боров атомски модел.

Соммерфелд атомски модел.

Референце

1. Ј. Цхадвицк, Постојање неутрона, Проц. Рои. Соц. А 136 (1932) Добављено 18. децембра 2017. са цхемтеам.инфо
2. Цхадвицк (1891-1974). Консултован од лосаванцесделакуимица.цом
3. Јамес Цхадвицк - биографија. Консултован од Бусцабиографиас.цом
4. Перез Агуирре, Габриела. Хемија 1. Конструктивистички приступ, свезак 1. Консултован од боокс.гоогле.цо.ве
5. Јамес Цхадвицк Консултован на ес.википедиа.орг
6. Бровн, Андрев (1997). Неутрон и бомба: биографија сер Јамеса Цхадвицка. Окфорд Университи Пресс. Опоравак са амазон.цо.ук
7. Јамес Цхадвицк (1998). Енцицлопӕдиа Британница, Инц. Обновљено од: британница.цом
8. Јамес Цхадвицк (други). Опоравак од: атомицхеритаге.орг
9. Јамес Цхадвицк (други). Опоравило од: фамоуссциентистс.орг
10. Јамес Цхадвицк - Биограпхицал (2014). Нобел Медиа АБ. Опоравак од: нобелпризе.орг
11. Јамес Цхадвицк: Биограпхи & Атомиц Тхеори (други). Опоравак од: студи.цом
12. Принципи физичке науке (1998). Енцицлопӕдиа Британница, Инц. Обновљено од: британница.цом
13. Википедиа, бесплатна енциклопедија (2018). Откривање неутрона. Опоравак од: ен.википедиа.орг.