ジェームズチャドウィックは1932年に中性子を発見し、1935年にノーベル物理学賞を受賞しました。
第一次世界大戦中、ドイツの刑務所収容所で開催され、マンハッタン計画で英国チームを率いました。英国とカナダは、世界初の核爆弾を製造するための米国の第二次世界大戦の取り組みを支援しました。
ジェームズチャドウィックの初期の生活と教育
ジェームズチャドウィックは、1891年10月20日にイギリスのボリントンという小さな町で生まれました。 。
彼の両親は、鉄道の店主であるジョセフと家政婦のアンでした。 11歳のとき、ジェームズは有名なマンチェスターグラマースクールへの入学を勝ち取りました。残念ながら、彼の両親は貧しくて適度な学費を払うことができませんでした。代わりに、ジェームズチャドウィックは、マンチェスターのセントラルグラマースクールフォーボーイズで教育を受けました。彼の好きな科目は数学と物理学でした。 16歳のとき、彼はマンチェスターのビクトリア大学への奨学金を獲得しました。
彼は数学を勉強するつもりでしたが、物理学を勉強したいと思った物理学者からインタビューを受けました。チャドウィックは恥ずかしがり屋で彼と矛盾しなかったため、最終的に物理学専攻として入学しました。
大学の年
チャドウィックは1908年に大学を始め、17歳でした。19歳になるまでに、彼は物理学の学位の最終年であり、アーネスト・ラザフォードの研究室で研究プロジェクトに取り組んでいました。ラザフォードは、チャドウィックが大学を始めた年にノーベル化学賞を受賞していました。この賞は、元素の崩壊と放射性物質の化学に関するラザフォードの調査に対して授与されました。
チャドウィックはプロジェクトを成功裏に遂行し、1911年に物理学で一流の栄誉をもって卒業しました。財政的に厳しい3年間でした。彼はお金がほとんどなかったため、いつも昼食をとりませんでした。卒業後、チャドウィックはラザフォードの研究室で働き続け、21歳になると、1912年に物理学の修士号を取得しました。
奨学金を獲得したことで、ハンスガイガーの研究室で働くためにドイツのベルリンに行きました。ラザフォードのように、ガイガーの分野は放射能でした。彼は放射線レベルを検出するためにガイガーカウンターを発明しました。
チャドウィックにとって残念なことに、第一次世界大戦は彼がまだベルリンにいた1914年に始まりました。彼は1918年に戦争が終わるまで、ベルリン西部のキャンプに収容されました。
28歳のチャドウィックは、1919年にアーネストラザフォードに再入社し、博士号を取得しました。ラザフォードは現在、ケンブリッジ大学の名門キャベンディッシュ研究所を担当しており、その最初の教授はジェームズクラークマクスウェルでした。
チャドウィックは博士号を取得しました。原子番号と核力に関する論文のために1921年に。
ジェームズチャドウィック、原子核、および中性子
1923年、32歳で、チャドウィックはラザフォードの研究のアシスタントディレクターになりました。彼が原子核の研究を続けたキャベンディッシュ研究所。
当時、ほとんどの研究者は、原子核の内側と外側に電子があると信じていました。たとえば、炭素原子の原子核には12個の陽子と6個の電子が含まれていると考えられ、+ 6の電荷が与えられます。原子核を周回するのは別の6つの電子であり、原子の全体的な電荷は0になるはずでした。
ラザフォード、チャドウィック、その他の何人かは、電荷のない粒子が原子核にある可能性があると信じていました。
1920年代まで、チャドウィックは実験室でこれらの中性粒子を見つけるためにさまざまな試みをしましたが、成功しませんでした。しかし、彼は中性粒子、つまり中性子の存在をますます確信していました。しかし、彼はその存在を証明するために必要な証拠を得ることができませんでした。
その後、1932年の初めに、チャドウィックはフレデリックとイレーヌジョリオキュリーがパリで行ったばかりの仕事を知りました。 Joliot-Curiesは、ガンマ線を使用してワックスのサンプルから陽子を放出することに成功したと信じていました。これは、ガンマ線がこれを行うのに十分強力ではないと考えたチャドウィックには意味がありませんでした。しかし、陽子がそれらを放出するのに十分なエネルギーで打たれたという証拠は説得力がありました。
ガンマ線源は放射性元素ポロニウムでした。チャドウィックは、陽子が実際に探していた粒子である中性子に衝突したという結論を導き出しました。
熱狂的に、彼はキャベンディッシュ研究所で働き始めました。彼は（彼が信じていた）中性子源としてポロニウムを使用して、ワックスを爆撃した。陽子はワックスによって放出され、チャドウィックは陽子の振る舞いを測定しました。
陽子は、陽子と同様の質量を持つ電気的に中性の粒子にぶつかった場合とまったく同じように振る舞いました。チャドウィックは中性子を発見しました。
2週間以内に、彼は一流の科学雑誌Natureに、中性子の存在の可能性を発表するために手紙を書きました。
チャドウィックは、新しい素粒子を発見したとは思っていませんでした。彼は、中性子は陽子と電子からなる複雑な粒子であると信じていました。ドイツの物理学者ヴェルナーハイゼンベルクは、中性子が電子と陽子のペアになることはできず、実際には新しい素粒子であることを示しました。
1935年、ジェームズチャドウィックは、中性子の発見によりノーベル物理学賞を受賞しました。 。
チャドウィックの研究室の膨張室からの画像。中性子は窒素14の原子と衝突します。窒素原子はホウ素-11とヘリウム-4に分裂します。
そして、ジョリオキュリーはどうですか？彼らが結果を正しく解釈していれば、彼らは自分たちで中性子を発見したかもしれません。実際、フレデリックとイレーヌジョリオキュリーも1935年に化学でノーベル賞を受賞しました。彼らは、新しい合成放射性元素を作成した最初の人々でした。
「陽子と電子の密接な組み合わせによって形成された中性粒子が存在する可能性があるというラザフォードの提案についてはすでに述べましたが、最初は中性子がそのような複雑な粒子であると考えるのは自然なことでした。一方、この種の構造は、量子力学のスキームに適合させることはできません。…中性子が元素粒子であると仮定した場合にのみ、軽い元素の統計とスピンに一貫した説明を与えることができます。」
新しい元素と核反応
中性子が原子核と衝突する可能性があるため、中性子の発見は科学の流れを劇的に変えました。核のベッド、その質量を増やします。自然なベータ崩壊（原子核からの電子の放出）は、中性子を陽子に変換します。元素はそれが持つプロトンの数によって定義されるので（水素は1、ヘリウム2、リチウム3、ベリリウム4、ホウ素5、炭素6、窒素7、酸素8など）、これにより科学者は新しくより重いものを作ることができました実験室の元素。
また、中性子を利用して、原子分裂と呼ばれるプロセスで重い原子を分割し、原子爆弾や原子力発電所で使用できる大量のエネルギーを生成できることも意味しました。
チャドウィックはケンブリッジを離れてリバプールに向かう
1935年、ノーベル賞が授与される前に、チャドウィックはリバプール大学のリヨンジョーンズ物理学部長に任命されました。彼はノーベル賞を受賞したと聞く1か月前に新しい仕事を始めました。
リバプールで、彼は原子核物理学グループを始めました。グループはサイクロトロン/粒子加速器/原子粉砕機を必要としていましたが、彼の新しい大学はそれを買う余裕がありませんでした。チャドウィックは彼のノーベル賞金の一部を使ってそれを部分的に資金提供しました。
第二次世界大戦と原子爆弾
1939年、第二次世界大戦の最初の年、チャドウィックは原子爆弾の建設についての英国政府。彼はそれは可能であるが、容易ではないだろうと言った。
予備研究は多くの大学で始まった。チャドウィックの研究室の労働条件は厳しいものでした。リバプールの近所は、ドイツ空軍による空襲で頻繁に攻撃されました。爆撃にもかかわらず、1941年春までに、チャドウィックの研究グループは、核爆発のためのウラン235の臨界量が約8キログラムであることを発見しました。
ドイツの空襲後の戦時中のリバプール。チャドウィックの研究室は、近所の爆風からしばしば揺れ動いた。
チャドウィックは、1941年夏に、英国の大学で行われたすべての原爆作業の要約レポートを書いた。アメリカでは、ルーズベルト大統領が1941年の秋に報告書を読み、アメリカは自国の原爆研究に数百万ドルを注ぎ始めました。チャドウィックは彼らに会ったとき、爆弾が機能することを90％確信しているとアメリカの代表に語った。
1943年後半、チャドウィックはマンハッタン計画の施設を見るためにアメリカに旅行した。彼は、爆弾のためにアメリカのすべての研究、データ、および生産プラントへのアクセスを楽しんだ世界でたった3人の男性のうちの1人でした。トーマス・フランシス・ファレル少佐。
1944年の初め、チャドウィックとその妻と子供たちは、マンハッタン計画の主要な研究センターであるロスアラモスに引っ越しました。
チャドウィックは米国と英国の政府は、爆弾が日本に対して使用される可能性があることに同意しました。その後、1945年7月16日に世界初の原子爆弾が爆発したトリニティ核実験に参加しました。
1945年、英国政府は戦時中の貢献で彼を騎士に迎え、ジェームズチャドウィック卿になりました。米国政府は1946年に彼に功績のメダルを授与しました。
終わり
ジェームズチャドウィックは、1974年7月24日に82歳で平和的に亡くなりました。
