James Chadwick은 1932 년에 중성자를 발견하고 1935 년에 노벨 물리학상을 수상했습니다.

1 차 세계 대전 당시 독일 수용소에서 개최 된 그는 맨해튼 프로젝트에서 영국 팀을 이끌었습니다. 영국과 캐나다는 세계 최초의 핵폭탄을 만들기위한 미국의 2 차 세계 대전 노력을지지했습니다.

James Chadwick의 초기 생애 및 교육

James Chadwick은 1891 년 10 월 20 일 영국 볼링 턴의 작은 마을에서 태어났습니다. .

그의 부모는 철도 창고 주인 인 Joseph과 가정 부인 Anne이었습니다. 그가 11 살이되었을 때 James는 유명한 Manchester Grammar School에 입학했습니다. 불행히도 그의 부모는 적당한 학비를 감당하기에는 너무 가난했습니다. 대신, James Chadwick은 Manchester의 Central Grammar School for Boys에서 교육을 받았습니다. 그의 가장 좋아하는 과목은 수학과 물리학이었습니다. 16 세에 맨체스터 빅토리아 대학교에서 장학금을 받았습니다.

그는 수학을 공부하려고했지만 물리학을 공부하고 싶다고 생각한 물리학 자와 인터뷰를했습니다. 채드윅은 너무 부끄러워서 그와 모순되기 때문에 결국 물리학 전공으로 등록했습니다!

대학 시절

채드윅은 17 세의 나이로 1908 년에 대학을 시작했습니다. 19 살 무렵, 그는 물리학 학위의 마지막 해에 있었고 Ernest Rutherford의 실험실에서 연구 프로젝트를 진행하고있었습니다. 러더 포드는 채드윅이 대학을 시작한 해에 노벨 화학상을 수상했습니다. 이상은 방사성 물질의 원소 분해와 화학에 대한 Rutherford의 조사로 수여되었습니다.

채드윅은 자신의 프로젝트를 성공적으로 수행하고 1911 년 물리학에서 일등 우등생으로 졸업했습니다. 3 년 동안 재정적으로 힘들었습니다. 그는 돈이 너무 적었 기 때문에 항상 점심을 먹지 않았습니다. 졸업 후 Chadwick은 21 세의 나이에 1912 년 물리학 석사 학위를받을 때까지 러더퍼드의 실험실에서 계속 일했습니다.

장학금을 받고 독일 베를린으로 가서 Hans Geiger의 실험실에서 일했습니다. Rutherford처럼 가이거의 전장은 방사능이었습니다. 그는 방사능 수치를 감지하기 위해 가이거 계수기를 발명했습니다.

안타깝게도 채드윅에게 1 차 세계 대전은 1914 년에 그가 아직 베를린에있을 때 시작되었습니다. 그는 1918 년 전쟁이 끝날 때까지 베를린 서부에있는 수용소에서 수감되었습니다.

28 세의 채드윅은 1919 년에 어니스트 러더 포드에 다시 합류하여 박사 학위를 받기 시작했습니다. 러더 포드는 현재 케임브리지 대학의 유명한 Cavendish Laboratory를 담당했으며, 그의 첫 번째 교수는 James Clerk Maxwell이었습니다.

채드윅은 박사 학위를 받았습니다. 1921 년에 원자 번호와 핵력에 관한 논문을 발표했습니다.

제임스 채드윅, 핵, 중성자

1923 년 32 세인 채드윅은 러더 포드의 연구 담당 부국장이되었습니다. 그가 계속해서 원자핵을 연구 한 Cavendish Laboratory.

그 당시 대부분의 연구자들은 핵 내부와 외부에 전자가 있다고 믿었습니다. 예를 들어, 탄소 원자의 핵은 12 개의 양성자와 6 개의 전자를 포함하여 +6의 전하를 띠는 것으로 생각되었습니다. 핵 궤도를 도는 것은 원자의 전체 전하를 0으로 만드는 또 다른 6 개의 전자로 가정했습니다.

Rutherford, Chadwick 및 일부 다른 사람들은 전하가없는 입자가 핵에있을 수 있다고 믿었습니다.

여가 시간 인 1920 년대까지 채드윅은이 중성 입자를 찾기 위해 실험실에서 다양한 시도를했지만 성공하지 못했습니다. 그러나 그는 중성 입자 인 중성자의 존재를 점점 더 확신하게되었습니다. 그러나 그는 그 존재를 증명하는 데 필요한 증거를 얻을 수 없었습니다.

그런 다음 1932 년 초에 채드윅은 Frederic과 Irene Joliot-Curie가 방금 파리에서 한 일에 대해 알게되었습니다. Joliot-Curies는 감마선을 사용하여 왁스 샘플에서 양성자를 방출 할 수 있다고 믿었습니다. 이것은 감마선이 이것을하기에 충분히 강력하지 않다고 생각했던 채드윅에게는 이치에 맞지 않았습니다. 그러나 양성자가 그들을 방출 할 수있는 충분한 에너지를 가졌다는 증거는 설득력이있었습니다.

감마선 소스는 방사성 원소 폴로늄이었습니다. 채드윅은 그가 찾고 있던 중성자 인 중성자에 의해 양성자가 실제로 타격을 받았다는 결론을 내 렸습니다.

열렬히 카벤디쉬 실험실에서 일하기 시작했습니다. 폴로늄을 (그가 믿었던) 중성자의 공급원으로 사용하여 그는 왁스를 폭격했습니다. 양성자는 왁스에 의해 방출되었고 Chadwick은 양성자의 행동을 측정했습니다.

양성자는 양성자와 유사한 질량을 가진 전기적 중성 입자에 맞았을 때와 동일한 방식으로 행동했습니다. 채드윅은 중성자를 발견했습니다.

2 주 이내에 그는 권위있는 과학 저널 네이처에 중성자의 존재 가능성을 발표했습니다.

채드윅은 새로운 기본 입자를 발견했다고 생각하지 않았습니다. 그는 중성자가 양성자와 전자로 구성된 복잡한 입자라고 믿었습니다. 독일의 물리학 자 Werner Heisenberg는 중성자가 전자-양성자 쌍이 될 수 없으며 실제로 새로운 기본 입자임을 보여주었습니다.

1935 년 James Chadwick은 중성자를 발견 한 공로로 노벨 물리학상을 받았습니다. .

채드윅 실험실에있는 확장 챔버의 이미지입니다. 중성자는 질소 -14 원자와 충돌합니다. 질소 원자는 붕소 -11과 헬륨 -4로 분리됩니다.

그리고 Joliot-Curies는 무엇입니까? 결과를 올바르게 해석했다면 중성자를 스스로 발견했을 수도 있습니다. 사실 Frederic과 Irene Joliot-Curie는 화학 부문에서 1935 년 노벨상을 수상했습니다. 그들은 새로운 합성 방사성 원소를 만든 최초의 사람들이었습니다.

“나는 이미 양성자와 전자의 밀접한 조합에 의해 형성된 중성 입자가 존재할 수 있다는 Rutherford의 제안을 언급했으며, 처음에는 중성자가 그렇게 복잡한 입자 일 수 있다고 가정하는 것이 당연했습니다. 다른 한편으로는 손, 이런 종류의 구조는 양자 역학의 계획에 맞출 수 없습니다. … 더 가벼운 원소의 통계와 회전은 중성자가 기본 입자라고 가정 할 때만 일관된 설명을 줄 수 있습니다.”

James 채드윅, 1935

물리학 자

새로운 원소와 핵반응

중성자의 발견은 중성자가 원자핵과 충돌 할 수 있기 때문에 과학의 과정을 극적으로 변화 시켰습니다. 핵에 침대가 생겨 질량이 증가합니다. 자연 베타 붕괴 (원자의 핵에서 전자의 방출)는 중성자를 양성자로 변환합니다. 원소는 수소가 1 개, 헬륨 2, 리튬 3, 베릴륨 4, 붕소 5, 탄소 6, 질소 7, 산소 8 등이있는 양성자의 수로 정의되기 때문에 과학자들은 새롭고 무거운 또한 중성자가 원자 분열로 알려진 과정에서 중원자를 분리하여 원자 폭탄이나 원자력 발전소에서 사용할 수있는 많은 양의 에너지를 생성하는 데 활용 될 수 있음을 의미했습니다.

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채드윅이 리버풀로 캠브리지를 떠남

1935 년 노벨상을 받기 전 채드윅은 리버풀 대학에서 리옹 존스 물리학 위원장을 맡게되었습니다. 그는 노벨상을 받았다는 소식을 듣기 한 달 전에 새 직장을 시작했습니다.

리버풀에서 그는 핵 물리학 그룹을 시작했습니다. 이 그룹은 사이클로트론 / 입자 가속기 / 원자 분쇄기가 필요했지만 그의 새로운 대학은이를 감당할 수 없었습니다. 채드윅은 노벨상 상금 중 일부를 사용하여 일부 자금을 지원했습니다.

제 2 차 세계 대전과 원자 폭탄

제 2 차 세계 대전의 첫해 인 1939 년에 채드윅은 영국 정부가 원자 폭탄을 만드는 것에 대해. 그는 그것이 가능하지만 쉽지 않을 것이라고 말했습니다.

예비 연구는 여러 대학에서 시작되었습니다. 채드윅 실험실의 근무 조건은 험난했습니다. 리버풀의 인근 지역은 독일 공군의 공습으로 자주 공격을 받았습니다. 폭격에도 불구하고 1941 년 봄에 채드윅의 연구 그룹은 핵폭발을위한 우라늄 -235의 임계 질량이 약 8kg임을 발견했습니다.

독일 공습 후의 전쟁 리버풀. 채드윅의 실험실은 이웃의 폭탄 폭발로 인해 종종 흔들 렸습니다.

채드윅은 1941 년 여름 영국 대학에서 수행 된 모든 원자 폭탄 작업에 대한 요약 보고서를 작성했습니다. 미국에서 루즈 벨트 대통령은 1941 년 가을 보고서를 읽었고 미국은 자체 원자 폭탄 연구에 수백만 달러를 투자하기 시작했습니다. 채드윅은 그들을 만났을 때 미국 대표들에게 폭탄이 작동 할 것이라고 90 % 확신한다고 말했습니다.

1943 년 후반 채드윅은 맨해튼 프로젝트의 시설을보기 위해 미국으로 여행했습니다. 그는 미국의 모든 연구, 데이터 및 폭탄 생산 공장에 접근 할 수있는 세계에서 단 3 명 중 한 명이었습니다. 다른 두 명은 미국 소장 인 Leslie Groves, Manhattan Project의 책임자, Groves의 두 번째 지휘관이었습니다. Thomas Francis Farrell 소장.

1944 년 초에 채드윅과 그의 아내와 아이들은 맨해튼 프로젝트의 주요 연구 센터 인 로스 알 라모스로 이사했습니다.

채드윅은 미국과 영국 정부는 폭탄이 일본에 사용될 수 있다는 데 동의했습니다. 그 후 1945 년 7 월 16 일 세계 최초의 원자 폭탄이 폭발 한 트리니티 핵 실험에 참석했습니다.

1945 년 영국 정부는 전쟁에 기여한 공로로 그를 기사 작위를 받았고 제임스 채드윅 경이되었습니다. 미국 정부는 1946 년 그에게 공로 훈장을 수여했습니다.

The End

James Chadwick은 1974 년 7 월 24 일 82 세의 나이로 평화롭게 사망했습니다.