Sir James Chadwick (foto postitatud artiklis) on inglise füüsik, Nobeli preemia laureaat, kes sai kuulsaks pärast neutroni avastamist. See muutis radikaalselt tolleaegset füüsikat ja võimaldas teadlastel luua uusi elemente ning viis ka tuuma lõhustumise avastamiseni ja selle kasutamiseni sõjalistel ja tsiviileesmärkidel. Chadwick kuulus Briti teadlaste rühma, kes aitasid USA-l Teise maailmasõja ajal aatomipommi välja töötada.
James Chadwick: lühike elulugu
Chadwick sündis Inglismaal Cheshire'is Bollingtonis 20. oktoobril 1891 John Josephi ja Ann Mary Knowlesi perekonnas. Ta õppis kohalikus algkoolis ja Manchesteri munitsipaalgümnaasiumis. Kuueteistkümneaastaselt sai ta Manchesteri ülikooli stipendiumi. James kavatses õppida matemaatikat, kuid osales ekslikult füüsika sissejuhatavatel loengutel ja registreerus sellel erialal. Algul oli tal oma otsuse suhtes kahtlusi, kuid pärast esimest kursust tundus talle see kursus huvitavam. Chadwick registreeriti klassiErnest Rutherford, kus ta õppis elektrit ja magnetismi, ning hiljem määras üks õpetaja Jamesile radioaktiivse elemendi raadiumi uurimisprojekti.
Early Research
James Chadwick lõpetas 1911. aastal ja jätkas koostööd Rutherfordiga gamma neeldumise alal, teenides 1913. aastal magistrikraadi. Juhendaja aitas kaasa teadusstipendiumile, mis nõudis tal mujal töötamist. Ta otsustas minna Berliini õppima Hans Geigeri juurde, kes külastas Manchesterit ajal, mil James magistrikraadi lõpetas. Selle aja jooksul tegi Chadwick kindlaks pideva beetakiirguse spektri olemasolu, mis heidutas teadlasi ja viis neutriinode avastamiseni.
Reis laagrisse
Veidi enne Esimest maailmasõda, kui vaenutegevus muutus vältimatuks, hoiatas Geiger Chadwicki võimalikult kiiresti Inglismaale tagasi pöörduma. James oli reisifirma nõuandest hämmingus ja viibis sõja lõpuni Saksa vangilaagris. Viie vangistusaasta jooksul õnnestus Chadwickil pidada läbirääkimisi valvuritega ja viia läbi elementaarsed fluorestsentsi uuringud.
Töötamine Cavendishi laboris
James Chadwick, kelle biograafia füüsikas said tänu Rutherfordi pingutustele 1918. aastal kõik võimalused lõppeda, naasis taas teaduse juurde ja kinnitas, et tuuma laeng on võrdne aatomnumbriga. 1921. aastal omistati talle uurimisstipendium Cambridge'i Gonville'i kolledžis.ja Keyes ning järgmisel aastal sai temast Rutherfordi assistent Cavendishi laboris.
Igapäevaselt töötades leidis ta siiski aega uurimistöö tegemiseks, mille suuna soovitas üldiselt Rutherford. Chadwick ja kaasvang Charles D. Ellis õppisid seejärel Trinity kolledžis ja Rutherfordis, uurides elementide transmutatsiooni alfaosakestega (heeliumi tuumadega) pommitamise teel. Viini uurimisrühm teatas tulemustest, mis ei olnud kooskõlas Cavendishi labori andmetega, mille õigsust kaitsesid Chadwick ja tema kolleegid oskuslikult edasiste katsetega.
Aastal 1925 abiellus James Eileen Stuart-Browniga. Paaril olid kaksikud tütred.
1920. aastate keskel tegi James Chadwick katseid, et hajutada metallidest, sealhulgas kullast ja uraanist valmistatud sihtmärkide pihta tulistatud alfaosakesi ning seejärel heeliumi ennast, mille tuumal on sama mass kui alfaosakestel. Hajumine osutus asümmeetriliseks ja Chadwick selgitas seda 1930. aastal kvantnähtusena.
Neutroni avastamine
Veel 1920. aastal pakkus Rutherford välja vesiniku isotoopide olemasolu selgitamiseks elektriliselt neutraalse osakese, mida nimetatakse neutroniks. Usuti, et see osake koosneb elektronist ja prootonist, kuid sellise koostise emissiooni ei tuvastatud.
1930. aastal leiti, et kui valgustuumasid pommitatakse polooniumi poolt kiiratud alfakiirtega, tekkis läbitungiv kiirgus ilma elektrilaenguta. See pidi olema gammakiirgus. Berülliumsihtmärki kasutades osutusid kiired aga kordades läbitungavamaks kui muid materjale kasutades. 1931. aastal väitsid Chadwick ja tema kolleeg Webster, et neutraalsed kiired on tegelikult tõendiks neutroni olemasolust.
1932. aastal näitas teadlastepaar Irene Curie ja Frédéric Joliot, et berülliumi kiirgus oli läbitungivam, kui varasemad teadlased väitsid, kuid nad nimetasid seda ka gammakiirguseks. James Chadwick luges raportit ja asus kohe neutraalse osakese massi arvutama, mis võiks selgitada viimaseid tulemusi. Ta kasutas berülliumkiirgust erinevate elementide pommitamiseks ja leidis, et tulemused olid kooskõlas prootoni massiga peaaegu identse massiga neutraalse osakese toimega. Sellest sai eksperimentaalne kinnitus neutroni olemasolule. 1925. aastal sai Chadwick selle saavutuse eest Nobeli füüsikaauhinna.
Neutronist tuumareaktsioonini
Neutronist sai kiiresti füüsikute tööriist, kes kasutasid seda elementide aatomitesse tungimiseks ja nende muundamiseks, nii et positiivselt laetud tuumad seda ei tõrjunud. Nii valmistas Chadwick ette teed uraan-235 lõhustamiseks ja tuumarelvade loomiseks. 1932. aastal pälvis ta selle olulise avastuse eest Hughesi medali ja 1935. aastal Nobeli preemia. Siis sai ta teada, et Hans Falkenhagen avastas neutroni temaga samal ajal, kuid kartis oma tulemusi avaldada. Saksa teadlane tagasihoidlikultkeeldus pakkumisest jagada Nobeli preemiat, mis tegi temast James Chadwicki.
Neutroni avastamine võimaldas laborites luua transuraanielemente. See andis tõuke Nobeli preemia laureaadi Enrico Fermi poolt aeglaste neutronite põhjustatud tuumareaktsioonide avastamisele ning Saksa keemikute Otto Hahni ja Strassmanni tuumalõhustumise avastamisele, mis viis tuumarelvade loomiseni.
Töö aatomipommi kallal
1935. aastal sai James Chadwickist Liverpooli ülikooli füüsikaprofessor. 1940. aasta Frisch-Peierlsi memorandumi tuumapommi ehitamise otstarbekuse kohta määrati ta MAUD-i komiteesse, kes seda küsimust üksikasjalikum alt uuris. 1940. aastal külastas ta Tizardi missiooniga Põhja-Ameerikat, et luua tuumauuringute alane koostöö. Pärast Ühendkuningriiki naasmist otsustas ta, et miski ei tööta enne, kui sõda on läbi.
Selle aasta detsembris leidis MAUD-is töötanud Francis Simon viisi uraan-235 isotoobi eraldamiseks. Oma aruandes tõi ta välja uraani rikastamise suurettevõtte loomise kulukalkulatsiooni ja tehnilise spetsifikatsiooni. Chadwick kirjutas hiljem, et alles siis sai ta aru, et tuumapomm pole mitte ainult võimalik, vaid ka vältimatu. Sellest hetkest pidi ta hakkama unerohtu võtma. James ja tema rühm toetasid üldiselt pommi U-235 ja kiitsid heaks selle eraldamise difusiooni teel isotoobist U-238.
Elu tulemus
Varsti ta läksLos Alamosesse, Manhattani projekti peakorterisse ja andis koos Niels Bohriga väärtuslikku nõu Hiroshimale ja Nagasakile visatud aatomipommide arendajatele. Chadwick James, kelle avastused muutsid dramaatiliselt inimkonna ajaloo kulgu, löödi 1945. aastal rüütliks.
Teise maailmasõja lõpus naasis ta oma ametikohale Liverpoolis. Chadwick läks pensionile 1958. aastal. Pärast kümmet Põhja-Walesis veedetud aastat naasis ta 1969. aastal Cambridge'i, kus ta 24. juulil 1974 suri.
