James Chadwick Biographie, Atommodell, Experimente, Beiträge

James Chadwick (1891-1974) war ein führender englischer Physiker, der 1932 für die Entdeckung des Neutrons erkannt wurde. Bald danach, im Jahr 1935, erhielt er den Nobelpreis für Physik für seinen Beitrag zur wissenschaftlichen Gemeinschaft. Chadwicks Sorge um neutrale Gebühren entstand etwa 10 Jahre bevor er seine Existenz beweisen konnte.

Vor dieser Überprüfung führte Chadwick mehrere Experimente durch, die sich als erfolglos erwiesen. Es war erfolgreich im Jahre 1932, als es auf den Experimenten der Franzosen Irène Joliot-Curie und Frédéric Joliot basierte. Später widmete sich Chadwick der Erforschung der Nutzung der Kernspaltung für die Herstellung von Kriegswaffen.

Index

• 1 Biographie
  • 1.1 Ursprünge
  • 1.2 Akademisches Training
  • 1.3 Berufliche Laufbahn
  • 1.4 Manhattan-Projekt
  • 1.5 Nukleararsenal für England
• 2 Atommodell von Chadwick
• 3 Experimente
  • 3.1 Kernspaltung
• 4 Chadwicks Beiträge zur Wissenschaft
• 5 Artikel von Interesse
• 6 Referenzen

Biographie

Ursprünge

Chadwick wurde am 20. Oktober 1891 in der Stadt Bollington im Nordosten Englands geboren. Er war der Sohn zweier bescheidener Arbeiter: Sein Vater arbeitete im Eisenbahnsystem und seine Mutter war Hausangestellte.

Von einem sehr jungen Chadwick zeichnete er sich als introvertiertes und äußerst intelligentes Kind ab. Er begann die High School in Manchester und gewann mit 16 Jahren ein Stipendium, um reine Physik an der inzwischen verstorbenen Victoria University of Manchester zu studieren.

Akademische Ausbildung

Das junge Versprechen der Physik begann sein Studium 1908 formal mit 17 Jahren.

Er hatte eine bemerkenswerte Karriere in der Akademie und im letzten Jahr seiner Karriere war er verantwortlich für die Forschung des Nobelpreises Ernest Rutheford über den Zerfall von Elementen und die Chemie radioaktiver Substanzen.

Nach seinem Abschluss in Physik im Jahr 1911, schrieb er sich im Master in Physik, die erfolgreich im Jahr 1913 gipfelte. Während dieser Zeit arbeitete er weiterhin Hand in Hand mit Rutheford in seinem Labor.

Später profitierte er von einem professionellen Stipendium, das es ihm ermöglichte, mit dem deutschen Physiker Hans Geiger an der Technischen Hochschule nach Berlin zu gehen.

Während seines Aufenthalts in Berlin begann er im Juli 1914 den Ersten Weltkrieg. Aufgrund eines Spionagevorwurfs wurde er bis 1918 in einem Konzentrationslager für Zivilisten in Ruhleben interniert.

1919 kehrte Chadwick nach England zurück und promovierte an der University of Cambridge. In der Zwischenzeit schloss er sich der Forschungsarbeit von Rutheford an, der damals das Cavendish Laboratory der renommierten Institution leitete.

Im Alter von 21 Jahren promovierte er 1921 zum Dr. phil. Philosophie Doktor), eine besondere Forschungsarbeit zu Kernwaffen und Atomzahlen.

Im Jahr 1923 wurde er zum stellvertretenden Forschungsdirektor am Cavendish Laboratory in Cambridge ernannt. Chadwick diente in dieser Rolle bis 1935, als er beschloss, an die Universität von Liverpool zu ziehen.

Berufliche Laufbahn

Dank seiner wissenschaftlichen Beiträge wurde er 1932 der Hughes-Medaille würdig. Diese Anerkennung, verliehen von der Royal Society of London, belohnt diejenigen, die Entdeckungen über die Physik und / oder ihre praktischen Anwendungen machen.

1935 erhielt er den Nobelpreis für Physik für die Entdeckung des Neutrons als Elementarteilchen ohne elektrische Ladung im Atomkern.

Während des Zweiten Weltkriegs hatte Chadwick eine aktive Beteiligung am britischen Komitee der MAUD, einer Kommission, die geschaffen wurde, um die Machbarkeit der Verwendung von Nukleartechnologie bei der Herstellung einer Bombe zu analysieren.

James Chadwick war auch ein neuralgischer Teil des Tube Alloys Project, eines autorisierten Forschungsprogramms, das vom Vereinigten Königreich mit Unterstützung Kanadas finanziert wurde, um während des Zweiten Weltkriegs Atomwaffen zu entwickeln.

Chadwick zeichnete sich in dieser Zeit durch seinen Witz und seine politische Haltung aus, da seine Vorschläge eine Brücke für die Forschungsverhandlungen zwischen dem Vereinigten Königreich, Kanada und den Vereinigten Staaten bildeten.

Manhattan Projekt

Gegen Ende des Zweiten Weltkrieges übernahm Chadwick den Staffelstab der britischen Mission im Manhattan Project. Letzteres war ein gemeinsames Forschungsprojekt zwischen den Vereinigten Staaten, dem Vereinigten Königreich und Kanada mit dem Ziel, die erste Atombombe zu entwickeln.

Chadwick hatte freien Zugang zu allen vertraulichen Informationen des Projekts: Entwürfe, Pläne, Daten, Budgets usw., obwohl er ein Zivilist und kein Amerikaner war; Es ist erwähnenswert, dass beide Bedingungen ausschließlich für die Teilnahme an dem Projekt gelten.

Später wurde er 1945 englischer Gentleman und ein Jahr später EE. UU Er wurde mit der Verdienstmedaille für seinen wertvollen Beitrag im Manhattan-Projekt ausgezeichnet.

Atomarsenal für England

Am Ende des Zweiten Weltkriegs förderte Chadwick mit großem Schwung die Initiative des Vereinigten Königreichs, ein eigenes nukleares Arsenal zu entwickeln.

Um dieses Ziel zu erreichen, wurde Chadwick zum Mitglied des britischen Atomic Energy Advisory Committee gewählt und nahm auch als Vertreter des Vereinigten Königreichs vor der Atomkommission der Vereinten Nationen teil.

Bis 1948 war James Chadwick Professor am Gonville & Caius College der University of Cambridge. 1950 wurde er nach Erhalt der Copley-Medaille erneut von der Royal Society of London ausgezeichnet.

8 Jahre später beschließt er, sich freiwillig nach Nordwales zurückzuziehen. James Chadwick starb am 24. Juli 1974 in der Stadt Cambridge.

Atommodell von Chadwick

Chadwicks Atommodell konzentriert sich auf die Modellierung des Atomkerns, der nicht nur aus Protonen (positiven Ladungen) besteht, sondern auch aus Neutronen (neutralen Ladungen).

Chadwicks Eifer, die Existenz neutraler Teilchen zu demonstrieren, wurde in den 1920er Jahren erzeugt, doch zu dieser Zeit unternahm der führende Wissenschaftler mehrere Versuche vergeblich. Ein Jahrzehnt später replizierte Chadwick die Experimente von Irène Joliot-Curie (Tochter von Marie Curie und Pierre Curie) und Frédéric Joliot (Ehemann von Irène) in Frankreich.

Dieses Paar von Wissenschaftlern hatte die Austreibung von Protonen aus einer Paraffinwachsprobe unter Verwendung von Gammastrahlen erreicht.

Chadwick dachte, dass die Emission von Gammastrahlen neutrale Partikel enthielt, und dass diese Partikel diejenigen waren, die die Wachsprobe getroffen hatten und daraufhin die Freisetzung von Protonen aus dem Wachs induzierten.

Daher versuchte er, diese Experimente im Cavendish Laboratory nachzubilden und verwendete Polonium - das von den Curies als Quelle von Gammastrahlen verwendet wurde - um Beryllium mit Alphateilchen zu bestrahlen.

Dann traf diese Strahlung eine ähnliche Probe von Paraffinwachs, und die Protonen dieser Probe wurden heftig aus dem Material ausgestoßen.

Das Verhalten der Protonen wurde durch eine kleine Ionisationskammer beobachtet, die von Chadwick selbst an das Experiment angepasst wurde.

Chadwick fand heraus, dass das Verhalten der Protonen, die durch das Wachs freigesetzt werden, nur dann erklärt werden kann, wenn diese Teilchen andere elektrisch neutrale Teilchen mit einer sehr ähnlichen Masse getroffen haben.

Zwei Wochen später veröffentlichte James Chadwick einen Artikel in der wissenschaftlichen Zeitschrift Natur über die mögliche Existenz von Neutronen.

Chadwick konzipierte das Modell jedoch zunächst unter der Annahme, dass das Neutron eine Anordnung aus einem Proton und einem Elektron war, die die neutrale Ladung erzeugten. Später zeigte der deutsche Physiker Werner Heisenberg, dass das Neutron ein einzigartiges Elementarteilchen ist.

Experimente

Nach der Entdeckung des Neutrons konzentrierte sich Chadwick darauf, die Charakterisierung dieser neuen atomaren Komponente weiter und weiter zu verfolgen.

Die Entdeckung des Neutrons und des Atommodells von Chadwick revolutionierte die traditionelle Sichtweise der Wissenschaft angesichts der Kollisionen von Neutronen mit Atomkernen und der Austreibung von Protonen außerhalb des Atoms.

Beta-Zersetzung ist ein Prozess, bei dem Beta-Teilchen (Elektron oder Positron) aus dem Kern des Atoms emittiert werden, um die Anwesenheit von Protonen und Neutronen im Atomkern auszugleichen.

Aufgrund dieses Prozesses wurden weltweit viele Experimente durchgeführt, die durch die Entdeckung von Chadwick motiviert waren, die Umwandlung einiger Neutronen in Protonen zu induzieren.

Da jedes chemische Element entsprechend der Anzahl der Protonen identifiziert wird, die es besitzt, öffneten frühere Experimente die Tür für die Schaffung und / oder Entdeckung neuer chemischer Elemente mit einer größeren Anzahl von Protonen.

Kernspaltung

Chadwick betonte seine späteren Analysen in der Verwendung von Neutronen, um Atome schwerer Kerne in mehrere kleinere Kerne durch den Prozess der Kernspaltung zu teilen.

Es wird so genannt, weil die Teilung im Kern des Atoms stattfindet und eine extrem große Menge an Energie produziert. Dieses Konzept wurde für das Design von mächtigen Atomwaffen verwendet.

Chadwick finanzierte während seines Aufenthalts in Liverpool sogar den Kauf eines Teilchenbeschleunigers und dafür verwendete er einen Teil der Mittel, die er 1935 durch den Nobelpreis erhielt.

Chadwicks Beiträge zur Wissenschaft

Unter den Beiträgen von James Chadwick zur Wissenschaft hebt die Entdeckung des Neutrons hervor, für das er 1935 den Nobelpreis für Physik erhielt. Er beteiligte sich auch am Bau der Atombombe in den USA, schrieb über Strahlung radioaktiver Substanzen und entdeckte das Tritium .

Die Entdeckung des Neutrons

Während ihrer Untersuchungen am Cavendish Laboratory in Cambridge führten Rutherford und Chadwick Experimente mit Alphateilchen durch, um die Natur des Atomkerns zu untersuchen. Es ist erwähnenswert, dass der Atomkern von Rutherford im Jahr 1911 entdeckt wurde.

Diese Untersuchungen wurden durchgeführt, indem eine zuvor von Beryllium ausgehende Strahlung analysiert wurde, als dieses Material dem Bombardement von Alphateilchen ausgesetzt wurde.

Diese Strahlung bestand aus Masseteilchen, die der Masse des Protons sehr ähnlich waren, jedoch ohne elektrische Ladung. Diese Teilchen wurden wegen der Neutralität ihrer Zusammensetzung Neutronen genannt.

Chadwick machte diese Entdeckung Mitte 1932 und damit definierte er die Prämissen von Chadwicks Atommodell, dessen Einzelheiten im folgenden Abschnitt dieses Artikels detailliert beschrieben werden.

Kernforschung

Die Entdeckung des Neutrons durch Chadwick schuf die Voraussetzungen für die Entdeckung der Kernspaltung und die Entwicklung von Kriegswaffen mit dieser Technologie.

Chadwick fand heraus, dass der Kern dieses Materials durch die Beschießung eines Neutronenatoms durchdrungen und geteilt werden kann, wodurch eine signifikante Menge an Energie erzeugt wird.

Von dort kündigte Chadwick die unvermeidliche Natur dieser Art von Technologie für die Entwicklung von Kriegswaffen an und wurde direkt in die diplomatischen Fragen dieses Prozesses in den USA einbezogen. UU und England.

Chadwick arbeitete zwischen 1943 und 1945 zusammen mit anderen amerikanischen und kanadischen Wissenschaftlern am Bau der Atombombe mit.

Er leitete die englische wissenschaftliche Delegation, die im Labor von Los Alamos in New Mexico (USA) arbeitete. 1939 begannen die Vereinigten Staaten mit der Untersuchung des Manhattan-Projekts, dem Codenamen der Atombombe.

Präsident Franklin Delano Roosevelt wurde von den Nuklearwissenschaftlern Edward Teller, Leó Szilárd und Eugene Wigner durch Albert Einstein über die Nutzung der Kernspaltung für die Bombenproduktion durch die Nazis gewarnt.

Entdeckung des Tritiums

Tritium war bereits 1911 vom englischen Wissenschaftler Joseph John Thomson identifiziert worden, aber er glaubte, dass es ein dreiatomiges Molekül war.

Ernest Rutherford hatte es bereits angekündigt, aber erst 1934 wurde Chadwick von Rutherfords Team als Wasserstoffisotop eingestuft.

Tritium ist ein radioaktives Isotop von Wasserstoff, dessen Symbol ³H ist. Es besteht aus einem Kern, der aus einem Proton und zwei Neutronen besteht.

Tritium wird durch Beschuss mit Neutronen erzeugt, die frei von Stickstoff-, Lithium- und Borzielen sind.

Erleichterung der Spaltung von Uran 235

Die Entdeckung des Neutrons durch James Chadwick erleichterte die Kernspaltung; Das heißt, die Trennung von Uran 235 von Uran -238, einem chemischen Element, das in der Natur vorkommt.

Die Anreicherung von Uran 235 ist das Verfahren, dem natürliches Uran ausgesetzt wird, um Isotop 235 zu erhalten und Kernenergie zu produzieren. Spaltung ist eine nukleare Reaktion; das heißt, es wird im Kern des Atoms ausgelöst.

Diese chemische Reaktion tritt auf, wenn ein schwerer Kern in zwei oder mehr kleinere Kerne und in einige Nebenprodukte wie Photonen (Gammastrahlen), freie Neutronen und andere Fragmente des Kerns geteilt wird.

Vertrag über die Bestrahlung radioaktiver Stoffe

1930 schrieb James Chadwick eine Abhandlung über die Strahlung radioaktiver Substanzen.

Chadwick gelang es, die Masse des Neutrons zu messen und daraus zu schließen, dass es dem Proton ähnlich war, mit dem Unterschied, dass es eine neutrale elektrische Ladung hatte.

Dann schloss er, dass der Atomkern aus Neutronen und Protonen bestand und dass die Anzahl der Protonen ähnlich der von Elektronen war.

Seine Forschungen und Beiträge zur Arbeit des Physiklabors der Universität von Manchester und der Universität von Cambridge in England waren Schlüssel zum Wissen über die Kernenergie und den Aufbau des atomaren Modells von Rutherford.

Artikel von Interesse

Atommodell von Schrödinger.

Atommodell von Broglie.

Atommodell von Heisenberg.

Atommodell von Perrin.

Atommodell von Thomson.

Atommodell von Dalton.

Atommodell von Dirac Jordan.

Atommodell von Demokrit.

Atommodell von Bohr.

Referenzen

1. J. Chadwick, Die Existenz eines Neutrons, Proc. Roy. Soc. A 136 (1932) Aufgerufen am 18. Dezember 2017 von chemteam.info
2. Chadwick (1891-1974). Konsultiert von losavancedelaquimica.com
3. James Chadwick - Biografie. Konsultiert von buscabiografias.com
4. Pérez Aguirre, Gabriela. Chemie 1. Ein konstruktivistischer Ansatz, Band 1. Konsultiert von books.google.com
5. James Chadwick Auf es.wikipedia.org konsultiert
6. Brown, Andrew (1997). Das Neutron und die Bombe: eine Biographie von Sir James Chadwick. Oxford Universitätspresse. Von Amazon.de wiederhergestellt
7. James Chadwick (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Von: britannica.com
8. James Chadwick (s.f.). Von: athericheritage.org
9. James Chadwick (s.f.). Von: famousscientists.org
10. James Chadwick - Biographisch (2014). Nobel Media AB. Von: nobelprize.org
11. James Chadwick: Biographie & Atomtheorie (s.f.). Von: study.com
12. Prinzipien der Physik (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Von: britannica.com
13. Wikipedia, Die freie Enzyklopädie (2018). Entdeckung des Neutrons. Von: en.wikipedia.org.