Chia sẻ:
Tiểu sử James Chadwick, Mô hình nguyên tử, Thí nghiệm, Đóng góp
James Chadwick (1891-1974) là một nhà vật lý người Anh hàng đầu được công nhận vì đã phát hiện ra neutron vào năm 1932. Ngay sau đó, vào năm 1935, ông đã được trao giải thưởng Nobel Vật lý vì những đóng góp của mình cho cộng đồng khoa học. Mối quan tâm của Chadwick đối với các khoản phí trung lập nảy sinh khoảng 10 năm trước khi ông có thể xác minh sự tồn tại của nó.
Trước kiểm tra này, Chadwick đã tiến hành một số thí nghiệm tỏ ra không thành công. Nó đã thành công vào năm 1932, khi nó dựa trên các thí nghiệm của Pháp Irène Joliot-Curie và Frédéric Joliot. Sau đó, Chadwick đã tận tâm nghiên cứu việc sử dụng phân hạch hạt nhân để tạo ra vũ khí chiến tranh.
Chỉ số
- 1 Tiểu sử
- 1.1 Nguồn gốc
- 1.2 Đào tạo học thuật
- 1.3 Sự nghiệp chuyên nghiệp
- Dự án 1.4 Manhattan
- Kho vũ khí hạt nhân 1.5 cho Anh
- 2 mô hình nguyên tử của Chadwick
- 3 thí nghiệm
- 3.1 Phân hạch hạt nhân
- 4 Đóng góp của Chadwick cho khoa học
- 5 điều quan tâm
- 6 tài liệu tham khảo
Tiểu sử
Nguồn gốc
Chadwick sinh ra ở thị trấn Bollington, phía đông bắc nước Anh, vào ngày 20 tháng 10 năm 1891. Ông là con trai của hai công nhân khiêm tốn: cha ông làm việc trong hệ thống đường sắt và mẹ ông là một công nhân nội địa..
Ngay từ khi còn nhỏ Chadwick đã nổi bật như một đứa trẻ hướng nội và cực kỳ thông minh. Anh bắt đầu học trung học ở Manchester, và năm 16 tuổi đã giành được học bổng để nghiên cứu vật lý thuần túy tại Đại học Victoria hiện đã tuyệt chủng..
Đội hình học thuật
Lời hứa trẻ về vật lý bắt đầu việc học đại học chính thức vào năm 1908, ở tuổi 17.
Ông có một sự nghiệp nổi bật trong học viện, và trong năm cuối cùng của sự nghiệp, ông phụ trách nghiên cứu giải thưởng Ernest Rutheford về sự tan rã của các nguyên tố và hóa học của các chất phóng xạ.
Sau khi lấy được bằng Vật lý vào năm 1911, anh đăng ký học Thạc sĩ Vật lý, đạt đến đỉnh cao vào năm 1913. Trong thời gian đó, anh tiếp tục làm việc tay đôi với Rutheford trong phòng thí nghiệm của mình..
Sau đó, anh được hưởng một học bổng chuyên nghiệp cho phép chuyển đến Berlin, Đức, để nghiên cứu sâu hơn về bức xạ beta bên cạnh nhà vật lý người Đức Hans Geiger tại Technische Hochschule.
Trong thời gian ở Berlin, ông bắt đầu Chiến tranh thế giới thứ nhất, vào tháng 7 năm 1914. Do bị buộc tội gián điệp, ông đã bị giam trong một trại tập trung cho thường dân ở Ruhleben cho đến năm 1918.
Năm 1919 Chadwick trở về Anh và bắt đầu học tiến sĩ tại Đại học Cambridge. Trong thời gian đó, ông đã tham gia vào công việc nghiên cứu của Rutheford, người lúc đó đang lãnh đạo Phòng thí nghiệm Cavendish của tổ chức nổi tiếng.
Năm 1921, khi 21 tuổi, ông lấy bằng tiến sĩ (Tiến sĩ. Bác sĩ triết học), bằng cách trình bày một bài nghiên cứu đặc biệt về lực hạt nhân và số nguyên tử.
Năm 1923, ông được bổ nhiệm làm trợ lý giám đốc nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Cavendish ở Cambridge. Chadwick phục vụ trong vai trò này cho đến năm 1935, khi ông quyết định chuyển đến Đại học Liverpool.
Sự nghiệp chuyên nghiệp
Nhờ những đóng góp khoa học của mình, ông đã trở thành người xứng đáng với huy chương Hughes năm 1932. Sự công nhận này, được trao bởi Hiệp hội Hoàng gia Luân Đôn, thưởng cho những người khám phá về khoa học vật lý và / hoặc các ứng dụng thực tế của họ.
Năm 1935, ông được trao giải thưởng Nobel Vật lý vì phát hiện ra neutron như một hạt cơ bản không có điện tích nằm trong hạt nhân nguyên tử.
Trong Chiến tranh thế giới thứ hai Chadwick đã tham gia tích cực vào Ủy ban MAUD của Anh, một ủy ban được thành lập để phân tích tính khả thi của việc sử dụng công nghệ hạt nhân trong sản xuất bom.
James Chadwick cũng là một phần quan trọng của Dự án hợp kim ống, một chương trình nghiên cứu được Vương quốc Anh ủy quyền và tài trợ với sự hỗ trợ từ Canada, để phát triển vũ khí hạt nhân trong Thế chiến II.
Chadwick nổi bật vì sự dí dỏm và chính trị trong giai đoạn này, vì các đề xuất của ông đóng vai trò là cầu nối cho các cuộc đàm phán hợp tác nghiên cứu giữa Vương quốc Anh, Canada và Hoa Kỳ..
Dự án Manhattan
Đến cuối Thế chiến thứ hai, Chadwick cầm dùi cui của sứ mệnh Anh trong Dự án Manhattan. Sau đó là một dự án nghiên cứu chung giữa Hoa Kỳ, Vương quốc Anh và Canada, để phát triển quả bom nguyên tử đầu tiên.
Chadwick có quyền truy cập miễn phí vào tất cả các thông tin bí mật của dự án: thiết kế, kế hoạch, dữ liệu, ngân sách, v.v., mặc dù là một thường dân và không phải là người Mỹ; Điều đáng chú ý là cả hai điều kiện là độc quyền để tham gia vào dự án.
Sau đó, ông được đặt tên là quý ông người Anh vào năm 1945, và một năm sau EE. UU trao tặng ông Huân chương Công trạng vì đóng góp giá trị của ông trong Dự án Manhattan.
Kho vũ khí hạt nhân cho Anh
Vào cuối Thế chiến thứ hai, Chadwick đã thúc đẩy với động lực lớn, sáng kiến của Vương quốc Anh để phát triển kho vũ khí hạt nhân của riêng mình.
Để theo đuổi mục tiêu đó, Chadwick được bầu làm thành viên của Ủy ban cố vấn năng lượng nguyên tử của Anh, đồng thời tham gia với tư cách là đại diện của Vương quốc Anh trước Ủy ban Năng lượng nguyên tử của Liên hợp quốc..
Khoảng năm 1948, James Chadwick là giáo sư tại Đại học Gonville & Caius thuộc Đại học Cambridge. Sau đó, vào năm 1950, ông lại được Hiệp hội Hoàng gia Luân Đôn trao tặng một lần nữa khi nhận Huân chương Copley.
8 năm sau, anh quyết định nghỉ hưu tự nguyện đến Bắc Wales. James Chadwick qua đời vào ngày 24 tháng 7 năm 1974 tại thành phố Cambridge.
Mô hình nguyên tử của Chadwick
Mô hình nguyên tử của Chadwick tập trung vào mô hình hạt nhân nguyên tử cấu thành không chỉ bởi các proton (điện tích dương), mà còn bởi neutron (điện tích trung tính).
Sự nhiệt tình của Chadwick để chứng minh sự tồn tại của các hạt trung tính đã được tạo ra vào những năm 1920. Tuy nhiên, vào thời điểm đó, nhà khoa học hàng đầu đã thực hiện nhiều nỗ lực vô ích. Một thập kỷ sau Chadwick đã sao chép các thí nghiệm của Irène Joliot-Curie (con gái của Marie Curie và Pierre Curie) và Frédéric Joliot (chồng của Irène) ở Pháp.
Cặp nhà khoa học này đã đạt được việc trục xuất các proton từ một mẫu sáp parafin bằng tia gamma.
Chadwick nghĩ rằng sự phát xạ của tia gamma chứa các hạt trung tính và các hạt này là những hạt đã va vào mẫu sáp, sau đó tạo ra sự giải phóng các proton từ sáp.
Do đó, ông đã cố gắng tái tạo các thí nghiệm này trong Phòng thí nghiệm Cavendish và sử dụng polonium - thứ đã được Curies sử dụng làm nguồn tia gamma - để chiếu xạ beryllium bằng các hạt alpha..
Sau đó, bức xạ này tác động lên một mẫu sáp parafin tương tự, và các proton của mẫu nói trên đã bị trục xuất mạnh mẽ khỏi vật liệu.
Hành vi của các proton được quan sát thông qua một buồng ion hóa nhỏ, thích nghi với thí nghiệm của chính Chadwick.
Chadwick phát hiện ra rằng hành vi của các proton được giải phóng bởi sáp chỉ có thể được giải thích nếu các hạt đó đã va vào các hạt trung hòa điện khác và có khối lượng rất giống nhau.
Hai tuần sau, James Chadwick đã xuất bản một bài báo trên tạp chí khoa học Thiên nhiên về sự tồn tại có thể của neutron.
Tuy nhiên, Chadwick đã hình dung mô hình ban đầu xem xét rằng neutron là sự sắp xếp bao gồm một proton và một electron, tạo ra điện tích trung tính. Sau đó, nhà vật lý người Đức Werner Heisenberg đã chỉ ra rằng neutron là một hạt cơ bản và duy nhất.
Thí nghiệm
Sau khi phát hiện ra neutron, Chadwick tập trung vào việc tiến xa hơn và xa hơn đối với đặc tính của thành phần nguyên tử mới này.
Việc phát hiện ra neutron và mô hình nguyên tử của Chadwick đã cách mạng hóa quan điểm truyền thống của khoa học, đưa ra sự va chạm của neutron với hạt nhân nguyên tử và trục xuất các proton bên ngoài nguyên tử.
Phân hủy beta là một quá trình trong đó các hạt beta (electron hoặc positron) được phát ra từ hạt nhân của nguyên tử, để cân bằng sự hiện diện của các proton và neutron trong hạt nhân nguyên tử.
Do quá trình này, nhiều thí nghiệm đã được thực hiện trên toàn thế giới, được thúc đẩy bởi việc phát hiện ra Chadwick, để tạo ra sự chuyển đổi một số neutron thành proton..
Do mỗi nguyên tố hóa học được xác định theo số lượng proton mà nó sở hữu, các thí nghiệm trước đó đã mở ra cơ hội cho việc tạo ra và / hoặc khám phá các nguyên tố hóa học mới với số lượng proton lớn hơn..
Phản ứng phân hạch hạt nhân
Chadwick nhấn mạnh các phân tích sau này của ông trong việc sử dụng neutron để phân chia các nguyên tử hạt nhân nặng thành nhiều hạt nhân nhỏ hơn, thông qua quá trình phân hạch hạt nhân..
Nó được đặt tên theo cách này vì sự phân chia xảy ra trong hạt nhân của nguyên tử và tạo ra một lượng năng lượng cực lớn. Khái niệm này được sử dụng để thiết kế vũ khí hạt nhân mạnh mẽ.
Chadwick thậm chí đã tài trợ cho việc mua một máy gia tốc hạt trong thời gian ở Liverpool, và vì điều này, ông đã sử dụng một phần tiền có được khi giành giải thưởng Nobel năm 1935.
Những đóng góp của Chadwick cho khoa học
Trong số những đóng góp của James Chadwick cho khoa học, nhấn mạnh việc phát hiện ra neutron, ông đã giành giải thưởng Nobel Vật lý năm 1935. Ông cũng tham gia chế tạo bom nguyên tử ở Hoa Kỳ, viết về bức xạ các chất phóng xạ và phát hiện ra chất triti.
Việc phát hiện ra neutron
Trong quá trình điều tra tại Phòng thí nghiệm Cavendish ở Cambridge, Rutherford và Chadwick đã tiến hành thí nghiệm với các hạt alpha để nghiên cứu bản chất của hạt nhân nguyên tử. Điều đáng chú ý là hạt nhân nguyên tử được phát hiện bởi Rutherford vào năm 1911.
Những cuộc điều tra này đã được thực hiện bằng cách phân tích một bức xạ chưa từng thấy trước đây phát ra từ berili, khi vật liệu này bị phơi bày trước sự bắn phá của các hạt alpha.
Bức xạ này được tạo thành từ các hạt có khối lượng rất giống với khối lượng của proton, nhưng không có điện tích. Những hạt này được gọi là neutron, do tính trung lập của thành phần của chúng.
Chadwick đã thực hiện khám phá này vào giữa năm 1932 và cùng với đó, ông đã xác định các tiền đề của mô hình nguyên tử của Chadwick, các chi tiết được nêu chi tiết trong phần sau của bài viết này..
Nghiên cứu hạt nhân
Việc phát hiện ra neutron của Chadwick đã tạo ra kịch bản thuận lợi cho việc phát hiện phân hạch hạt nhân và phát triển vũ khí chiến tranh với công nghệ này.
Chadwick nhận thấy rằng, bằng cách bắn phá nguyên tử của một nguyên tố bằng neutron, hạt nhân của vật liệu này có thể bị xuyên thủng và phân chia, tạo ra một lượng năng lượng đáng kể.
Từ đó, Chadwick tuyên bố bản chất tất yếu của loại công nghệ này để phát triển vũ khí chiến tranh, và tham gia trực tiếp vào các vấn đề ngoại giao liên quan đến quá trình này ở Hoa Kỳ. UU và nước Anh.
Chadwick hợp tác chế tạo bom nguyên tử cùng với các nhà khoa học Mỹ và Canada khác trong giai đoạn 1943-1945.
Ông phụ trách chỉ đạo phái đoàn khoa học người Anh làm việc trong phòng thí nghiệm Los Alamos ở New Mexico, Hoa Kỳ. Năm 1939, Hoa Kỳ khởi xướng điều tra Dự án Manhattan, tên mã nhận bom nguyên tử.
Tổng thống Franklin Delano Roosevelt đã được cảnh báo bởi các nhà khoa học hạt nhân Edward Teller, Leó Szilárd và Eugene Wigner, thông qua Albert Einstein, về việc sử dụng phân hạch hạt nhân để sản xuất bom của Đức quốc xã.
Khám phá về triti
Triti đã được xác định vào năm 1911 bởi nhà khoa học người Anh Joseph John Thomson, nhưng ông tin rằng đó là một phân tử triatomic.
Ernest Rutherford đã công bố nó, nhưng mãi đến năm 1934, Chadwick, làm việc cho nhóm của Rutherford, đã xếp nó vào vị trí đồng vị hydro..
Tritium là đồng vị phóng xạ của hydro, có ký hiệu là ³H. Nó bao gồm một hạt nhân được hình thành bởi một proton và hai neutron.
Tritium được tạo ra bằng cách bắn phá với các neutron không chứa các mục tiêu nitơ, lithium và boron.
Tạo thuận lợi cho sự phân hạch của urani 235
Việc phát hiện ra neutron của James Chadwick đã tạo điều kiện cho quá trình phân hạch hạt nhân; đó là tách uranium 235 khỏi uranium -238, một nguyên tố hóa học có trong tự nhiên.
Việc làm giàu uranium 235 là quá trình uranium tự nhiên phải chịu để thu được đồng vị 235 và tạo ra năng lượng hạt nhân. Phân hạch là một phản ứng hạt nhân; đó là, được kích hoạt trong hạt nhân của nguyên tử.
Phản ứng hóa học này xảy ra khi một hạt nhân nặng được chia thành hai hoặc nhiều hạt nhân nhỏ hơn và trong một số sản phẩm phụ như photon (tia gamma), neutron tự do và các mảnh khác của hạt nhân..
Hiệp ước về bức xạ của chất phóng xạ
Năm 1930, James Chadwick đã viết một chuyên luận về bức xạ các chất phóng xạ.
Chadwick đã đo được khối lượng của neutron và suy ra rằng nó tương tự như proton với một điểm khác biệt: nó có điện tích trung tính.
Sau đó, ông kết luận rằng hạt nhân nguyên tử gồm có neutron và proton và số lượng proton tương tự như của electron.
Nghiên cứu và đóng góp của ông cho công việc của phòng thí nghiệm vật lý của Đại học Manchester và Đại học Cambridge ở Anh, là chìa khóa cho kiến thức về năng lượng hạt nhân và xây dựng mô hình nguyên tử của Rutherford.
Bài viết quan tâm
Mô hình nguyên tử của Schrödinger.
Mô hình nguyên tử của Broglie.
Mô hình nguyên tử của Heisenberg.
Mô hình nguyên tử của Perrin.
Mô hình nguyên tử của Thomson.
Mô hình nguyên tử của Dalton.
Mô hình nguyên tử của Dirac Jordan.
Mô hình nguyên tử của Democritus.
Mô hình nguyên tử của Bohr.
Tài liệu tham khảo
- J. Chadwick, Sự tồn tại của một neutron, Proc. Roy. Soc. 136 (1932) Truy cập ngày 18 tháng 12 năm 2017 từ chemteam.info
- Chadwick (1891-1974). Tư vấn của losavancesdelaquimica.com
- James Chadwick - tiểu sử. Tư vấn của buscabiografias.com
- Pérez Aguirre, Gabriela. Hóa học 1. Phương pháp tiếp cận xây dựng, Tập 1. Được tư vấn bởi Books.google.com
- James Chadwick. Tư vấn trên es.wikipedia.org
- Brown, Andrew (1997). Neutron và quả bom: tiểu sử của Ngài James Chadwick. Nhà xuất bản Đại học Oxford. Phục hồi từ amazon.co.uk
- James Chadwick (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Lấy từ: britannica.com
- James Chadwick (s.f.). Lấy từ: Atom Richitage.org
- James Chadwick (s.f.). Lấy từ: famousscientists.org
- James Chadwick - Tiểu sử (2014). Giải thưởng truyền thông AB. Lấy từ: nobelprize.org
- James Chadwick: Tiểu sử & Lý thuyết nguyên tử (s.f.). Lấy từ: học.com
- Nguyên tắc của khoa học vật lý (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Lấy từ: britannica.com
- Wikipedia, Bách khoa toàn thư miễn phí (2018). Khám phá neutron. Lấy từ: en.wikipedia.org.