Biografia di James Chadwick, modello atomico, esperimenti, contributi

James Chadwick (1891-1974) fu un importante fisico inglese riconosciuto per la scoperta del neutrone nel 1932. Poco dopo, nel 1935, fu insignito del premio Nobel per la fisica per il suo contributo alla comunità scientifica. La preoccupazione di Chadwick per le accuse neutrali sorse circa 10 anni prima che fosse in grado di dimostrare la sua esistenza.

Prima di questo controllo, Chadwick ha condotto diversi esperimenti che si sono rivelati infruttuosi. Ha avuto successo nel 1932, quando si basava sugli esperimenti dei francesi Irène Joliot-Curie e Frédéric Joliot. In seguito, Chadwick si dedicò alla ricerca sull'uso della fissione nucleare per la creazione di armi da guerra.

indice

• 1 biografia
  • 1.1 Origini
  • 1.2 Formazione accademica
  • 1.3 Carriera professionale
  • 1.4 Progetto Manhattan
  • 1.5 Arsenale nucleare per l'Inghilterra
• 2 Modello atomico di Chadwick
• 3 esperimenti
  • 3.1 Fissione nucleare
• 4 contributi di Chadwick alla scienza
• 5 articoli di interesse
• 6 riferimenti

biografia

inizio

Chadwick nacque nella città di Bollington, nel nord-est dell'Inghilterra, il 20 ottobre 1891. Era figlio di due umili lavoratori: suo padre lavorava nel sistema ferroviario e sua madre faceva il domestico.

Da un giovanissimo Chadwick, si è distinto come un bambino introverso ed estremamente intelligente. Ha iniziato la scuola superiore a Manchester, e all'età di 16 anni ha vinto una borsa di studio per studiare la fisica pura presso l'ormai defunta Victoria University di Manchester.

Formazione accademica

La giovane promessa di fisica iniziò i suoi studi universitari formalmente nel 1908, a 17 anni.

Ha avuto una brillante carriera nell'accademia e nell'ultimo anno della sua carriera è stato responsabile della ricerca del Nobel Ernest Rutheford sulla disintegrazione degli elementi e la chimica delle sostanze radioattive.

Dopo essersi laureato in Fisica nel 1911, si iscrisse al Master in Fisica, che culminò con successo nel 1913. Durante quel periodo continuò a lavorare mano nella mano con Rutheford nel suo laboratorio.

In seguito, è stato beneficiato da una borsa di studio professionale che ha permesso il suo trasferimento a Berlino, in Germania, per ulteriori ricerche sulle radiazioni beta con il fisico tedesco Hans Geiger presso la Technische Hochschule.

Durante il suo soggiorno a Berlino iniziò la prima guerra mondiale, nel luglio del 1914. A causa di un'accusa di spionaggio, fu internato in un campo di concentramento per civili a Ruhleben fino al 1918.

Nel 1919 Chadwick tornò in Inghilterra e iniziò il suo dottorato all'Università di Cambridge. Nel frattempo, si unì al lavoro di ricerca di Rutheford, che allora dirigeva il Cavendish Laboratory della rinomata istituzione.

Nel 1921, a 21 anni, ha conseguito il dottorato (Ph.D. Dottore in Filosofia), presentando uno speciale lavoro di ricerca sulle forze nucleari e sui numeri atomici.

Nel 1923 fu nominato assistente direttore di ricerca presso il Cavendish Laboratory di Cambridge. Chadwick svolse questo ruolo fino al 1935, quando decise di trasferirsi all'Università di Liverpool.

Carriera professionale

Grazie ai suoi contributi scientifici divenne degno della medaglia Hughes nel 1932. Questo riconoscimento, assegnato dalla Royal Society of London, ricompensa coloro che fanno scoperte sulle scienze fisiche e / o sulle loro applicazioni pratiche.

Nel 1935 fu insignito del Premio Nobel per la fisica per la scoperta del neutrone come una particella elementare senza carica elettrica situata nel nucleo atomico.

Durante la seconda guerra mondiale Chadwick partecipò attivamente al comitato britannico del MAUD, una commissione creata per analizzare la fattibilità dell'uso della tecnologia nucleare nella fabbricazione di una bomba.

James Chadwick era anche una parte nevralgica del Tube Alloys Project, un programma di ricerca autorizzato finanziato dal Regno Unito con il sostegno del Canada, per sviluppare armi nucleari durante la seconda guerra mondiale.

Chadwick si distinse per il suo spirito e il suo equilibrio politico durante questo periodo, poiché le sue proposte servirono da ponte per i negoziati di collaborazione di ricerca tra il Regno Unito, il Canada e gli Stati Uniti.

Progetto Manhattan

Verso la fine della seconda guerra mondiale, Chadwick prese il testimone della missione britannica nel Progetto Manhattan. Quest'ultimo è stato un progetto di ricerca congiunto tra Stati Uniti, Regno Unito e Canada, con l'obiettivo di sviluppare la prima bomba atomica.

Chadwick aveva libero accesso a tutte le informazioni riservate del progetto: disegni, piani, dati, budget, ecc., Nonostante fosse un civile e non fosse americano; vale la pena notare che entrambe le condizioni erano esclusive per partecipare al progetto.

Successivamente è stato nominato gentiluomo inglese nel 1945 e un anno dopo EE. UU. Ha ricevuto la medaglia al merito per il suo contributo di valore nel Progetto Manhattan.

Arsenale nucleare per l'Inghilterra

Alla fine della seconda guerra mondiale Chadwick promosse con grande impulso l'iniziativa del Regno Unito di sviluppare il proprio arsenale nucleare.

Nel perseguire tale obiettivo, Chadwick è stato eletto membro del comitato consultivo per l'energia atomica britannica e ha anche partecipato come rappresentante del Regno Unito alla Commissione delle Nazioni Unite per l'energia atomica.

Nel 1948 James Chadwick era un professore al Gonville & Caius College dell'Università di Cambridge. Poi, nel 1950, è stato nuovamente premiato dalla Royal Society of London dopo aver ricevuto la medaglia Copley.

8 anni dopo decide di ritirarsi volontariamente nel Galles del Nord. James Chadwick morì il 24 luglio 1974 nella città di Cambridge.

Modello atomico di Chadwick

Il modello atomico di Chadwick si concentra sulla modellazione del nucleo atomico costituito non solo dai protoni (cariche positive), ma anche dai neutroni (cariche neutre).

L'ansia di Chadwick di dimostrare l'esistenza di particelle neutre fu generata negli anni 1920. Tuttavia, a quel tempo lo scienziato principale fece molti tentativi invano. Un decennio dopo Chadwick ha replicato gli esperimenti di Irène Joliot-Curie (figlia di Marie Curie e Pierre Curie) e Frédéric Joliot (marito di Irène) in Francia.

Questa coppia di scienziati aveva raggiunto l'espulsione di protoni da un campione di paraffina usando raggi gamma.

Chadwick pensava che l'emissione dei raggi gamma contenesse particelle neutre e che queste particelle fossero quelle che avevano colpito il campione di cera, inducendo successivamente il rilascio di protoni dalla cera.

Pertanto, ha cercato di replicare questi esperimenti nel laboratorio Cavendish e usato il polonio - che era stato usato dai Curie come fonte di raggi gamma - per irradiare il berillio con particelle alfa.

Quindi, questa radiazione colpì un campione simile di paraffina e i protoni di quel campione furono violentemente espulsi dal materiale.

Il comportamento dei protoni è stato osservato attraverso una piccola camera di ionizzazione, adattata all'esperimento dallo stesso Chadwick.

Chadwick rilevò che il comportamento dei protoni rilasciati dalla cera poteva essere spiegato solo se quelle particelle avevano colpito altre particelle elettricamente neutre e con una massa molto simile.

Due settimane dopo, James Chadwick pubblicò un articolo sulla rivista scientifica natura sulla possibile esistenza di neutroni.

Tuttavia, Chadwick concepì inizialmente il modello considerando che il neutrone era un accordo costituito da un protone e un elettrone, che generò la carica neutra. Successivamente, il fisico tedesco Werner Heisenberg mostrò che il neutrone era una particella unica ed elementare.

esperimenti

Dopo la scoperta del neutrone, Chadwick si concentrò su come andare oltre la caratterizzazione di questa nuova componente atomica.

La scoperta del neutrone e del modello atomico di Chadwick rivoluzionò la visione tradizionale della scienza, date le collisioni dei neutroni con i nuclei atomici e l'espulsione dei protoni all'esterno dell'atomo.

La decomposizione beta è un processo attraverso il quale particelle beta (elettrone o positrone) vengono emesse dal nucleo dell'atomo, per bilanciare la presenza di protoni e neutroni nel nucleo atomico.

A causa di questo processo, molti esperimenti furono condotti in tutto il mondo, motivati ​​dalla scoperta di Chadwick, per indurre la conversione di alcuni neutroni in protoni.

Poiché ogni elemento chimico è identificato in base al numero di protoni che possiede, esperimenti precedenti hanno aperto la porta alla creazione e / o alla scoperta di nuovi elementi chimici con un maggior numero di protoni al suo attivo.

Fissione nucleare

Chadwick enfatizzò le sue analisi successive sull'uso dei neutroni per dividere gli atomi di nuclei pesanti in diversi nuclei più piccoli, attraverso il processo di fissione nucleare.

È chiamato così perché la divisione avviene nel nucleo dell'atomo e produce una quantità estremamente grande di energia. Questo concetto è stato utilizzato per la progettazione di potenti armi nucleari.

Chadwick anche finanziato l'acquisto di un acceleratore di particelle, mentre a Liverpool, e ha usato una parte del ricavato a vincere il Premio Nobel nel 1935.

I contributi di Chadwick alla scienza

Tra i contributi di James Chadwick scienza mette in evidenza la scoperta del neutrone, per il quale ha vinto il Premio Nobel per la Fisica nel 1935. Ha inoltre partecipato alla costruzione della bomba atomica negli Stati Uniti, ha scritto sulle radiazioni provenienti da sostanze radioattive e scoperto trizio .

La scoperta del neutrone

Durante la sua ricerca in laboratorio Cavendish, Cambridge Chadwick, Rutherford e gli esperimenti condotti con particelle alfa per indagare la natura del nucleo atomico. Vale la pena notare che il nucleo atomico fu scoperto da Rutherford nel 1911.

Queste indagini furono condotte analizzando una radiazione mai vista prima emanata dal berillio, quando questo materiale fu esposto al bombardamento di particelle alfa.

Questa radiazione era costituita da particelle di massa molto simili alla massa del protone, ma senza carica elettrica. Queste particelle erano chiamate neutroni, a causa della neutralità della loro composizione.

Chadwick fece questa scoperta a metà del 1932, e con ciò definì le premesse del modello atomico di Chadwick, i cui dettagli sono dettagliati nella sezione seguente di questo articolo.

Ricerca nucleare

La scoperta del neutrone di Chadwick preparò il terreno per la scoperta della fissione nucleare e lo sviluppo di armi da guerra con questa tecnologia.

Chadwick ha scoperto che, bombardando l'atomo di un elemento con neutroni, il nucleo di questo materiale può essere penetrato e diviso, generando una quantità significativa di energia.

Da lì, Chadwick annunciò l'inevitabile natura di questo tipo di tecnologia per lo sviluppo di armi da guerra, e divenne direttamente coinvolto nelle questioni diplomatiche relative a questo processo negli Stati Uniti. UU. e l'Inghilterra.

Chadwick collaborò alla costruzione della bomba atomica insieme ad altri scienziati americani e canadesi tra il 1943 e il 1945.

Era incaricato di dirigere la delegazione scientifica inglese che lavorava nel laboratorio di Los Alamos nel New Mexico, negli Stati Uniti. Nel 1939, gli Stati Uniti iniziarono le indagini sul Manhattan Project, il nome in codice dato alla bomba atomica.

Il presidente Franklin Delano Roosevelt fu avvertito dagli scienziati nucleari Edward Teller, Leó Szilárd e Eugene Wigner, attraverso Albert Einstein, sull'uso della fissione nucleare per la produzione di bombe da parte dei nazisti.

Scoperta del trizio

Il trizio era già stato identificato nel 1911 dallo scienziato inglese Joseph John Thomson, ma credeva che fosse una molecola triatomica.

Ernest Rutherford lo aveva già annunciato, ma fu solo nel 1934, quando Chadwick, lavorando per la squadra di Rutherford, lo classificò come un isotopo di idrogeno.

Il trizio è un isotopo radioattivo dell'idrogeno, il cui simbolo è ³H. Consiste di un nucleo formato da un protone e due neutroni.

Il trizio è generato dal bombardamento con neutroni privi di obiettivi di azoto, litio e boro.

Facilitazione della fissione dell'uranio 235

La scoperta del neutrone di James Chadwick facilitò la fissione nucleare; cioè, separazione dell'uranio 235 dall'uranio -238, un elemento chimico presente in natura.

L'arricchimento dell'uranio 235 è il processo a cui viene sottoposto l'uranio naturale per ottenere l'isotopo 235 e produrre energia nucleare. La fissione è una reazione nucleare; cioè, è innescato nel nucleo dell'atomo.

Questa reazione chimica si verifica quando un nucleo pesante è diviso in due o più nuclei più piccoli e in alcuni sottoprodotti come i fotoni (raggi gamma), neutroni liberi e altri frammenti del nucleo.

Trattato sulla radiazione di sostanze radioattive

Nel 1930 James Chadwick scrisse un trattato sulla radiazione di sostanze radioattive.

Chadwick è riuscito a misurare la massa del neutrone e ha dedotto che era simile al protone con una differenza: che aveva una carica elettrica neutra.

Quindi, concluse che il nucleo atomico era composto da neutroni e protoni e che il numero di protoni era simile a quello degli elettroni.

Le sue ricerche e contributi al lavoro del laboratorio di fisica dell'Università di Manchester e dell'Università di Cambridge, in Inghilterra, furono fondamentali per la conoscenza dell'energia nucleare e la costruzione del modello atomico di Rutherford.

Articoli di interesse

Modello atomico di Schrödinger.

Modello atomico di Broglie.

Modello atomico di Heisenberg.

Modello atomico di Perrin.

Modello atomico di Thomson.

Modello atomico di Dalton.

Modello atomico di Dirac Jordan.

Modello atomico di Democrito.

Modello atomico di Bohr.

riferimenti

1. J. Chadwick, The Existence of a Neutron, Proc. Roy. Soc. A 136 (1932) Accessibile il 18 dicembre 2017 da chemteam.info
2. Chadwick (1891-1974). Consultato losavancesdelaquimica.com
3. James Chadwick - biografia. Consultato su buscabiografias.com
4. Pérez Aguirre, Gabriela. Chimica 1. Un approccio costruttivista, volume 1. Consultato da books.google.com
5. James Chadwick Consultato su es.wikipedia.org
6. Brown, Andrew (1997). The Neutron and the Bomb: una biografia di Sir James Chadwick. Oxford University Press. Recuperato da amazon.co.uk
7. James Chadwick (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Estratto da: britannica.com
8. James Chadwick (s.f.). Estratto da: atomicheritage.org
9. James Chadwick (s.f.). Estratto da: famousscientists.org
10. James Chadwick - Biographical (2014). Nobel Media AB. Estratto da: nobelprize.org
11. James Chadwick: Biography & Atomic Theory (s.f.). Estratto da: study.com
12. Principi di scienza fisica (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Estratto da: britannica.com
13. Wikipedia, l'enciclopedia libera (2018). Scoperta del neutrone. Estratto da: en.wikipedia.org.