JAMES CHADWICK: BIOGRAFIA, MODELLO ATOMICO, ESPERIMENTI - SCIENZA - 2024

James Chadwick (1891-1974) è stato un importante fisico inglese riconosciuto per la scoperta del neutrone nel 1932. Poco dopo, nel 1935, è stato 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 provare la loro esistenza.

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

Biografia

origini

Chadwick è nato nella città di Bollington, nel nord-est dell'Inghilterra, il 20 ottobre 1891. Era figlio di due umili lavoratori: suo padre lavorava alla rete ferroviaria e sua madre era una collaboratrice domestica.

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

Formazione accademica

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

Ha avuto un passaggio eccezionale attraverso l'accademia, e nell'ultimo anno della sua carriera ha partecipato alle indagini del premio Nobel Ernest Rutheford sulla disintegrazione degli elementi e la chimica delle sostanze radioattive.

Dopo aver conseguito la laurea in Fisica nel 1911, si iscrisse a un master in Fisica, che completò con successo nel 1913. Durante quel periodo, continuò a lavorare mano nella mano con Rutheford nel suo laboratorio.

Successivamente, gli è stata assegnata una borsa di studio professionale che gli ha permesso di trasferirsi a Berlino, in Germania, per ulteriori ricerche sulle radiazioni beta insieme al fisico tedesco Hans Geiger presso la Technische Hochschule.

Durante la sua permanenza a Berlino, nel luglio 1914 iniziò la prima guerra mondiale. 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 dottorato all'Università di Cambridge. Nel frattempo, si è unito al lavoro di ricerca di Rutheford, che a quel tempo dirigeva il Cavendish Laboratory della rinomata istituzione.

Nel 1921, all'età di 21 anni, ha conseguito il dottorato di ricerca presso Philosophie Doctor, presentando uno speciale documento di ricerca sulle forze nucleari e sui numeri atomici.

Nel 1923 fu nominato vicedirettore della ricerca al Cambridge Cavendish Laboratory. Chadwick ha ricoperto questo ruolo fino al 1935, quando ha deciso di trasferirsi all'Università di Liverpool.

carriera

Grazie ai suoi contributi scientifici, gli è stata conferita la medaglia Hughes nel 1932. Questo riconoscimento, concesso dalla Royal Society of London, premia coloro che fanno scoperte sulle scienze fisiche e / o sulle loro applicazioni pratiche.

Nel 1935 gli fu conferito il Premio Nobel per la Fisica per la scoperta del neutrone come particella elementare priva di carica elettrica situata nel nucleo atomico.

Durante la seconda guerra mondiale Chadwick ha avuto una partecipazione attiva nel Comitato britannico del MAUD, una commissione creata per analizzare la fattibilità dell'uso della tecnologia nucleare nella fabbricazione di una bomba.

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

Chadwick è stato notato per il suo spirito e il suo equilibrio politico durante questo periodo, poiché le sue proposte sono servite da ponte per negoziati investigativi collaborativi tra il Regno Unito, il Canada e gli Stati Uniti.

Progetto Manhattan

Verso la fine della seconda guerra mondiale, Chadwick ha assunto il testimone della missione britannica nel Progetto Manhattan. Quest'ultimo era 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, stime, ecc., Nonostante fosse un civile e non un americano; Vale la pena notare che entrambe le condizioni erano esclusive per partecipare al progetto.

Successivamente è stato nominato cavaliere inglese nel 1945 e un anno dopo gli Stati Uniti gli hanno conferito la Medal of Merit per il suo contributo di coraggio al Progetto Manhattan.

Arsenale nucleare per l'Inghilterra

Alla fine della seconda guerra mondiale, Chadwick ha fortemente promosso l'iniziativa per il Regno Unito di sviluppare un proprio arsenale nucleare.

Nel perseguire tale obiettivo, Chadwick è stato eletto membro del Comitato consultivo britannico per l'energia atomica e ha anche servito come rappresentante del Regno Unito presso la Commissione per l'energia atomica delle Nazioni Unite.

Intorno al 1948 James Chadwick prestò servizio come professore al Gonville & Caius College, Università di Cambridge. Poi, nel 1950, è stato nuovamente onorato dalla Royal Society of London ricevendo la Copley Medal.

8 anni dopo decide di ritirarsi volontariamente nel Galles del Nord. James Chadwick è morto 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 da protoni (cariche positive), ma anche da neutroni (cariche neutre).

Gli sforzi di Chadwick per dimostrare l'esistenza di particelle neutre iniziarono negli anni 1920. Tuttavia, a quel tempo l'eminente scienziato fece più tentativi inutilmente. Un decennio dopo Chadwick replicò 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 era riuscita a espellere i protoni da un campione di paraffina usando i raggi gamma.

Chadwick credeva che l'emissione di raggi gamma contenesse particelle neutre e che queste particelle fossero quelle che si erano scontrate con il campione di cera, inducendo successivamente il rilascio di protoni dalla cera.

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

Questa radiazione ha poi avuto un impatto su un campione simile di paraffina ei protoni in quel campione sono stati violentemente espulsi dal materiale.

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

Chadwick ha rilevato che il comportamento dei protoni rilasciati dalla cera poteva essere spiegato solo se quelle particelle si fossero scontrate con altre particelle elettricamente neutre e con una massa molto simile.

Due settimane dopo, James Chadwick ha pubblicato un articolo sulla rivista scientifica Nature sulla possibile esistenza dei neutroni.

Tuttavia, Chadwick inizialmente concepì il modello considerando che il neutrone era una disposizione composta da un protone e un elettrone, che generava la carica neutra. Successivamente, il fisico tedesco Werner Heisenberg ha dimostrato che il neutrone era una singola particella elementare.

esperimenti

Dopo la scoperta del neutrone, Chadwick si è concentrato sull'andare sempre più in là rispetto alla caratterizzazione di questa nuova componente atomica.

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

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

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

Poiché ogni elemento chimico viene 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 numero maggiore di protoni sotto la cintura.

Fisione nucleare

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

È chiamato in questo modo 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 ha persino finanziato l'acquisto di un acceleratore di particelle durante il suo soggiorno a Liverpool, utilizzando una parte dei proventi della vittoria del Premio Nobel nel 1935 per questo.

I contributi di Chadwick alla scienza

I contributi di James Chadwick alla scienza includono la scoperta del neutrone, per il quale vinse il Premio Nobel per la Fisica nel 1935. Partecipò anche alla costruzione della bomba atomica negli Stati Uniti, scrisse di radiazioni da sostanze radioattive e scoprì il trizio. .

La scoperta del neutrone

Durante la loro ricerca presso il Cavendish Laboratory di Cambridge, Rutherford e Chadwick hanno condotto esperimenti con particelle alfa per indagare sulla natura del nucleo atomico. Vale la pena notare che il nucleo atomico fu scoperto da Rutherford nel 1911.

Queste indagini sono state condotte analizzando una radiazione mai vista prima emanata dal berillio, quando questo materiale è stato esposto al bombardamento di particelle alfa.

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

Chadwick fece questa scoperta a metà del 1932, definendo così le premesse del modello atomico di Chadwick, i cui dettagli sono dettagliati nella sezione successiva di questo articolo.

Indagini nucleari

La scoperta del neutrone da parte di Chadwick ha posto le basi 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'inevitabilità di questo tipo di tecnologia per lo sviluppo di armi da guerra, e fu direttamente coinvolto negli affari diplomatici relativi a questo processo negli Stati Uniti e in Inghilterra.

Chadwick ha collaborato 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 Los Álamos, nel New Mexico, negli Stati Uniti. Nel 1939 gli Stati Uniti iniziarono le ricerche sul Progetto Manhattan, il nome in codice della bomba atomica.

Il presidente Franklin Delano Roosevelt è stato avvertito dagli scienziati nucleari Edward Teller, Leó Szilárd ed Eugene Wigner, tramite 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.

Anche Ernest Rutherford lo aveva già annunciato, ma fu solo nel 1934 che Chadwick, che lavorava per il team di Rutherford, lo catalogò come un isotopo dell'idrogeno.

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

Il trizio è generato dal bombardamento con neutroni liberi di bersagli di azoto, litio e boro.

Facilitazione della fissione dell'uranio 235

La scoperta del neutrone da parte di James Chadwick ha facilitato la fissione nucleare; cioè la separazione dell'uranio 235 dall'uranio -238, un elemento chimico che si trova in natura.

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

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

Trattato sulla radiazione di sostanze radioattive

Nel 1930 James Chadwick scrisse un trattato sulle radiazioni da sostanze radioattive.

Chadwick riuscì a misurare la massa del neutrone e ne dedusse che era simile a quella del protone con una differenza: che aveva una carica elettrica neutra.

Quindi, ha concluso 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 ei suoi contributi al lavoro del laboratorio di fisica dell'Università di Manchester e dell'Università di Cambridge in Inghilterra, sono stati 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 De Broglie.

Modello atomico di Heisenberg.

Il modello atomico di Perrin.

Il modello atomico di Thomson.

Il modello atomico di Dalton.

Modello atomico di Dirac Jordan.

Modello atomico di Democrito.

Il modello atomico di Bohr.

Modello atomico di Sommerfeld.

Riferimenti

1. J. Chadwick, The Existence of a Neutron, Proc. Roy. Soc. A 136 (1932) Estratto il 18 dicembre 2017 da chemteam.info
2. Chadwick (1891-1974). Consultato su losavancesdelaquimica.com
3. James Chadwick - biografia. Consultato su Buscabiografias.com
4. Pérez Aguirre, Gabriela. Chimica 1. A Constructivist Approach, Volume 1. Consultato da books.google.co.ve
5. James Chadwick. Consultato su es.wikipedia.org
6. Brown, Andrew (1997). Il neutrone e la bomba: una biografia di Sir James Chadwick. La stampa dell'università di Oxford. Recupero da amazon.co.uk
7. James Chadwick (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Estratto da: britannica.com
8. James Chadwick (nd). Estratto da: atomicheritage.org
9. James Chadwick (nd). Estratto da: famousscientists.org
10. James Chadwick - Biografico (2014). Nobel Media AB. Estratto da: nobelprize.org
11. James Chadwick: Biografia e teoria atomica (nd). Estratto da: study.com
12. Principi di scienze fisiche (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Estratto da: britannica.com
13. Wikipedia, The free Encyclopedia (2018). Scoperta del neutrone. Estratto da: en.wikipedia.org.