James Chadwick - James Chadwick

Biskupa viz James Chadwick (biskup). Pro amerického gynekologa viz James Read Chadwick.

Sir James Chadwick
James Chadwick.jpg
narozený(1891-10-20)20. října 1891
Bollington, Cheshire, Anglie
Zemřel24. července 1974(1974-07-24) (ve věku 82)
Cambridge, Anglie
NárodnostAngličtina
Státní občanstvíbritský
Alma mater
Známý jako
Ocenění
Vědecká kariéra
PoleFyzika
Instituce
Doktorský poradceErnest Rutherford
Doktorandi

Sir James Chadwick, CH, FRS (20. října 1891-24. Července 1974) byl Brit fyzik který byl oceněn v roce 1935 Nobelova cena za fyziku pro něj objev neutronu v roce 1932. V roce 1941 napsal konečný návrh Zpráva MAUD, který inspiroval americkou vládu, aby začala brát vážně atomová bomba výzkumné úsilí. Byl vedoucím britského týmu, který pracoval na Projekt Manhattan v době druhá světová válka. Byl pasován na rytíře v Británii v roce 1945 za úspěchy ve fyzice.

Chadwick vystudoval Victoria University of Manchester v roce 1911, kde studoval pod Ernest Rutherford (známý jako „otec jaderné fyziky“).[2] V Manchesteru pokračoval ve studiu u Rutherforda, dokud mu v roce 1913 nebyl udělen magisterský titul. Ve stejném roce získal Chadwick titul 1851 Společenstvo pro výzkum z Královská komise pro výstavu z roku 1851. Rozhodl se studovat beta záření pod Hans Geiger v Berlíně. Pomocí Geigerova nedávno vyvinutého Geigerův počítač, Chadwick dokázal prokázat, že beta záření produkovalo a spojité spektrum, a nikoli diskrétní čáry, jak se myslelo. Stále v Německu, když první světová válka vypukl v Evropě, strávil další čtyři roky v EU Internační tábor Ruhleben.

Po válce následoval Chadwick Rutherforda k Cavendishova laboratoř na Univerzita v Cambridge, kde si Chadwick vysloužil své doktor filozofie stupně pod Rutherfordovým dohledem od Gonville a Caius College v Cambridge, v červnu 1921. Byl Rutherfordovým asistentem ředitele výzkumu v Cavendish Laboratory více než deset let v době, kdy to bylo jedno z předních světových center pro studium fyziky, přitahovalo studenty jako John Cockcroft, Norman Feather, a Mark Oliphant. Chadwick následoval jeho objev neutron měřením jeho Hmotnost. Předpokládal, že neutrony se stanou hlavní zbraní v boji proti rakovině. Chadwick opustil Cavendishovu laboratoř v roce 1935 a stal se profesorem fyziky na University of Liverpool, kde provedl generální opravu zastaralé laboratoře a instalací a cyklotron, učinil z něj důležité centrum pro studium nukleární fyzika.

Během druhé světové války prováděl Chadwick výzkum jako součást Slitiny trubek projekt výstavby atomové bomby, zatímco jeho manchesterská laboratoř a okolí byly obtěžovány Luftwaffe bombardování. Když Quebecká dohoda spojil svůj projekt s americkým projektem Manhattan, stal se součástí britské mise a pracoval v Laboratoř v Los Alamos a ve Washingtonu, D.C. Překvapil všechny tím, že získal téměř úplnou důvěru projektového ředitele Leslie R. Groves, Jr. Za své úsilí získal Chadwick rytířství v Vyznamenání na Nový rok 1. ledna 1945. V červenci 1945 si prohlížel Jaderný test trojice. Poté působil jako britský vědecký poradce Komise pro atomovou energii OSN. Nepříjemný trend směrem k Velká věda, Chadwick se stal Mistr z Gonville a Caius College v roce 1948. V roce 1959 odešel do důchodu.

Vzdělání a časný život

James Chadwick se narodil v roce Bollington, Cheshire, dne 20. října 1891,[3][4] první dítě Johna Josepha Chadwicka, bavlněné přádelny, a Anne Mary Knowlesové, domácí služebnice. Byl pojmenován James po svém otci z otcovy strany. V roce 1895 se jeho rodiče přestěhovali do Manchester a nechal ho v péči svých prarodičů z matčiny strany. Navštěvoval základní školu Bollington Cross a bylo mu nabídnuto stipendium Manchester gymnázium, které jeho rodina musela odmítnout, protože si nemohly dovolit malé poplatky, které ještě musely být zaplaceny. Místo toho se zúčastnil Střední gymnázium pro chlapce v Manchesteru a tam se vrátil ke svým rodičům. Nyní měl dva mladší bratry, Harryho a Huberta; sestra zemřela v dětství. Ve věku 16 let složil dvě zkoušky na univerzitní stipendia a oba vyhrál.[5][6]

Chadwick se rozhodl zúčastnit Victoria University of Manchester, do kterého vstoupil v roce 1908. Chtěl studovat matematiku, ale zapsal se fyzika omylem. Jako většina studentů žil doma a každý den procházel 6,4 km na univerzitu a zpět. Na konci prvního ročníku mu bylo uděleno Heginbottomovo stipendium ke studiu fyziky. Fyzikální oddělení vedlo Ernest Rutherford, který zadal výzkumné projekty studentům posledního ročníku, a nařídil Chadwickovi, aby navrhl prostředek pro srovnání množství radioaktivní energie ze dvou různých zdrojů. Myšlenka byla, že by mohly být měřeny z hlediska aktivity 1 gramu (0,035 oz) rádium, měrná jednotka, která by se stala známou jako kurie. Rutherfordův navrhovaný přístup byl neproveditelný - něco, co Chadwick věděl, ale bál se to Rutherfordovi říct -, proto Chadwick naléhal a nakonec vymyslel požadovanou metodu. Výsledky se staly prvním příspěvkem Chadwicka, který byl spoluautorem Rutherforda a byl publikován v roce 1912.[7] Promoval s vyznamenání první třídy v roce 1911.[8]

Poté, co Chadwick vyvinul způsob měření gama záření, přistoupil k měření absorpce gama záření různými plyny a kapalinami. Tentokrát byl výsledný příspěvek publikován pouze pod jeho jménem. Byl oceněn jeho Mistr vědy (MSc) v roce 1912, a byl jmenován Beyer Fellow. V následujícím roce mu byla udělena 1851 Výstavní stipendium, což mu umožnilo studovat a bádat na univerzitě v kontinentální Evropě. Rozhodl se jít do Physikalisch-Technische Reichsanstalt v Berlíně v roce 1913, studovat beta záření pod Hans Geiger.[9] Pomocí Geigerova nedávno vyvinutého Geigerův počítač, který poskytoval větší přesnost než dřívější fotografické techniky, dokázal prokázat, že beta záření neprodukuje diskrétní čáry, jak se již dříve myslelo, ale spíše a spojité spektrum s vrcholy v určitých regionech.[10][11][12][13] Při návštěvě Geigerovy laboratoře Albert Einstein řekl Chadwickovi, že: „Můžu vysvětlit obě tyto věci, ale nemohu je vysvětlit obě najednou.“[12] Kontinuální spektrum by zůstalo nevysvětlitelný jev po mnoho let.[14]

Chadwick byl ještě na začátku Německa v Německu První světová válka, a byl internován v Internační tábor Ruhleben poblíž Berlína, kde mu bylo umožněno zřídit laboratoř ve stájích a provádět vědecké experimenty s použitím improvizovaných materiálů, jako např radioaktivní zubní pasta.[15] S pomocí Charles Drummond Ellis, pracoval na ionizace z fosfor a fotochemická reakce z kysličník uhelnatý a chlór.[16][17] Po propuštění byl propuštěn Příměří s Německem vstoupil v platnost v listopadu 1918 a vrátil se do domu svých rodičů v Manchesteru, kde sepsal svá zjištění za předchozí čtyři roky pro komisaře výstavy 1851.[18]

Rutherford dal Chadwickovi učitelskou pozici na částečný úvazek v Manchesteru, což mu umožnilo pokračovat ve výzkumu.[18] Podíval se na atomový náboj z Platina, stříbrný, a měď, a experimentálně zjistil, že to bylo stejné jako protonové číslo s chybou menší než 1,5 procenta.[19] V dubnu 1919 se Rutherford stal ředitelem Cavendishova laboratoř na Univerzita v Cambridge a o několik měsíců později se k němu připojil Chadwick. Chadwick získal Clerk-Maxwell studentství v roce 1920 a zapsal se jako doktor filozofie (PhD) student ve společnosti Gonville a Caius College v Cambridge. První polovinou jeho práce byla práce s atomovými čísly. Ve druhém se podíval na síly uvnitř jádro. Jeho titul byl udělen v červnu 1921.[20] V listopadu se stal členem Gonville a Caius College.[21]

Výzkumník

Cambridge

Chadwickovo stipendium Clerk-Maxwell vypršelo v roce 1923 a jeho nástupcem byl ruský fyzik Petr Kapitza. Předseda poradního sboru Oddělení vědeckého a průmyslového výzkumu, Vážený pane William McCormick zařídil, aby se Chadwick stal Rutherfordovým asistentem ředitele výzkumu. V této roli Chadwick pomohl Rutherfordovi vybrat doktorandy. V příštích několika letech to bude zahrnovat John Cockcroft, Norman Feather a Mark Oliphant, který by se stal pevnými přáteli s Chadwickem. Jelikož mnoho studentů netušilo, co chtějí prozkoumat, navrhovali Rutherford a Chadwick témata. Chadwick upravil všechny papíry vyrobené v laboratoři.[22]

Cavendishova laboratoř byla domovem některých velkých objevů ve fyzice. To bylo založeno v roce 1874 Vévoda z Devonshiru (Cavendish bylo jeho příjmení) a jeho prvním profesorem byl James Clerk Maxwell.[23]

V roce 1925 se Chadwick setkal s Aileen Stewart-Brownovou, dcerou makléře z Liverpoolu. Ti dva se vzali v srpnu 1925,[22] s Kapitzou jako nejlepším mužem. Pár měl dvojčata, Joanna a Judith, které se narodily v únoru 1927.[24]

Ve svém výzkumu Chadwick pokračoval ve zkoumání jádra. V roce 1925 vznikl koncept roztočit umožnil fyzikům vysvětlit Zeemanův efekt, ale také vytvořilo nevysvětlitelné anomálie. V té době se věřilo, že jádro sestává z protony a elektrony dusík jádro, například s a hromadné číslo 14, předpokládalo se, že obsahuje 14 protonů a 7 elektronů. To mu dalo právo Hmotnost a nabíjení, ale špatná rotace.[25]

Na konferenci v Cambridge o beta částicích a gama záření v roce 1928 se Chadwick znovu setkal s Geigerem. Geiger s sebou přinesl nový model svého Geigerova pultu, který vylepšil jeho doktorand Walther Müller. Chadwick od války nepoužil ani jeden, ani nový Počítadlo Geiger – Müller bylo potenciálně velkým zlepšením oproti scintilace techniky používané v Cambridge, které se při pozorování spoléhaly na lidské oko. Hlavní nevýhodou bylo, že to zjistil alfa, beta a gama záření a radium, které Cavendishova laboratoř běžně používala při svých experimentech, vyzařovalo všechny tři, a bylo tedy nevhodné pro to, co měl na mysli Chadwick. Nicméně, polonium je alfa emitor a Lise Meitner poslal Chadwickovi asi 2 milicurie (asi 0,5 μg) z Německa.[26][27]

V Německu, Walther Bothe a jeho student Herbert Becker použil k bombardování polonium berylium s alfa částicemi, produkující neobvyklou formu záření. Chadwick nechal svého australského vědce z roku 1851, výstava Hugha Webstera, duplikovat jejich výsledky. Pro Chadwicka to byl důkaz něčeho, o čem on a Rutherford už roky předpokládali: neutron, teoretická jaderná částice bez elektrického náboje.[26] V lednu 1932 pak Feather upozornil Chadwicka na další překvapivý výsledek. Frédéric a Irène Joliot-Curie se mu podařilo srazit protony z parafinový vosk pomocí polonia a berýlia jako zdroje pro to, co považovali za gama záření. Rutherford a Chadwick nesouhlasili; protony byly na to příliš těžké. K dosažení stejného účinku by však neutrony potřebovaly jen malé množství energie. V Římě, Ettore Majorana dospěl ke stejnému závěru: Joliot-Curies objevil neutron, ale nevěděl o něm.[28]

Laboratoř sira Ernesta Rutherforda

Chadwick upustil od všech svých dalších povinností, aby se soustředil na prokázání existence neutronu, kterému pomáhal Feather[29] a často pracuji pozdě v noci. Vymyslel jednoduchý přístroj, který se skládal z válce obsahujícího zdroj polonia a terč berylia. Výsledné záření by pak mohlo být směrováno na materiál, jako je parafinový vosk; přemístěné částice, které byly protony, by šly do malé ionizační komory, kde by mohly být detekovány pomocí osciloskop.[28]V únoru 1932, po pouhých dvou týdnech experimentování s neutrony,[15] Chadwick poslal dopis Příroda s názvem „Možná existence neutronu“.[30] Své nálezy podrobně sdělil v článku zaslaném na adresu Sborník královské společnosti A s názvem „Existence neutronu“ v květnu.[31][32] Jeho objev neutronu byl milníkem v porozumění jádru. Čtení Chadwickova článku, Robert Bacher a Edward Condon si uvědomil, že anomálie v tehdejší současné teorii, jako je rotace dusíku, by byly vyřešeny, pokud má neutron a točení o 1/2 a že dusíkové jádro sestávalo ze sedmi protonů a sedmi neutronů.[33][34]

Teoretičtí fyzici Niels Bohr a Werner Heisenberg zvažoval, zda by neutron mohl být základem jaderná částice jako proton a elektron, spíše než pár proton-elektron.[35][36][37][38] Heisenberg ukázal, že neutron byl nejlépe popsán jako nová jaderná částice,[37][38] ale jeho přesná povaha zůstala nejasná. V jeho 1933 Bakeriánská přednáška Chadwick odhadl, že neutron měl hmotnost asi 1.0067 u. Protože proton a elektron měly dohromady hmotnost 1,0078 u, to implikovalo neutron, protože proton-elektronový kompozit měl vazebnou energii asi 2 MeV, což znělo rozumně,[39] i když bylo těžké pochopit, jak by mohla být stabilní částice s tak malou vazebnou energií.[38] Odhad tak malého rozdílu hmotnosti však vyžadoval náročná přesná měření a v letech 1933–194 bylo získáno několik protichůdných výsledků. Bombardováním bór s alfa částicemi získali Frédéric a Irène Joliot-Curie velkou hodnotu pro hmotnost neutronu, ale Ernest Lawrence tým v University of California vyrobil malý.[40] Pak Maurice Goldhaber, uprchlík z nacistické Německo a postgraduální student v Cavendish Laboratory, navrhl to Chadwickovi deuterony mohlo by být fotodisintegrovaný gama paprsky 2,6 MeV z 208Tl (pak známý jako thorium C " ):

2
1D
 		+ 
y
  		→ 1
1H
 		+ 
n

Z tohoto procesu lze určit přesnou hodnotu hmotnosti neutronu. Chadwick a Goldhaber to zkusili a zjistili, že to funguje.[41][42][43] Měřili kinetickou energii protonu produkovaného jako 1,05 MeV, přičemž hmotnost neutronu byla v rovnici neznámá. Chadwick a Goldhaber vypočítali, že to bylo buď 1,0084 nebo 1,0090 atomových jednotek, v závislosti na hodnotách použitých pro hmotnosti protonu a deuteronu.[44][43] (Moderní přijatá hodnota hmotnosti neutronu je 1.00866 u.) Hmotnost neutronu byla příliš velká na to, aby mohla být proton-elektronovým párem.[44]

Za svůj objev neutronu byl Chadwick vyznamenán Hughesova medaile podle královská společnost v roce 1932 Nobelova cena za fyziku v roce 1935 Copley medaile v roce 1950 a Franklinova medaile v roce 1951.[6] Jeho objev neutronu umožnil produkovat prvky těžší než uran v laboratoři zachycením pomalých neutronů následovaným rozpad beta. Na rozdíl od kladně nabitého částice alfa, které jsou odpuzovány elektrickými silami přítomnými v jádrech jiných atomů, neutrony nemusí překonávat žádné Coulombova bariéra, a může proto pronikat a vstoupit do jádra i těch nejtěžších prvků, jako je uran. To inspirovalo Enrico Fermi zkoumat jaderné reakce vyvolané srážkami jader s pomalými neutrony, za což Fermi v roce 1938 obdrží Nobelovu cenu.[45]

Wolfgang Pauli navrhl 4. prosince 1930 jiný druh částice, aby vysvětlil spojité spektrum beta záření, které Chadwick hlásil v roce 1914. Jelikož nebylo možné zohlednit veškerou energii beta záření, zákon uchování energie Zdálo se, že je porušeno, ale Pauli tvrdil, že by to mohlo být napraveno, pokud by šlo o jinou, neobjevenou částici.[46] Pauli také nazýval tuto částici neutronem, ale zjevně to nebyla stejná částice jako Chadwickův neutron. Fermi to přejmenoval na neutrino, Italština pro „malý neutron“.[47] V roce 1934 navrhl Fermi svůj teorie rozpadu beta což vysvětlovalo, že elektrony emitované z jádra byly vytvořeny rozpadem neutronu na proton, elektron a neutrino.[48][49] Neutrino dokázalo vysvětlit chybějící energii, ale bylo obtížné pozorovat částice s malou hmotností a bez elektrického náboje. Rudolf Peierls a Hans Bethe vypočítal, že neutrina mohla snadno projít Zemí, takže šance na jejich detekci byla malá.[50][51] Frederick Reines a Clyde Cowan bych potvrdit neutrino dne 14. června 1956 umístěním detektoru do velkého toku antineutrinů z nedalekého jaderného reaktoru.[52]

Liverpool

S nástupem Velká deprese ve Velké Británii, vláda se stala šetrnější k financování vědy. Současně Lawrencův poslední vynález, cyklotron, slíbil revoluci v experimentální jaderné fyzice a Chadwick měl pocit, že Cavendishova laboratoř bude pozadu, pokud ji také nezíská. Proto se rozčiloval pod Rutherfordem, který se držel víry, že dobrá jaderná fyzika by se stále dala zvládnout bez velkého a nákladného vybavení, a odmítl požadavek na cyklotron.[53]

"červená cihla " Victoria Building na University of Liverpool

Chadwick byl sám kritikem Velká věda obecně a zejména Lawrence, jehož přístup považoval za neopatrný a zaměřil se na technologii na úkor vědy. Když Lawrence předpokládal existenci nové a dosud neznámé částice, o které tvrdil, že je možným zdrojem neomezené energie na Solvay konference v roce 1933 Chadwick odpověděl, že výsledky lze s větší pravděpodobností připsat kontaminaci zařízení.[54] Zatímco Lawrence znovu zkontroloval své výsledky v Berkeley, jen aby zjistil, že Chadwick měl pravdu, Rutherford a Oliphant provedli vyšetřování v Cavendish, které zjistilo, že deuterium pojistky tvořit helium-3, což způsobilo účinek, který Lawrence pozoroval. To byl další významný objev, ale Oliphant-Rutherford urychlovač částic bylo drahé nejmodernější zařízení.[55][56][57][58]

V březnu 1935 obdržel Chadwick nabídku Lyon Jones Chair of Physics at the University of Liverpool, v domovském městě své manželky, uspět Lionel Wilberforce. Laboratoř byla tak zastaralá, že stále běžela dál stejnosměrný proud elektřiny, ale Chadwick se této příležitosti chopil a předsednictví se ujal 1. října 1935. Prestiž univerzity byla brzy posílena Chadwickovou Nobelovou cenou, která byla vyhlášena v listopadu 1935.[59] Jeho medaile byla v aukci v roce 2014 prodána za 329 000 $.[60]

Chadwick se pustil do získání cyklotronu pro Liverpool. Začal tím, že utratil 700 liber za renovaci zastaralých laboratoří v Liverpoolu, takže některé komponenty mohly být vyrobeny interně.[61] Dokázal přesvědčit univerzitu, aby poskytla 2 000 GBP, a získal grant na dalších 2 000 GBP od Královské společnosti.[62] K výrobě svého cyklotronu přivedl Chadwick dva mladé odborníky, Bernard Kinsey a Harold Walke, kteří spolupracovali s Lawrencem na Kalifornské univerzitě. Místní výrobce kabelů daroval měděný vodič pro cívky. 50tunový magnet cyklotronu byl vyroben v Trafford Park podle Metropolitan-Vickers, který také vytvořil vakuovou komoru.[63] Cyklotron byl kompletně nainstalován a spuštěn v červenci 1939. Celkové náklady 5 184 liber byly více, než Chadwick obdržel od univerzity a královské společnosti, takže Chadwick zaplatil zbytek ze svých 159 917 kr (8 243 GBP) Peníze na Nobelovu cenu.[64]

V Liverpoolu lékařská a vědecká fakulta úzce spolupracovaly. Chadwick byl automaticky členem výboru obou fakult a v roce 1938 byl jmenován do komise v čele s Lord Derby vyšetřit opatření pro léčbu rakoviny v Liverpoolu. Chadwick předpokládal, že neutrony a radioaktivní izotopy produkované 37palcovým cyklotronem by mohly být použity ke studiu biochemických procesů a mohly by se stát zbraní v boji proti rakovině.[65][66]

Druhá světová válka

Trubkové slitiny a zpráva MAUD

V Německu, Otto Hahn a Fritz Strassmann bombardovali uran neutrony a všimli si toho baryum, lehčí prvek, byl mezi vyráběnými výrobky. Dosud byly tímto postupem vyrobeny pouze stejné nebo těžší prvky. V lednu 1939 Meitner a její synovec Otto Frisch ohromil komunitu fyziky příspěvkem, který vysvětlil tento výsledek.[67] Teorizovali, že atomy uranu bombardované neutrony se mohou rozpadnout na dva zhruba stejné fragmenty, což je proces, který nazývají štěpení. Vypočítali, že by to mělo za následek propuštění asi 200 MeV, což znamená řády uvolňování energie větší než chemické reakce,[68] a Frisch experimentálně potvrdil jejich teorii.[69] Hahn brzy poznamenal, že pokud by během štěpení došlo k uvolnění neutronů, byla možná řetězová reakce.[70] Francouzští vědci, Pierre Joliot, Hans von Halban a Lew Kowarski brzy ověřilo, že na štěpení bylo skutečně emitováno více než jeden neutron.[71] V příspěvku spoluautorem s americkým fyzikem John Wheeler Bohr se domníval, že ke štěpení pravděpodobně dojde v uran-235 izotop, který tvořil pouze 0,7 procenta přírodního uranu.[72][73]

Klíčoví britští fyzici. Zleva do prava: William Penney, Otto Frisch, Rudolf Peierls a John Cockcroft. Mají na sobě Medaile svobody.

Chadwick nevěřil, že existuje další pravděpodobnost další války s Německem v roce 1939, a vzal svou rodinu na dovolenou u odlehlého jezera v severním Švédsku. Zprávy o vypuknutí nemoci Druhá světová válka proto přišlo jako šok. Chadwick, rozhodnutý nestrávit další válku v internačním táboře, se vydal Stockholm tak rychle, jak jen mohl, ale když tam dorazil se svou rodinou, zjistil, že veškerý letecký provoz mezi Stockholmu a Londýnem byl pozastaven. Vraceli se zpět do Anglie na a trampový parník. Když dorazil do Liverpoolu, našel Chadwick Joseph Rotblat Polský postdoktorand, který přišel pracovat s cyklotronem, byl nyní opuštěný, protože byl odříznut od finančních prostředků z Polska. Chadwick si přes své špatné znalosti angličtiny okamžitě najal Rotblata jako lektora.[74]

V říjnu 1939 obdržel Chadwick dopis od sira Edward Appleton, tajemník odboru vědeckého a průmyslového výzkumu, který žádá o stanovisko k proveditelnosti atomová bomba. Chadwick odpověděl opatrně. Tuto možnost nezavrhl, ale pečlivě prošel mnoha souvisejícími teoretickými a praktickými obtížemi. Chadwick se rozhodl prozkoumat vlastnosti oxid uranu dále s Rotblat.[75] V březnu 1940 Otto Frisch a Rudolf Peierls na University of Birmingham znovu posoudil teoretické problémy obsažené v článku, který se stal známým jako Frisch – Peierlsovo memorandum. Místo toho, aby se podívali na neobohacený oxid uranu, zvážili, co by se stalo s koulí čistého uranu-235, a zjistili, že by mohlo dojít nejen k řetězové reakci, ale že by to mohlo vyžadovat jen 1 kilogram (2,2 lb) uranu 235 a uvolněte energii tun dynamitu.[76]

Část Liverpoolu zdevastovaná Blitz

Zvláštní podvýbor Výboru pro vědecký průzkum leteckých bojů (CSSAW), známý jako Výbor MAUD, byl vytvořen k dalšímu prošetření věci. Tomu předsedal sir George Thomson a jeho původní členství zahrnovalo Chadwicka, spolu s Markem Oliphantem, Johnem Cockcroftem a Philip Moon.[77] Zatímco ostatní týmy vyšetřovaly obohacování uranu technik, se Chadwickův tým v Liverpoolu soustředil na stanovení jaderný průřez uranu 235.[78] V dubnu 1941 bylo experimentálně potvrzeno, že kritické množství uranu 235 může být 8 kilogramů (18 lb) nebo méně.[79] Jeho výzkum v těchto záležitostech byl komplikován téměř neustálým Luftwaffe bombardování okolí jeho Liverpoolské laboratoře; okna byla vyfukována tak často, že byla nahrazena lepenkou.[80]

V červenci 1941 byl Chadwick vybrán, aby sepsal konečný návrh zprávy MAUD, kterou, když ji předloží Vannevar Bush na Prezident Franklin D. Roosevelt v říjnu 1941 inspirovala vládu USA, aby nalila miliony dolarů na honbu za atomovou bombou.[81] Když George B. Pegram a Harold Urey navštívil Británii, aby viděl, jak projekt,[82] nyní známý jako Slitiny trubek,[83] Chadwick jim mohl říct: „Přál bych si, abych vám mohl říci, že bomba nebude fungovat, ale jsem si na 90 procent jistý, že bude.“[82]

V nedávné knize o projektu Bomb, Graham Farmelo napsal, že „Chadwick udělal pro Churchilla bombu víc než kterýkoli jiný vědec ... Chadwick byl testován téměř k bodu zlomu.“[84] Chadwick se tak obával, že nemůže spát, a uchýlil se k práškům na spaní, které užíval po většinu zbývajících let. Chadwick později řekl, že si uvědomil, že „jaderná bomba byla nejen možná - byla nevyhnutelná. Dříve nebo později pro nás tyto myšlenky nemohly být zvláštní. Každý by o nich přemýšlel zanedlouho a některá země by je uvedla do praxe“.[85] Vážený pane Hermann Bondi navrhl, že bylo štěstí, že Chadwick, ne Rutherford, byl v té době nestorem britské fyziky, protože jeho prestiž by jinak mohla přemoci Chadwickův zájem „těšit se“ na vyhlídky Bomby.[86]

Projekt Manhattan

Mackenzie King, Franklin D. Roosevelt a Winston Churchill na první Quebecská konference v roce 1943

Kvůli nebezpečí z leteckého bombardování poslali Chadwickovi svá dvojčata do Kanady jako součást a vládní evakuační schéma.[87] Chadwick se zdráhal přesunout slitiny trubek tam, protože věřil, že Spojené království je lepším místem pro závod na separaci izotopů.[88] Obrovský rozsah úsilí se stal zjevnějším v roce 1942: dokonce i pilotní separační závod by stál více než 1 milion GBP a namáhal britské zdroje, nemluvě o závodě v plném měřítku, jehož náklady se odhadovaly někde poblíž 25 GBP milión. Muselo by to být postaveno v Americe.[89] Zároveň se Britové přesvědčili, že je nutný společný projekt, pokrok Američana Projekt Manhattan byla taková, že britská spolupráce se zdála méně zásadní, ačkoli Američané stále toužili využít Chadwickův talent.[90]

Otázka spolupráce musela být řešena na nejvyšší úrovni. V září 1943 premiér, Winston Churchill a prezident Roosevelt vyjednal Quebecká dohoda, který obnovil spolupráci mezi Británií, USA a Kanadou. Chadwick, Oliphant, Peierls a Simone byli povoláni do Spojených států ředitelem Tube Alloys, pane Wallace Akers, pracovat s projektem Manhattan. Quebecká dohoda zavedla nový Výbor pro kombinovanou politiku řídit společný projekt. Američanům se Akers nelíbil, proto byl Chadwick jmenován technickým poradcem Výboru pro kombinovanou politiku a vedoucím britské mise.[91]

Když Chadwick nechal Rotblat na starosti v Liverpoolu, zahájil v listopadu 1943 prohlídku zařízení projektu Manhattan, s výjimkou Stránky Hanford kde se vyrábělo plutonium, které nesměl vidět. Stal se jediným mužem kromě Grovese a jeho druhým velitelem, který měl přístup ke všem americkým výzkumným a výrobním zařízením pro uranovou bombu. Pozorování práce na K-25 plynná difúze zařízení v Oak Ridge, Tennessee Chadwick si uvědomil, jak moc se mýlil, když postavil závod ve válečné Británii. Obrovská struktura nemohla být před Luftwaffe nikdy skryta.[92] Na začátku roku 1944 se přestěhoval do Los Alamos, Nové Mexiko, se svou ženou a jejich dvojčaty, kteří nyní mluvili s kanadskými akcenty.[93] Z bezpečnostních důvodů dostal krycí jméno James Chaffee.[94]

Chadwick (vlevo) s Generálmajor Leslie R. Groves, Jr., ředitel Projekt Manhattan

Chadwick připustil, že Američané nepotřebují britskou pomoc, ale že může být stále užitečná k tomu, aby byl projekt včas a úspěšně dokončen. Úzká spolupráce s ředitelem projektu Manhattan, Generálmajor Leslie R. Groves, Jr., pokusil se udělat vše pro to, aby toto úsilí podpořil.[95] Snažil se také umístit britské vědce do co největšího počtu částí projektu, aby se usnadnil poválečný britský projekt jaderných zbraní, ke kterému se Chadwick zavázal. Žádosti Groves přes Chadwick o konkrétní vědce měly tendenci být uspokojeny okamžitým odmítnutím společností, ministerstvem nebo univerzitou, která je v současné době zaměstnává, jen aby byly překonány prvořadou prioritou přiznanou Tube Alloys.[96] Výsledkem bylo, že britský tým byl rozhodující pro úspěch projektu.[97]

Ačkoli měl o projektu více znalostí než kdokoli jiný z Británie,[98] Chadwick neměl přístup k místu v Hanfordu. Lord Portal byla nabídnuta prohlídka Hanfordu v roce 1946. „Toto byl jediný závod, ke kterému byl Chadwickovi za války odepřen přístup, a teď se zeptal Grovese, zda může doprovázet Portál. Groves odpověděl, že může, ale pokud ano, pak„ portál bude moc nevidím '. “[99] Za své úsilí dostal Chadwick a rytířství v Vyznamenání na Nový rok 1. ledna 1945.[100] Považoval to za uznání práce celého projektu Tube Alloys.[101]

Na začátku roku 1945 trávil Chadwick většinu času ve Washingtonu a jeho rodina se přestěhovala z Los Alamos do domu ve Washingtonu. Dupont Circle v dubnu 1945.[101] Byl přítomen na zasedání Výboru pro kombinovanou politiku dne 4. července, kdy Polní maršál Vážený pane Henry Maitland Wilson dal souhlas Británie s použitím atomové bomby proti Japonsku,[102] a na Jaderný test trojice 16. července, kdy byla odpálena první atomová bomba.[103] Uvnitř jeho jáma bylo polonium-berylium modulovaný iniciátor neutronů, vývoj techniky, kterou Chadwick použil k objevení neutronů před více než deseti lety.[104] William L. Laurence, New York Times reportér připojený k projektu Manhattan napsal, že „nikdy v historii se žádný člověk nedožil toho, aby se jeho vlastní objev uskutečnil s takovým výmluvným účinkem na osud člověka“.[105]

Pozdější život

Krátce po skončení války byl Chadwick jmenován do Poradního výboru pro atomovou energii (ACAE). Byl také jmenován britským vědeckým poradcem Komise OSN pro atomovou energii. Střetl se s kolegou členem ACAE Patrick Blackett, který nesouhlasil s Chadwickovým přesvědčením, že Británie potřebuje získat své vlastní jaderné zbraně; ale byla to nakonec pozice Chadwicka. V roce 1946 se vrátil do Británie, aby našel zemi stále sužovanou válečným přidělováním a nedostatkem.[106]

V tuto chvíli si sir James Mountford, vicekancléř z University of Liverpool, zapsal do svého deníku „nikdy neviděl člověka tak fyzicky, duševně a duchovně unaveného“, jako Chadwick, protože „zašel do takové hloubky morálního rozhodnutí protože šťastnější muži nejsou nikdy vyzváni, aby nahlédli do ... [a trpěli] ... téměř nesnesitelnou agónii odpovědnosti vyplývající z jeho vědecké práce. ““[107]

V roce 1948 přijal Chadwick nabídku stát se Mistr z Gonville a Caius College. Práce byla prestižní, ale nedefinovaná; mistr byl titulárním vedoucím koleje, ale autorita ve skutečnosti sídlila v radě 13 členů, z nichž jeden byl mistrem. Jako mistr se Chadwick snažil zlepšit akademickou reputaci školy. Zvýšil počet výzkumných stipendií z 31 na 49 a snažil se přivést na vysokou školu talent.[108] Jednalo se o kontroverzní rozhodnutí, například o pronájmu čínského biochemika v roce 1951 Tien-brada Tsao[109] a maďarský ekonom Peter Bauer. Během takzvané rolnické vzpoury vedli kolegové Patrick Hadley zvolil starého Chadwickova přítele z rady a nahradil ho Bauerem. V následujících letech bylo odstraněno více Chadwickových přátel a v listopadu 1958 odešel do důchodu. Během jeho mistrovství Francis Crick, doktorand na Gonville and Caius College a James Watson objevil strukturu DNA.[108]

V průběhu let získal Chadwick mnoho vyznamenání, včetně Medaile za zásluhy ze Spojených států a Pour le Mérite z Německa.[110] Byl zvolen Člen královské společnosti v roce 1927,[111] a v roce 1946 se stal zahraničním členem Nizozemská královská akademie umění a věd.[112] Byl vyroben Companion of Honor v novoročním vyznamenání dne 1. ledna 1970 za „služby vědě“,[113] a šel do Buckinghamský palác na slavnostní investituru. Stal se křehčím a zřídka opustil svůj byt, i když cestoval do Liverpoolu na oslavu svých osmdesátých narozenin. Jako celoživotní ateista neviděl žádný důvod k přijetí náboženské víry v pozdějším životě. Zemřel ve spánku 24. července 1974.[110]

Jeho doklady jsou uloženy na Churchill Archives Center v Cambridge a jsou přístupné veřejnosti.[114] Chadwickova laboratoř na univerzitě v Liverpoolu je pojmenována po něm,[115] stejně jako jeho předseda experimentální fyziky Sir James Chadwick, který byl pojmenován po něm v roce 1991 v rámci oslav stého výročí jeho narození.[116] A kráter na Měsíci je také pojmenoval podle něj.[117] Budova Jamese Chadwicka, ve které je část budovy School of Chemical Engineering and Analytical Sciences, University of Manchester je pojmenován na jeho počest.[118] Byl popsán Úřad pro atomovou energii Spojeného království oficiální historik Lorna Arnold jako „fyzik, vědec-diplomat a dobrý, moudrý a humánní muž“.[119]

Poznámky

  1. ^ A b C d „James Chadwick“. academictree.org. Citováno 21. července 2014.
  2. ^ „Ernest Rutherford“. Údaje v historii záření. Michiganská státní univerzita. Archivovány od originál dne 29. června 2015. Citováno 3. června 2014.
  3. ^ Falconer 2004.
  4. ^ Oliphant 1974.
  5. ^ Brown 1997, str. 3–5.
  6. ^ A b "James Chadwick - životopis". Nobelova nadace. Citováno 21. dubna 2013.
  7. ^ Rutherford & Chadwick 1912.
  8. ^ Brown 1997, s. 6–14.
  9. ^ Brown 1997, s. 16–21.
  10. ^ Chadwick 1914.
  11. ^ Chadwick & Ellis 1922.
  12. ^ A b Weiner 1969.
  13. ^ Jensen 2000, str. 88–90.
  14. ^ Brown 1997, s. 24–26.
  15. ^ A b „Tento měsíc v historii fyziky: květen 1932: Chadwick hlásí objev neutronu“. Zprávy APS. 16 (5): 2. 2007.
  16. ^ „Nekrolog: Sir James Chadwick“. Časy. 25. července 1974. str. 20, sloupec F.
  17. ^ „Nekrolog: Sir Charles Ellis“. Časy. 15. ledna 1980. s. 14, sloupec F.
  18. ^ A b Brown 1997, str. 39.
  19. ^ Brown 1997, str. 43.
  20. ^ Brown 1997, str. 43–50.
  21. ^ Brown 1997, str. 58.
  22. ^ A b Brown 1997, str. 73–76.
  23. ^ "Historie Cavendisha". Univerzita v Cambridge. Citováno 15. srpna 2014.
  24. ^ Brown 1997, str. 85.
  25. ^ Brown 1997, str. 92–93.
  26. ^ A b Brown 1997, str. 95–97.
  27. ^ Sublette 2006.
  28. ^ A b Brown 1997, str. 103–104.
  29. ^ „Přepis rozhovoru orální historie s Normanem Featherem, relace I“. Americký fyzikální institut, knihovna a archivy Nielse Bohra. 25. února 1971.
  30. ^ Chadwick 1932a.
  31. ^ Chadwick 1932b.
  32. ^ Chadwick 1933.
  33. ^ Lov velryb 2009, s. 8–9.
  34. ^ Bacher & Condon 1932.
  35. ^ Heisenberg 1932a.
  36. ^ Heisenberg 1932b.
  37. ^ A b Heisenberg 1933.
  38. ^ A b C Bromberg 1971.
  39. ^ Brown 1997, str. 115–116.
  40. ^ Heilbron a Seidel 1989, str. 153–157.
  41. ^ Goldhaber 1934.
  42. ^ Chadwick & Goldhaber 1934.
  43. ^ A b Chadwick & Goldhaber 1935.
  44. ^ A b Brown 1997, s. 122–125.
  45. ^ Brown 1997, str. 125.
  46. ^ Brown 1997, str. 119–120.
  47. ^ Zavřít 2012, s. 15–18.
  48. ^ Fermi 1968.
  49. ^ Zavřít 2012, s. 22–25.
  50. ^ Zavřít 2012, s. 26–28.
  51. ^ Bethe, H; Peierls, R (7. dubna 1934). „Neutrino“. Příroda. 133 (3362): 532. Bibcode:1934Natur.133..532B. doi:10.1038 / 133532a0. ISSN  0028-0836. S2CID  4001646.
  52. ^ Zavřít 2012, str. 37–41.
  53. ^ Brown 1997, s. 129–132.
  54. ^ Herken 2002, str. 10.
  55. ^ Heilbron a Seidel 1989, str. 165–167.
  56. ^ Oliphant & Rutherford 1933.
  57. ^ Oliphant, Kinsey & Rutherford 1933.
  58. ^ Oliphant, Harteck a Rutherford 1934.
  59. ^ Brown 1997, str. 134–139.
  60. ^ Gannon, Megan (4. června 2014). „Prodáno! Nobelova cena za neutronový objev vydražena za 329 000 $“. Yahoo News. Citováno 16. září 2014.
  61. ^ Brown 1997, str. 142.
  62. ^ Brown 1997, str. 149–151.
  63. ^ Holt 1994.
  64. ^ Brown 1997, str. 173–174.
  65. ^ Král 1997.
  66. ^ Brown 1997, str. 150.
  67. ^ Brown 1997, str. 170.
  68. ^ Meitner & Frisch 1939.
  69. ^ Frisch 1939.
  70. ^ Hahn & Strassmann 1939.
  71. ^ von Halban, Joliot & Kowarski 1939.
  72. ^ Gowing 1964, s. 24–27.
  73. ^ Bohr & Wheeler 1939.
  74. ^ Brown 1997, str. 174–178.
  75. ^ Gowing 1964, s. 38–39.
  76. ^ Gowing 1964, str. 39–41.
  77. ^ Gowing 1964, str. 45.
  78. ^ Gowing 1964, str. 63.
  79. ^ Brown 1997, str. 206.
  80. ^ Brown 1997, str. 204.
  81. ^ Bundy 1988, str. 48–49.
  82. ^ A b Gowing 1964, str. 85.
  83. ^ Gowing 1964, str. 109.
  84. ^ Farmelo 2013, str. 119.
  85. ^ Brown 1997, str. 205.
  86. ^ Bondi 1997.
  87. ^ Brown 1997, str. 197–198.
  88. ^ Brown 1997, str. 218–219.
  89. ^ Gowing 1964, s. 141–142.
  90. ^ Gowing 1964, str. 152.
  91. ^ Gowing 1964, s. 166–171.
  92. ^ Brown 1997, str. 253.
  93. ^ Brown 1997, str. 250–261.
  94. ^ Hoddeson a kol. 1993, str. 95.
  95. ^ Brown 1997, str. 247–51.
  96. ^ Gowing 1964, str. 241–244.
  97. ^ Szasz 1992, str. xvi.
  98. ^ Gowing 1964, str. 329.
  99. ^ Brown 1997, str. 317.
  100. ^ „Č. 36866“. London Gazette (Doplněk). 29. prosince 1944. str. 1. Rytíř Bakalář
  101. ^ A b Brown 1997, str. 279.
  102. ^ Brown 1997, str. 290.
  103. ^ Brown 1997, str. 292.
  104. ^ Brown 1997, str. 287.
  105. ^ Laurence 1946, str. 26.
  106. ^ Brown 1997, str. 306, 316.
  107. ^ Brown 1997, str. 323.
  108. ^ A b Brown 1997, str. 340–353.
  109. ^ Zhang 2010.
  110. ^ A b Brown 1997, str. 360–363.
  111. ^ Massey & Feather 1976, str. 11.
  112. ^ „J. Chadwick (1891–1974)“. Nizozemská královská akademie umění a věd. Citováno 21. července 2015.
  113. ^ „Č. 44999“. London Gazette (Doplněk). 30. prosince 1969. s. 23. Companion of Honor
  114. ^ „Papíry sira Jamese Chadwicka“. Janus. Citováno 26. dubna 2013.
  115. ^ „Vědecká místa v Liverpoolu“. Scienceplaces.org. Archivováno z původního dne 15. srpna 2014. Citováno 6. srpna 2014.
  116. ^ „Univerzitní židle a jejich držitelé, minulost a současnost“ (PDF). University of Liverpool. Citováno 1. srpna 2014.[trvalý mrtvý odkaz ]
  117. ^ "Planetární jména: Kráter, krátery: Chadwick na Měsíci". Geologický průzkum Spojených států. Archivovány od originál dne 22. listopadu 2017. Citováno 12. srpna 2012.
  118. ^ „Budova Jamese Chadwicka - pokyny“. University of Manchester. Citováno 18. května 2016.
  119. ^ Arnold 1998.

Reference

Další čtení

externí odkazy

Akademické kanceláře
Předcházet
John Forbes Cameron		 Mistře Gonville a Caius College
1948–1959		Uspěl
Sir Nevill Francis Mott