Как джеймс чедвик открыл нейтрон

Англичанин Джеймс Чедвик открыл нейтрон

Сэр Джеймс Чедвик был английским физиком, известным открытием нейтрона и фотоядерной реакции, членом Королевского Лондонское общество (1927 г.), лауреат Нобелевской премии по физике 1935 г. Медаль Фарадея (1950 г.).

Нейтрон — тяжелая элементарная частица, не имеющая электрического заряда. Нейтрон является фермионом и принадлежит к классу барионов. Нейтроны и протоны являются двумя основными компонентами атомных ядер; общее название протонов и нейтронов — нуклоны.

Открытие нейтрона (1932 г.) принадлежит физику Джеймсу Чедвику, который объяснил результаты опытов В. Боте и Г. Беккера (1930 г.) в в котором было обнаружено, что α-частицы, испускаемые при распаде полония, воздействуя на легкие элементы, приводят к сильному проникающему излучению. Чедвик первым предположил, что новое проникающее излучение состоит из нейтронов и определяет его массу. За это открытие он получил Нобелевскую премию по физике в 1935 г.

В 1930 г. В.А. Амбарцумиян и Д.Д. Иваненко доказал, что ядро ​​не может, как считалось в то время, состоять из протонов и электронов, что электроны, испускаемые ядром при бета-распаде, рождаются в момент распада и что помимо протонов должны быть какие-то нейтральные частицы. присутствует в ядре.

В 1930 году Вальтер Боте и Г. Беккер, работая в Германии, обнаружили, что если высокоэнергетические альфа-частицы, испускаемые полонием-210, сталкиваются с некоторыми легкими элементами, особенно бериллием или литием, излучение с необычайно высокой проникающей способностью. Сначала думали, что это гамма-лучи, но оказалось что он обладает гораздо большей проникающей способностью, чем все известные гамма-лучи, и результаты эксперимента нельзя интерпретировать как таковые. Важный вклад внесли Ирэн и Фредерик Жолио-Кюри в 1932 году. Они показали, что если это неизвестное излучение попадает на парафин или любое другое соединение, богатое водородом, образуются высокоэнергетические протоны. Само по себе это ничему не противоречило, но численные результаты приводили к противоречиям в теории. Позже в том же 1932 году английский физик Джеймс Чедвик провел серию экспериментов, в которых показал несостоятельность гипотезы гамма-излучения. Он предположил, что это излучение состоит из незаряженных частиц с массой, близкой к массе протона, и провел серию экспериментов, чтобы подтвердить эту гипотезу. Эти незаряженные частицы были названы нейтронами от латинского корня нейтральный и обычного суффикса частицы en (он). В том же 1932 году Д.Д. Иваненко, а позднее В. Гейзенберг предположили, что ядро ​​атома состоит из протонов и нейтронов.

Источник

Джеймс Чедвик: биография, фото, открытия

Сэр Джеймс Чедвик (фото опубликовано в статье) — английский физик, лауреат Нобелевской премии, прославившийся после открытия нейтрона. Это радикально изменило физику того времени и позволило ученым создавать новые элементы, а также привело к открытию деления. ядро и его использование в военных и мирных целях. Чедвик входил в группу британских ученых, которые помогали Соединенным Штатам в разработке атомной бомбы во время Второй мировой войны.

Джеймс Чедвик: краткая биография

Чедвик родился в Боллингтон, Чешир, Англия. 20 октября 1891 г., сын Джона Джозефа и Энн Мэри Ноулз. Он получил образование в местных начальных и средних школах в Манчестере. В возрасте шестнадцати лет он выиграл стипендию в Манчестерском университете. Джеймс намеревался изучать математику, но по ошибке пошел на вводный урок по физике и записался на эту специальность. Сначала он сомневался в своем решении, но после первого года курс показался ему более интересным. Чедвик записался в класс Эрнеста Резерфорда для изучения электричества и магнетизма, после чего учитель поручил Джеймсу исследовательский проект по радиоактивному элементу радию.

Читайте также:  Доказательство отваги вов как получить

Инициалы расследования

Джеймс Чедвик окончил колледж в 1911 году и продолжил работу с Резерфордом над поглощением гамма-лучей, получив степень магистра в 1913 году. Руководитель предоставил стипендию для исследований, которые требовали от него работы в другом месте. Он решил учиться в Берлине у Ганса Гейгера, который гостил в Манчестере, когда Джеймс получал степень магистра. В этот период Чедвик продемонстрировал существование непрерывного спектра бета-излучения, что обескуражило исследователей и привело к открытию нейтрино.

Camp Trip

Незадолго до Первой мировой войны, когда военные действия стали неизбежно, Гейгер предупредил Чедвика вернуться в Англию как можно скорее. Совет туристического агентства застал Джеймса врасплох, и он оставался в немецком лагере для военнопленных до конца войны. За пять лет заключения Чедвик успел договориться с охраной и провести элементарные исследования флуоресценции.

Работа в Кавендишской лаборатории

Джеймс Чедвик, биография которого в физике имела все шансы завершиться в 1918 г., благодаря усилиям Резерфорд вернулся в науку и подтвердил, что заряд ядра равен атомному номеру. В 1921 г. ему была присуждена исследовательская стипендия в колледже Гонвилля и Киза в Кембридже, а в следующем году он стал ассистентом Резерфорда в Кавендишской лаборатории.

В своей повседневной работе он по-прежнему находил время для исследований, направление которых Обычно предлагает Резерфорд. Чедвик, а позже его сокамерник Чарльз Д. Эллис учились в Тринити-колледже и в Резерфорде, исследуя трансмутацию элементов путем бомбардировки альфа-частицами (ядрами гелия). Исследовательская группа в Вене сообщила о результатах, которые противоречили данным, полученным Кавендишской лабораторией, точность которых была успешно подтверждена более поздними экспериментами Чедвика и его коллег.

В 1925 году Джеймс женился на Эйлин Стюарт-Браун. . У пары родились дочери-близнецы.

В середине 1920-х годов Джеймс Чедвик проводил эксперименты по рассеянию альфа-частиц, обстрелянных мишенями из металлов, в том числе золота и урана, а позже и самого гелия, ядро ​​которого имеет та же масса, что и у альфа-частицы. Было показано, что рассеяние асимметрично, и Чедвик объяснил его как квантовое явление в 1930 г.

Открытие нейтронов

В 1920 г. Резерфорд предположил существование электрически нейтральная частица, названная нейтроном для объяснения существования изотопов водорода. Предполагалось, что эта частица состоит из электрона и протона, но излучение такого состава не обнаружено.

В 1930 г. было обнаружено, что бомбардировка легких ядер альфа-лучами, испускаемыми полонием, дает проникающее излучение. без электрического заряда. Предполагалось, что это гамма-лучи. Однако при использовании бериллиевой мишени оказалось, что лучи во много раз более проникающие, чем при использовании других материалов. В 1931 году Чедвик и его коллега Вебстер предположили, что нейтральные лучи на самом деле являются доказательством существования нейтрона.

В 1932 году исследовательская пара Ирен Кюри и Фредерик Жолио показали, что бериллиевое излучение обладает большей проникающей способностью, чем предполагали ученые. сообщалось ранее, но также называемое гамма-лучами. Джеймс Чедвик прочитал отчет и сразу же приступил к вычислению массы нейтральной частицы, что могло бы объяснить последние результаты. Он использовал излучение бериллия для бомбардировки различных элементов и обнаружил, что результаты согласуются с действием нейтральной частицы с массой, почти идентичной массе протона. Это стало экспериментальным подтверждением существования нейтрона. В 1925 году Чедвик был удостоен Нобелевской премии по физике за это достижение.

Читайте также:  Как легко получить серебро

От нейтрона к ядерной реакции

Нейтрон быстро стал инструментом для физиков, которые проникали в атомы элементов и изменяли их форму так, чтобы положительно заряженные ядра не отталкивали его. Таким образом, Чедвик проложил путь к расщеплению урана-235 и созданию ядерного оружия. За это важное открытие он получил медаль Хьюза в 1932 году и Нобелевскую премию в 1935 году. Позже он узнал, что Ганс Фалькенхаген обнаружил нейтрон одновременно с ним, но побоялся опубликовать свои результаты. Немецкий ученый скромно отказался от предложения разделить Нобелевскую премию, на которое подсказал Джеймс Чедвик.

Открытие нейтрона сделало возможным создание трансурановых элементов в лабораториях. Это послужило толчком к открытию нобелевским лауреатом Энрико Ферми ядерных реакций, вызываемых медленными нейтронами, и открытию немецкими химиками Отто Ганом и Штрассманом деления ядер, что привело к созданию ядерного оружия. .

Работа над атомной бомбой

В 1935 году Джеймс Чедвик стал профессором физики в Ливерпульском университете. В результате меморандума Фриша-Пайерлса 1940 года о целесообразности создания ядерной бомбы он был назначен в комитет MAUD для дальнейшего изучения этого вопроса. в деталях. В 1940 году он посетил Северную Америку с миссией Тизарда, чтобы наладить сотрудничество в области ядерных исследований. Вернувшись в Британию, он решил, что до окончания войны ничего не получится.

В декабре того же года Фрэнсис Саймон, работая в MAUD, нашел способ разделения изотопа урана-235. В своем докладе он изложил смету расходов и техническое задание на создание крупной компании по обогащению урана. Позже Чедвик писал, что только тогда он понял, что ядерная бомба не только возможна, но и неизбежна. С этого момента ему пришлось начать принимать снотворное. Джеймс и его группа в целом поддерживали бомбу U-235 и одобрили выделение изотопа U-238 путем диффузии.

Резюме жизни

Вскоре он ушел для Лос-Аламоса, проект штаб-квартиры Манхэттен и вместе с Нильсом Бором давали ценные советы разработчикам атомных бомб, сброшенных на Хиросиму и Нагасаки. Чедвик Джеймс, чьи открытия резко изменили ход истории человечества, был посвящен в рыцари в 1945 году.

В конце Второй мировой войны он вернулся на свой пост в Ливерпуле. Чедвик вышел на пенсию в 1958 году. После десяти лет в Северном Уэльсе он вернулся в Кембридж в 1969 году, где и умер 24 июля 1974 года.

Источник

Мужчина, открывший нейтрон

А Английский физик Джеймс Чедвик родился 20 октября 1891 года в Боллингтоне недалеко от Манчестера. Окончив Манчестерский университет, он решает защитить магистерскую диссертацию под руководством Эрнеста Резерфорда, который тогда увлекся своими знаменитыми экспериментами по прохождению альфа-излучения через металлические листы (после которых стало ясно, что это излучение заряжено с током атомов гелия).

Резерфорд предположил, что масса атома сосредоточена в положительно заряженном ядре, окруженном отрицательно заряженными электронами. Позднее такую ​​модель атомного ядра подтвердил Нильс Бор. Вероятно, не было лучшего места для начала карьеры будущего физика-атомщика в то время, чем Чедвик, получивший в 1913 году стипендию и, как он думал, уехал ненадолго в Германию, чтобы стажироваться у Ганса Гейгера, ученика Резерфорда. В начале Первой мировой войны Чедвик был арестован как иностранный агент и отправлен в лагерь Рулебен на долгие пять лет. В таких условиях практически невозможно заниматься наукой, но английскому физику удается организовать серию опытов по флуоресценции с некоторыми другими спутниками по несчастью.

Читайте также:  Resurrection bleach era как получить

Резерфорд выдвинул гипотезу о существовании нейтрона, нейтральной частицы, входящей в состав атомного ядро вместе с протоном

В 1919 году Чедвик вернулся в Манчестер. Новая наука, атомная физика, здесь уже сильно и сильно развивается. Резерфорд обнаружил, что бомбардировка вещества альфа-частицами может привести к распаду его атомов на атомы более легких элементов. Вскоре Резерфорду предложили возглавить Кавендишскую лабораторию. Кембриджского университета и предлагает Чедвику вместе продолжить эксперименты с альфа-частицами.

Модель атома Резерфорда, положительное ядро, состоящее из протонов и окружающих отрицательных электронов, не может быть общепринятой, поскольку, за исключением водорода, массы атомных ядер не равны сумме масс составляющих их протонов. Резерфорд выдвинул гипотезу о существовании нейтрона, нейтральной частицы, входящей в состав атомного ядра наряду с протоном, но еще не обнаруженной экспериментально.

В 1930 г. Герман Физики Вальтер Боте и Ганс Беккер обнаружили, что при бомбардировке бериллия альфа-частицами возникает излучение с большой проникающей способностью. Они думали, что это гамма-излучение.

В 1932 году французские физики Фредерик Жолио и Ирен Жолио-Кюри повторили эксперимент, поместив различные поглощающие материалы между бомбардируемым бериллием и ионизационной камерой, которая действовала как регистратор излучения. Когда они взяли парафин (вещество, богатое водородом) в качестве абсорбента, они обнаружили увеличение, а не уменьшение излучения, исходящего от парафина. Надо сказать, что некоторые физики уже интерпретировали этот опыт как открытие нейтрона, то есть тяжелой нейтральной частицы, «отторгнутой» от атома бериллия альфа-частицой (впоследствии выясняется, что альфа-частица образовала атом углерода с атом бериллия с испусканием нейтрона), то, наоборот, «убрал» протоны из парафина. Этторе Майорана, любимый ученик Энрико Ферми, дал такую ​​интерпретацию, но отказался опубликовать ее, несмотря на уговоры мастера. атомы, поглощают альфа-частицы с испусканием нейтральной частицы и их масса, таким образом, почти равна массе протона. Так законно родился нейтрон

Однако Чедвик пошел дальше французских физиков и продемонстрировал на нескольких веществах, что атомы мишени поглощают альфа-частицы с испусканием нейтральной частицы и что их масса практически равна масса протона. Это привело к законному рождению нейтрона и одновременно подтвердила протон-нейтронную модель атомного ядра (независимо от Чедвика и Резерфорда такую ​​же модель ядра предложил советский физик Дмитрий Иваненко). В 1935 году Чедвик получил Нобелевскую премию за открытие нейтрона.

В 1935 году Чедвик перешел в Ливерпульский университет и руководил строительством там циклотрона. С началом Второй мировой войны британское правительство привлекло его к атомному проекту, после чего он координировал работу британского ученых уже над американским Манхэттенским проектом, результатом которого стала первая атомная бомба. Чедвик проведет остаток жизни в своем любимом Кембридже.

Выдающийся английский физик умер 24 июля 1974 года.

Источник

Поделиться с друзьями
Решатор