סר ג'יימס צ'דוויק (תמונה פורסמה בכתבה) הוא פיזיקאי אנגלי, חתן פרס נובל, שהתפרסם לאחר גילוי הנייטרון. זה שינה באופן קיצוני את הפיזיקה של אז ואיפשר למדענים ליצור יסודות חדשים, וגם הוביל לגילוי הביקוע הגרעיני והשימוש בו למטרות צבאיות ואזרחיות. צ'דוויק היה חלק מקבוצה של מדענים בריטים שעזרו לארה ב לפתח את פצצת האטום במהלך מלחמת העולם השנייה.
ג'יימס צ'דוויק: ביוגרפיה קצרה
צ'דוויק נולד בבולינגטון, צ'שייר, אנגליה ב-20 באוקטובר 1891, לג'ון ג'וזף ואן מרי נואלס. הוא למד בבתי הספר היסודיים המקומיים ובתי הספר התיכוניים העירוניים של מנצ'סטר. בגיל שש עשרה קיבל מלגה מאוניברסיטת מנצ'סטר. ג'יימס התכוון ללמוד מתמטיקה, אך בטעות השתתף בהרצאות מבוא בפיזיקה ונרשם להתמחות זו. בהתחלה היו לו חששות לגבי החלטתו, אבל אחרי השנה הראשונה שלו, הוא מצא את הקורס מעניין יותר. צ'דוויק נרשם לכיתהארנסט רתרפורד, שם למד חשמל ומגנטיות, ומאוחר יותר מורה הטיל על ג'יימס פרויקט מחקר על היסוד הרדיואקטיבי רדיום.
מחקר מוקדם
ג'יימס צ'דוויק סיים את לימודיו ב-1911 והמשיך לעבוד עם ראתרפורד על קליטת גמא, והשיג תואר שני ב-1913. המנחה הנחה מלגת מחקר שחייבה אותו לעבוד במקום אחר. הוא החליט ללמוד בברלין אצל הנס גייגר, שביקר במנצ'סטר בזמן שג'יימס השלים את התואר השני שלו. במהלך תקופה זו, צ'דוויק ביסס את קיומו של ספקטרום מתמשך של קרינת בטא, מה שהרתיע את החוקרים והוביל לגילוי הנייטרינים.
נסיעות למחנה
זמן קצר לפני מלחמת העולם הראשונה, כאשר פעולות האיבה הפכו לבלתי נמנעות, הזהיר גייגר את צ'דוויק לחזור לאנגליה בהקדם האפשרי. ג'יימס היה מבולבל מעצות חברת הנסיעות ושהה במחנה שבויים גרמני עד סוף המלחמה. במהלך חמש שנות המאסר שלו, צ'דוויק הצליח לנהל משא ומתן עם השומרים ולערוך מחקרים יסודיים של פלואורסצנטי.
עבודה במעבדת קוונדיש
ג'יימס צ'דוויק, שלביוגרפיה שלו בפיזיקה היו כל סיכוי להסתיים ב-1918, הודות למאמצים של רתרפורד, חזר שוב למדע ואישר שמטען הגרעין שווה למספר האטומי. ב-1921 הוענק לו מלגת מחקר במכללת גונוויל, קיימברידג'.וקיז, ובשנה שלאחר מכן הפך לעוזרו של רתרפורד במעבדת קוונדיש.
בעבודה כל יום, הוא עדיין מצא זמן לערוך מחקר, שהכיוון שלו הוצע בדרך כלל על ידי רתרפורד. צ'דוויק ועמיתיו האסירים צ'ארלס ד' אליס המשיכו ללמוד בטריניטי קולג' ואצל רתרפורד, וחקרו את התמרה של יסודות על ידי הפצצה עם חלקיקי אלפא (גרעיני הליום). צוות מחקר בווינה דיווח על תוצאות שאינן עולות בקנה אחד עם הנתונים שהושגו על ידי מעבדת קוונדיש, שנכונותם הוגנה במיומנות על ידי ניסויים נוספים של צ'דוויק ועמיתיו.
ב-1925, ג'יימס התחתן עם איילין סטיוארט-בראון. לזוג נולדו בנות תאומות.
באמצע שנות ה-20, ג'יימס צ'דוויק ערך ניסויים לפיזור חלקיקי אלפא שנורו לעבר מטרות העשויות ממתכות, כולל זהב ואורניום, ולאחר מכן הליום עצמו, שלגרעין שלו יש מסה זהה לחלקיקי אלפא. הפיזור התברר כא-סימטרי, וצ'דוויק הסביר זאת ב-1930 כתופעה קוונטית.
גילוי הנויטרון
כבר בשנת 1920, רתרפורד הציע את קיומו של חלקיק נייטרלי מבחינה חשמלית בשם נויטרון כדי להסביר את קיומם של איזוטופי מימן. האמינו שחלקיק זה מורכב מאלקטרון ומפרוטון, אך פליטת הרכב כזה לא זוהתה.
בשנת 1930, נמצא שכאשר גרעיני אור הופצצו בקרני אלפא הנפלטות מפולוניום, נוצרה קרינה חודרת ללא מטען חשמלי.זה היה אמור להיות קרני גמא. אולם בעת שימוש במטרה בריליום, התברר שהקרניים חודרות פי כמה מאשר בעת שימוש בחומרים אחרים. ב-1931, צ'דוויק ועמיתו וובסטר הציעו שקרניים ניטרליות הן למעשה עדות לקיומו של הנייטרון.
בשנת 1932, זוג החוקרים איירין קירי ופרדריק ג'וליוט הראו שהקרינה מבריליום חודרת יותר ממה שדווח על ידי חוקרים קודמים, אבל הם קראו לזה גם קרני גמא. ג'יימס צ'דוויק קרא את הדו ח והתחיל מיד לעבוד על חישוב המסה של החלקיק הנייטרלי, מה שיכול להסביר את התוצאות האחרונות. הוא השתמש בקרינת בריליום כדי להפציץ יסודות שונים וגילה שהתוצאות תואמות את פעולתו של חלקיק ניטרלי בעל מסה כמעט זהה לזו של פרוטון. זה הפך לאישור ניסיוני לקיומו של הנייטרון. בשנת 1925 קיבל צ'דוויק את פרס נובל לפיזיקה על הישג זה.
מנויטרון לתגובה גרעינית
הנייטרון הפך במהרה לכלי לפיסיקאים, שהשתמשו בו כדי לחדור לאטומים של יסודות ולהפוך אותם, כך שגרעינים בעלי מטען חיובי לא דחו אותו. לפיכך, צ'דוויק הכין את הדרך לביקוע של אורניום-235 וליצירת נשק גרעיני. ב-1932, על תגלית חשובה זו, הוענק לו מדליית יוז וב-1935 בפרס נובל. אז נודע לו שהנס פלקנהגן גילה את הנייטרון במקביל אליו, אך חשש לפרסם את תוצאותיו. מדען גרמני בצניעותסירב להצעה לחלוק את פרס נובל, מה שהפך אותו לג'יימס צ'דוויק.
גילוי הנייטרון אפשר ליצור יסודות טרנסאורניום במעבדות. זה היה הדחף לגילוי של חתן פרס נובל אנריקו פרמי של תגובות גרעיניות הנגרמות על ידי נויטרונים איטיים, ולגילוי של הכימאים הגרמנים אוטו האן ושטראסמן של ביקוע גרעיני, שהוביל ליצירת נשק גרעיני.
עובדים על פצצת האטום
ב-1935, ג'יימס צ'דוויק הפך לפרופסור לפיזיקה באוניברסיטת ליברפול. כתוצאה מתזכיר פריש-פייירלס משנת 1940 בדבר כדאיות בניית פצצה גרעינית, הוא מונה לוועדת MAUD שחקרה נושא זה ביתר פירוט. ב-1940 הוא ביקר בצפון אמריקה במשימת Tizard להקמת שיתוף פעולה במחקר גרעיני. לאחר שחזר לבריטניה, הוא החליט ששום דבר לא יעבוד עד שהמלחמה תסתיים.
בדצמבר אותה שנה, פרנסיס סיימון, שעבד ב-MAUD, מצא דרך להפריד את איזוטופ האורניום-235. בדוח שלו הוא תיאר את הערכת העלות והמפרט הטכני להקמת מפעל גדול להעשרת אורניום. מאוחר יותר כתב צ'דוויק שרק אז הבין שפצצה גרעינית לא רק אפשרית אלא בלתי נמנעת. מאותו רגע הוא נאלץ להתחיל לקחת כדורי שינה. ג'יימס וקבוצתו תמכו בדרך כלל בפצצת U-235 ואישרו את בידודה על ידי דיפוזיה מהאיזוטופ U-238.
תוצאת החיים
בקרוב הוא הלךללוס אלמוס, המטה של פרויקט מנהטן, ויחד עם נילס בוהר, נתן עצות חשובות למפתחי פצצות האטום שהוטלו על הירושימה ונגסקי. צ'דוויק ג'יימס, שתגליותיו שינו באופן דרמטי את מהלך ההיסטוריה האנושית, זכה לתואר אבירות ב-1945.
בסוף מלחמת העולם השנייה, הוא חזר לתפקידו בליברפול. צ'דוויק פרש ב-1958. לאחר שבילה עשר שנים בצפון ויילס, הוא חזר לקיימברידג' ב-1969, שם נפטר ב-24 ביולי 1974.
