Biographie James Chadwick, modèle atomique, expériences

Portrait photographique de James Chadwick

James Chadwick (1891-1974) Il était un physicien anglais exceptionnel reconnu pour la découverte de neutrons en 1932. Peu de temps après, en 1935, il a reçu le prix Nobel pour la physique pour sa contribution à la communauté scientifique. L'intérêt de Chadwick pour les accusations neutres est survenue environ 10 ans avant de réussir à vérifier son existence.

Avant ce chèque, Chadwick a fait plusieurs expériences qui ont échoué. Il a réussi en 1932, alors qu'il était basé sur les expériences du Français Irène Joliot-Curie et Frédéric Joliot. Plus tard, Chadwick s'est consacré à enquêter sur l'utilisation de la fission nucléaire pour la création d'armes de guerre.

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Biographie

origines

Chadwick est né dans la ville de Bollington, au nord-est de l'Angleterre, le 20 octobre 1891. Il était le fils de deux ouvriers humbles: son père a travaillé dans le système ferroviaire et sa mère était domestique.

Dès son plus jeune âge, Chadwick s'est démarqué d'être un enfant introverti et extrêmement intelligent. Il a commencé des études secondaires à Manchester et, à 16 ans, il a remporté une bourse pour étudier la physique pure à l'Université Victoria éteinte de Manchester.

Formation académique

La jeune promesse de physique a commencé ses études universitaires officiellement en 1908, à l'âge de 17 ans.

Il a eu une étape importante de l'Académie, et au cours de la dernière année de carrière, il a assisté aux enquêtes sur le prix Nobel Ernest Rutheford sur la désintégration des éléments et la chimie des substances radioactives.

Après avoir obtenu son titre en physique en 1911, il s'est inscrit au Master en physique, qui a abouti avec succès en 1913. Au cours de cette période, il a continué à travailler main dans la main avec Rutheford dans son laboratoire.

Par la suite, il a bénéficié d'une bourse professionnelle qui a permis à son transfert à Berlin, en Allemagne, d'approfondir les recherches sur les radiations bêta avec le physicien allemand Hans Geiger dans la Technische Hochschule.

Pendant son séjour à Berlin, il a commencé la Première Guerre mondiale, en juillet 1914. En raison d'une accusation d'espionnage, il a été admis dans un camp de concentration pour des civils à Ruhleben jusqu'en 1918.

En 1919, Chadwick est retourné en Angleterre et a commencé son doctorat à l'Université de Cambridge. Pendant ce temps, les recherches de Rutheford ont été réintégrées, qui ont ensuite dirigé le Cavendish Laboratory de la renommée institution.

En 1921, à 21 ans, il a obtenu son titre de doctorat (PH.D. pour ses sigles en anglais: Philosophie Doctor), En présentant un travail de recherche spécial sur les forces nucléaires et les nombres atomiques.

En 1923, il a été nommé directeur de recherche adjoint au Cavendish Laboratory de Cambridge. Chadwick a occupé ce rôle jusqu'en 1935, date à laquelle il a décidé de déménager à l'Université de Liverpool.

Carrière professionnelle

Grâce à ses contributions scientifiques, il mérite la médaille Hughes en 1932. Cette reconnaissance, accordée par la Royal Society of London, récompense ceux qui font des découvertes sur les sciences physiques et / ou leurs applications pratiques.

En 1935, il a reçu le prix Nobel de physique pour la découverte de neutrons en tant que particule élémentaire sans charge électrique située dans le noyau atomique.

Chadwick recevant le prix Nobel

Pendant la Seconde Guerre mondiale, Chadwick a participé activement au Comité britannique du Maud, une commission créée pour analyser la faisabilité de l'utilisation de la technologie nucléaire dans la fabrication d'une bombe.

James Chadwick a également fait partie névralgique du projet de tube en alliages, un programme de recherche autorisé et financé par le Royaume-Uni avec le soutien du Canada, pour développer des armes nucléaires pendant la Seconde Guerre mondiale.

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Chadwick s'est démarqué de son ingéniosité et de son équilibre politique au cours de cette période, car ses propositions servaient de pont pour les négociations de collaboration de recherche entre le Royaume-Uni, le Canada et les États-Unis.

Projet de Manhattan

Vers le résultat de la Seconde Guerre mondiale, Chadwick a pris le relais de la mission britannique dans le projet de Manhattan. Ce dernier était un projet de recherche conjoint entre les États-Unis, le Royaume-Uni et le Canada, afin de développer la première bombe atomique.

Chadwick avait un accès gratuit à toutes les informations confidentielles du projet: conceptions, plans, données, budgets, etc., En dépit d'être civil et de ne pas être américain; Il convient de noter que les deux conditions étaient exclusives pour participer au projet.

Par la suite, il a été nommé gentleman anglais en 1945, et un an plus tard. Uu. Il a décerné la médaille de mérite pour sa contribution de valeur au projet de Manhattan.

Arsenal nucléaire pour l'Angleterre

À la fin de la Seconde Guerre mondiale, Chadwick a promu avec une grande élan l'initiative que le Royaume-Uni développe un arsenal nucléaire.

Pour atteindre cet objectif, Chadwick a été choisi comme membre du British Atomic Energy Advisory Committee et a également participé en tant que représentant du Royaume-Uni devant la Commission des Nations Unies sur l'énergie atomique.

En 1948, James Chadwick a été professeur au Gonville & Caius College de l'Université de Cambridge. Plus tard, en 1950, il a de nouveau été lauréat par la Royal Society of London lors de la réception de la médaille de Copley.

Décès

8 ans plus tard, il a décidé de prendre sa retraite volontairement au nord du Pays de Galles. James Chadwick est décédé le 24 juillet 1974 dans la ville de Cambridge.

Modèle atomique de Chadwick

Le modèle atomique de Chadwick se concentre sur la modélisation du noyau atomique constitué non seulement par les protons (charges positives), mais aussi par les neutrons (charges neutres).

De la découverte du neutron par Chadwick, l'atome a été compris comme un noyau avec des protons et des neutrons, en supposant presque toute la masse de l'atome, en orbitereaux des électrons le noyau dans leurs niveaux d'énergie correspondants.

Illustration du modèle atomique de Chadwick

Découverte de neutrons

L'intérêt de Chadwick à démontrer l'existence de particules neutres a été générée dans les années 20. Cependant, à cette époque, le scientifique éminent a fait plusieurs tentatives en vain. Une décennie plus tard, Chadwick a répondu aux expériences d'Irène Joliot-Curie (fille de Marie Curie et Pierre Curie) et de Frédéric Joliot (mari d'Irène) en France.

Ce couple de scientifiques avait atteint l'expulsion de protons d'un échantillon de cire de paraffine à l'aide de rayons gamma.

Chadwick pensait que l'émission de rayons gamma contenait des particules neutres et que ces particules étaient celles qui étaient entrées en collision avec l'échantillon de cire, induisant par la suite la libération des protons de la cire.

Par conséquent, il a tenté de reproduire ces expériences dans le laboratoire Cavendish et a utilisé le polonium - qui avait été utilisé par la Curie comme source de rayons gamma - pour rayonner le béryllium avec des particules alpha.

Ensuite, ce rayonnement a atteint un échantillon similaire de cire de paraffine, et les protons de cet échantillon ont été violemment expulsés du matériau.

Le comportement des protons a été observé par une petite chambre d'ionisation, adapté à l'expérience de Chadwick lui-même.

Diagramme d'expérience que Chadwick a fait pour découvrir le neutron en 1932

Chadwick a détecté que le comportement des protons libérés par la cire ne pouvait être expliqué que si ces particules étaient entrées en collision avec d'autres particules électriquement neutres, et avec une masse très similaire.

Deux semaines plus tard, James Chadwick a publié un article dans la revue scientifique Nature Sur l'existence possible de neutrons.

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Cependant, Chadwick a conçu le modèle initialement étant donné que le neutron était un arrangement composé d'un proton et d'un électron, qui a généré la charge neutre. Plus tard, le physicien allemand Werner Heisenberg a montré que le neutron était une particule unique et élémentaire.

Expériences de Chadwick

Chadwick Reading

Après la découverte du neutron, Chadwick s'est concentré sur le fait d'aller de plus en plus en ce qui concerne la caractérisation de ce nouveau composant atomique.

La découverte du neutron et du modèle atomique de Chadwick ont ​​révolutionné la vision traditionnelle de la science, étant donné les affrontements de neutrons avec les noyaux atomiques et l'expulsion de protons en dehors de l'atome.

La décomposition bêta est un processus par lequel les particules bêta (électron ou positron) sont émises du noyau de l'atome, pour équilibrer la présence de protons et de neutrons dans le noyau atomique.

En raison de ce processus, d'innombrables expériences ont été réalisées dans le monde entier, motivées par la découverte de Chadwick, pour induire la conversion de certains neutrons pour les protons.

Étant donné que chaque élément chimique est identifié en fonction du nombre de protons qu'il possède, les expériences précédentes ont ouvert la porte à la création et / ou à la découverte de nouveaux éléments chimiques avec un plus grand nombre de protons sous leur crédit.

Fision nucléaire

Chadwick a souligné ses analyses ultérieures dans l'utilisation des neutrons pour diviser les atomes de noyau lourds en plusieurs noyaux plus petits à travers le processus de fission nucléaire.

Il est appelé de cette manière parce que la division se produit dans le noyau de l'atome et produit une grande quantité d'énergie. Ce concept a été utilisé pour la conception de puissantes armes nucléaires.

Chadwick a même financé l'achat d'un accélérateur de particules pendant son séjour à Liverpool, et pour cela, il a utilisé une partie des fonds obtenus en remportant le prix Nobel en 1935.

Contributions de Chadwick à la science

Portrait de Chadwick

Parmi les contributions de James Chadwick à la science, la découverte de Neutron se démarque, pour laquelle il a remporté le prix Nobel Physics de 1935. Il a également participé à la construction de la bombe atomique aux États-Unis, a écrit sur les substances radioactives et découvert le tritium.

La découverte de neutrons

Au cours de leurs enquêtes dans le Cavendish Laboratory de Cambridge, Rutherford et Chadwick ont ​​mené des expériences avec des particules alpha pour étudier la nature du noyau atomique. Il convient de noter que le noyau atomique a été découvert par Rutherford en 1911.

Ces enquêtes ont été menées en analysant un rayonnement jamais vu avant émanant du béryllium, lorsque ce matériau a été exposé au bombardement des particules alpha.

Ce rayonnement était constitué par des particules de masse très similaires à la masse du proton, mais sans charge électrique. Ces particules étaient appelées neutrons, en raison de la neutralité de leur composition.

Chadwick a réalisé cette découverte au milieu de 1932, et avec cela, il a défini les locaux du modèle atomique de Chadwick, dont le détail est décomposé dans la section suivante de cet article.

Recherche nucléaire

La découverte du neutron par Chadwick Creo le scénario propice pour la découverte de la fission nucléaire et le développement des armes de guerre avec cette technologie.

Chadwick a détecté qu'en bombardant l'atome d'un élément avec des neutrons, le noyau de ce matériau peut être pénétré et divisé, générant une quantité importante d'énergie.

De là, Chadwick a annoncé le caractère inévitable de ce type de technologie pour le développement des armes de guerre et a été directement impliqué dans les questions diplomatiques liées à ce processus aux États-Unis et en Angleterre.

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Chadwick a collaboré à la construction de la bombe atomique avec d'autres scientifiques américains et canadiens entre 1943 et 1945.

Il était chargé de diriger la délégation scientifique anglaise qui a fonctionné au Los Alamos Laboratory, au Nouveau-Mexique, aux États-Unis. En 1939, les États-Unis ont commencé les enquêtes sur le projet de Manhattan, le nom de code que la bombe atomique a reçue.

Le président Franklin Delano Roosevelt a été averti par les scientifiques nucléaires Edward Teller, Leó Szilárd et Eugene Wigner, par Albert Einstein, sur l'utilisation de la fission nucléaire pour la production de bombes par les nazis.

Découverte du tritium

Le Tritio avait déjà été identifié en 1911 par le scientifique anglais aussi Joseph John Thomson, mais il pensait qu'il s'agissait d'une molécule triathomique.

Ernest Rutherford l'avait déjà annoncé, mais ce n'est qu'en 1934 que Chadwick, travaillant pour l'équipe de Rutherford, le catalogue comme un isotope d'hydrogène.

Le Tritio est un isotope radioactif de l'hydrogène, dont le symbole est «. Il se compose d'un noyau formé par un proton et deux neutrons.

Le Tritio est généré par bombardement avec un neutron libre d'azote, de lithium et de bore.

Facilitation de la fission d'uranium 235

La découverte de neutrons par James Chadwick a facilité la fission nucléaire; c'est-à-dire la séparation de l'uranium 235 de l'uranium -238, un élément chimique trouvé dans la nature.

L'enrichissement de l'uranium 235 est le processus auquel l'uranium naturel est soumis à l'isotope 235 et à produire de l'énergie nucléaire. La fission est une réaction nucléaire; c'est-à-dire qu'il est déclenché dans le noyau de l'atome.

Cette réaction chimique se produit lorsqu'un noyau lourd est divisé en deux noyaux plus petits ou plus et dans certains par-produits tels que les photons (rayons gamma), les neutrons libres et autres fragments du noyau.

Traité sur le rayonnement des substances radioactifs

En 1930, James Chadwick a écrit un traité sur les substances radioactives radio. Il a réussi à mesurer la masse du neutron et a déduit qu'elle était similaire à celle du proton avec une différence: qu'il avait une charge électrique neutre.

Puis, il a conclu que le noyau atomique était constitué de neutrons et de protons et que la quantité de protons était similaire à celle des électrons.

Ses recherches et ses contributions au travail du laboratoire de physique de l'Université de Manchester et de l'Université de Cambridge en Angleterre ont été la clé de la connaissance de l'énergie nucléaire et de la construction du modèle atomique de Rutherford.

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Les références

1. J. Chadwick, l'existence d'un neutron, proc. Roy. Soc. A 136 (1932). Tiré de Chemteam.Info
2. Pérez Aguirre, Gabriela. Chimie 1. Une approche constructiviste, volume 1.
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