James Chadwick -James Chadwick


James Chadwick

James Chadwick.jpg
Chadwick c.  1945
Født ( 1891-10-20 )20. oktober 1891
Bollington , Cheshire, England
Døde 24. juli 1974 (1974-07-24)(82 år)
Cambridge , England
Alma mater
Kjent for
Priser
Vitenskapelig karriere
Enger Fysikk
Institusjoner
Doktorgradsrådgiver Ernest Rutherford
Doktorgradsstudenter
Signatur
Solvay1933Signatur Chadwick.jpg

Sir James Chadwick , CH , FRS (20. oktober 1891 – 24. juli 1974) var en engelsk fysiker som ble tildelt Nobelprisen i fysikk i 1935 for sin oppdagelse av nøytronet i 1932. I 1941 skrev han det endelige utkastet til MAUD-rapporten , som inspirerte den amerikanske regjeringen til å starte seriøst atombombeforskning . Han var leder for det britiske teamet som jobbet med Manhattan-prosjektet under andre verdenskrig . Han ble slått til ridder i Storbritannia i 1945 for sine prestasjoner innen fysikk.

Chadwick ble uteksaminert fra Victoria University of Manchester i 1911, hvor han studerte under Ernest Rutherford (kjent som "faren til kjernefysikk"). I Manchester fortsatte han å studere under Rutherford til han ble tildelt sin MSc i 1913. Samme år ble Chadwick tildelt et 1851 Research Fellowship fra Royal Commission for the Exhibition of 1851 . Han valgte å studere betastråling under Hans Geiger i Berlin. Ved å bruke Geigers nylig utviklede Geiger-teller , var Chadwick i stand til å demonstrere at betastråling produserte et kontinuerlig spektrum , og ikke diskrete linjer som man hadde trodd. Fortsatt i Tyskland da første verdenskrig brøt ut i Europa, tilbrakte han de neste fire årene i Ruhleben interneringsleir .

Etter krigen fulgte Chadwick Rutherford til Cavendish Laboratory ved University of Cambridge , hvor Chadwick tok sin doktorgrad i filosofi under Rutherfords veiledning fra Gonville og Caius College, Cambridge , i juni 1921. Han var Rutherfords assisterende forskningsdirektør ved Cavendish. Laboratoriet i over et tiår i en tid da det var et av verdens fremste sentre for studier av fysikk, og tiltrakk seg studenter som John Cockcroft , Norman Feather og Mark Oliphant . Chadwick fulgte hans oppdagelse av nøytronet ved å måle massen . Han forutså at nøytroner ville bli et viktig våpen i kampen mot kreft. Chadwick forlot Cavendish Laboratory i 1935 for å bli professor i fysikk ved University of Liverpool , hvor han overhalt et gammelt laboratorium og ved å installere en syklotron gjorde det til et viktig senter for studiet av kjernefysikk .

Under andre verdenskrig utførte Chadwick forskning som en del av Tube Alloys - prosjektet for å bygge en atombombe, mens laboratoriet hans i Manchester og omegn ble trakassert av Luftwaffe - bombing. Da Quebec-avtalen fusjonerte prosjektet hans med det amerikanske Manhattan-prosjektet, ble han en del av British Mission, og jobbet ved Los Alamos Laboratory og i Washington, DC. Han overrasket alle ved å oppnå nesten fullstendig tillit fra prosjektdirektør Leslie R. Groves , Jr. For sin innsats mottok Chadwick en ridderskap i New Year Honours 1. januar 1945 . I juli 1945 så han på Trinity-atomprøven . Etter dette tjente han som britisk vitenskapelig rådgiver for FNs atomenergikommisjon. Ukomfortabel med trenden mot Big Science ble Chadwick Master of Gonville and Caius College i 1948. Han trakk seg tilbake i 1959.

Utdanning og tidlig liv

James Chadwick ble født i Bollington , Cheshire , 20. oktober 1891, det første barnet til John Joseph Chadwick, en bomullsspinner, og Anne Mary Knowles, en hushjelp. Han ble kalt James etter sin farfar. I 1895 flyttet foreldrene til Manchester , og etterlot ham i omsorgen til besteforeldrene på morssiden. Han gikk på Bollington Cross Primary School, og ble tilbudt et stipend til Manchester Grammar School , som familien hans måtte avslå da de ikke hadde råd til de små avgiftene som fortsatt måtte betales. I stedet gikk han på Central Grammar School for Boys i Manchester, og slo seg sammen med foreldrene sine der. Han hadde nå to yngre brødre, Harry og Hubert; en søster hadde dødd i spedbarnsalderen. I en alder av 16 avla han to eksamener for universitetsstipend, og vant begge.

Chadwick valgte å gå på Victoria University of Manchester , som han gikk inn i i 1908. Han mente å studere matematikk, men meldte seg inn i fysikk ved en feiltakelse. Som de fleste studenter bodde han hjemme, og gikk de 6,4 kilometerne til universitetet og tilbake hver dag. På slutten av sitt første år ble han tildelt et Heginbottom-stipend for å studere fysikk. Fysikkavdelingen ble ledet av Ernest Rutherford , som tildelte forskningsprosjekter til sisteårsstudenter, og han instruerte Chadwick om å finne ut et middel for å sammenligne mengden radioaktiv energi fra to forskjellige kilder. Tanken var at de kunne måles i form av aktiviteten til 1 gram (0,035 oz) radium , en måleenhet som ville bli kjent som curie . Rutherfords foreslåtte tilnærming var ubrukelig - noe Chadwick visste, men var redd for å fortelle Rutherford - så Chadwick presset på og utviklet til slutt den nødvendige metoden. Resultatene ble Chadwicks første artikkel, som sammen med Rutherford ble publisert i 1912. Han ble uteksaminert med førsteklasses utmerkelser i 1911.

Etter å ha utviklet et middel for å måle gammastråling, fortsatte Chadwick å måle absorpsjonen av gammastråler av forskjellige gasser og væsker. Denne gangen ble det resulterende papiret publisert under hans navn alene. Han ble tildelt sin Master of Science (MSc) grad i 1912, og ble utnevnt til en Beyer-stipendiat. Året etter ble han tildelt et utstillingsstipend fra 1851 , som tillot ham å studere og forske ved et universitet på det kontinentale Europa. Han valgte å gå til Physikalisch-Technische Reichsanstalt i Berlin i 1913 for å studere betastråling under Hans Geiger . Ved å bruke Geigers nylig utviklede Geiger-teller , som ga mer nøyaktighet enn de tidligere fotografiske teknikkene, var han i stand til å demonstrere at betastråling ikke produserte diskrete linjer , som tidligere har vært antatt, men snarere et kontinuerlig spektrum med topper i visse regioner. På et besøk til Geigers laboratorium sa Albert Einstein til Chadwick at: "Jeg kan forklare begge disse tingene, men jeg kan ikke forklare dem begge samtidig." Det kontinuerlige spekteret vil forbli et uforklarlig fenomen i mange år .

Chadwick var fortsatt i Tyskland ved starten av første verdenskrig , og ble internert i Ruhleben interneringsleir nær Berlin, hvor han fikk lov til å sette opp et laboratorium i stallen og utføre vitenskapelige eksperimenter med improviserte materialer som radioaktiv tannkrem . Ved hjelp av Charles Drummond Ellis arbeidet han med ionisering av fosfor , og den fotokjemiske reaksjonen av karbonmonoksid og klor . Han ble løslatt etter at våpenhvilen med Tyskland trådte i kraft i november 1918, og returnerte til foreldrenes hjem i Manchester, hvor han skrev opp funnene sine de foregående fire årene for 1851-utstillingskommisjonærene.

Rutherford ga Chadwick en deltidslærerstilling i Manchester, slik at han kunne fortsette å forske. Han så på kjernefysisk ladning av platina , sølv og kobber , og fant eksperimentelt at dette var det samme som atomnummeret innenfor en feil på mindre enn 1,5 prosent. I april 1919 ble Rutherford direktør for Cavendish Laboratory ved University of Cambridge , og Chadwick ble med ham der noen måneder senere. Chadwick ble tildelt et Clerk-Maxwell-studentskap i 1920, og meldte seg inn som doktor i filosofi (PhD)-student ved Gonville og Caius College, Cambridge . Den første halvdelen av oppgaven hans var hans arbeid med atomtall. I den andre så han på kreftene inne i kjernen . Graden hans ble tildelt i juni 1921. I november ble han stipendiat ved Gonville og Caius College.

Forsker

Cambridge

Chadwicks Clerk-Maxwell-studentskap gikk ut i 1923, og han ble etterfulgt av den russiske fysikeren Pyotr Kapitza . Formannen for det rådgivende rådet ved Institutt for vitenskapelig og industriell forskning , Sir William McCormick sørget for at Chadwick ble Rutherfords assisterende forskningsdirektør. I denne rollen hjalp Chadwick Rutherford med å velge doktorgradsstudenter. I løpet av de neste årene vil disse inkludere John Cockcroft , Norman Feather og Mark Oliphant , som ville bli faste venner med Chadwick. Siden mange studenter ikke ante hva de ønsket å forske på, ville Rutherford og Chadwick foreslå emner. Chadwick redigerte alle papirene produsert av laboratoriet.

Den opprinnelige bygningen til Cavendish Laboratory var hjemmet til noen av de store oppdagelsene innen fysikk. Det ble grunnlagt i 1874 av hertugen av Devonshire (hvis familienavn var Cavendish), og dens første professor var James Clerk Maxwell . Laboratoriet har siden flyttet til West Cambridge .

I 1925 møtte Chadwick Aileen Stewart-Brown, datteren til en aksjemegler i Liverpool. De to ble gift i august 1925, med Kapitza som beste mann. Paret hadde tvillingdøtre, Joanna og Judith, som ble født i februar 1927.

I sin forskning fortsatte Chadwick å undersøke kjernen. I 1925 hadde begrepet spin tillatt fysikere å forklare Zeeman-effekten , men det skapte også uforklarlige anomalier. På den tiden ble det antatt at kjernen besto av protoner og elektroner, så nitrogens kjerne, for eksempel, med et massetall på 14, ble antatt å inneholde 14 protoner og 7 elektroner. Dette ga den riktig masse og ladning, men feil spinn.

På en konferanse i Cambridge om beta-partikler og gammastråler i 1928 møtte Chadwick Geiger igjen. Geiger hadde tatt med seg en ny modell av Geiger-telleren hans, som hadde blitt forbedret av postdoktorstudenten Walther Müller . Chadwick hadde ikke brukt en siden krigen, og den nye Geiger–Müller-telleren var potensielt en stor forbedring i forhold til scintillasjonsteknikkene som da ble brukt i Cambridge, som stolte på det menneskelige øyet for observasjon. Den største ulempen med den var at den oppdaget alfa- , beta- og gammastråling , og radium, som Cavendish-laboratoriet normalt brukte i sine eksperimenter, sendte ut alle tre, og var derfor uegnet for det Chadwick hadde i tankene. Imidlertid er polonium en alfa-emitter, og Lise Meitner sendte Chadwick omtrent 2 millicurie (ca.0,5 μg ) fra Tyskland .

I Tyskland hadde Walther Bothe og hans student Herbert Becker brukt polonium til å bombardere beryllium med alfapartikler, og produsert en uvanlig form for stråling. Chadwick fikk sin australske utstillingsforsker fra 1851, Hugh Webster, til å duplisere resultatene deres. For Chadwick var dette bevis på noe han og Rutherford hadde antatt i årevis: nøytronet , en teoretisk kjernefysisk partikkel uten elektrisk ladning. Så i januar 1932 trakk Feather Chadwicks oppmerksomhet til et annet overraskende resultat. Frédéric og Irène Joliot-Curie hadde lyktes med å slå protoner fra parafinvoks ved å bruke polonium og beryllium som kilde for det de trodde var gammastråling. Rutherford og Chadwick var uenige; protoner var for tunge til det. Men nøytroner trenger bare en liten mengde energi for å oppnå samme effekt. I Roma kom Ettore Majorana til samme konklusjon: Joliot-Curies hadde oppdaget nøytronet, men visste det ikke.

Sir Ernest Rutherfords laboratorium

Chadwick droppet alt sitt andre ansvar for å konsentrere seg om å bevise eksistensen av nøytronet, assistert av Feather og ofte jobbet sent på kvelden. Han utviklet et enkelt apparat som besto av en sylinder som inneholdt en poloniumkilde og berylliummål. Den resulterende strålingen kan deretter rettes mot et materiale som parafinvoks; de fortrengte partiklene, som var protoner, ville gå inn i et lite ioniseringskammer hvor de kunne oppdages med et oscilloskop . I februar 1932, etter bare omtrent to uker med eksperimentering med nøytroner, sendte Chadwick et brev til Nature med tittelen "Possible Existence of a Neutron". Han formidlet sine funn i detalj i en artikkel sendt til Proceedings of the Royal Society A med tittelen "The Existence of a Neutron" i mai. Hans oppdagelse av nøytronet var en milepæl i forståelsen av kjernen. Da de leste Chadwicks artikkel, innså Robert Bacher og Edward Condon at anomalier i den daværende teorien, som spinn av nitrogen, ville bli løst hvis nøytronet har et spinn på 1/2 og at en nitrogenkjerne besto av syv protoner og syv nøytroner .

De teoretiske fysikerne Niels Bohr og Werner Heisenberg vurderte om nøytronet kunne være en grunnleggende kjernefysisk partikkel som proton og elektron, snarere enn et proton-elektronpar. Heisenberg viste at nøytronet best ble beskrevet som en ny kjernefysisk partikkel, men dens eksakte natur forble uklar. I sin Bakerian Lecture fra 1933 estimerte Chadwick at et nøytron hadde en masse på ca.1,0067  u . Siden et proton og et elektron hadde en kombinert masse på1,0078 u , dette antydet at nøytronet som en proton-elektron-kompositt hadde en bindingsenergi på ca.MeV , noe som hørtes rimelig ut, selv om det var vanskelig å forstå hvordan en partikkel med så lite bindingsenergi kunne være stabil. Å estimere en så liten masseforskjell krevde imidlertid utfordrende nøyaktige målinger, og flere motstridende resultater ble oppnådd i 1933–4. Ved å bombardere bor med alfapartikler, oppnådde Frédéric og Irène Joliot-Curie en stor verdi for massen til et nøytron, men Ernest Lawrences team ved University of California produserte en liten. Så foreslo Maurice Goldhaber , en flyktning fra Nazi-Tyskland og en doktorgradsstudent ved Cavendish Laboratory, for Chadwick at deuteroner kunne fotodisintegreres av 2,6 MeV gammastrålene på 208 Tl (den gang kjent som thorium C" ):

2
1
D
 

γ
 
→  1
1
H
 

n

En nøyaktig verdi for massen til nøytronet kan bestemmes fra denne prosessen. Chadwick og Goldhaber prøvde dette og fant ut at det fungerte. De målte den kinetiske energien til protonet produsert som 1,05 MeV, og etterlot massen til nøytronet som den ukjente i ligningen. Chadwick og Goldhaber beregnet at det enten var 1,0084 eller 1,0090 atomenheter, avhengig av verdiene som ble brukt for massene til protonet og deuteronet. (Den moderne aksepterte verdien for massen til nøytronet er1,008 66  u .) Massen til nøytronet var for stor til å være et proton-elektronpar.

For sin oppdagelse av nøytronet ble Chadwick tildelt Hughes-medaljen av Royal Society i 1932, Nobelprisen i fysikk i 1935, Copley-medaljen i 1950 og Franklin-medaljen i 1951. Hans oppdagelse av nøytronet gjorde det mulig å produsere grunnstoffer tyngre enn uran i laboratoriet ved fangst av langsomme nøytroner etterfulgt av beta-forfall . I motsetning til de positivt ladede alfapartiklene , som frastøtes av de elektriske kreftene som finnes i kjernene til andre atomer, trenger ikke nøytroner å overvinne noen Coulomb-barriere , og kan derfor trenge inn og trenge inn i kjernene til selv de tyngste grunnstoffene som uran. Dette inspirerte Enrico Fermi til å undersøke kjernefysiske reaksjoner forårsaket av kollisjoner av kjerner med langsomme nøytroner, arbeid som Fermi ville motta Nobelprisen for i 1938.

Wolfgang Pauli foreslo en annen type partikkel 4. desember 1930 for å forklare det kontinuerlige spekteret av betastråling som Chadwick hadde rapportert i 1914. Siden ikke all energien til betastråling kunne gjøres rede for, så loven om bevaring av energi ut til å krenkes, men Pauli hevdet at dette kunne rettes opp dersom en annen, uoppdaget, partikkel var involvert. Pauli kalte også denne partikkelen et nøytron, men det var tydeligvis ikke den samme partikkelen som Chadwicks nøytron. Fermi omdøpte den til nøytrinoen , italiensk for "lite nøytron". I 1934 foreslo Fermi sin teori om beta-forfall som forklarte at elektronene som sendes ut fra kjernen ble skapt ved nedbrytning av et nøytron til et proton, et elektron og et nøytrino. Nøytrinoen kunne stå for den manglende energien, men en partikkel med liten masse og ingen elektrisk ladning var vanskelig å observere. Rudolf Peierls og Hans Bethe regnet ut at nøytrinoer lett kunne passere gjennom jorden, så sjansene for å oppdage dem var små. Frederick Reines og Clyde Cowan ville bekrefte nøytrinoen 14. juni 1956 ved å plassere en detektor i en stor antinøytrinofuks fra en nærliggende atomreaktor.

Liverpool

Med begynnelsen av den store depresjonen i Storbritannia ble regjeringen mer sparsommelig med finansiering av vitenskap. Samtidig lovet Lawrence sin nylige oppfinnelse, syklotronen , å revolusjonere eksperimentell kjernefysikk, og Chadwick følte at Cavendish-laboratoriet ville falle bak med mindre det også skaffet seg en. Han gnaget derfor under Rutherford, som holdt fast ved troen på at god kjernefysikk fortsatt kunne gjøres uten stort, dyrt utstyr, og avslo forespørselen om en syklotron.

Chadwick var selv en kritiker av Big Science generelt, og Lawrence spesielt, hvis tilnærming han anså som uforsiktig og fokuserte på teknologi på bekostning av vitenskap. Da Lawrence postulerte eksistensen av en ny og hittil ukjent partikkel som han hevdet var en mulig kilde til ubegrenset energi på Solvay-konferansen i 1933, svarte Chadwick at resultatene mer sannsynlig kunne tilskrives forurensning av utstyret. Mens Lawrence sjekket resultatene sine på Berkeley på nytt bare for å finne ut at Chadwick hadde rett, gjennomførte Rutherford og Oliphant en undersøkelse ved Cavendish som fant at deuterium smelter sammen for å danne helium-3 , og dermed forårsaket effekten som Lawrence hadde observert. Dette var nok en stor oppdagelse, men Oliphant-Rutherford- partikkelakseleratoren var et kostbart, toppmoderne utstyr.

I mars 1935 mottok Chadwick et tilbud fra Lyon Jones Chair of Physics ved University of Liverpool , i sin kones hjemby, for å etterfølge Lionel Wilberforce . Laboratoriet var så foreldet at det fortsatt gikk på likestrømselektrisitet , men Chadwick grep muligheten og overtok lederstolen 1. oktober 1935. Universitetets prestisje ble snart styrket av Chadwicks Nobelpris, som ble offentliggjort i november 1935. Medaljen hans ble solgt. på auksjon i 2014 for $329 000.

Chadwick begynte å skaffe seg en syklotron for Liverpool. Han startet med å bruke £700 på å pusse opp de gamle laboratoriene i Liverpool, slik at noen komponenter kunne lages internt. Han var i stand til å overtale universitetet til å gi 2000 pund og skaffet et stipend for ytterligere 2000 pund fra Royal Society. For å bygge syklotronen sin hentet Chadwick inn to unge eksperter, Bernard Kinsey og Harold Walke, som hadde jobbet med Lawrence ved University of California. En lokal kabelprodusent donerte kobberlederen til spolene. Syklotronens 50-tonns magnet ble produsert i Trafford Park av Metropolitan-Vickers , som også laget vakuumkammeret. Syklotronen var ferdig installert og i drift i juli 1939. Den totale kostnaden på £5.184 var mer enn Chadwick hadde mottatt fra universitetet og Royal Society, så Chadwick betalte resten fra sine 159.917 kr (8.243 pund) Nobelprispenger.

I Liverpool jobbet medisin- og naturvitenskapsfakultetene tett sammen. Chadwick var automatisk komitémedlem ved begge fakultetene, og i 1938 ble han utnevnt til en kommisjon ledet av Lord Derby for å undersøke ordningene for kreftbehandling i Liverpool. Chadwick forutså at nøytroner og radioaktive isotoper produsert med 37-tommers syklotron kunne brukes til å studere biokjemiske prosesser, og kan bli et våpen i kampen mot kreft.

Andre verdenskrig

Rørlegeringer og MAUD-rapporten

I Tyskland bombarderte Otto Hahn og Fritz Strassmann uran med nøytroner, og bemerket at barium , et lettere grunnstoff, var blant produktene som ble produsert. Hittil hadde bare de samme eller tyngre elementene blitt produsert ved prosessen. I januar 1939 forbløffet Meitner og nevøen hennes Otto Frisch fysikksamfunnet med et papir som forklarte dette resultatet . De teoretiserte at uranatomer bombardert med nøytroner kan bryte inn i to omtrent like fragmenter, en prosess de kalte fisjon . De beregnet at dette ville resultere i frigjøring av rundt 200 MeV , noe som innebærer en energifrigjøring som er større enn kjemiske reaksjoner, og Frisch bekreftet teorien deres eksperimentelt. Det ble snart bemerket av Hahn at hvis nøytroner ble frigjort under fisjon, så var en kjedereaksjon mulig. Franske forskere, Pierre Joliot , Hans von Halban og Lew Kowarski , bekreftet snart at mer enn ett nøytron faktisk ble sendt ut per fisjon. I en artikkel skrevet sammen med den amerikanske fysikeren John Wheeler , teoretiserte Bohr at fisjon var mer sannsynlig å forekomme i uran-235 isotopen , som bare utgjorde 0,7 prosent av naturlig uran.

Sentrale britiske fysikere. Venstre til høyre: William Penney , Otto Frisch , Rudolf Peierls og John Cockcroft . De har på seg American Medal of Freedom .

Chadwick trodde ikke at det var noen sannsynlighet for en ny krig med Tyskland i 1939, og tok familien med på ferie ved en avsidesliggende innsjø i Nord-Sverige. Nyheten om utbruddet av andre verdenskrig kom derfor som et sjokk. Chadwick var fast bestemt på å ikke tilbringe en ny krig i en interneringsleir, og reiste til Stockholm så fort han kunne, men da han kom dit med familien, fant han ut at all flytrafikk mellom Stockholm og London var innstilt. De tok seg tilbake til England på en trampbåt . Da han nådde Liverpool, fant Chadwick at Joseph Rotblat , en polsk postdoktor som hadde kommet for å jobbe med syklotronen, nå var nødlidende, da han ble avskåret fra midler fra Polen. Chadwick ansatte raskt Rotblat som foreleser, til tross for hans dårlige forståelse av engelsk.

I oktober 1939 mottok Chadwick et brev fra Sir Edward Appleton , sekretæren for Institutt for vitenskapelig og industriell forskning, der han ba om hans mening om gjennomførbarheten av en atombombe . Chadwick reagerte forsiktig. Han avviste ikke muligheten, men gikk nøye gjennom de mange teoretiske og praktiske vanskelighetene som var involvert. Chadwick bestemte seg for å undersøke egenskapene til uranoksid videre med Rotblat. I mars 1940 undersøkte Otto Frisch og Rudolf Peierls ved University of Birmingham de teoretiske spørsmålene involvert i et papir som ble kjent som Frisch-Peierls-memorandumet . I stedet for å se på ikke-anriket uranoksid, vurderte de hva som ville skje med en sfære av rent uran-235, og fant ut at det ikke bare kunne oppstå en kjedereaksjon, men at det kunne kreve så lite som 1 kilogram (2,2 lb) uran- 235, og frigjør energien til tonnevis med dynamitt.

En del av Liverpool ødelagt av Blitz

En spesiell underkomité av komiteen for vitenskapelig undersøkelse av luftkrigføring (CSSAW), kjent som MAUD-komiteen , ble opprettet for å undersøke saken videre. Det ble ledet av Sir George Thomson og dets opprinnelige medlemskap inkluderte Chadwick, sammen med Mark Oliphant, John Cockcroft og Philip Moon . Mens andre lag undersøkte teknikker for anrikning av uran , konsentrerte Chadwicks team i Liverpool seg på å bestemme det kjernefysiske tverrsnittet til uran-235. I april 1941 hadde det blitt eksperimentelt bekreftet at den kritiske massen til uran-235 kan være 8 kilo (18 lb) eller mindre. Hans forskning på slike saker ble komplisert av nesten uopphørlige Luftwaffe - bombinger av omgivelsene til Liverpool-laboratoriet hans; vinduene ble blåst ut så ofte at de ble erstattet av papp.

I juli 1941 ble Chadwick valgt til å skrive det endelige utkastet til MAUD-rapporten, som, da Vannevar Bush presenterte president Franklin D. Roosevelt i oktober 1941, inspirerte den amerikanske regjeringen til å bruke millioner av dollar i jakten på en atombombe. . Da George B. Pegram og Harold Urey besøkte Storbritannia for å se hvordan prosjektet, nå kjent som Tube Alloys , gikk, kunne Chadwick fortelle dem: «Jeg skulle ønske jeg kunne fortelle dere at bomben ikke kommer til å fungere, men jeg er 90 prosent sikker på at det vil gjøre det."

I en fersk bok om bombeprosjektet skrev Graham Farmelo at "Chadwick gjorde mer enn noen annen vitenskapsmann for å gi Churchill bomben ... Chadwick ble testet nesten til bristepunktet." Så bekymret at han ikke kunne sove, tok Chadwick til sovemedisiner, som han fortsatte å ta i de fleste av de resterende årene. Chadwick sa senere at han innså at "en atombombe ikke bare var mulig - den var uunngåelig. Før eller senere kunne disse ideene ikke være særegne for oss. Alle ville tenke på dem før lenge, og et land ville sette dem i verk". Sir Hermann Bondi antydet at det var heldig at Chadwick, ikke Rutherford, var den britiske fysikkens doyen på den tiden, ettersom sistnevntes prestisje ellers kunne ha overmannet Chadwicks interesse for å "se frem" til bombens utsikter.

Manhattan-prosjektet

På grunn av faren fra luftbombardement, sendte Chadwicks tvillingene sine til Canada som en del av en regjeringsevakueringsordning . Chadwick var motvillig til å flytte Tube Alloys dit, og trodde at Storbritannia var et bedre sted for isotopseparasjonsanlegget. Det enorme omfanget av innsatsen ble tydeligere i 1942: til og med et pilotseparasjonsanlegg ville koste over 1 million pund og belaste Storbritannias ressurser, for ikke å si noe om et fullskalaanlegg, som ble anslått å koste et sted i nærheten av 25 pund. million. Den måtte bygges i Amerika. Samtidig som britene ble overbevist om at et felles prosjekt var nødvendig, var fremgangen til det amerikanske Manhattan-prosjektet slik at britisk samarbeid virket mindre essensielt, selv om amerikanerne fortsatt var ivrige etter å utnytte Chadwicks talenter.

Samarbeidsspørsmålet måtte tas opp på høyeste nivå. I september 1943 forhandlet statsminister Winston Churchill og president Roosevelt om Quebec-avtalen , som gjeninnførte samarbeidet mellom Storbritannia, USA og Canada. Chadwick, Oliphant, Peierls og Simon ble innkalt til USA av direktøren for Tube Alloys, Sir Wallace Akers , for å jobbe med Manhattan-prosjektet. Quebec-avtalen opprettet en ny kombinert politikkkomité for å lede det felles prosjektet. Amerikanerne mislikte Akers, så Chadwick ble utnevnt til teknisk rådgiver for Combined Policy Committee, og sjefen for den britiske misjonen.

Etter å ha forlatt Rotblat som ansvarlig i Liverpool, begynte Chadwick en omvisning i Manhattan Project-fasilitetene i november 1943, bortsett fra Hanford-stedet hvor plutonium ble produsert, som han ikke fikk se. Han ble den eneste mannen bortsett fra Groves og hans nestkommanderende som hadde tilgang til alle amerikanske forsknings- og produksjonsfasiliteter for uranbomben. Da han observerte arbeidet med K-25 gassdiffusjonsanlegget i Oak Ridge, Tennessee , innså Chadwick hvor feil han hadde tatt når det gjaldt å bygge anlegget i Storbritannia i krigstid. Den enorme strukturen kunne aldri vært skjult for Luftwaffe. Tidlig i 1944 flyttet han til Los Alamos, New Mexico , med sin kone og tvillingene deres, som nå snakket med kanadiske aksenter. Av sikkerhetsgrunner fikk han dekknavnet til James Chaffee.

Chadwick (til venstre) med generalmajor Leslie R. Groves, Jr. , direktøren for Manhattan Project

Chadwick aksepterte at amerikanerne ikke trengte britisk hjelp, men at det likevel kunne være nyttig for å bringe prosjektet til en tidlig og vellykket avslutning. I tett samarbeid med direktøren for Manhattan-prosjektet, generalmajor Leslie R. Groves, Jr. , forsøkte han å gjøre alt han kunne for å støtte innsatsen. Han forsøkte også å plassere britiske forskere i så mange deler av prosjektet som mulig for å legge til rette for et britisk atomvåpenprosjekt etter krigen som Chadwick var forpliktet til. Forespørsler fra Groves via Chadwick for bestemte forskere hadde en tendens til å bli møtt med en umiddelbar avvisning av selskapet, departementet eller universitetet som for tiden ansetter dem, bare for å bli overvunnet av den overordnede prioriteringen som ble gitt til Tube Alloys. Som et resultat var det britiske teamet avgjørende for prosjektets suksess.

Selv om han hadde mer kunnskap om prosjektet enn noen andre fra Storbritannia, hadde Chadwick ingen tilgang til Hanford-nettstedet. Lord Portal ble tilbudt en omvisning i Hanford i 1946. "Dette var det eneste anlegget som Chadwick hadde blitt nektet tilgang til i krigstid, og nå spurte han Groves om han kunne følge med Portal. Groves svarte at han kunne, men hvis han gjorde det" Portalen vil ikke se veldig mye'." For sin innsats mottok Chadwick en ridderskap i New Year Honours 1. januar 1945 . Han anså dette for å være en anerkjennelse av arbeidet med hele Tube Alloys-prosjektet.

I begynnelsen av 1945 tilbrakte Chadwick mesteparten av tiden sin i Washington, DC, og familien flyttet fra Los Alamos til et hus på Washingtons Dupont Circle i april 1945. Han var til stede på møtet i Combined Policy Committee 4. juli da Field Marskalk Sir Henry Maitland Wilson ga Storbritannias samtykke til å bruke atombomben mot Japan, og ved Trinity-atomprøven 16. juli, da den første atombomben ble detonert. Inne i gropen var det en polonium-beryllium- modulert nøytroninitiator , en utvikling av teknikken som Chadwick hadde brukt for å oppdage nøytronet over et tiår før. William L. Laurence , New York Times -reporter knyttet til Manhattan-prosjektet, skrev at "aldri før i historien hadde noen mann levd for å se sin egen oppdagelse materialisere seg med en så talende effekt på menneskets skjebne."

Senere liv

Rett etter krigen ble Chadwick utnevnt til Advisory Committee on Atomic Energy (ACAE). Han ble også utnevnt til britisk vitenskapelig rådgiver for FNs atomenergikommisjon . Han kolliderte med ACAE-medlem Patrick Blackett , som var uenig i Chadwicks overbevisning om at Storbritannia trengte å skaffe sine egne atomvåpen; men det var Chadwicks posisjon som til slutt ble vedtatt. Han returnerte til Storbritannia i 1946 for å finne et land som fortsatt er preget av krigsrasjonering og mangel.

På dette tidspunktet skrev Sir James Mountford, visekansleren ved University of Liverpool, i dagboken sin "han hadde aldri sett en mann "så fysisk, mentalt og åndelig sliten" som Chadwick, for han "hadde fordypet seg i slike dybder av moralske beslutninger ettersom mer heldige menn aldri blir bedt om å se inn i ... [og led] ... nesten uholdbare kvaler av ansvar som oppstår fra hans vitenskapelige arbeid.

I 1948 aksepterte Chadwick et tilbud om å bli Master of Gonville and Caius College. Jobben var prestisjefylt, men dårlig definert; Mesteren var den titulære lederen av høyskolen, men autoriteten lå faktisk i et råd på 13 stipendiater, hvorav en var Mesteren. Som mester forsøkte Chadwick å forbedre høyskolens akademiske omdømme. Han økte antallet stipendier fra 31 til 49, og forsøkte å bringe talent inn på høgskolen. Dette innebar kontroversielle avgjørelser, som å ansette i 1951 den kinesiske biokjemikeren Tien-chin Tsao og den ungarskfødte økonomen Peter Bauer . I det som ble kjent som bøndenes opprør, stemte stipendiater ledet av Patrick Hadley en gammel venn av Chadwick ut av rådet og erstattet ham med Bauer. Flere venner av Chadwick ble fjernet i løpet av de påfølgende årene, og han trakk seg tilbake i november 1958. Det var under mesterskapet at Francis Crick , en PhD-student ved Gonville og Caius College, og James Watson oppdaget strukturen til DNA .

Gjennom årene mottok Chadwick mange utmerkelser, inkludert medaljen for fortjeneste fra USA, og Pour le Mérite fra Tyskland. Han ble valgt til stipendiat i Royal Society i 1927, og i 1946 ble han utenlandsk medlem av Royal Netherlands Academy of Arts and Sciences . Han ble gjort til en æresfølge i New Year Honours 1. januar 1970 for "tjenester til vitenskapen", og dro til Buckingham Palace for investiturseremonien. Han ble mer skrøpelig og forlot sjelden leiligheten sin, selv om han reiste til Liverpool for å feire sin åttiårsdag. En livslang ateist, så han ingen grunn til å adoptere religiøs tro senere i livet. Han døde i søvne 24. juli 1974.

Papirene hans holdes på Churchill Archives Center i Cambridge, og er tilgjengelige for publikum. Chadwick Laboratory ved University of Liverpool er oppkalt etter ham, og det samme er Sir James Chadwick Chair of Experimental Physics, som ble oppkalt etter ham i 1991 som en del av feiringen av hundreårsdagen for hans fødsel. Et krater på månen er også oppkalt etter ham. James Chadwick-bygningen, som huser en del av School of Chemical Engineering and Analytical Sciences, University of Manchester , er navngitt til hans ære. Han ble beskrevet av United Kingdom Atomic Energy Authority offisielle historiker Lorna Arnold som "en fysiker, en vitenskapsmann-diplomat og en god, klok og human mann."

Notater

Referanser

Videre lesning

Eksterne linker

Akademiske kontorer
Forut for Master ved Gonville og Caius College
1948–1959
etterfulgt av