Sirs Džeimss Čadviks (foto ievietots rakstā) ir angļu fiziķis, Nobela prēmijas laureāts, kurš kļuva slavens pēc neitrona atklāšanas. Tas radikāli mainīja tā laika fiziku un ļāva zinātniekiem radīt jaunus elementus, kā arī noveda pie kodola skaldīšanas atklāšanas un tās izmantošanas militāriem un civiliem mērķiem. Čadviks bija daļa no britu zinātnieku grupas, kas Otrā pasaules kara laikā palīdzēja ASV izstrādāt atombumbu.
Džeimss Čedviks: īsa biogrāfija
Čadviks dzimis Bollingtonā, Češīrā, Anglijā, 1891. gada 20. oktobrī Džona Džozefa un Annas Mērijas Noulzas ģimenē. Viņš mācījās vietējā pamatskolā un Mančestras pašvaldības vidusskolās. Sešpadsmit gadu vecumā viņš saņēma Mančestras universitātes stipendiju. Džeimss bija iecerējis studēt matemātiku, taču kļūdaini apmeklēja ievadlekcijas fizikā un iestājās šajā specialitātē. Sākumā viņš šaubījās par savu lēmumu, bet pēc pirmā kursa viņam šis kurss šķita interesantāks. Čedviks tika uzņemts klasēErnests Raterfords, kur viņš pētīja elektrību un magnētismu, un vēlāk skolotājs Džeimsam uzdeva pētniecības projektu par radioaktīvo elementu rādiju.
Agrīnā izpēte
Džeimss Čedviks absolvēja 1911. gadā un turpināja strādāt ar Rezerfordu gamma absorbcijas jomā, 1913. gadā iegūstot maģistra grādu. Darba vadītājs veicināja pētniecības stipendiju, kuras dēļ viņam bija jāstrādā citur. Viņš nolēma studēt Berlīnē pie Hansa Geigera, kurš viesojās Mančestrā laikā, kad Džeimss pabeidza maģistra grādu. Šajā periodā Čadviks konstatēja nepārtraukta beta starojuma spektra pastāvēšanu, kas atbaida pētniekus un noveda pie neitrīno atklāšanas.
Ceļojums uz nometni
Īsi pirms Pirmā pasaules kara, kad karadarbība kļuva neizbēgama, Geigers brīdināja Čadviku pēc iespējas ātrāk atgriezties Anglijā. Džeimss bija apmulsis par ceļojumu kompānijas padomiem un palika Vācijas karagūstekņu nometnē līdz kara beigām. Piecu ieslodzījuma gadu laikā Čedvikam izdevās vienoties ar apsargiem un veikt elementārus fluorescences pētījumus.
Strādājam Kavendišas laboratorijā
Džeimss Čedviks, kura biogrāfijai fizikā bija visas iespējas beigties 1918. gadā, pateicoties Rezerforda pūlēm, atkal atgriezās zinātnē un apstiprināja, ka kodola lādiņš ir vienāds ar atomskaitli. 1921. gadā viņam tika piešķirta zinātniskā stipendija Gonvilas koledžā Kembridžā.un Keyes, un nākamajā gadā kļuva par Rezerforda asistentu Kavendišas laboratorijā.
Strādājot katru dienu, viņš tomēr atrada laiku, lai veiktu pētījumus, kuru virzienu kopumā ieteica Rezerfords. Pēc tam Čadviks un ieslodzītais Čārlzs D. Eliss turpināja mācīties Trīsvienības koledžā un pie Rezerforda, pētot elementu transmutāciju, bombardējot ar alfa daļiņām (hēlija kodoliem). Pētnieku grupa Vīnē ziņoja par rezultātiem, kas nesaskanēja ar Kavendišas laboratorijas iegūtajiem datiem, kuru pareizību prasmīgi aizstāvēja Čedvika un viņa kolēģu turpmākie eksperimenti.
1925. gadā Džeimss apprecējās ar Eilīnu Stjuarti-Braunu. Pārim bija dvīņu meitas.
20. gadu vidū Džeimss Čedviks veica eksperimentus, lai izkaisītu alfa daļiņas, kas tika izšautas uz mērķiem, kas izgatavoti no metāliem, tostarp zelta un urāna, un pēc tam pašu hēliju, kura kodolam ir tāda pati masa kā alfa daļiņām. Izkliede izrādījās asimetriska, un Čadviks 1930. gadā to izskaidroja kā kvantu fenomenu.
Neitrona atklāšana
Jau 1920. gadā Rezerfords ierosināja elektriski neitrālas daļiņas, ko sauc par neitronu, esamību, lai izskaidrotu ūdeņraža izotopu esamību. Tika uzskatīts, ka šī daļiņa sastāv no elektrona un protona, taču šāda sastāva emisija netika konstatēta.
1930. gadā tika atklāts, ka gaismas kodolus bombardējot ar polonija izstarotajiem alfa stariem, radās caurstrāvojošs starojums bez elektriskā lādiņa. Tam vajadzēja būt gamma stariem. Tomēr, izmantojot berilija mērķi, stari izrādījās daudzkārt caurlaidīgāki nekā izmantojot citus materiālus. 1931. gadā Čadviks un viņa kolēģis Vebsters ierosināja, ka neitrālie stari patiesībā liecina par neitrona esamību.
1932. gadā pētnieku pāris Irēna Kirī un Frederiks Džolio (Frédéric Joliot) parādīja, ka berilija radītais starojums ir caurlaidīgāks, nekā ziņoja iepriekšējie pētnieki, taču viņi to sauca arī par gamma stariem. Džeimss Čadviks izlasīja ziņojumu un nekavējoties sāka strādāt pie neitrālās daļiņas masas aprēķināšanas, kas varētu izskaidrot jaunākos rezultātus. Viņš izmantoja berilija starojumu, lai bombardētu dažādus elementus un atklāja, ka rezultāti atbilst neitrālas daļiņas darbībai, kuras masa ir gandrīz identiska protona masai. Tas kļuva par eksperimentālu neitrona esamības apstiprinājumu. 1925. gadā Čadviks par šo sasniegumu saņēma Nobela prēmiju fizikā.
No neitrona līdz kodolreakcijai
Neitrons ātri kļuva par rīku fiziķiem, kuri to izmantoja, lai iekļūtu elementu atomos un pārveidotu tos, tāpēc pozitīvi lādētie kodoli to neatvairīja. Tādējādi Čadviks sagatavoja ceļu urāna-235 skaldīšanai un kodolieroču radīšanai. 1932. gadā par šo svarīgo atklājumu viņam tika piešķirta Hjūza medaļa un 1935. gadā Nobela prēmija. Tad viņš uzzināja, ka Hanss Falkenhāgens atklāja neitronu vienlaikus ar viņu, taču baidījās publicēt savus rezultātus. Vācu zinātnieks pieticīgiatteicās no piedāvājuma dalīt Nobela prēmiju, kā rezultātā viņš kļuva par Džeimsu Čadviku.
Neitrona atklāšana ļāva laboratorijās izveidot transurāna elementus. Tas bija stimuls, lai Nobela prēmijas laureāts Enriko Fermi atklāja kodolreakcijas, ko izraisīja lēni neitroni, un vācu ķīmiķi Oto Hāns un Štrasmans atklāja kodola skaldīšanu, kā rezultātā tika radīti kodolieroči.
Darbs pie atombumbas
1935. gadā Džeimss Čedviks kļuva par fizikas profesoru Liverpūles Universitātē. Saskaņā ar 1940. gada Friša-Pērla memorandu par kodolbumbas konstruēšanas lietderīgumu viņš tika iecelts MAUD komitejā, kas šo jautājumu izmeklēja sīkāk. 1940. gadā viņš apmeklēja Ziemeļameriku ar Tizard misiju, lai izveidotu sadarbību kodolpētniecībā. Pēc atgriešanās Apvienotajā Karalistē viņš nolēma, ka nekas nedarbosies, kamēr karš nebūs beidzies.
Tā gada decembrī Frensiss Saimons, kurš strādāja MAUD, atrada veidu, kā atdalīt urāna-235 izotopu. Savā ziņojumā viņš izklāstīja izmaksu tāmi un tehnisko specifikāciju liela urāna bagātināšanas uzņēmuma izveidei. Vēlāk Čedviks rakstīja, ka tikai tad viņš saprata, ka kodolbumba ir ne tikai iespējama, bet arī neizbēgama. No šī brīža viņam bija jāsāk lietot miegazāles. Džeimss un viņa grupa kopumā atbalstīja bumbu U-235 un apstiprināja tās izolāciju ar difūziju no U-238 izotopa.
Dzīves rezultāts
Drīz viņš aizgājauz Los Alamosu, Manhetenas projekta galveno mītni, un kopā ar Nīlsu Boru sniedza vērtīgus padomus Hirosimā un Nagasaki nomesto atombumbu izstrādātājiem. Čedviks Džeimss, kura atklājumi krasi mainīja cilvēces vēstures gaitu, tika iecelts 1945. gadā.
Otrā pasaules kara beigās viņš atgriezās savā amatā Liverpūlē. Čadviks aizgāja pensijā 1958. gadā. Pavadījis desmit gadus Ziemeļvelsā, viņš 1969. gadā atgriezās Kembridžā, kur nomira 1974. gada 24. jūlijā.
