Sir James Chadwick (foto zverejnené v článku) je anglický fyzik, nositeľ Nobelovej ceny, ktorý sa preslávil objavom neutrónu. To radikálne zmenilo vtedajšiu fyziku a umožnilo vedcom vytvárať nové prvky a viedlo aj k objavu jadrového štiepenia a jeho využitia na vojenské a civilné účely. Chadwick bol súčasťou skupiny britských vedcov, ktorí pomohli USA vyvinúť atómovú bombu počas druhej svetovej vojny.
James Chadwick: krátky životopis
Chadwick sa narodil v Bollingtone, Cheshire, Anglicko 20. októbra 1891 Johnovi Josephovi a Ann Mary Knowles. Študoval na miestnych základných a mestských stredných školách v Manchestri. V šestnástich získal štipendium na univerzite v Manchestri. James mal v úmysle študovať matematiku, ale omylom sa zúčastnil úvodných prednášok z fyziky a zapísal sa do tejto špecializácie. Najprv mal o svojom rozhodnutí pochybnosti, ale po prvom ročníku sa mu tento kurz zdal zaujímavejší. Chadwick bol zapísaný do triedyErnest Rutherford, kde študoval elektrinu a magnetizmus, a neskôr učiteľ poveril Jamesa výskumným projektom o rádioaktívnom prvku rádium.
Skorý výskum
James Chadwick promoval v roku 1911 a pokračoval v spolupráci s Rutherfordom na absorpcii gama žiarenia, pričom v roku 1913 získal magisterský titul. Vedúci sprostredkoval výskumné štipendium, ktoré vyžadovalo, aby pracoval inde. Rozhodol sa študovať v Berlíne u Hansa Geigera, ktorý bol na návšteve v Manchestri v čase, keď James dokončoval magisterské štúdium. Počas tohto obdobia Chadwick zistil existenciu súvislého spektra beta žiarenia, čo odradilo výskumníkov a viedlo k objavu neutrín.
Cestujte do tábora
Krátko pred prvou svetovou vojnou, keď sa nepriateľstvo stalo nevyhnutným, Geiger varoval Chadwicka, aby sa čo najskôr vrátil do Anglicka. James bol zmätený radami cestovnej kancelárie a až do konca vojny zostal v nemeckom zajateckom tábore. Počas piatich rokov väznenia sa Chadwickovi podarilo vyjednávať s dozorcami a vykonať základné štúdie fluorescencie.
Práca v Cavendish Laboratory
James Chadwick, ktorého biografia vo fyzike mala všetky šance skončiť v roku 1918, vďaka úsiliu Rutherforda, sa opäť vrátil k vede a potvrdil, že náboj jadra sa rovná atómovému číslu. V roku 1921 získal výskumné štipendium na Gonville College v Cambridge.a Keyes a nasledujúci rok sa stal Rutherfordovým asistentom v Cavendish Laboratory.
Pri každodennej práci si našiel čas na uskutočnenie výskumu, ktorého smerovanie vo všeobecnosti navrhoval Rutherford. Chadwick a spoluväzeň Charles D. Ellis potom pokračovali v štúdiu na Trinity College a u Rutherforda, kde skúmali transmutáciu prvkov bombardovaním alfa časticami (héliové jadrá). Výskumný tím vo Viedni oznámil výsledky, ktoré sa nezhodovali s údajmi získanými v Cavendish Laboratory, ktorých správnosť šikovne obhájil ďalšími experimentmi Chadwick a jeho kolegovia.
V roku 1925 sa James oženil s Eileen Stuart-Brown. Pár mal dvojičky.
V polovici 20. rokov 20. storočia uskutočnil James Chadwick experimenty na rozptýlenie častíc alfa vystrelených na ciele vyrobené z kovov, vrátane zlata a uránu, a potom samotného hélia, ktorého jadro má rovnakú hmotnosť ako častice alfa. Ukázalo sa, že rozptyl je asymetrický a Chadwick ho v roku 1930 vysvetlil ako kvantový jav.
Objav neutrónu
Už v roku 1920 Rutherford navrhol existenciu elektricky neutrálnej častice nazývanej neutrón, aby vysvetlil existenciu izotopov vodíka. Verilo sa, že táto častica pozostáva z elektrónu a protónu, ale emisia takéhoto zloženia sa nezistila.
V roku 1930 sa zistilo, že keď boli ľahké jadrá bombardované alfa lúčmi vyžarovanými polóniom, vzniklo prenikajúce žiarenie bez elektrického náboja. Malo ísť o gama lúče. Pri použití berýliového terča sa však ukázalo, že lúče sú mnohonásobne prenikavejšie ako pri použití iných materiálov. V roku 1931 Chadwick a jeho kolega Webster navrhli, že neutrálne lúče sú v skutočnosti dôkazom existencie neutrónu.
V roku 1932 dvojica výskumníkov Irene Curie a Frédéric Joliot ukázala, že žiarenie z berýlia bolo prenikavejšie, ako uviedli predchádzajúci výskumníci, ale nazvali ho aj gama lúčmi. James Chadwick si prečítal správu a okamžite začal pracovať na výpočte hmotnosti neutrálnej častice, čo by mohlo vysvetliť najnovšie výsledky. Použil žiarenie berýlia na bombardovanie rôznych prvkov a zistil, že výsledky sú v súlade s pôsobením neutrálnej častice s hmotnosťou takmer identickou s hmotnosťou protónu. Toto sa stalo experimentálnym potvrdením existencie neutrónu. V roku 1925 dostal Chadwick za tento úspech Nobelovu cenu za fyziku.
Od neutrónu k jadrovej reakcii
Neutrón sa rýchlo stal nástrojom pre fyzikov, ktorí ho používali na prenikanie do atómov prvkov a ich premenu, takže kladne nabité jadrá ho neodpudzovali. Chadwick tak pripravil cestu pre štiepenie uránu-235 a vytvorenie jadrových zbraní. V roku 1932 mu za tento významný objav udelili Hughesovu medailu a v roku 1935 Nobelovu cenu. Potom sa dozvedel, že Hans Falkenhagen objavil neutrón v rovnakom čase ako on, no bál sa zverejniť svoje výsledky. Nemecký vedec skromneodmietol ponuku zdieľať Nobelovu cenu, vďaka čomu sa stal Jamesom Chadwickom.
Objav neutrónu umožnil vytvoriť transuránové prvky v laboratóriách. To bol impulz k objavu laureáta Nobelovej ceny Enrica Fermiho o jadrových reakciách spôsobených pomalými neutrónmi a objavu nemeckých chemikov Otta Hahna a Strassmanna o jadrovom štiepení, ktorý viedol k vytvoreniu jadrových zbraní.
Práca na atómovej bombe
V roku 1935 sa James Chadwick stal profesorom fyziky na univerzite v Liverpoole. V dôsledku Frisch-Peierlsovho memoranda z roku 1940 o vhodnosti zostrojenia jadrovej bomby bol vymenovaný do výboru MAUD, ktorý túto otázku podrobnejšie skúmal. V roku 1940 navštívil Severnú Ameriku na misii Tizard s cieľom nadviazať spoluprácu v jadrovom výskume. Po návrate do Spojeného kráľovstva sa rozhodol, že nič nebude fungovať, kým sa vojna neskončí.
V decembri toho istého roku Francis Simon, ktorý pracoval v MAUD, našiel spôsob, ako oddeliť izotop uránu-235. Vo svojej správe načrtol odhad nákladov a technickú špecifikáciu na vytvorenie veľkého podniku na obohacovanie uránu. Chadwick neskôr napísal, že až vtedy si uvedomil, že jadrová bomba je nielen možná, ale aj nevyhnutná. Od tej chvíle musel začať brať lieky na spanie. James a jeho skupina vo všeobecnosti podporili bombu U-235 a schválili jej izoláciu difúziou od izotopu U-238.
Výsledok života
Čoskoro odišieldo Los Alamos, sídla projektu Manhattan, a spolu s Nielsom Bohrom poskytli cenné rady vývojárom atómových bômb zhodených na Hirošimu a Nagasaki. Chadwick James, ktorého objavy dramaticky zmenili priebeh ľudskej histórie, bol v roku 1945 pasovaný za rytiera.
Na konci druhej svetovej vojny sa vrátil na svoj post v Liverpoole. Chadwick odišiel do dôchodku v roku 1958. Po desiatich rokoch strávených v severnom Walese sa v roku 1969 vrátil do Cambridge, kde 24. júla 1974 zomrel.
