Sir James Chadwick (ảnh đăng trong bài) là nhà vật lý người Anh, người đoạt giải Nobel, người trở nên nổi tiếng sau khi phát hiện ra neutron. Điều này đã thay đổi hoàn toàn nền vật lý thời bấy giờ và cho phép các nhà khoa học tạo ra các nguyên tố mới, đồng thời dẫn đến việc phát hiện ra sự phân hạch hạt nhân và sử dụng nó cho các mục đích quân sự và dân sự. Chadwick là thành viên của nhóm các nhà khoa học Anh đã giúp Mỹ phát triển bom nguyên tử trong Thế chiến thứ hai.
James Chadwick: tiểu sử ngắn
Chadwick được sinh ra ở Bollington, Cheshire, Anh vào ngày 20 tháng 10 năm 1891, cho John Joseph và Ann Mary Knowles. Anh học tại các trường tiểu học địa phương và trung học thành phố Manchester. Năm mười sáu tuổi, anh nhận được học bổng của Đại học Manchester. James dự định học toán, nhưng lại nhầm lẫn khi tham dự các bài giảng nhập môn về vật lý và đăng ký vào chuyên ngành này. Lúc đầu, anh ấy đã nghi ngờ về quyết định của mình, nhưng sau năm đầu tiên của mình, anh ấy thấy khóa học thú vị hơn. Chadwick đã được ghi danh vào lớp họcErnest Rutherford, nơi ông nghiên cứu về điện và từ tính, và sau đó là một giáo viên đã giao cho James một dự án nghiên cứu về nguyên tố phóng xạ radium.
Nghiên cứu sớm
James Chadwick tốt nghiệp năm 1911 và tiếp tục làm việc với Rutherford về khả năng hấp thụ gamma, lấy bằng thạc sĩ vào năm 1913. Người giám sát đã tạo điều kiện cho một học bổng nghiên cứu yêu cầu anh ta phải làm việc ở nơi khác. Anh quyết định học ở Berlin với Hans Geiger, người đang đến thăm Manchester vào thời điểm James đang hoàn thành bằng thạc sĩ. Trong thời kỳ này, Chadwick đã thiết lập sự tồn tại của một phổ liên tục của bức xạ beta, điều này đã làm nản lòng các nhà nghiên cứu và dẫn đến việc phát hiện ra neutrino.
Đi du lịch trại
Một thời gian ngắn trước Chiến tranh thế giới thứ nhất, khi sự thù địch trở nên không thể tránh khỏi, Geiger đã cảnh báo Chadwick trở về Anh càng sớm càng tốt. James hoang mang trước lời khuyên của công ty du lịch và ở lại trại tù binh Đức cho đến khi chiến tranh kết thúc. Trong 5 năm bị giam cầm, Chadwick đã thương lượng được với các lính canh và tiến hành các nghiên cứu sơ cấp về huỳnh quang.
Làm việc tại Phòng thí nghiệm Cavendish
James Chadwick, người có tiểu sử vật lý từng có cơ hội kết thúc vào năm 1918, nhờ nỗ lực của Rutherford, quay trở lại khoa học một lần nữa và khẳng định rằng điện tích của hạt nhân bằng số nguyên tử. Năm 1921, ông được trao học bổng nghiên cứu tại Cao đẳng Gonville, Cambridge.và Keyes, và năm sau trở thành trợ lý của Rutherford tại Phòng thí nghiệm Cavendish.
Làm việc hàng ngày, anh ấy vẫn dành thời gian để tiến hành nghiên cứu, hướng đi thường do Rutherford đề xuất. Chadwick và bạn tù Charles D. Ellis sau đó tiếp tục theo học tại Đại học Trinity và cùng với Rutherford, nghiên cứu sự biến đổi của các nguyên tố bằng cách bắn phá các hạt alpha (hạt nhân heli). Một nhóm nghiên cứu ở Vienna đã báo cáo kết quả không phù hợp với dữ liệu do Phòng thí nghiệm Cavendish thu được, tính đúng đắn của kết quả này đã được Chadwick và các đồng nghiệp của anh ấy bảo vệ một cách khéo léo bằng các thí nghiệm tiếp theo.
Năm 1925, James kết hôn với Eileen Stuart-Brown. Cặp đôi có hai cô con gái sinh đôi.
Vào giữa những năm 1920, James Chadwick đã tiến hành thí nghiệm phân tán các hạt alpha bắn vào các mục tiêu làm bằng kim loại, bao gồm vàng và uranium, và sau đó là chính helium, hạt nhân của chúng có cùng khối lượng với hạt alpha. Sự tán xạ hóa ra là không đối xứng, và Chadwick đã giải thích nó vào năm 1930 như một hiện tượng lượng tử.
Khám phá neutron
Từ năm 1920, Rutherford đã đề xuất sự tồn tại của một hạt trung hòa về điện gọi là neutron để giải thích sự tồn tại của đồng vị hydro. Người ta tin rằng hạt này bao gồm một electron và một proton, nhưng sự phát xạ của một thành phần như vậy đã không được phát hiện.
Năm 1930, người ta phát hiện ra rằng khi hạt nhân ánh sáng bị bắn phá bằng tia alpha do polonium phát ra, thì bức xạ xuyên qua không mang điện đã phát sinh. Nó được cho là tia gamma. Tuy nhiên, khi sử dụng mục tiêu berili, các tia này lại có khả năng xuyên qua nhiều lần so với khi sử dụng các vật liệu khác. Vào năm 1931, Chadwick và đồng nghiệp của ông là Webster cho rằng các tia trung hòa trên thực tế là bằng chứng về sự tồn tại của neutron.
Năm 1932, cặp vợ chồng nhà nghiên cứu Irene Curie và Frédéric Joliot đã chỉ ra rằng bức xạ từ berili có tính xuyên thấu cao hơn so với báo cáo của các nhà nghiên cứu trước đó, nhưng họ cũng gọi nó là tia gamma. James Chadwick đọc bản báo cáo và bắt tay ngay vào việc tính toán khối lượng của hạt trung hòa, điều này có thể giải thích kết quả mới nhất. Ông đã sử dụng bức xạ berili để bắn phá các nguyên tố khác nhau và nhận thấy rằng kết quả phù hợp với hoạt động của một hạt trung tính có khối lượng gần giống với khối lượng của một proton. Điều này trở thành thực nghiệm xác nhận sự tồn tại của neutron. Năm 1925, Chadwick nhận giải Nobel Vật lý cho thành tựu này.
Từ neutron đến phản ứng hạt nhân
neutron nhanh chóng trở thành một công cụ cho các nhà vật lý, những người sử dụng nó để thâm nhập vào nguyên tử của các nguyên tố và biến đổi chúng, vì vậy các hạt nhân mang điện tích dương không đẩy lùi nó. Do đó, Chadwick đã chuẩn bị con đường cho sự phân hạch của uranium-235 và tạo ra vũ khí hạt nhân. Năm 1932, cho phát hiện quan trọng này, ông đã được trao tặng Huân chương Hughes và năm 1935 là giải Nobel. Sau đó, ông được biết rằng Hans Falkenhagen đã phát hiện ra neutron cùng lúc với ông, nhưng lại ngại công bố kết quả của mình. Nhà khoa học Đức khiêm tốnđã từ chối lời đề nghị chia sẻ giải Nobel, điều này đã khiến anh trở thành James Chadwick.
Việc phát hiện ra neutron giúp nó có thể tạo ra các nguyên tố transuranium trong các phòng thí nghiệm. Đây là động lực thúc đẩy phát hiện của người đoạt giải Nobel Enrico Fermi về các phản ứng hạt nhân gây ra bởi các neutron chậm, và khám phá của các nhà hóa học người Đức Otto Hahn và Strassmann về sự phân hạch hạt nhân, dẫn đến việc tạo ra vũ khí hạt nhân.
Làm việc trên bom nguyên tử
Năm 1935, James Chadwick trở thành giáo sư vật lý tại Đại học Liverpool. Theo kết quả của bản ghi nhớ năm 1940 của Frisch-Peierls về khả năng cố vấn chế tạo bom hạt nhân, ông được bổ nhiệm vào ủy ban MAUD, nơi đã điều tra vấn đề này chi tiết hơn. Năm 1940, ông đến thăm Bắc Mỹ với sứ mệnh Tizard để thiết lập sự hợp tác trong nghiên cứu hạt nhân. Sau khi trở về Vương quốc Anh, anh quyết định rằng sẽ không có việc gì xảy ra cho đến khi chiến tranh kết thúc.
Vào tháng 12 năm đó, Francis Simon, người làm việc tại MAUD, đã tìm ra cách tách đồng vị uranium-235. Trong báo cáo của mình, ông đã phác thảo ước tính chi phí và đặc điểm kỹ thuật để thành lập một doanh nghiệp lớn để làm giàu uranium. Chadwick sau đó đã viết rằng chỉ khi đó ông mới nhận ra rằng bom hạt nhân không chỉ có thể xảy ra mà còn là điều không thể tránh khỏi. Kể từ lúc đó, anh bắt đầu phải uống thuốc ngủ. James và nhóm của anh ấy thường ủng hộ bom U-235 và chấp thuận việc cô lập nó bằng cách khuếch tán từ đồng vị U-238.
Kết quả của cuộc sống
Ngay sau đó anh ấy đã đitới Los Alamos, trụ sở của Dự án Manhattan, và cùng với Niels Bohr, đã đưa ra lời khuyên quý giá cho các nhà phát triển bom nguyên tử thả xuống Hiroshima và Nagasaki. Chadwick James, người có khám phá đã thay đổi đáng kể tiến trình lịch sử nhân loại, được phong tước hiệp sĩ vào năm 1945.
Vào cuối Thế chiến thứ hai, ông trở lại vị trí của mình ở Liverpool. Chadwick nghỉ hưu năm 1958. Sau mười năm sống ở Bắc Wales, ông trở về Cambridge vào năm 1969, nơi ông qua đời vào ngày 24 tháng 7 năm 1974.
