Джеймс Чедвик

Краткая биография

Жизнь и работа

Джеймс Чедвик родился 20 октября 1891 года в Англии и получил образование в Манчестерском университете. Там он начал работать у Эрнеста Резерфорда — одного из главных исследователей атомного ядра. Перед Первой мировой войной Чедвик отправился в Берлин к Хансу Гейгеру, но с началом войны как британский гражданин был интернирован в Германии и провёл несколько лет в лагере для гражданских лиц.

После войны он вернулся к Резерфорду, теперь уже в Кавендишской лаборатории Кембриджа. К концу 1920-х годов модель ядра оставалась неполной. Был известен положительно заряженный протон, но массы многих ядер нельзя было объяснить только числом протонов. Резерфорд ещё в 1920 году предполагал возможность существования нейтральной частицы примерно с массой протона.

В 1930 году Вальтер Боте и Герберт Беккер обнаружили необычно проникающее излучение, возникавшее при облучении бериллия альфа-частицами. Ирен и Фредерик Жолио-Кюри позднее показали, что это излучение выбивает быстрые протоны из парафина. Они интерпретировали эффект как действие очень энергичного гамма-излучения.

Чедвик заметил, что такая интерпретация требует неправдоподобно большой энергии фотонов. Он быстро поставил серию экспериментов, измеряя, как неизвестное излучение выбивает ядра из веществ разной массы. Кинематика столкновений лучше всего объяснялась существованием электрически нейтральной частицы с массой, близкой к массе протона.

В феврале 1932 года Чедвик опубликовал короткое сообщение в Nature под названием Possible Existence of a Neutron. Последующие измерения закрепили вывод: в атомном ядре присутствует новая частица — нейтрон. Важно не говорить, что Чедвик первым придумал нейтрон: гипотеза о нейтральном ядерном компоненте обсуждалась раньше. Его решающий вклад состоял в экспериментальном доказательстве существования частицы.

Открытие резко изменило ядерную физику. Поскольку нейтрон не имеет электрического заряда, он может приближаться к положительно заряженному ядру без сильного кулоновского отталкивания. Это сделало нейтроны особенно эффективными инструментами для возбуждения ядерных реакций.

Через несколько лет нейтрон оказался центральным участником открытия ядерного деления и понимания цепных реакций. Сам Чедвик участвовал в британских исследованиях ядерного оружия и во время Второй мировой войны возглавлял британскую научную миссию в рамках Манхэттенского проекта. Эти события были следствием, а не целью его первоначального фундаментального эксперимента.

В 1935 году Чедвик получил Нобелевскую премию по физике за открытие нейтрона. Позднее он занимал профессорскую должность в Ливерпульском университете и возглавлял Gonville and Caius College в Кембридже.

История Чедвика — пример научного открытия, возникшего из неправильного объяснения хороших экспериментальных данных. Предыдущие исследователи увидели реальный эффект, но именно точный анализ законов сохранения энергии и импульса позволил Чедвику понять, что наблюдаемая радиация является потоком новой нейтральной частицы.