James Chadwick
James Chadwick, John Joseph Chadwick ve Anne Mary Knowles’un oğlu olarak 20 Ekim 1891’de Cheshire, İngiltere’de dünyaya geldi. 1908 yılında Manchester Üniversitesi’ne girmeden önce Manchester Lisesi’ne girdi; 1911’de Fizik Okulları’ndan mezun oldu ve önündeki iki yıl boyunca Manchester’daki Fizik Laboratuvarı’ndaki Profesör (daha sonra Lord) Rutherford tarafından çeşitli radyoaktivite problemleri üzerine çalıştı ve yüksek lisansını kazandı. Aynı yıl 1851 Sergi Bursu ve Berlin’de Charlottenburg’daki “Physikalisch Technische Reichsanstalt”da Profesör H. Geiger’ in yanında çalışmaya başlamıştır.
Birinci Dünya Savaşı sırasında, Ruhleben’de hapsedildi. Savaştan sonra, 1919’da, Cambridge’e Gonville ve Caius College’daki Wollaston Öğrenci Yardımı’nı kabul etmek ve bu arada Cambridge’deki Cavendish Laboratuvarına taşınan Rutherford’la çalışmaya devam etmek için İngiltere’ye döndü. Rutherford, azotu alfa parçacıklarıyla bombardıman ederek atomları parçalamada bu yıl başardı ve bir proton emisyonu sağladı. Bu ilk yapay nükleer dönüşümdü. Cambridge’de Çhadwick, alfa parçacıklarının bombardıman yoluyla diğer hafif elementlerin dönüştürülmesini gerçekleştirmede ve atom çekirdeğinin özelliklerini ve yapısını araştırırken Rutherford’a katıldı.
Gonville ve Caius Koleji’nde (1921-1935) bir göreve seçildi ve Cavendish Laboratuvarında Araştırma Yardımcısı (1923) oldu. 1927’de Kraliyet Cemiyeti üyeliğine seçildi.
1932’de Çhadwick nükleer bilim alanında temel bir keşif yaptı:
Çoğu araştırmacı, o günlerde çekirdeğin yanı sıra çekirdeğin dışındaki elektronların da olduğuna inanırdı. Örneğin, bir karbon-12 atomunun çekirdeğinin 12 proton ve 6 elektron içerdiği düşünülür ve buna +6 bir elektrik yükü verir. Çekirdeğin çevresinde yörüngedeki 6 elektron karbon atomunda toplam elektrik yükünün 0 olmasına neden olur. Rutherford, Chadwick ve bazıları, parçacıkların çekirdekte bulunma ihtimaline inandılar. Boş zamanlarında, 1920’li yıllar boyunca, Chadwick laboratuvarda bu nötr parçacıkları bulmak için çeşitli girişimlerde bulundu, ancak başarısız oldu. Bununla birlikte nötronun “nötr” bir parçacık olduğuna giderek ikna olmuştu. Fakat bunların varlığını ispatlamak için gerekli delilleri elde edemedi. 1932 başında Chadwick, Frederic ve Irene Joliot-Curie’nin Paris’te yapmış oldukları işi öğrendi. Joliot-Curies, gama ışınları kullanarak bir mum örneğinden protonları atmayı başardıklarına inanıyordu. Bu, gama ışınlarının bunu yapacak kadar güçlü olmadığını düşündüğü için Chadwick’e mantıklı gelmedi. Bununla birlikte, protonların onları atmak için yeterli enerjiyle vurulduğuna dair kanıt ikna ediciydi. Gama ışını, kaynağı radyoaktif element polonyumu oluşturmuştu. Chadwick, aradığı parçacıkların protonlara çarptığı sonucunu çıkardı: nötron. Heyecanla, Cavendish laboratuvarında çalışmaya başladı. Polonyumu bir kaynak (ndoğru olduğuna inandığı) olarak kullanarak, balmumu bombaladı. Protonlar mumu bıraktı ve Chadwick, protonların davranışlarını ölçtü. Protonlar, protona benzer bir kütle ile elektriksel olarak nötr parçacıklar çarptıysa, tam olarak yapmaları gereken şekilde davrandılar. Chadwick nötronu bulmuştu. Yeni Elementler ve Nükleer Reaksiyonlar, Nötronun keşfi dramatik bir şekilde bilimin seyrini değiştirdi. Nitekim, Çhadwick şu an yeni bir temel parçacık keşfettiğine inanmadı. Nötronun bir proton ve bir elektrondan oluşan karmaşık bir parçacık olduğuna inanıyordu. Alman fizikçi Werner Heisenberg’in Belirsizlik Teorisi gereğince nötronun bir elektron-proton çifti olamayacağını ve aslında yeni bir temel parçacık olduğunu gösterdi. Bu, nötronların atom çekirdeği ile çarpışabileceği anlamına geliyordu. Bazı nötronlar, kütlesini arttırarak bir çekirdek içine yerleşirdi. Doğal Beta çürümesi (bir atomun çekirdeğinden gelen bir elektronun emisyonu) daha sonra nötronu bir protona dönüştürür. Bir element, sahip olduğu proton sayısına göre (hidrojen 1, helyum 2, lityum 3, berilyum 4, bor 5, karbon 6, azot 7, oksijen 8, vs, vb.) tanımlanır. Chadwick nötronların varlığını ispatladı, (herhangi bir elektrik yükü olmayan temel parçacıklar). Yüklü olan ve bu nedenle ağır atomların çekirdeğinde bulunan önemli elektriksel kuvvetler tarafından itilen helyum çekirdeğinin (alfa ışınları) aksine, atomik parçalanmada bulunan bu yeni araç, herhangi bir elektrik bariyerlerinin üstesinden gelmeye ihtiyaç duymaz ve en ağır elementlerin bile çekirdeğidir. Çhadwick bu yolla, 235 uranyumunun fisyonuna ve atom bombasının oluşturulmasına doğru yol hazırladı. Aynı zamanda, atom bombaları veya nükleer enerji santrallerinde kullanılabilecek büyük miktarda enerji üreten, nötronların ağır atomları ayırmak için kullanılabileceği anlamına geliyordu. İki hafta içinde, Nötron’un Olası Varlığını duyurmak için prestijli bilim dergisi Nature’a yazdı.
Bu yeni dönem keşfi için 1932’de Kraliyet Cemiyeti Hughes Madalyası ve daha sonra 1935’te Nobel Fizik Ödülünü aldı.
1935 yılında James Chadwick, nötron keşfi nedeniyle Nobel Fizik Ödülünü aldı.
2. Dünya Savaşı ve Atom Bombası İkinci Dünya Savaşı’nın ilk yılı olan 1939’da Chadwick’e İngiliz Hükümeti tarafından bir atom bombası inşa etmesi istendi. O, mümkün olduğunu, ancak hiç kolay olmayacağını söyledi. Ön araştırma birçok üniversitede başladı. Chadwick’in Liverpool’daki laboratuvarında çalışma koşulları kolay değildi. Mahalle, hava kuvvetleri tarafından Alman Hava Kuvvetleri tarafından sık sık saldırıya uğradı. Bombaya rağmen, 1941 ilkbaharında Chadwick ve araştırma grubu, nükleer bir patlamayla ilgili kritik uranyum-235 kütlesinin yaklaşık 8 kilogram olduğunu keşfetti. Chadwick Liverpool Blitz Savaş zamanında bir Alman hava saldırısı sonrası Liverpool’daki Chadwick’in laboratuvarı mahalledeki bomba patlamalarından sık sık sallandı.
Chadwick, 1941 yazında İngiliz üniversitelerinde yapılan tüm atom bombası çalışmalarının bir özet raporunu hazırladı.. ABD’de Başkan Roosevelt 1941 sonbaharında bu raporu okudular ve ABD kendi atom bombası araştırmalarına milyonlarca dolar harcadı. Onlarla tanıştığında Chadwick, Amerikan temsilcilerine bombanın işe yarayacağından yüzde 90 emin olduğunu söyledi.
1943 sonlarında Çhadwick, Manhattan Projesi tesislerini görmek için ABD’ye gitti. Amerika’daki tüm araştırma, veri ve bomba üretim tesislerine erişebilmek için dünyadaki üç adamdan biriydi: diğer ikisi Amerikalı Binbaşı General Leslie Groves, Manhattan Projesi Direktörü ve Groves’ın ikinci komutanı Binbaşı General Thomas Francis Farrell. 1944 başlarında Chadwick, eşi ve çocukları, Manhattan Projesi’nin ana araştırma merkezi Los Alamos’a taşındı.
Chadwick, ABD ve İngiltere hükümetlerinin bombayı Japonya’ya karşı kullanılabileceğine karar verdiği sırada hazır bulundu. Daha sonra, dünyanın ilk atom bombasının patlatıldığı 16 Temmuz 1945’te Üçlü Nükleer Testine katıldı. 1945’te İngiliz Hükümeti savaş zamanı katkısı nedeniyle onu şövalye ilan etti ve adı “Sir James Chadwick” oldu. ABD Hükümeti 1946’da Ona Hükümet Madalyasını verdi.
Liverpool Üniversitesi’nden Lyon Jones Fizik Bölümüne seçildiğinde 1935 yılına kadar Cambridge’de kaldı. 1943-1946 yılları arasında Birleşik Devletlerde atom bombasının geliştirilmesi için Manhattan Projesine bağlı İngiliz Misyonu Başkanı olarak çalıştı. İngiltere’ye geri döndü ve 1948’de aktif fizikten emekliye ayrılmış ve Liverpool’daki Gonville ve Caius Koleji Yüksek Lisans seçimlerinde Liverpool’daki görevinden ayrılmıştır.
1959’da ustalıktan emekli oldu. 1957’den 1962’ye kadar Birleşik Krallık Atom Enerjisi Kurumu’nun yarı zamanlı bir üyesiydi.
Chadwick, radyoaktivite ve bağlantılı sorunlar konusunda çok sayıda gazete yayınladı ve Lord Rutherford ve C. D. Ellis ile birlikte Radyoaktif Maddelerden Radyasyonlar (1930) kitabının ortak yazarıdır.
Sir James, 1945 yılında şövalyelik kazandı. Yukarıda bahsedilen Madalyası’nın (Royal Society) yanı sıra, Copley Madalyasını (1950) ve Philadelphia Franklin Enstitüsü Franklin Madalyasını (1951) aldı.
Fizik Enstitüsünün fahri bir üyesidir ve Reading, Dublin, Leeds, Oxford, Birmingham, Montreal (McGill), Liverpool ve Edinburgh Üniversitelerinden onursal doktora derecelerine ek olarak, birkaç yabancı uyruklu üyesidir.
Akademiler
Académie Royale de Belgique’in birliği; Kongelige Danske Videnskabernes Selskab ve Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen’in yabancı üyesi; Sachsen Akademie der Wissenschaften, Leipzig’in üyesi; Pontificia Academia Scientiarum ve Franklin Enstitüsü üyesi; Amerikan Felsefe Topluluğu ve Amerikan Fizik Topluluğunun Onursal Üyesi’dir.
Fizik 1922-1941, Elsevier Yayıncılık, Amsterdam, 1965. Bu otobiyografi / biyografi, ödül sırasında yazılmış ve ilk olarak Les Prix Nobel adlı kitap dizisinde yayınlanmıştır. Daha sonra Nobel Konferansında düzenlenmiş ve yeniden yayınlanmıştır..
Alıntıdır,
“Rutherford’un, bir proton ve bir elektronun yakın birleşimiyle oluşan nötr bir parçacık olabileceğini öne sürdüğümden bahsetmiştim ve doğal olarak, nötronun bu kadar kompleks bir parçacık olabileceğini varsaymak doğaldı. Öte yandan, bu tür bir yapı, kuantum mekaniği düzenine dahil edilemez, … hafif elementlerin istatistik ve eğrileri ancak nötronun temel bir parçacık olduğunu varsayarsak tutarlı bir açıklama verilebilir. ”
JAMES CHADWICK, 1935 Sir James Chadwick 24 Haziran 1974 yılında hayata gözlerini yumdu.
