Джеймс Чедвик -James Chadwick


Джеймс Чедвик

Джеймс Чедвик.jpg
Чедвик с.  1945 г.
Родился ( 1891-10-20 )20 октября 1891 г.
Боллингтон , Чешир, Англия
Умер 24 июля 1974 ( 1974-07-24 )г. (82 года)
Кембридж , Англия
Альма-матер
Известен
Награды
Научная карьера
Поля Физика
Учреждения
Докторантура Эрнест Резерфорд
Докторанты
Подпись
Solvay1933Подпись Чедвик.jpg

Сэр Джеймс Чедвик , CH , FRS (20 октября 1891 - 24 июля 1974) был английским физиком , который был удостоен Нобелевской премии по физике 1935 года за открытие нейтрона в 1932 году. В 1941 году он написал окончательный вариант отчета MAUD . , что вдохновило правительство США начать серьезные исследования атомной бомбы . Он был главой британской команды, работавшей над Манхэттенским проектом во время Второй мировой войны . Он был посвящен в рыцари в Великобритании в 1945 году за свои достижения в области физики.

Чедвик окончил Манчестерский университет Виктории в 1911 году, где учился у Эрнеста Резерфорда (известного как «отец ядерной физики»). В Манчестере он продолжал учиться у Резерфорда, пока не получил степень магистра наук в 1913 году. В том же году Чедвик получил исследовательскую стипендию 1851 года от Королевской комиссии по выставке 1851 года . Он решил изучать бета-излучение под руководством Ганса Гейгера в Берлине. Используя недавно разработанный Гейгером счетчик Гейгера , Чедвик смог продемонстрировать, что бета-излучение дает непрерывный спектр , а не дискретные линии, как считалось ранее. Еще в Германии, когда в Европе разразилась Первая мировая война , он провел следующие четыре года в лагере для интернированных Рулебен .

После войны Чедвик последовал за Резерфордом в Кавендишскую лабораторию Кембриджского университета , где Чедвик получил степень доктора философии под руководством Резерфорда в колледже Гонвилля и Кая в Кембридже в июне 1921 года. Лаборатория на протяжении более десяти лет в то время, когда она была одним из передовых мировых центров изучения физики, привлекала таких студентов, как Джон Кокрофт , Норман Фезер и Марк Олифант . Чедвик последовал за своим открытием нейтрона , измерив его массу . Он предполагал, что нейтроны станут основным оружием в борьбе с раком. Чедвик покинул Кавендишскую лабораторию в 1935 году, чтобы стать профессором физики в Ливерпульском университете , где он капитально отремонтировал устаревшую лабораторию и, установив циклотрон , сделал ее важным центром изучения ядерной физики .

Во время Второй мировой войны Чедвик проводил исследования в рамках проекта Tube Alloys по созданию атомной бомбы, в то время как его лаборатория в Манчестере и окрестности подвергались нападениям Люфтваффе . Когда Квебекское соглашение объединило его проект с американским Манхэттенским проектом, он стал частью британской миссии и работал в Лос-Аламосской лаборатории и в Вашингтоне, округ Колумбия. Он удивил всех, заработав почти полное доверие директора проекта Лесли Р. Гроувса. , младший . За свои усилия Чедвик получил рыцарское звание в новогодних наградах 1 января 1945 года . В июле 1945 года он наблюдал за ядерным испытанием Тринити . После этого он работал британским научным советником в Комиссии ООН по атомной энергии. Недовольный тенденцией к большой науке , Чедвик стал магистром колледжа Гонвилля и Кая в 1948 году. Он вышел на пенсию в 1959 году.

Образование и молодость

Джеймс Чедвик родился в Боллингтоне , графство Чешир , 20 октября 1891 года. Он был первым ребенком Джона Джозефа Чедвика, прядильщика хлопка, и Энн Мэри Ноулз, домашней прислуги. Его назвали Джеймсом в честь деда по отцовской линии. В 1895 году его родители переехали в Манчестер , оставив его на попечение бабушки и дедушки по материнской линии. Он пошел в начальную школу Боллингтон-Кросс, и ему предложили стипендию в гимназии Манчестера , от которой его семье пришлось отказаться, поскольку они не могли позволить себе небольшие взносы, которые все еще нужно было платить. Вместо этого он посещал Центральную гимназию для мальчиков в Манчестере, воссоединившись там со своими родителями. Теперь у него было два младших брата, Гарри и Хьюберт; сестра умерла в младенчестве. В возрасте 16 лет он сдал два экзамена на университетскую стипендию и оба выиграл.

Чедвик решил поступить в Университет Виктории в Манчестере , куда он поступил в 1908 году. Он собирался изучать математику, но по ошибке поступил на физику . Как и большинство студентов, он жил дома, ежедневно проходя 4 мили (6,4 км) до университета и обратно. В конце первого года обучения он получил стипендию Хегинботтома для изучения физики. Физический факультет возглавил Эрнест Резерфорд , который поручил исследовательские проекты студентам последнего курса, и он поручил Чедвику разработать способ сравнения количества радиоактивной энергии двух разных источников. Идея заключалась в том, что их можно было бы измерить с точки зрения активности 1 грамма (0,035 унции) радия , единицы измерения, которая впоследствии стала известна как кюри . Предложенный Резерфордом подход оказался неработоспособным — Чедвик знал об этом, но боялся сказать Резерфорду, — поэтому Чедвик продолжил и в конце концов разработал требуемый метод. Результаты стали первой статьей Чедвика, которая в соавторстве с Резерфордом была опубликована в 1912 году. Он закончил учебу с отличием в 1911 году.

Разработав средство измерения гамма-излучения, Чедвик приступил к измерению поглощения гамма-лучей различными газами и жидкостями. На этот раз получившаяся статья была опубликована только под его именем. В 1912 году он получил степень магистра наук (MSc) и был назначен научным сотрудником Бейера. В следующем году ему была присуждена выставочная стипендия 1851 года , которая позволила ему учиться и проводить исследования в университете в континентальной Европе. Он решил отправиться в Physikalisch-Technische Reichsanstalt в Берлине в 1913 году, чтобы изучать бета-излучение под руководством Ганса Гейгера . Используя недавно разработанный Гейгером счетчик Гейгера , который обеспечивал большую точность, чем более ранние фотографические методы, он смог продемонстрировать, что бета-излучение дает не дискретные линии , как считалось ранее, а скорее непрерывный спектр с пиками в определенных областях. Во время посещения лаборатории Гейгера Альберт Эйнштейн сказал Чедвику: «Я могу объяснить любую из этих вещей, но я не могу объяснить их обе одновременно». Непрерывный спектр оставался необъяснимым явлением в течение многих лет .

Чедвик все еще находился в Германии в начале Первой мировой войны и был интернирован в лагерь для интернированных Рулебен недалеко от Берлина, где ему разрешили устроить лабораторию в конюшнях и проводить научные эксперименты с использованием подручных материалов, таких как радиоактивная зубная паста . С помощью Чарльза Драммонда Эллиса он работал над ионизацией фосфора и фотохимической реакцией окиси углерода и хлора . Он был освобожден после того , как в ноябре 1918 года вступило в силу перемирие с Германией , и вернулся в дом своих родителей в Манчестере, где записал свои выводы за предыдущие четыре года для уполномоченных по выставке 1851 года.

Резерфорд дал Чедвику должность преподавателя на неполный рабочий день в Манчестере, что позволило ему продолжить исследования. Он посмотрел на ядерный заряд платины, серебра и меди и экспериментально обнаружил , что он совпадает с атомным номером с погрешностью менее 1,5%. В апреле 1919 года Резерфорд стал директором Кавендишской лаборатории Кембриджского университета , а через несколько месяцев к нему присоединился Чедвик. Чедвик получил стипендию Клерка-Максвелла в 1920 году и поступил в качестве студента доктора философии (PhD) в колледж Гонвилля и Кая в Кембридже . Первая половина его диссертации была посвящена работе с атомными числами. Во втором он рассмотрел силы внутри ядра . Его степень была присуждена в июне 1921 года. В ноябре он стал членом колледжа Гонвилля и Кая.

Исследователь

Кембридж

Стажировка Чедвика клерка-Максвелла истекла в 1923 году, и его сменил русский физик Петр Капица . Председатель Консультативного совета Департамента научных и промышленных исследований сэр Уильям Маккормик устроил так, чтобы Чедвик стал помощником директора по исследованиям Резерфорда. В этой роли Чедвик помогал Резерфорду выбирать аспирантов. В течение следующих нескольких лет в их число войдут Джон Кокрофт , Норман Фезер и Марк Олифант , которые станут крепкими друзьями Чедвика. Поскольку многие студенты понятия не имели, что они хотят исследовать, Резерфорд и Чедвик предлагали темы. Чедвик редактировал все документы, выпускаемые лабораторией.

Первоначальное здание Кавендишской лаборатории было домом для некоторых великих открытий в физике. Он был основан в 1874 году герцогом Девонширским (чья фамилия была Кавендиш), а его первым профессором был Джеймс Клерк Максвелл . С тех пор лаборатория переехала в Западный Кембридж .

В 1925 году Чедвик познакомился с Эйлин Стюарт-Браун, дочерью ливерпульского биржевого маклера. Они поженились в августе 1925 года, и Капица был шафером. У пары были дочери-близнецы, Джоанна и Джудит, которые родились в феврале 1927 года.

В своих исследованиях Чедвик продолжал исследовать ядро. В 1925 году концепция вращения позволила физикам объяснить эффект Зеемана , но также создала необъяснимые аномалии. В то время считалось, что ядро ​​состоит из протонов и электронов, поэтому предполагалось, что ядро ​​азота , например, с массовым числом 14, содержит 14 протонов и 7 электронов. Это дало ему правильную массу и заряд, но неправильное вращение.

На конференции в Кембридже по бета-частицам и гамма-лучам в 1928 году Чедвик снова встретился с Гейгером. Гейгер привез с собой новую модель счетчика Гейгера, которую усовершенствовал его аспирант Вальтер Мюллер . Чедвик не использовал его со времен войны, и новый счетчик Гейгера-Мюллера потенциально был значительным улучшением по сравнению с сцинтилляционными методами, которые тогда использовались в Кембридже, которые полагались на человеческий глаз для наблюдения. Основным недостатком этого метода было то, что он обнаруживал альфа- , бета- и гамма- излучение, а радий, который Кавендишская лаборатория обычно использовала в своих экспериментах, излучал все три вещества и, следовательно, не подходил для того, что имел в виду Чедвик. Однако полоний является альфа-излучателем, и Лиза Мейтнер отправила Чедвику около 2 милликюри (около0,5 мкг ) из Германии .

В Германии Вальтер Боте и его ученик Герберт Беккер использовали полоний для бомбардировки бериллия альфа-частицами, что привело к необычной форме излучения. Чедвик попросил своего австралийского исследователя выставки 1851 года Хью Вебстера продублировать их результаты. Для Чедвика это было свидетельством того, что он и Резерфорд выдвигали в течение многих лет: нейтрон , теоретическая ядерная частица без электрического заряда. Затем, в январе 1932 года, Фезер обратил внимание Чедвика на еще один неожиданный результат. Фредерику и Ирен Жолио-Кюри удалось выбить протоны из парафина , используя полоний и бериллий в качестве источника того, что они считали гамма-излучением. Резерфорд и Чедвик не согласились; протоны были слишком тяжелыми для этого. Но нейтронам потребуется лишь небольшое количество энергии для достижения того же эффекта. В Риме Этторе Майорана пришел к такому же выводу: Жолио-Кюри открыли нейтрон, но не знали его.

Лаборатория сэра Эрнеста Резерфорда

Чедвик отказался от всех других своих обязанностей, чтобы сосредоточиться на доказательстве существования нейтрона с помощью Фезера и часто работая поздно ночью. Он разработал простой прибор, который состоял из цилиндра, содержащего источник полония и бериллиевую мишень. Полученное излучение можно было затем направить на такой материал, как твердый парафин; смещенные частицы, которыми были протоны, попадали в небольшую ионизационную камеру, где их можно было обнаружить с помощью осциллографа . В феврале 1932 года, всего после двух недель экспериментов с нейтронами, Чедвик отправил в Nature письмо под названием «Возможное существование нейтрона». Он подробно сообщил о своих выводах в статье, направленной в Proceedings of the Royal Society A под названием «Существование нейтрона» в мае. Его открытие нейтрона стало важной вехой в понимании ядра. Читая статью Чедвика, Роберт Бахер и Эдвард Кондон поняли, что аномалии в тогдашней теории, такие как спин азота, будут разрешены, если нейтрон имеет спин 1/2 и что ядро ​​азота состоит из семи протонов и семи нейтронов. .

Физики- теоретики Нильс Бор и Вернер Гейзенберг рассмотрели вопрос о том, может ли нейтрон быть фундаментальной ядерной частицей , такой как протон и электрон, а не парой протон-электрон. Гейзенберг показал, что нейтрон лучше всего описать как новую ядерную частицу, но его точная природа оставалась неясной. В своей Бейкерианской лекции 1933 года Чедвик подсчитал, что нейтрон имеет массу около1,0067  ед . Поскольку протон и электрон имели общую массу1,0078 u , это означало, что нейтрон как композит протон-электрон имеет энергию связи околоМэВ , что звучало разумно, хотя было трудно понять, как частица с такой малой энергией связи может быть стабильной. Однако для оценки такой небольшой разницы масс требовались сложные точные измерения, и в 1933–1934 годах было получено несколько противоречивых результатов. Бомбардируя бор альфа-частицами, Фредерик и Ирен Жолио-Кюри получили большое значение массы нейтрона, но команда Эрнеста Лоуренса из Калифорнийского университета получила маленькое значение. Затем Морис Гольдхабер , беженец из нацистской Германии и аспирант Кавендишской лаборатории, предположил Чедвику, что дейтроны могут подвергаться фотодеструкции под действием гамма-лучей 208 Tl с энергией 2,6 МэВ (тогда известного как торий C" ):

2
1
Д
 

γ
 
→  1
1
ЧАС
 

н

Из этого процесса можно определить точное значение массы нейтрона. Чедвик и Голдхабер попробовали это и обнаружили, что это сработало. Они измерили кинетическую энергию образовавшегося протона, равную 1,05 МэВ, оставив массу нейтрона неизвестной в уравнении. Чедвик и Гольдхабер подсчитали, что она составляет либо 1,0084, либо 1,0090 атомных единиц, в зависимости от значений, использованных для масс протона и дейтрона. (Современное принятое значение массы нейтрона равно1,008 66  u .) Масса нейтрона была слишком велика, чтобы быть парой протон-электрон.

За открытие нейтрона Чедвик был награжден медалью Хьюза Королевского общества в 1932 г., Нобелевской премией по физике в 1935 г., медалью Копли в 1950 г. и медалью Франклина в 1951 г. Его открытие нейтрона позволило получить элементы тяжелее урана в лаборатории путем захвата медленных нейтронов с последующим бета-распадом . В отличие от положительно заряженных альфа-частиц , которые отталкиваются электрическими силами, присутствующими в ядрах других атомов, нейтронам не нужно преодолевать какой-либо кулоновский барьер , и поэтому они могут проникать и проникать в ядра даже самых тяжелых элементов, таких как уран. Это вдохновило Энрико Ферми на исследование ядерных реакций, вызванных столкновениями ядер с медленными нейтронами, за работу, за которую Ферми получил Нобелевскую премию в 1938 году.

Вольфганг Паули предложил другой тип частиц 4 декабря 1930 года, чтобы объяснить непрерывный спектр бета-излучения, о котором Чедвик сообщил в 1914 году. Поскольку не всю энергию бета-излучения можно было учесть, закон сохранения энергии оказался может быть нарушено, но Паули утверждал, что это можно исправить, если будет задействована другая, необнаруженная частица. Паули также назвал эту частицу нейтроном, но это явно не та же частица, что и нейтрон Чедвика. Ферми переименовал его в нейтрино , что в переводе с итальянского означает «маленький нейтрон». В 1934 году Ферми предложил свою теорию бета-распада , которая объясняла, что электроны, испускаемые ядром, образуются в результате распада нейтрона на протон, электрон и нейтрино. Недостающую энергию могли объяснить нейтрино, но частицу с малой массой и без электрического заряда было трудно наблюдать. Рудольф Пайерлс и Ганс Бете подсчитали, что нейтрино могут легко проходить сквозь Землю, поэтому шансы их обнаружить были невелики. Фредерик Рейнс и Клайд Коуэн подтвердили наличие нейтрино 14 июня 1956 года, поместив детектор в большой поток антинейтрино от близлежащего ядерного реактора.

Ливерпуль

С началом Великой депрессии в Соединенном Королевстве правительство стало более скупым в финансировании науки. В то же время недавнее изобретение Лоуренса, циклотрон , обещало произвести революцию в экспериментальной ядерной физике, и Чедвик чувствовал, что Кавендишская лаборатория отстанет, если она также не приобретет его. Поэтому его раздражал Резерфорд, который цеплялся за веру в то, что хорошая ядерная физика все еще может быть сделана без большого и дорогого оборудования, и отклонил запрос на циклотрон.

Чедвик сам был критиком Большой науки в целом и Лоуренса в частности, чей подход он считал небрежным и сосредоточенным на технологиях в ущерб науке. Когда Лоуренс постулировал существование новой и до сих пор неизвестной частицы, которая, как он утверждал, была возможным источником безграничной энергии на Сольвеевской конференции в 1933 году, Чедвик ответил, что результаты, скорее всего, связаны с загрязнением оборудования. В то время как Лоуренс перепроверил свои результаты в Беркли только для того, чтобы обнаружить, что Чедвик был прав, Резерфорд и Олифант провели исследование в Кавендише, которое обнаружило, что дейтерий плавится с образованием гелия-3 , тем самым вызывая эффект, который наблюдал Лоуренс. Это было еще одно крупное открытие, но ускоритель частиц Олифанта-Резерфорда был дорогим современным оборудованием.

В марте 1935 года Чедвик получил предложение кафедры физики Лайон-Джонса в Ливерпульском университете в родном городе его жены сменить Лайонела Уилберфорса . Лаборатория была настолько устаревшей, что все еще работала на электричестве постоянного тока , но Чедвик воспользовался возможностью, заняв кафедру 1 октября 1935 года. Престиж университета вскоре был подкреплен Нобелевской премией Чедвика, объявленной в ноябре 1935 года. Его медаль была продана. на аукционе в 2014 году за 329 000 долларов.

Чедвик приступил к приобретению циклотрона для Ливерпуля. Он начал с того, что потратил 700 фунтов стерлингов на ремонт устаревших лабораторий в Ливерпуле, чтобы некоторые компоненты можно было производить самостоятельно. Ему удалось убедить университет предоставить 2000 фунтов стерлингов и получить грант еще на 2000 фунтов стерлингов от Королевского общества. Для постройки своего циклотрона Чедвик привлек двух молодых специалистов, Бернарда Кинси и Гарольда Уоке, которые работали с Лоуренсом в Калифорнийском университете. Местный производитель кабелей пожертвовал медный проводник для катушек. 50-тонный магнит циклотрона был изготовлен в Траффорд-парке компанией Metropolitan-Vickers , которая также изготовила вакуумную камеру. Циклотрон был полностью установлен и запущен в июле 1939 года. Общая стоимость в 5 184 фунта стерлингов была больше, чем Чедвик получил от Университета и Королевского общества, поэтому Чедвик заплатил остаток из своих 159 917 крон (8 243 фунта стерлингов) Нобелевской премии. деньги.

В Ливерпуле факультеты медицины и естественных наук тесно сотрудничали. Чедвик автоматически стал членом комитета обоих факультетов, а в 1938 году он был назначен в комиссию, возглавляемую лордом Дерби , для расследования механизмов лечения рака в Ливерпуле. Чедвик предполагал, что нейтроны и радиоактивные изотопы, полученные с помощью 37-дюймового циклотрона, могут быть использованы для изучения биохимических процессов и могут стать оружием в борьбе с раком.

Вторая мировая война

Трубные сплавы и отчет MAUD

В Германии Отто Ган и Фриц Штрассман бомбардировали уран нейтронами и заметили, что барий , более легкий элемент, был среди произведенных продуктов. До сих пор этим способом производились только такие же или более тяжелые элементы. В январе 1939 года Мейтнер и ее племянник Отто Фриш поразили сообщество физиков статьей, объясняющей этот результат . Они предположили, что атомы урана, бомбардируемые нейтронами, могут разбиться на два примерно равных фрагмента, и этот процесс они назвали делением . Они подсчитали, что это приведет к высвобождению около 200 МэВ , что подразумевает выделение энергии на несколько порядков больше, чем химические реакции, и Фриш экспериментально подтвердил свою теорию. Вскоре Ган заметил, что если при делении высвобождаются нейтроны, то возможна цепная реакция. Французские ученые Пьер Жолио , Ханс фон Хальбан и Лью Коварски вскоре подтвердили, что при делении действительно испускается более одного нейтрона. В статье, написанной в соавторстве с американским физиком Джоном Уилером , Бор предположил, что деление с большей вероятностью происходит в изотопе урана-235 , который составляет всего 0,7 процента природного урана.

Ключевые британские физики. Слева направо: Уильям Пенни , Отто Фриш , Рудольф Пайерлс и Джон Кокрофт . Они носят американскую медаль свободы .

Чедвик не верил, что в 1939 году может начаться новая война с Германией, и повез семью на отдых на отдаленное озеро на севере Швеции. Поэтому известие о начале Второй мировой войны стало шоком. Решив не проводить еще одну войну в лагере для интернированных, Чедвик как можно быстрее направился в Стокгольм , но когда он прибыл туда со своей семьей, он обнаружил, что все воздушное сообщение между Стокгольмом и Лондоном приостановлено. Они вернулись в Англию на трамвайном пароходе . Добравшись до Ливерпуля, Чедвик обнаружил, что Джозеф Ротблат , польский научный сотрудник, приехавший работать с циклотроном, теперь беден, так как он был отрезан от финансирования из Польши. Чедвик сразу же нанял Ротблата в качестве лектора, несмотря на его плохое владение английским языком.

В октябре 1939 года Чедвик получил письмо от сэра Эдварда Эпплтона , секретаря Департамента научных и промышленных исследований, с просьбой высказать его мнение о возможности создания атомной бомбы . Чедвик ответил осторожно. Он не исключал возможности, но тщательно рассмотрел множество связанных с этим теоретических и практических трудностей. Чедвик решил продолжить исследование свойств оксида урана вместе с Ротблатом. В марте 1940 года Отто Фриш и Рудольф Пайерлс из Бирмингемского университета повторно рассмотрели теоретические вопросы, затронутые в статье, которая стала известна как меморандум Фриша-Пайерлса . Вместо того, чтобы смотреть на необогащенный оксид урана, они рассмотрели, что произойдет со сферой из чистого урана-235, и обнаружили, что не только может произойти цепная реакция, но и что для нее может потребоваться всего 1 килограмм (2,2 фунта) урана-235. 235, и высвободить энергию тонн динамита.

Часть Ливерпуля , опустошенная блицем

Для дальнейшего расследования этого вопроса был создан специальный подкомитет Комитета по научному исследованию боевых действий в воздухе (CSSAW), известный как Комитет MAUD . Его возглавлял сэр Джордж Томсон , и в его первоначальный состав входили Чедвик, а также Марк Олифант, Джон Кокрофт и Филип Мун . В то время как другие группы исследовали методы обогащения урана , команда Чедвика в Ливерпуле сосредоточилась на определении поперечного сечения ядра урана-235. К апрелю 1941 года было экспериментально подтверждено, что критическая масса урана-235 может составлять 8 кг (18 фунтов) или меньше. Его исследования в таких вопросах осложнялись почти непрекращающимися бомбардировками люфтваффе окрестностей его ливерпульской лаборатории; окна выбивались так часто, что их заменяли картонными.

В июле 1941 года Чедвик был выбран для написания окончательного проекта отчета MAUD, который, когда Ванневар Буш представил его президенту Франклину Д. Рузвельту в октябре 1941 года, вдохновил правительство США вложить миллионы долларов в разработку атомной бомбы. . Когда Джордж Б. Пеграм и Гарольд Юри посетили Великобританию, чтобы посмотреть, как продвигается проект, теперь известный как Tube Alloys , Чедвик смог сказать им: «Хотел бы я сказать вам, что бомба не сработает, но я я на 90 процентов уверен, что так и будет».

В недавней книге о проекте «Бомба» Грэм Фармело написал, что «Чедвик сделал больше, чем любой другой ученый, чтобы дать Черчиллю бомбу… Чедвик был испытан почти до предела». Настолько обеспокоенный, что не мог спать, Чедвик прибегнул к снотворному, которое продолжал принимать большую часть оставшихся лет. Позже Чедвик сказал, что он понял, что «ядерная бомба не только возможна - она ​​была неизбежна. Рано или поздно эти идеи не могли быть свойственны нам. Вскоре все задумались о них, и какая-то страна применила их». Сэр Герман Бонди предположил, что к счастью, Чедвик, а не Резерфорд, был старейшиной британской физики в то время, поскольку в противном случае престиж последнего мог пересилить интерес Чедвика к «ожиданию» перспектив Бомбы.

Манхэттенский проект

Из-за опасности воздушных бомбардировок Чедвики отправили своих близнецов в Канаду в рамках правительственной схемы эвакуации . Чедвик не хотел перемещать туда Tube Alloys, полагая, что Соединенное Королевство является лучшим местом для завода по разделению изотопов. Огромный масштаб усилий стал более очевидным в 1942 году: даже экспериментальная разделительная установка будет стоить более 1 миллиона фунтов стерлингов и истощит ресурсы Великобритании, не говоря уже о полномасштабной установке, стоимость которой оценивалась примерно в 25 фунтов стерлингов. млн. Он должен быть построен в Америке. В то же время, когда британцы убедились в необходимости совместного проекта, прогресс американского Манхэттенского проекта был таким, что британское сотрудничество казалось менее важным, хотя американцы все еще стремились использовать таланты Чедвика.

Вопрос о сотрудничестве должен был решаться на самом высоком уровне. В сентябре 1943 года премьер-министр Уинстон Черчилль и президент Рузвельт заключили Квебекское соглашение , которое восстановило сотрудничество между Великобританией, США и Канадой. Чедвик, Олифант, Пайерлс и Саймон были вызваны в Соединенные Штаты директором компании Tube Alloys сэром Уоллесом Акерсом для работы над Манхэттенским проектом. Квебекское соглашение учредило новый Объединенный политический комитет для управления совместным проектом. Американцы не любили Акерса, поэтому Чедвик был назначен техническим советником Комитета по объединенной политике и главой британской миссии.

Оставив Ротблата ответственным в Ливерпуле, Чедвик начал поездку по объектам Манхэттенского проекта в ноябре 1943 года, за исключением Хэнфордской площадки , где производился плутоний, которую ему не разрешили увидеть. Он стал единственным человеком, помимо Гроувза и его заместителя, имевшим доступ ко всем американским исследовательским и производственным объектам для создания урановой бомбы. Наблюдая за работой газодиффузионной установки К-25 в Ок-Ридже, штат Теннесси , Чедвик понял, насколько он ошибался, строя завод в Британии военного времени. Огромное сооружение никогда не могло быть скрыто от люфтваффе. В начале 1944 года он переехал в Лос-Аламос, штат Нью-Мексико , со своей женой и их близнецами, которые теперь говорили с канадским акцентом. Из соображений безопасности ему дали прикрытие Джеймс Чаффи.

Чедвик согласился с тем, что американцам не нужна британская помощь, но она все же может быть полезна для скорейшего и успешного завершения проекта. Работая в тесном сотрудничестве с директором Манхэттенского проекта генерал-майором Лесли Р. Гроувзом-младшим , он пытался сделать все возможное, чтобы поддержать усилия. Он также стремился привлечь британских ученых к как можно большему количеству частей проекта, чтобы облегчить послевоенный британский проект создания ядерного оружия, которому был привержен Чедвик. Запросы от Гровса через Чедвик для конкретных ученых, как правило, встречали немедленный отказ со стороны компании, министерства или университета, в которых они в настоящее время работают, только для того, чтобы преодолеть первостепенный приоритет, отдаваемый Tube Alloys. В результате британская команда сыграла решающую роль в успехе проекта.

Хотя он знал о проекте больше, чем кто-либо другой из Британии, Чедвик не имел доступа к сайту в Хэнфорде. Лорду Порталу была предложена поездка в Хэнфорд в 1946 году. «Это был единственный завод, на который Чедвику было отказано в доступе в военное время, и теперь он спросил Гроувса, может ли он сопровождать Портала. Гроувс ответил, что может, но если он это сделает, то » Портал почти ничего не увидит». За свои усилия Чедвик получил рыцарское звание в новогодних наградах 1 января 1945 года . Он посчитал это признанием работы всего проекта Tube Alloys.

К началу 1945 года Чедвик проводил большую часть своего времени в Вашингтоне, округ Колумбия, и в апреле 1945 года его семья переехала из Лос-Аламоса в дом на вашингтонской улице Дюпон-Серкл . Он присутствовал на заседании Комитета по объединенной политике 4 июля, когда Филд Маршал сэр Генри Мейтленд Уилсон дал согласие Великобритании на использование атомной бомбы против Японии и на ядерных испытаниях Тринити 16 июля, когда была взорвана первая атомная бомба. Внутри его ямы находился полоний-бериллиевый модулированный нейтронный инициатор , развитие метода, который Чедвик использовал для открытия нейтрона более десяти лет назад. Уильям Л. Лоуренс , репортер The New York Times , связанный с Манхэттенским проектом, писал, что «никогда раньше в истории ни один человек не дожил до того, чтобы увидеть, как его собственное открытие материализовалось с таким значительным влиянием на судьбу человека».

Более поздняя жизнь

Вскоре после окончания войны Чедвик был назначен членом Консультативного комитета по атомной энергии (ACAE). Он также был назначен британским научным советником Комиссии ООН по атомной энергии . Он столкнулся с другим членом ACAE Патриком Блэкеттом , который не согласился с убеждением Чедвика в том, что Великобритании необходимо обзавестись собственным ядерным оружием; но в конечном итоге была принята позиция Чедвика. Он вернулся в Великобританию в 1946 году и обнаружил, что страна все еще страдает от нормирования и дефицита во время войны.

В это время сэр Джеймс Маунтфорд, вице-канцлер Ливерпульского университета, записал в своем дневнике: «Он никогда не видел человека, настолько уставшего физически, умственно и духовно», как Чедвик, потому что он «познал такие глубины моральных решений». поскольку более удачливым людям никогда не приходилось даже вглядываться в ... [и страдать] ... почти невыносимые муки ответственности, возникающие из-за его научной работы ».

В 1948 году Чедвик принял предложение стать магистром колледжа Гонвилля и Кая. Работа была престижной, но нечеткой; Мастер был номинальным главой Колледжа, но на самом деле власть принадлежала совету из 13 товарищей, один из которых был Мастером. Как магистр Чедвик стремился улучшить академическую репутацию колледжа. Он увеличил количество исследовательских стипендий с 31 до 49 и стремился привлечь в колледж таланты. Это повлекло за собой спорные решения, такие как наем в 1951 году китайского биохимика Тянь-чиня Цао и экономиста венгерского происхождения Петера Бауэра . В ходе того, что стало известно как Крестьянское восстание, товарищи во главе с Патриком Хэдли проголосовали за исключение старого друга Чедвика из совета и заменили его Бауэром. В последующие годы другие друзья Чедвика были удалены, и он вышел на пенсию в ноябре 1958 года. Именно во время его мастерства Фрэнсис Крик , аспирант колледжа Гонвилля и Кая, и Джеймс Уотсон открыли структуру ДНК .

За прошедшие годы Чедвик получил множество наград, в том числе медаль за заслуги в Соединенных Штатах и ​​​​Pour le Mérite в Германии. Он был избран членом Королевского общества в 1927 году, а в 1946 году стал иностранным членом Королевской академии искусств и наук Нидерландов . 1 января 1970 года он был удостоен звания Почетного товарища по случаю Нового года за «заслуги перед наукой» и отправился в Букингемский дворец на церемонию вступления в должность. Он стал более слабым и редко покидал свою квартиру, хотя ездил в Ливерпуль на празднование своего восьмидесятилетия. Пожизненный атеист, он не видел причин принимать религиозную веру в более позднем возрасте. Он умер во сне 24 июля 1974 года.

Его документы хранятся в Архивном центре Черчилля в Кембридже и доступны для общественности. Лаборатория Чедвика в Ливерпульском университете названа в его честь, как и кафедра экспериментальной физики сэра Джеймса Чедвика, названная в его честь в 1991 году в рамках празднования столетия со дня его рождения. Его именем назван кратер на Луне . В его честь названо здание Джеймса Чедвика, в котором находится часть Школы химического машиностроения и аналитических наук Манчестерского университета . Официальный историк Управления по атомной энергии Соединенного Королевства Лорна Арнольд описала его как «физика, ученого-дипломата и хорошего, мудрого и гуманного человека».

Заметки

использованная литература

дальнейшее чтение

внешние ссылки

Академические офисы
Предшествует Магистр колледжа Гонвилля и Кая,
1948–1959 гг .
Преемник