Sir James Chadwick (foto zveřejněno v článku) je anglický fyzik, nositel Nobelovy ceny, který se proslavil po objevu neutronu. To radikálně změnilo tehdejší fyziku a umožnilo vědcům vytvářet nové prvky a vedlo také k objevu jaderného štěpení a jeho využití pro vojenské i civilní účely. Chadwick byl součástí skupiny britských vědců, kteří pomohli USA vyvinout atomovou bombu během druhé světové války.
James Chadwick: krátká biografie
Chadwick se narodil v Bollingtonu, Cheshire, Anglie 20. října 1891 Johnu Josephovi a Ann Mary Knowlesové. Studoval na místních základních a městských středních školách v Manchesteru. V šestnácti získal stipendium na univerzitě v Manchesteru. James zamýšlel studovat matematiku, ale omylem se zúčastnil úvodních přednášek z fyziky a zapsal se do této specializace. Zpočátku měl o svém rozhodnutí pochybnosti, ale po prvním roce shledal kurz zajímavější. Chadwick byl zapsán do třídyErnest Rutherford, kde studoval elektřinu a magnetismus, a později učitel zadal Jamesovi výzkumný projekt o radioaktivním prvku radium.
Včasný výzkum
James Chadwick promoval v roce 1911 a pokračoval ve spolupráci s Rutherfordem na gama absorpci a v roce 1913 získal magisterský titul. Vedoucí zprostředkoval výzkumné stipendium, které vyžadovalo, aby pracoval jinde. Rozhodl se studovat v Berlíně u Hanse Geigera, který byl na návštěvě v Manchesteru v době, kdy James dokončoval magisterské studium. Během tohoto období Chadwick prokázal existenci spojitého spektra beta záření, což výzkumníky odrazovalo a vedlo k objevu neutrin.
Cesta do tábora
Krátce před první světovou válkou, kdy se nepřátelství stalo nevyhnutelným, varoval Geiger Chadwicka, aby se co nejdříve vrátil do Anglie. James byl radou cestovní kanceláře zmaten a zůstal v německém zajateckém táboře až do konce války. Během pěti let svého uvěznění se Chadwickovi podařilo vyjednávat s dozorci a provést základní studie fluorescence.
Práce v Cavendish Laboratory
James Chadwick, jehož biografie ve fyzice měla všechny šance skončit v roce 1918, díky úsilí Rutherforda, se znovu vrátil k vědě a potvrdil, že náboj jádra se rovná atomovému číslu. V roce 1921 mu bylo uděleno výzkumné stipendium na Gonville College v Cambridge.a Keyes a následující rok se stal Rutherfordovým asistentem v Cavendish Laboratory.
Při každodenní práci si našel čas na výzkum, jehož směr obecně navrhoval Rutherford. Chadwick a spoluvězeň Charles D. Ellis poté pokračovali ve studiu na Trinity College a u Rutherforda, kde zkoumali transmutaci prvků bombardováním částicemi alfa (jádra helia). Výzkumný tým ve Vídni oznámil výsledky, které byly v rozporu s údaji získanými z Cavendish Laboratory, jejichž správnost byla dovedně obhájena dalšími experimenty Chadwickem a jeho kolegy.
V roce 1925 se James oženil s Eileen Stuart-Brown. Pár měl dvojčata.
V polovině 20. let 20. století prováděl James Chadwick experimenty s rozptylem částic alfa vystřelených na cíle vyrobené z kovů, včetně zlata a uranu, a poté samotného helia, jehož jádro má stejnou hmotnost jako částice alfa. Ukázalo se, že rozptyl je asymetrický a Chadwick jej v roce 1930 vysvětlil jako kvantový jev.
Objev neutronu
Už v roce 1920 Rutherford navrhl existenci elektricky neutrální částice zvané neutron, aby vysvětlil existenci izotopů vodíku. Předpokládalo se, že tato částice sestává z elektronu a protonu, ale emise takového složení nebyla detekována.
V roce 1930 bylo zjištěno, že když byla lehká jádra bombardována alfa paprsky emitovanými poloniem, vzniklo pronikavé záření bez elektrického náboje. Mělo to být gama záření. Při použití beryliového terče se však ukázalo, že paprsky jsou mnohonásobně pronikavější než při použití jiných materiálů. V roce 1931 Chadwick a jeho kolega Webster navrhli, že neutrální paprsky jsou ve skutečnosti důkazem existence neutronu.
V roce 1932 pár výzkumníků Irene Curie a Frédéric Joliot ukázal, že záření z berylia bylo pronikavější, než uváděli předchozí výzkumníci, ale také to nazývali gama paprsky. James Chadwick si zprávu přečetl a okamžitě začal pracovat na výpočtu hmotnosti neutrální částice, což by mohlo vysvětlit nejnovější výsledky. Použil záření berylia k bombardování různých prvků a zjistil, že výsledky jsou v souladu s působením neutrální částice o hmotnosti téměř identické s hmotností protonu. To se stalo experimentálním potvrzením existence neutronu. V roce 1925 obdržel Chadwick za tento úspěch Nobelovu cenu za fyziku.
Od neutronu k jaderné reakci
Neutron se rychle stal nástrojem pro fyziky, kteří jej používali k pronikání do atomů prvků a jejich přeměně, takže kladně nabitá jádra ho neodpuzovala. Chadwick tak připravil cestu pro štěpení uranu-235 a vytvoření jaderných zbraní. V roce 1932 mu byla za tento významný objev udělena Hughesova medaile a v roce 1935 Nobelova cena. Pak se dozvěděl, že Hans Falkenhagen objevil neutron ve stejnou dobu jako on, ale bál se své výsledky zveřejnit. Německý vědec skromněodmítl nabídku sdílet Nobelovu cenu, což z něj udělalo Jamese Chadwicka.
Objev neutronu umožnil vytvořit transuranové prvky v laboratořích. To byl impuls k objevu laureáta Nobelovy ceny Enrica Fermiho jaderných reakcí způsobených pomalými neutrony a objevu německých chemiků Otto Hahna a Strassmanna o jaderném štěpení, který vedl k vytvoření jaderných zbraní.
Práce na atomové bombě
V roce 1935 se James Chadwick stal profesorem fyziky na univerzitě v Liverpoolu. V důsledku Frisch-Peierlsova memoranda z roku 1940 o vhodnosti sestrojení jaderné bomby byl jmenován do výboru MAUD, který tuto otázku prošetřil podrobněji. V roce 1940 navštívil Severní Ameriku na misi Tizard, aby navázal spolupráci v jaderném výzkumu. Po návratu do Spojeného království se rozhodl, že nic nebude fungovat, dokud válka neskončí.
V prosinci téhož roku našel Francis Simon, který pracoval ve společnosti MAUD, způsob, jak oddělit izotop uranu-235. Ve své zprávě nastínil odhad nákladů a technickou specifikaci pro vytvoření velkého podniku na obohacování uranu. Chadwick později napsal, že teprve tehdy si uvědomil, že jaderná bomba je nejen možná, ale i nevyhnutelná. Od té chvíle musel začít brát prášky na spaní. James a jeho skupina obecně podporovali bombu U-235 a schválili její izolaci difúzí od izotopu U-238.
Výsledek života
Brzy odešeldo Los Alamos, ústředí projektu Manhattan, a spolu s Nielsem Bohrem poskytli cenné rady vývojářům atomových bomb svržených na Hirošimu a Nagasaki. Chadwick James, jehož objevy dramaticky změnily běh lidských dějin, byl povýšen do šlechtického stavu v roce 1945.
Na konci druhé světové války se vrátil na své místo v Liverpoolu. Chadwick odešel v roce 1958. Po deseti letech strávených v severním Walesu se v roce 1969 vrátil do Cambridge, kde 24. července 1974 zemřel.
