جيمس شادويك: السيرة الذاتية ، النموذج الذري ، التجارب - علم - 2026

كان جيمس تشادويك (1891-1974) فيزيائيًا إنجليزيًا معروفًا لاكتشافه النيوترون في عام 1932. وبعد فترة وجيزة ، في عام 1935 ، حصل على جائزة نوبل في الفيزياء لمساهمته في المجتمع العلمي. نشأ قلق تشادويك من التهم المحايدة قبل حوالي 10 سنوات من تمكنه من إثبات وجودها.

قبل هذا الفحص ، أجرى تشادويك العديد من التجارب التي لم تنجح. كان ناجحًا في عام 1932 ، عندما استند إلى تجارب الفرنسيين إيرين جوليو كوري وفريديريك جوليو. في وقت لاحق ، كرس تشادويك نفسه للبحث في استخدام الانشطار النووي لصنع أسلحة الحرب.

سيرة شخصية

أصول

وُلِد تشادويك في بلدة بولينجتون ، شمال شرق إنجلترا ، في 20 أكتوبر 1891. كان ابنًا لعاملين متواضعين: كان والده يعمل في نظام السكك الحديدية وكانت والدته عاملة منزلية.

منذ صغره ، برز تشادويك كطفل انطوائي وذكي للغاية. بدأ دراسته الثانوية في مانشستر ، وفي سن السادسة عشرة حصل على منحة لدراسة الفيزياء البحتة في جامعة فيكتوريا البائدة في مانشستر.

التدريب الاكاديمي

بدأ الوعد الشاب للفيزياء رسميًا دراسته الجامعية عام 1908 ، عن عمر يناهز 17 عامًا.

كان لديه ممر رائع عبر الأكاديمية ، وفي العام الأخير من حياته المهنية حضر تحقيقات الحائز على جائزة نوبل إرنست روثفورد حول تفكك العناصر وكيمياء المواد المشعة.

بعد حصوله على شهادته في الفيزياء عام 1911 ، التحق بدرجة الماجستير في الفيزياء ، والتي أكملها بنجاح عام 1913. خلال ذلك الوقت ، واصل العمل جنبًا إلى جنب مع روثفورد في مختبره.

في وقت لاحق ، حصل على منحة دراسية مهنية سمحت له بالانتقال إلى برلين ، ألمانيا ، لإجراء مزيد من البحث حول إشعاع بيتا مع الفيزيائي الألماني هانز جيجر في Technische Hochschule.

أثناء إقامته في برلين ، بدأت الحرب العالمية الأولى في يوليو 1914. وبسبب اتهامه بالتجسس ، تم اعتقاله في معسكر اعتقال للمدنيين في روهلبن حتى عام 1918.

في عام 1919 عاد تشادويك إلى إنجلترا وبدأ الدكتوراه في جامعة كامبريدج. في غضون ذلك ، عاد إلى العمل البحثي لـ Rutheford ، الذي ترأس بعد ذلك مختبر كافنديش في المؤسسة الشهيرة.

في عام 1921 ، عندما كان يبلغ من العمر 21 عامًا ، حصل على درجة الدكتوراه (دكتور في الفلسفة) ، حيث قدم ورقة بحثية خاصة عن القوى النووية والأعداد الذرية.

في عام 1923 تم تعيينه مساعدًا لمدير الأبحاث في مختبر كامبريدج كافنديش. خدم تشادويك في هذا المنصب حتى عام 1935 ، عندما قرر الانتقال إلى جامعة ليفربول.

مسار مهني مسار وظيفي

بفضل مساهماته العلمية ، حصل على ميدالية هيوز في عام 1932. هذا التكريم ، الذي منحته الجمعية الملكية في لندن ، يكافئ أولئك الذين يقومون باكتشافات حول العلوم الفيزيائية و / أو تطبيقاتها العملية.

في عام 1935 حصل على جائزة نوبل في الفيزياء لاكتشافه النيوترون كجسيم أولي بدون شحنة كهربائية موجودة في نواة الذرة.

خلال الحرب العالمية الثانية ، شارك تشادويك بنشاط في اللجنة البريطانية لـ MAUD ، وهي لجنة تم إنشاؤها لتحليل جدوى استخدام التكنولوجيا النووية في تصنيع قنبلة.

كان جيمس تشادويك أيضًا جزءًا مركزيًا من مشروع سبائك الأنبوب ، وهو برنامج بحثي تم ترخيصه وتمويله من قبل المملكة المتحدة بدعم من كندا ، لتطوير أسلحة نووية خلال الحرب العالمية الثانية.

اشتهر تشادويك بذكائه واتزانه السياسي خلال هذه الفترة ، حيث كانت مقترحاته بمثابة جسر لمفاوضات التعاون الاستقصائي بين المملكة المتحدة وكندا والولايات المتحدة.

مشروع مانهاتن

قرب نهاية الحرب العالمية الثانية ، تولى تشادويك قيادة البعثة البريطانية في مشروع مانهاتن. كان الأخير عبارة عن مشروع بحثي مشترك بين الولايات المتحدة والمملكة المتحدة وكندا ، بهدف تطوير أول قنبلة ذرية.

كان لدى تشادويك حرية الوصول إلى جميع المعلومات السرية الخاصة بالمشروع: التصميمات والخطط والبيانات والتقديرات وما إلى ذلك ، على الرغم من كونه مدنيًا وليس أمريكيًا ؛ وتجدر الإشارة إلى أن كلا الشرطين كانا حصريين للمشاركة في المشروع.

أصبح لاحقًا فارسًا إنجليزيًا في عام 1945 ، وبعد عام منحته الولايات المتحدة وسام الاستحقاق لمساهمته الشجاعة في مشروع مانهاتن.

ترسانة نووية لإنجلترا

في نهاية الحرب العالمية الثانية ، روجت تشادويك بشدة لمبادرة المملكة المتحدة لتطوير ترسانتها النووية.

ولتحقيق هذا الهدف ، تم انتخاب تشادويك كعضو في اللجنة الاستشارية البريطانية للطاقة الذرية ، وعمل أيضًا كممثل للمملكة المتحدة في لجنة الأمم المتحدة للطاقة الذرية.

في عام 1948 تقريبًا ، عمل جيمس تشادويك أستاذًا في كلية جونفيل وكايوس بجامعة كامبريدج. ثم ، في عام 1950 ، تم تكريمه مرة أخرى من قبل الجمعية الملكية في لندن بحصوله على ميدالية كوبلي.

بعد 8 سنوات قرر التقاعد طوعا إلى شمال ويلز. توفي جيمس تشادويك في 24 يوليو 1974 في مدينة كامبريدج.

نموذج تشادويك الذري

يركز نموذج تشادويك الذري على نمذجة النواة الذرية المكونة ليس فقط من البروتونات (الشحنات الموجبة) ، ولكن أيضًا من النيوترونات (الشحنات المحايدة).

بدأت جهود تشادويك لإثبات وجود الجسيمات المحايدة في عشرينيات القرن الماضي ، إلا أن العالم البارز قام في ذلك الوقت بمحاولات عديدة دون جدوى. بعد عقد من الزمان ، كرر تشادويك تجارب إيرين جوليو كوري (ابنة ماري كوري وبيير كوري) وفريديريك جوليو (زوج إيرين) في فرنسا.

نجح هذا الزوج من العلماء في طرد البروتونات من عينة شمع البارافين باستخدام أشعة جاما.

اعتقد تشادويك أن انبعاث أشعة جاما يحتوي على جسيمات محايدة ، وأن هذه الجسيمات هي التي اصطدمت بعينة الشمع ، مما أدى لاحقًا إلى إطلاق البروتونات من الشمع.

لذلك ، حاول تكرار هذه التجارب في مختبر كافنديش واستخدم البولونيوم - الذي استخدمه الكوريون كمصدر لأشعة جاما - لإشعاع البريليوم بجزيئات ألفا.

ثم أثر هذا الإشعاع على عينة مماثلة من شمع البارافين ، وتم طرد البروتونات في تلك العينة بعنف من المادة.

لوحظ سلوك البروتونات باستخدام حجرة تأين صغيرة ، تم تكييفها مع التجربة بواسطة تشادويك نفسه.

اكتشف تشادويك أن سلوك البروتونات المنبعثة من الشمع لا يمكن تفسيره إلا إذا اصطدمت تلك الجسيمات بجزيئات أخرى متعادلة كهربائيًا ، وبكتلة مشابهة جدًا.

بعد أسبوعين ، نشر جيمس تشادويك مقالًا في المجلة العلمية نيتشر حول احتمال وجود نيوترونات.

ومع ذلك ، تصور تشادويك النموذج في البداية معتبرا أن النيوترون كان ترتيبًا مكونًا من بروتون وإلكترون ، مما أدى إلى توليد الشحنة المحايدة. في وقت لاحق ، أظهر الفيزيائي الألماني فيرنر هايزنبرغ أن النيوترون كان جسيمًا أساسيًا واحدًا.

التجارب

بعد اكتشاف النيوترون ، ركز تشادويك على الذهاب أبعد من ذلك فيما يتعلق بتوصيف هذا المكون الذري الجديد.

أحدث اكتشاف النموذج الذري للنيوترون وتشادويك ثورة في النظرة التقليدية للعلم ، بالنظر إلى اصطدام النيوترونات بالنواة الذرية وطرد البروتونات من الذرة.

تحلل بيتا هو عملية يتم من خلالها انبعاث جسيمات بيتا (الإلكترون أو البوزيترون) من نواة الذرة ، لموازنة وجود البروتونات والنيوترونات في نواة الذرة.

نتيجة لهذه العملية ، تم إجراء عدد لا يحصى من التجارب في جميع أنحاء العالم ، بدافع من اكتشاف تشادويك ، للحث على تحويل بعض النيوترونات إلى بروتونات.

نظرًا لأنه يتم تحديد كل عنصر كيميائي وفقًا لعدد البروتونات الموجودة به ، فتحت التجارب السابقة الباب لإنشاء و / أو اكتشاف عناصر كيميائية جديدة مع وجود عدد أكبر من البروتونات تحت حزامها.

الانشطار النووي

أكد تشادويك على تحليلاته اللاحقة حول استخدام النيوترونات لتقسيم الذرات الثقيلة إلى عدة نوى أصغر ، من خلال عملية الانشطار النووي.

سميت بهذه الطريقة لأن الانقسام يحدث في نواة الذرة وينتج كمية كبيرة جدًا من الطاقة. تم استخدام هذا المفهوم لتصميم أسلحة نووية قوية.

قام تشادويك بتمويل شراء مسرّع الجسيمات خلال فترة وجوده في ليفربول ، باستخدام جزء من عائدات الفوز بجائزة نوبل عام 1935 لهذا الغرض.

مساهمات تشادويك في العلوم

تشمل مساهمات جيمس تشادويك في العلوم اكتشاف النيوترون ، والذي حصل بسببه على جائزة نوبل في الفيزياء عام 1935. وشارك أيضًا في بناء القنبلة الذرية في الولايات المتحدة ، وكتب عن الإشعاع من المواد المشعة واكتشف التريتيوم..

اكتشاف النيوترون

أثناء بحثهم في مختبر كافنديش في كامبريدج ، أجرى رذرفورد وتشادويك تجارب على جسيمات ألفا للاستفسار عن طبيعة النواة الذرية. من الجدير بالذكر أن رذرفورد اكتشف النواة الذرية عام 1911.

تم إجراء هذه التحقيقات من خلال تحليل إشعاع لم يسبق له مثيل من قبل انبعاث من البريليوم ، عندما تعرضت هذه المادة لقصف جسيمات ألفا.

يتكون هذا الإشعاع من جسيمات ذات كتلة تشبه إلى حد بعيد كتلة البروتون ، ولكن بدون شحنة كهربائية. كانت تسمى هذه الجسيمات بالنيوترونات ، بسبب حيادية تركيبها.

قام تشادويك بهذا الاكتشاف في منتصف عام 1932 ، وبذلك حدد مباني نموذج تشادويك الذري ، والذي تم تفصيل تفاصيله في القسم التالي من هذه المقالة.

التحقيقات النووية

مهد اكتشاف تشادويك للنيوترون الطريق لاكتشاف الانشطار النووي وتطوير أسلحة حرب بهذه التكنولوجيا.

وجد تشادويك أنه من خلال قصف ذرة عنصر بالنيوترونات ، يمكن اختراق نواة هذه المادة وانقسامها ، وتوليد كمية كبيرة من الطاقة.

من هناك ، أعلن تشادويك حتمية هذا النوع من التكنولوجيا لتطوير أسلحة الحرب ، وانخرط بشكل مباشر في الشؤون الدبلوماسية المتعلقة بهذه العملية في الولايات المتحدة وإنجلترا.

تعاون تشادويك في بناء القنبلة الذرية مع علماء أمريكيين وكنديين آخرين بين عامي 1943 و 1945.

كان مسؤولاً عن إدارة الوفد العلمي الإنجليزي الذي عمل في مختبر لوس ألاموس ، في نيو مكسيكو ، الولايات المتحدة. في عام 1939 بدأت الولايات المتحدة البحث في مشروع مانهاتن ، الاسم الرمزي للقنبلة الذرية.

حذر العلماء النوويون إدوارد تيلر وليو زيلارد ويوجين ويغنر الرئيس فرانكلين ديلانو روزفلت ، من خلال ألبرت أينشتاين ، من استخدام الانشطار النووي لإنتاج القنابل من قبل النازيين.

اكتشاف التريتيوم

تم تحديد التريتيوم بالفعل في عام 1911 من قبل العالم الإنجليزي جوزيف جون طومسون ، لكنه كان يعتقد أنه جزيء ثلاثي الذرات.

كان إرنست رذرفورد قد أعلن عن ذلك بالفعل ، ولكن لم يكن حتى عام 1934 أن قام تشادويك ، الذي يعمل مع فريق رذرفورد ، بتصنيفه كنظير للهيدروجين.

التريتيوم هو نظير مشع للهيدروجين ورمزه H. يتكون من نواة مكونة من بروتون ونيوترونين.

ينتج التريتيوم عن طريق القصف بالنيوترونات الحرة لأهداف النيتروجين والليثيوم والبورون.

تسهيل انشطار اليورانيوم 235

سهّل اكتشاف جيمس تشادويك للنيوترون الانشطار النووي. أي فصل اليورانيوم 235 عن اليورانيوم -238 ، وهو عنصر كيميائي موجود في الطبيعة.

تخصيب اليورانيوم 235 هو العملية التي يمر بها اليورانيوم الطبيعي من أجل الحصول على النظير 235 وإنتاج الطاقة النووية. الانشطار هو تفاعل نووي. أي أنه يتم تشغيله في نواة الذرة.

يحدث هذا التفاعل الكيميائي عندما تنقسم النواة الثقيلة إلى نواتين أو أكثر أصغر وبعض المنتجات الثانوية مثل الفوتونات (أشعة جاما) والنيوترونات الحرة وشظايا أخرى من النواة.

معاهدة إشعاع المواد المشعة

في عام 1930 ، كتب جيمس تشادويك أطروحة عن الإشعاع من المواد المشعة.

تمكن تشادويك من قياس كتلة النيوترون واستنتج أنه مشابه لكتلة البروتون مع اختلاف واحد: أنه يحتوي على شحنة كهربائية متعادلة.

ثم توصل إلى أن نواة الذرة مكونة من نيوترونات وبروتونات وأن عدد البروتونات مماثل لعدد الإلكترونات.

كانت أبحاثه ومساهماته في عمل مختبر الفيزياء بجامعة مانشستر وجامعة كامبريدج في إنجلترا ، مفتاحًا لمعرفة الطاقة النووية وبناء نموذج رذرفورد الذري.

مقالات ذات أهمية

نموذج شرودنغر الذري.

نموذج دي بروجلي الذري.

نموذج هايزنبرغ الذري.

نموذج بيرين الذري.

نموذج طومسون الذري.

نموذج دالتون الذري.

نموذج ديراك الأردن الذري.

النموذج الذري لديموقريطس.

نموذج بوهر الذري.

نموذج سومرفيلد الذري.

المراجع

1. تشادويك ، وجود نيوترون ، بروك. روي. A 136 (1932) تم الاسترجاع في 18 ديسمبر 2017 من chemteam.info
2. تشادويك (1891-1974). استشارة موقع losavancesdelaquimica.com
3. جيمس تشادويك - سيرة ذاتية. استشارة Buscabiografias.com
4. بيريز أغيري ، غابرييلا. الكيمياء 1. منهج بنائي ، المجلد 1. استشارة من books.google.co.ve
5. جيمس تشادويك. استشر من es.wikipedia.org
6. براون ، أندرو (1997). النيوترون والقنبلة: سيرة السير جيمس تشادويك. مطبعة جامعة أكسفورد. تعافى من amazon.co.uk
7. جيمس تشادويك (1998). Encyclopædia Britannica، Inc. تم الاسترجاع من: britannica.com
8. جيمس تشادويك (بدون تاريخ). تم الاسترجاع من: atomicheritage.org
9. جيمس تشادويك (بدون تاريخ). تم الاسترجاع من: Famousscientists.org
10. جيمس تشادويك - السيرة الذاتية (2014). نوبل ميديا ​​AB. تم الاسترجاع من: nobelprize.org
11. جيمس تشادويك: السيرة الذاتية والنظرية الذرية (بدون تاريخ). تم الاسترجاع من: study.com
12. مبادئ العلوم الفيزيائية (1998). Encyclopædia Britannica، Inc. تم الاسترجاع من: britannica.com
13. ويكيبيديا ، الموسوعة المجانية (2018). اكتشاف النيوترون. تم الاسترجاع من: en.wikipedia.org.