James Chadwick -James Chadwick


James Chadwick

James Chadwick.jpg
Chadwick c.  1945
Född ( 1891-10-20 )20 oktober 1891
Bollington , Cheshire, England
dog 24 juli 1974 (1974-07-24)(82 år)
Cambridge , England
Alma mater
Känd för
Utmärkelser
Vetenskaplig karriär
Fält Fysik
institutioner
Doktorand rådgivare Ernest Rutherford
Doktorander
Signatur
Solvay1933Signatur Chadwick.jpg

Sir James Chadwick , CH , FRS (20 oktober 1891 – 24 juli 1974) var en engelsk fysiker som tilldelades 1935 års Nobelpris i fysik för sin upptäckt av neutronen 1932. 1941 skrev han det slutliga utkastet till MAUD-rapporten , vilket inspirerade den amerikanska regeringen att påbörja seriösa atombombforskningssatsningar . Han var chef för det brittiska teamet som arbetade på Manhattanprojektet under andra världskriget . Han adlades i Storbritannien 1945 för sina prestationer inom fysik.

Chadwick tog examen från Victoria University of Manchester 1911, där han studerade under Ernest Rutherford (känd som "kärnfysikens fader"). I Manchester fortsatte han att studera under Rutherford tills han tilldelades sin MSc 1913. Samma år tilldelades Chadwick en 1851 Research Fellowship från Royal Commission for the Exhibition of 1851 . Han valde att studera betastrålning under Hans Geiger i Berlin. Genom att använda Geigers nyligen utvecklade Geigerräknare kunde Chadwick visa att betastrålning producerade ett kontinuerligt spektrum och inte diskreta linjer som man trodde. Fortfarande i Tyskland när första världskriget bröt ut i Europa tillbringade han de följande fyra åren i interneringslägret Ruhleben .

Efter kriget följde Chadwick Rutherford till Cavendish Laboratory vid University of Cambridge , där Chadwick tog sin doktorsexamen i filosofi under Rutherfords handledning från Gonville och Caius College, Cambridge , i juni 1921. Han var Rutherfords biträdande forskningsdirektör vid Cavendish Laboratorium i över ett decennium i en tid då det var ett av världens främsta centra för studier av fysik, och lockade studenter som John Cockcroft , Norman Feather och Mark Oliphant . Chadwick följde sin upptäckt av neutronen genom att mäta dess massa . Han förutsåg att neutroner skulle bli ett stort vapen i kampen mot cancer. Chadwick lämnade Cavendish Laboratory 1935 för att bli professor i fysik vid University of Liverpool , där han såg över ett föråldrat laboratorium och, genom att installera en cyklotron , gjorde det till ett viktigt centrum för studier av kärnfysik .

Under andra världskriget utförde Chadwick forskning som en del av Tube Alloys- projektet för att bygga en atombomb, medan hans labb i Manchester och omgivningarna trakasserades av Luftwaffes bombningar. När Quebecavtalet slog ihop hans projekt med American Manhattan Project blev han en del av British Mission och arbetade på Los Alamos Laboratory och i Washington DC. Han överraskade alla genom att förtjäna det nästan fullständiga förtroendet från projektledaren Leslie R. Groves , Jr. För sina ansträngningar fick Chadwick en riddartitel i New Year Honours den 1 januari 1945 . I juli 1945 såg han Trinity kärnvapenprov . Efter detta fungerade han som brittisk vetenskaplig rådgivare till FN:s atomenergikommission. Chadwick var obekväm med trenden mot Big Science och blev Master of Gonville and Caius College 1948. Han gick i pension 1959.

Utbildning och tidigt liv

James Chadwick föddes i Bollington , Cheshire , den 20 oktober 1891, det första barnet till John Joseph Chadwick, en bomullsspinnare, och Anne Mary Knowles, en hemtjänst. Han fick namnet James efter sin farfar. 1895 flyttade hans föräldrar till Manchester och lämnade honom i vård av sina morföräldrar. Han gick på Bollington Cross Primary School och erbjöds ett stipendium till Manchester Grammar School , vilket hans familj var tvungen att tacka nej till eftersom de inte hade råd med de små avgifter som fortfarande måste betalas. Istället gick han på Central Grammar School for Boys i Manchester och återförenade sig där med sina föräldrar. Han hade nu två yngre bröder, Harry och Hubert; en syster hade dött i spädbarnsåldern. Vid 16 års ålder gjorde han två prov för universitetsstipendier och vann båda.

Chadwick valde att gå på Victoria University of Manchester , som han gick in 1908. Han menade att studera matematik, men skrevs in i fysik av misstag. Som de flesta studenter bodde han hemma och gick de 6,4 km till universitetet och tillbaka varje dag. I slutet av sitt första år tilldelades han ett Heginbottom-stipendium för att studera fysik. Fysikavdelningen leddes av Ernest Rutherford , som tilldelade forskningsprojekt till sistaårsstudenter, och han instruerade Chadwick att ta fram ett sätt att jämföra mängden radioaktiv energi från två olika källor. Tanken var att de skulle kunna mätas i form av aktiviteten hos 1 gram (0,035 oz) radium , en måttenhet som skulle bli känd som curie . Rutherfords föreslagna tillvägagångssätt var ogenomförbar – något Chadwick visste men var rädd att berätta för Rutherford – så Chadwick fortsatte och så småningom utarbetade den krävda metoden. Resultaten blev Chadwicks första uppsats, som, tillsammans med Rutherford, publicerades 1912. Han tog examen med förstklassig utmärkelse 1911.

Efter att ha utarbetat ett sätt att mäta gammastrålning fortsatte Chadwick att mäta absorptionen av gammastrålar av olika gaser och vätskor. Den här gången publicerades den resulterande tidningen enbart under hans namn. Han tilldelades sin Master of Science (MSc) examen 1912 och utsågs till Beyer Fellow. Året därpå tilldelades han ett utställningsstipendium 1851 , vilket gjorde det möjligt för honom att studera och forska vid ett universitet i kontinentala Europa. Han valde att gå till Physikalisch-Technische Reichsanstalt i Berlin 1913 för att studera betastrålning under Hans Geiger . Genom att använda Geigers nyligen utvecklade Geigerräknare , som gav mer noggrannhet än de tidigare fotografiska teknikerna, kunde han visa att betastrålning inte producerade diskreta linjer , som man tidigare trott, utan snarare ett kontinuerligt spektrum med toppar i vissa regioner. Vid ett besök i Geigers laboratorium sa Albert Einstein till Chadwick att: "Jag kan förklara någon av dessa saker, men jag kan inte förklara dem båda samtidigt." Det kontinuerliga spektrumet skulle förbli ett oförklarat fenomen i många år .

Chadwick befann sig fortfarande i Tyskland i början av första världskriget och internerades i interneringslägret Ruhleben nära Berlin, där han fick sätta upp ett laboratorium i stallet och utföra vetenskapliga experiment med improviserade material som radioaktiv tandkräm . Med hjälp av Charles Drummond Ellis arbetade han med jonisering av fosfor och den fotokemiska reaktionen av kolmonoxid och klor . Han släpptes efter att vapenstilleståndet med Tyskland trädde i kraft i november 1918 och återvände till sina föräldrars hem i Manchester, där han skrev upp sina resultat under de föregående fyra åren för 1851 års utställningskommissionärer.

Rutherford gav Chadwick en deltidslärartjänst i Manchester, vilket gjorde att han kunde fortsätta forskningen. Han tittade på kärnladdningen av platina , silver och koppar och fann experimentellt att detta var samma som atomnumret inom ett fel på mindre än 1,5 procent. I april 1919 blev Rutherford chef för Cavendish Laboratory vid University of Cambridge , och Chadwick anslöt sig till honom där några månader senare. Chadwick tilldelades ett Clerk-Maxwell-studentskap 1920 och skrevs in som doktorand i filosofi (PhD) vid Gonville och Caius College, Cambridge . Den första hälften av hans avhandling var hans arbete med atomnummer. I den andra tittade han på krafterna inuti kärnan . Hans examen tilldelades i juni 1921. I november blev han stipendiat vid Gonville och Caius College.

Forskare

Cambridge

Chadwicks Clerk-Maxwell-studentskap upphörde 1923, och han efterträddes av den ryske fysikern Pyotr Kapitza . Ordföranden för det rådgivande rådet vid Institutionen för vetenskaplig och industriell forskning , Sir William McCormick ordnade så att Chadwick blev Rutherfords biträdande forskningschef. I denna roll hjälpte Chadwick Rutherford att välja doktorander. Under de närmaste åren skulle dessa inkludera John Cockcroft , Norman Feather och Mark Oliphant , som skulle bli fast vän med Chadwick. Eftersom många studenter inte hade någon aning om vad de ville forska i, skulle Rutherford och Chadwick föreslå ämnen. Chadwick redigerade alla papper som producerades av laboratoriet.

Den ursprungliga byggnaden av Cavendish Laboratory var hemmet för några av de stora upptäckterna inom fysiken. Det grundades 1874 av hertigen av Devonshire (vars efternamn var Cavendish), och dess första professor var James Clerk Maxwell . Laboratoriet har sedan flyttat till West Cambridge .

1925 träffade Chadwick Aileen Stewart-Brown, dotter till en aktiemäklare i Liverpool. De två gifte sig i augusti 1925, med Kapitza som Best Man. Paret hade tvillingdöttrar, Joanna och Judith, som föddes i februari 1927.

I sin forskning fortsatte Chadwick att undersöka kärnan. År 1925 hade begreppet spin tillåtit fysiker att förklara Zeeman-effekten , men det skapade också oförklarliga anomalier. På den tiden trodde man att kärnan bestod av protoner och elektroner, så kvävets kärna, till exempel, med ett masstal av 14, antogs innehålla 14 protoner och 7 elektroner. Detta gav den rätt massa och laddning, men fel snurr.

Vid en konferens i Cambridge om beta-partiklar och gammastrålar 1928 träffade Chadwick Geiger igen. Geiger hade tagit med sig en ny modell av sin Geigerräknare, som hade förbättrats av hans postdoktorand Walther Müller . Chadwick hade inte använt någon sedan kriget, och den nya Geiger-Müller-räknaren var potentiellt en stor förbättring jämfört med scintillationsteknikerna som då användes i Cambridge, som förlitade sig på det mänskliga ögat för observation. Den stora nackdelen med den var att den upptäckte alfa- , beta- och gammastrålning , och radium, som Cavendish-laboratoriet normalt använde i sina experiment, avgav alla tre och var därför olämpligt för vad Chadwick hade i åtanke. Emellertid är polonium en alfasändare, och Lise Meitner skickade till Chadwick cirka 2 millicuries (ca.0,5 μg ) från Tyskland .

I Tyskland hade Walther Bothe och hans elev Herbert Becker använt polonium för att bombardera beryllium med alfapartiklar, vilket producerade en ovanlig form av strålning. Chadwick lät sin australiensiska utställningsforskare 1851, Hugh Webster, duplicera deras resultat. För Chadwick var detta bevis på något som han och Rutherford hade antagit i flera år: neutronen , en teoretisk kärnpartikel utan elektrisk laddning. Sedan i januari 1932 drog Feather Chadwicks uppmärksamhet till ett annat överraskande resultat. Frédéric och Irène Joliot-Curie hade lyckats slå ut protoner från paraffinvax med hjälp av polonium och beryllium som källa till vad de trodde var gammastrålning. Rutherford och Chadwick var oense; protoner var för tunga för det. Men neutroner skulle bara behöva en liten mängd energi för att uppnå samma effekt. I Rom kom Ettore Majorana till samma slutsats: Joliot-Curies hade upptäckt neutronen men visste inte om den.

Sir Ernest Rutherfords laboratorium

Chadwick släppte allt sitt andra ansvar att koncentrera sig på att bevisa neutronens existens, med hjälp av Feather och ofta arbeta sent på natten. Han utarbetade en enkel apparat som bestod av en cylinder som innehöll en poloniumkälla och berylliummål. Den resulterande strålningen kan sedan riktas mot ett material såsom paraffinvax; de undanträngda partiklarna, som var protoner, skulle gå in i en liten joniseringskammare där de kunde detekteras med ett oscilloskop . I februari 1932, efter bara cirka två veckors experimenterande med neutroner, skickade Chadwick ett brev till Nature med titeln "Possible Existence of a Neutron". Han kommunicerade sina resultat i detalj i en artikel som skickades till Proceedings of the Royal Society A med titeln "The Existence of a Neutron" i maj. Hans upptäckt av neutronen var en milstolpe för att förstå kärnan. När de läste Chadwicks papper insåg Robert Bacher och Edward Condon att anomalier i den då aktuella teorin, som kvävets spinn, skulle lösas om neutronen har ett spin på 1/2 och att en kvävekärna bestod av sju protoner och sju neutroner .

De teoretiska fysikerna Niels Bohr och Werner Heisenberg funderade på om neutronen kunde vara en grundläggande kärnpartikel som protonen och elektronen, snarare än ett proton-elektronpar. Heisenberg visade att neutronen bäst beskrevs som en ny kärnpartikel, men dess exakta natur förblev oklar. I sin Bakerian Lecture 1933 uppskattade Chadwick att en neutron hade en massa på ca.1,0067  u . Eftersom en proton och en elektron hade en kombinerad massa av1,0078 u , detta antydde att neutronen som en proton-elektronkomposit hade en bindningsenergi på ca.MeV , vilket lät rimligt, även om det var svårt att förstå hur en partikel med så lite bindningsenergi kunde vara stabil. Att uppskatta en så liten massaskillnad krävde dock utmanande exakta mätningar, och flera motstridiga resultat erhölls 1933–4. Genom att bombardera bor med alfapartiklar fick Frédéric och Irène Joliot-Curie ett stort värde för massan av en neutron, men Ernest Lawrences team vid University of California producerade ett litet. Sedan föreslog Maurice Goldhaber , en flykting från Nazityskland och en doktorand vid Cavendish Laboratory, för Chadwick att deuteroner kunde fotodisintegreras av 2,6 MeV gammastrålar på 208 Tl (då känd som torium C" ):

2
1
D
 

γ
 
→  1
1
H
 

n

Ett exakt värde för neutronens massa kunde bestämmas från denna process. Chadwick och Goldhaber provade detta och fann att det fungerade. De mätte den kinetiska energin hos protonen som producerades som 1,05 MeV, vilket lämnade neutronens massa som den okända i ekvationen. Chadwick och Goldhaber beräknade att det var antingen 1,0084 eller 1,0090 atomenheter, beroende på de värden som användes för massorna av protonen och deuteronen. (Det moderna accepterade värdet för neutronens massa är1,008 66  u .) Neutronens massa var för stor för att vara ett proton-elektronpar.

För sin upptäckt av neutronen tilldelades Chadwick Hughes-medaljen av Royal Society 1932, Nobelpriset i fysik 1935, Copley-medaljen 1950 och Franklin-medaljen 1951. Hans upptäckt av neutronen gjorde det möjligt att producera grundämnen tyngre än uran i laboratoriet genom infångning av långsamma neutroner följt av beta-sönderfall . Till skillnad från de positivt laddade alfapartiklarna , som stöts bort av de elektriska krafterna som finns i andra atomers kärnor, behöver neutroner inte övervinna någon Coulomb-barriär , och kan därför penetrera och komma in i kärnorna hos även de tyngsta grundämnena som uran. Detta inspirerade Enrico Fermi att undersöka de kärnreaktioner som orsakades av kollisioner av kärnor med långsamma neutroner, arbete som Fermi skulle få Nobelpriset för 1938.

Wolfgang Pauli föreslog en annan typ av partikel den 4 december 1930 för att förklara det kontinuerliga spektrum av beta-strålning som Chadwick hade rapporterat 1914. Eftersom inte all energi från beta-strålning kunde redovisas, verkade lagen om energibevarande kränkas, men Pauli menade att detta kunde åtgärdas om en annan, oupptäckt, partikel var inblandad. Pauli kallade också denna partikel för en neutron, men det var uppenbarligen inte samma partikel som Chadwicks neutron. Fermi döpte om den till neutrinon , italienska för "liten neutron". 1934 föreslog Fermi sin teori om beta-sönderfall som förklarade att elektronerna som emitterades från kärnan skapades av en neutrons sönderfall till en proton, en elektron och en neutrino. Neutrinon kunde stå för den saknade energin, men en partikel med liten massa och ingen elektrisk laddning var svår att observera. Rudolf Peierls och Hans Bethe räknade ut att neutriner lätt kunde passera genom jorden, så chanserna att upptäcka dem var små. Frederick Reines och Clyde Cowan skulle bekräfta neutrinon den 14 juni 1956 genom att placera en detektor i ett stort antineutrinoflöde från en närliggande kärnreaktor.

Liverpool

Med början av den stora depressionen i Storbritannien blev regeringen mer sparsam med finansiering av vetenskap. Samtidigt lovade Lawrences senaste uppfinning, cyklotronen , att revolutionera experimentell kärnfysik, och Chadwick ansåg att Cavendish-laboratoriet skulle hamna på efterkälken om det inte också skaffade sig en. Han skavde därför under Rutherford, som höll fast vid tron ​​att bra kärnfysik fortfarande kunde göras utan stor, dyr utrustning, och avslog begäran om en cyklotron.

Chadwick var själv en kritiker av Big Science i allmänhet, och Lawrence i synnerhet, vars inställning han ansåg vara slarvig och fokuserade på teknik på bekostnad av vetenskap. När Lawrence postulerade förekomsten av en ny och hittills okänd partikel som han hävdade var en möjlig källa till gränslös energi vid Solvay-konferensen 1933, svarade Chadwick att resultaten mer troligt berodde på kontaminering av utrustningen. Medan Lawrence kontrollerade sina resultat på Berkeley igen för att finna att Chadwick hade rätt, genomförde Rutherford och Oliphant en undersökning på Cavendish som fann att deuterium smälter samman för att bilda helium-3 , vilket orsakade effekten som Lawrence hade observerat. Detta var en annan stor upptäckt, men Oliphant-Rutherford- partikelacceleratorn var en dyr, toppmodern utrustning.

I mars 1935 fick Chadwick ett erbjudande om Lyon Jones professor i fysik vid University of Liverpool , i hans frus hemstad, för att efterträda Lionel Wilberforce . Laboratoriet var så förlegat att det fortfarande kördes på likström , men Chadwick tog tillfället i akt och tillträdde ordförandeskapet den 1 oktober 1935. Universitetets prestige stärktes snart av Chadwicks Nobelpris, som tillkännagavs i november 1935. Hans medalj såldes på auktion 2014 för $329 000.

Chadwick började skaffa en cyklotron till Liverpool. Han började med att spendera £700 för att renovera de antika laboratorierna i Liverpool, så att vissa komponenter kunde tillverkas internt. Han kunde övertala universitetet att tillhandahålla 2 000 pund och fick ett anslag på ytterligare 2 000 pund från Royal Society. För att bygga sin cyklotron tog Chadwick in två unga experter, Bernard Kinsey och Harold Walke, som hade arbetat med Lawrence vid University of California. En lokal kabeltillverkare donerade kopparledaren till spolarna. Cyklotronens magnet på 50 ton tillverkades i Trafford Park av Metropolitan-Vickers , som också gjorde vakuumkammaren. Cyklotronen var helt installerad och igång i juli 1939. Den totala kostnaden på £5 184 var mer än Chadwick hade fått från universitetet och Royal Society, så Chadwick betalade resten av sina 159 917 kr (8 243 £) Nobelprispengar.

I Liverpool arbetade medicin- och naturvetenskapliga fakulteterna nära tillsammans. Chadwick var automatiskt kommittémedlem i båda fakulteterna, och 1938 utsågs han till en kommission ledd av Lord Derby för att undersöka arrangemangen för cancerbehandling i Liverpool. Chadwick förutsåg att neutroner och radioaktiva isotoper producerade med 37-tums cyklotronen kunde användas för att studera biokemiska processer, och kan bli ett vapen i kampen mot cancer.

Andra världskriget

Rörlegeringar och MAUD-rapporten

I Tyskland bombarderade Otto Hahn och Fritz Strassmann uran med neutroner och noterade att barium , ett lättare grundämne, var bland de produkter som producerades. Hittills hade endast samma eller tyngre grundämnen framställts genom processen. I januari 1939 häpnade Meitner och hennes brorson Otto Frisch fysikgemenskapen med ett papper som förklarade detta resultat . De teoretiserade att uranatomer som bombarderas med neutroner kan bryta upp i två ungefär lika stora fragment, en process som de kallade fission . De beräknade att detta skulle resultera i frisättning av cirka 200 MeV , vilket innebär en energifrisättning som är större än kemiska reaktioner, och Frisch bekräftade deras teori experimentellt. Det noterades snart av Hahn att om neutroner frigjordes under fission, så var en kedjereaktion möjlig. Franska forskare, Pierre Joliot , Hans von Halban och Lew Kowarski , verifierade snart att mer än en neutron verkligen släpptes ut per fission. I en artikel som skrevs tillsammans med den amerikanske fysikern John Wheeler , teoretiserade Bohr att klyvning var mer sannolikt att inträffa i uran-235 isotopen , som endast utgjorde 0,7 procent av naturligt uran.

Brittiska nyckelfysiker. Från vänster till höger: William Penney , Otto Frisch , Rudolf Peierls och John Cockcroft . De bär American Medal of Freedom .

Chadwick trodde inte att det fanns någon sannolikhet för ett nytt krig med Tyskland 1939 och tog med sin familj på semester vid en avlägsen sjö i norra Sverige. Nyheten om andra världskrigets utbrott kom därför som en chock. Fast besluten att inte tillbringa ytterligare ett krig i ett interneringsläger tog Chadwick sin väg till Stockholm så fort han kunde, men när han kom dit med sin familj upptäckte han att all flygtrafik mellan Stockholm och London hade ställts in. De tog sig tillbaka till England på en luffare . När han nådde Liverpool fann Chadwick att Joseph Rotblat , en polsk postdoktor som hade kommit för att arbeta med cyklotronen, nu var utblottad, eftersom han var avskuren från pengar från Polen. Chadwick anställde omgående Rotblat som föreläsare, trots hans dåliga kunskaper i engelska.

I oktober 1939 fick Chadwick ett brev från Sir Edward Appleton , sekreteraren för avdelningen för vetenskaplig och industriell forskning, där han bad om hans åsikt om genomförbarheten av en atombomb . Chadwick svarade försiktigt. Han avfärdade inte möjligheten utan gick noga igenom de många teoretiska och praktiska svårigheterna. Chadwick bestämde sig för att undersöka egenskaperna hos uranoxid ytterligare med Rotblat. I mars 1940 undersökte Otto Frisch och Rudolf Peierls vid University of Birmingham på nytt de teoretiska frågorna inblandade i ett dokument som blev känt som Frisch-Peierls memorandum . Istället för att titta på oberikad uranoxid, övervägde de vad som skulle hända med en sfär av rent uran-235 och fann att inte bara en kedjereaktion kunde inträffa, utan att den kunde kräva så lite som 1 kilogram (2,2 lb) uran- 235, och släpp lös energin av ton dynamit.

En del av Liverpool ödelagt av Blitz

En särskild underkommitté till kommittén för vetenskaplig undersökning av luftkrigföring (CSSAW), känd som MAUD-kommittén , skapades för att undersöka saken ytterligare. Det leddes av Sir George Thomson och dess ursprungliga medlemskap inkluderade Chadwick, tillsammans med Mark Oliphant, John Cockcroft och Philip Moon . Medan andra team undersökte tekniker för anrikning av uran , koncentrerade Chadwicks team i Liverpool på att bestämma kärntvärsnittet av uran-235. I april 1941 hade det experimentellt bekräftats att den kritiska massan av uran-235 kan vara 8 kg (18 lb) eller mindre. Hans forskning i sådana frågor komplicerades av allt utom oupphörliga Luftwaffe - bombningar av omgivningarna av hans Liverpool-labb; fönstren blåstes ut så ofta att de ersattes av kartong.

I juli 1941 valdes Chadwick att skriva det slutliga utkastet till MAUD-rapporten, som, när Vannevar Bush presenterade president Franklin D. Roosevelt i oktober 1941, inspirerade den amerikanska regeringen att satsa miljontals dollar i jakten på en atombomb. . När George B. Pegram och Harold Urey besökte Storbritannien för att se hur projektet, nu känt som Tube Alloys , gick, kunde Chadwick säga till dem: "Jag önskar att jag kunde berätta för er att bomben inte kommer att fungera, men jag är 90 procent säker på att det kommer att göra det."

I en ny bok om bombprojektet skrev Graham Farmelo att "Chadwick gjorde mer än någon annan vetenskapsman för att ge Churchill bomben... Chadwick testades nästan till bristningsgränsen." Så orolig att han inte kunde sova, tog Chadwick till sömntabletter, som han fortsatte att ta under de flesta av sina återstående år. Chadwick sa senare att han insåg att "en kärnvapenbomb inte bara var möjlig - den var oundviklig. Förr eller senare kunde dessa idéer inte vara speciella för oss. Alla skulle tänka på dem snart, och något land skulle sätta dem i verket". Sir Hermann Bondi föreslog att det var tur att Chadwick, inte Rutherford, var den brittiska fysikens doyen vid den tiden, eftersom den senares prestige annars skulle ha övermannat Chadwicks intresse av att "se fram emot" bombens utsikter.

Manhattan-projektet

På grund av faran från flygbombning skickade Chadwicks sina tvillingar till Kanada som en del av ett statligt evakueringsprogram . Chadwick var ovillig att flytta Tube Alloys dit, och trodde att Storbritannien var en bättre plats för isotopseparationsanläggningen. Den enorma omfattningen av ansträngningen blev mer uppenbar 1942: till och med en pilotsepareringsanläggning skulle kosta över 1 miljon pund och anstränga Storbritanniens resurser, för att inte tala om en fullskalig anläggning, som beräknades kosta någonstans i närheten av 25 pund. miljon. Det skulle behöva byggas i Amerika. Samtidigt som britterna blev övertygade om att ett gemensamt projekt var nödvändigt, var framstegen för det amerikanska Manhattanprojektet sådan att brittiskt samarbete verkade mindre nödvändigt, även om amerikanerna fortfarande var ivriga att utnyttja Chadwicks talanger.

Frågan om samarbete måste tas upp på högsta nivå. I september 1943 förhandlade premiärministern Winston Churchill och president Roosevelt om Quebecavtalet , som återinförde samarbetet mellan Storbritannien, USA och Kanada. Chadwick, Oliphant, Peierls och Simon kallades till USA av chefen för Tube Alloys, Sir Wallace Akers , för att arbeta med Manhattan-projektet. Quebecavtalet inrättade en ny Combined Policy Committee för att leda det gemensamma projektet. Amerikanerna ogillade Akers, så Chadwick utsågs till teknisk rådgivare till Combined Policy Committee och chefen för den brittiska beskickningen.

Efter att ha lämnat Rotblat som ansvarig i Liverpool, började Chadwick en rundtur i Manhattan Project-anläggningarna i november 1943, förutom Hanford-platsen där plutonium tillverkades, som han inte fick se. Han blev den ende mannen förutom Groves och hans näst befälhavare som fick tillgång till alla amerikanska forsknings- och produktionsanläggningar för uranbomben. När han observerade arbetet med gasdiffusionsanläggningen K-25 i Oak Ridge, Tennessee , insåg Chadwick hur fel han hade haft när det gäller att bygga anläggningen i krigstida Storbritannien. Den enorma strukturen hade aldrig kunnat döljas för Luftwaffe. I början av 1944 flyttade han till Los Alamos, New Mexico , med sin fru och deras tvillingar, som nu talade med kanadensiska accenter. Av säkerhetsskäl fick han täcknamnet James Chaffee.

Chadwick (till vänster) med generalmajor Leslie R. Groves, Jr. , chefen för Manhattan Project

Chadwick accepterade att amerikanerna inte behövde brittisk hjälp, men att det ändå kunde vara användbart för att få projektet till ett tidigt och framgångsrikt slut. I nära samarbete med chefen för Manhattan Project, generalmajor Leslie R. Groves, Jr. , försökte han göra allt han kunde för att stödja insatsen. Han strävade också efter att placera brittiska vetenskapsmän i så många delar av projektet som möjligt för att underlätta ett brittiskt kärnvapenprojekt efter kriget som Chadwick var engagerad i. Förfrågningar från Groves via Chadwick för särskilda vetenskapsmän tenderade att mötas av ett omedelbart avslag av företaget, ministeriet eller universitetet som för närvarande anställer dem, bara för att övervinnas av den överordnade prioritet som gavs Tube Alloys. Som ett resultat var det brittiska teamet avgörande för projektets framgång.

Även om han hade mer kunskap om projektet än någon annan från Storbritannien, hade Chadwick ingen tillgång till Hanford-platsen. Lord Portal erbjöds en rundtur i Hanford 1946. "Detta var den enda anläggningen som Chadwick hade nekats tillgång till under krigstid, och nu frågade han Groves om han kunde följa med Portal. Groves svarade att han kunde, men om han gjorde det då" Portalen kommer inte att se så mycket." För sina ansträngningar fick Chadwick en riddartitel i New Year Honours den 1 januari 1945 . Han ansåg att detta var ett erkännande av arbetet med hela Tube Alloys-projektet.

I början av 1945 tillbringade Chadwick större delen av sin tid i Washington, DC, och hans familj flyttade från Los Alamos till ett hus på Washingtons Dupont Circle i april 1945. Han var närvarande vid mötet med Combined Policy Committee den 4 juli när Field Marskalk Sir Henry Maitland Wilson gav Storbritanniens medgivande att använda atombomben mot Japan, och vid kärnvapenprovet i Trinity den 16 juli, då den första atombomben detonerades. Inuti dess grop fanns en polonium-beryllium- modulerad neutroninitiator , en utveckling av tekniken som Chadwick hade använt för att upptäcka neutronen över ett decennium tidigare. William L. Laurence , The New York Times reporter knuten till Manhattan Project, skrev att "aldrig tidigare i historien hade någon människa levt för att se sin egen upptäckt materialisera sig med en sådan talande effekt på människans öde."

Senare i livet

Strax efter krigets slut utsågs Chadwick till den rådgivande kommittén för atomenergi (ACAE). Han utsågs också till brittisk vetenskaplig rådgivare till FN:s atomenergikommission . Han drabbade samman med ACAE-kollegan Patrick Blackett , som inte höll med Chadwicks övertygelse om att Storbritannien behövde skaffa sina egna kärnvapen; men det var Chadwicks ståndpunkt som slutligen antogs. Han återvände till Storbritannien 1946, för att hitta ett land som fortfarande drabbas av krigstidsransonering och brist.

Vid den här tiden skrev Sir James Mountford, vicekanslern vid University of Liverpool, i sin dagbok "han hade aldrig sett en man "så fysiskt, mentalt och andligt trött" som Chadwick, för han "hade gjort ett sådant moraliskt beslut. eftersom mer lyckligt lottade män aldrig uppmanas att ens titta in i ... [och lidit] ... nästan outhärdliga vånda av ansvar som härrör från hans vetenskapliga arbete."

1948 accepterade Chadwick ett erbjudande att bli Master of Gonville and Caius College. Jobbet var prestigefyllt men dåligt definierat; Mästaren var högskolans titulära chef, men myndigheten låg faktiskt i ett råd med 13 stipendiater, av vilka en var Mästaren. Som Master strävade Chadwick efter att förbättra högskolans akademiska rykte. Han ökade antalet forskarstipendier från 31 till 49 och försökte få in talanger till högskolan. Detta innebar kontroversiella beslut, som att 1951 anställa den kinesiske biokemisten Tien-chin Tsao och den ungerskfödde ekonomen Peter Bauer . I vad som blev känt som bondeupproret röstade kamrater under ledning av Patrick Hadley en gammal vän till Chadwick bort från rådet och ersatte honom med Bauer. Fler vänner till Chadwick togs bort under de följande åren, och han gick i pension i november 1958. Det var under sitt mästerskap som Francis Crick , en doktorand vid Gonville och Caius College, och James Watson upptäckte DNA :s struktur .

Under åren mottog Chadwick många utmärkelser, inklusive medaljen för förtjänst från USA och Pour le Mérite från Tyskland. Han valdes till Fellow of the Royal Society 1927, och 1946 blev han utländsk medlem av Royal Netherlands Academy of Arts and Sciences . Han blev en hedersföljeslagare i New Year Honours den 1 januari 1970 för "services to science", och gick till Buckingham Palace för investiturceremonin. Han blev svagare och lämnade sällan sin lägenhet, även om han reste till Liverpool för att fira sin åttioårsdag. En livslång ateist såg han ingen anledning att anta religiös tro senare i livet. Han dog i sömnen den 24 juli 1974.

Hans papper förvaras på Churchill Archives Center i Cambridge och är tillgängliga för allmänheten. Chadwick Laboratory vid University of Liverpool är uppkallat efter honom, liksom dess Sir James Chadwick Chair of Experimental Physics, som uppkallades efter honom 1991 som en del av firandet av hundraårsdagen av hans födelse. En krater på månen är också uppkallad efter honom. James Chadwick Building, som inrymmer en del av School of Chemical Engineering and Analytical Sciences, University of Manchester är uppkallad efter hans ära. Han beskrevs av den officiella historikern Lorna Arnold från United Kingdom Atomic Energy Authority som "en fysiker, en vetenskapsman-diplomat och en god, klok och human man."

Anteckningar

Referenser

Vidare läsning

externa länkar

Akademiska kontor
Föregås av Magister vid Gonville och Caius College
1948–1959
Efterträdde av