Sir James Chadwick (foto pubblicata nell'articolo) è un fisico inglese, premio Nobel, divenuto famoso dopo la scoperta del neutrone. Ciò ha cambiato radicalmente la fisica di quel tempo e ha permesso agli scienziati di creare nuovi elementi, e ha anche portato alla scoperta della fissione nucleare e al suo uso per scopi militari e civili. Chadwick faceva parte di un gruppo di scienziati britannici che aiutarono gli Stati Uniti a sviluppare la bomba atomica durante la seconda guerra mondiale.
James Chadwick: breve biografia
Chadwick nacque a Bollington, Cheshire, in Inghilterra, il 20 ottobre 1891, da John Joseph e Ann Mary Knowles. Ha studiato nelle scuole primarie locali e comunali di Manchester. A sedici anni ricevette una borsa di studio dall'Università di Manchester. James intendeva studiare matematica, ma ha frequentato erroneamente lezioni introduttive in fisica e si è iscritto a questa specialità. All'inizio aveva dei dubbi sulla sua decisione, ma dopo il primo anno ha trovato il corso più interessante. Chadwick era iscritto alla classeErnest Rutherford, dove studiò elettricità e magnetismo, e in seguito un insegnante affidò a James un progetto di ricerca sull'elemento radioattivo radio.
Ricerca iniziale
James Chadwick si laureò nel 1911 e continuò a lavorare con Rutherford sull'assorbimento dei raggi gamma, ottenendo un master nel 1913. Il supervisore facilitò una borsa di studio che gli richiedeva di lavorare altrove. Decise di studiare a Berlino con Hans Geiger, che era in visita a Manchester quando James stava completando il suo master. Durante questo periodo, Chadwick stabilì l'esistenza di uno spettro continuo di radiazioni beta, che scoraggiò i ricercatori e portò alla scoperta dei neutrini.
Viaggiare al campo
Poco prima della prima guerra mondiale, quando le ostilità divennero inevitabili, Geiger avvertì Chadwick di tornare in Inghilterra il prima possibile. James fu sconcertato dal consiglio della compagnia di viaggi e rimase in un campo di prigionia tedesco fino alla fine della guerra. Durante i cinque anni della sua prigionia, Chadwick riuscì a negoziare con le guardie ea condurre studi elementari sulla fluorescenza.
Lavorare al Laboratorio Cavendish
James Chadwick, la cui biografia in fisica aveva tutte le possibilità di concludersi nel 1918, grazie agli sforzi di Rutherford, tornò di nuovo alla scienza e confermò che la carica del nucleo era uguale al numero atomico. Nel 1921 ricevette una borsa di studio al Gonville College di Cambridge.e Keyes, e l'anno successivo divenne assistente di Rutherford al Cavendish Laboratory.
Lavorando ogni giorno, trovava ancora il tempo per condurre ricerche, la cui direzione era generalmente suggerita da Rutherford. Chadwick e il compagno di prigionia Charles D. Ellis hanno poi studiato al Trinity College e con Rutherford, ricercando la trasmutazione di elementi mediante bombardamento con particelle alfa (nuclei di elio). Un gruppo di ricerca a Vienna ha riportato risultati non coerenti con i dati ottenuti dal Cavendish Laboratory, la cui correttezza è stata abilmente difesa da ulteriori esperimenti da Chadwick e dai suoi colleghi.
Nel 1925, James sposò Eileen Stuart-Brown. La coppia ha avuto due figlie gemelle.
A metà degli anni '20, James Chadwick condusse esperimenti per disperdere le particelle alfa lanciate su bersagli fatti di metalli, inclusi oro e uranio, e poi l'elio stesso, il cui nucleo ha la stessa massa delle particelle alfa. Lo scattering si rivelò asimmetrico e Chadwick lo spiegò nel 1930 come un fenomeno quantistico.
Scoperta del neutrone
Già nel 1920, Rutherford propose l'esistenza di una particella elettricamente neutra chiamata neutrone per spiegare l'esistenza degli isotopi dell'idrogeno. Si credeva che questa particella fosse composta da un elettrone e un protone, ma l'emissione di una tale composizione non è stata rilevata.
Nel 1930, si scoprì che quando i nuclei di luce venivano bombardati con raggi alfa emessi dal polonio, si formava una radiazione penetrante senza carica elettrica. Dovevano essere raggi gamma. Tuttavia, quando si utilizza un bersaglio al berillio, i raggi si sono rivelati molte volte più penetranti rispetto all'utilizzo di altri materiali. Nel 1931 Chadwick e il suo collega Webster suggerirono che i raggi neutri fossero in effetti la prova dell'esistenza del neutrone.
Nel 1932, la coppia di ricercatori Irene Curie e Frédéric Joliot hanno dimostrato che la radiazione del berillio era più penetrante di quanto riportato dai ricercatori precedenti, ma la chiamavano anche raggi gamma. James Chadwick lesse il rapporto e si mise immediatamente al lavoro per calcolare la massa della particella neutra, il che potrebbe spiegare gli ultimi risultati. Usò la radiazione di berillio per bombardare vari elementi e scoprì che i risultati erano coerenti con l'azione di una particella neutra con una massa quasi identica a quella di un protone. Questa divenne la conferma sperimentale dell'esistenza del neutrone. Nel 1925 Chadwick ricevette il Premio Nobel per la Fisica per questo risultato.
Dal neutrone alla reazione nucleare
Il neutrone divenne rapidamente uno strumento per i fisici, che lo usarono per penetrare negli atomi degli elementi e trasformarli, quindi i nuclei carichi positivamente non lo respingevano. Pertanto, Chadwick ha preparato la strada alla fissione dell'uranio-235 e alla creazione di armi nucleari. Nel 1932, per questa importante scoperta, ricevette la Medaglia Hughes e nel 1935 il Premio Nobel. Poi ha appreso che Hans Falkenhagen ha scoperto il neutrone contemporaneamente a lui, ma aveva paura di pubblicare i suoi risultati. Scienziato tedesco modestamenteha rifiutato un'offerta per condividere il premio Nobel, che lo ha reso James Chadwick.
La scoperta del neutrone ha permesso di creare elementi di transuranio nei laboratori. Questo fu l'impulso per la scoperta da parte del premio Nobel Enrico Fermi delle reazioni nucleari causate da neutroni lenti, e la scoperta da parte dei chimici tedeschi Otto Hahn e Strassmann della fissione nucleare, che portò alla creazione di armi nucleari.
Lavoro sulla bomba atomica
Nel 1935, James Chadwick divenne professore di fisica all'Università di Liverpool. Come risultato del memorandum Frisch-Peierls del 1940 sull'opportunità di costruire una bomba nucleare, fu nominato membro del comitato MAUD, che indagò su questo problema in modo più dettagliato. Nel 1940 visitò il Nord America con la missione Tizard per stabilire una cooperazione nella ricerca nucleare. Dopo essere tornato nel Regno Unito, decise che nulla avrebbe funzionato fino alla fine della guerra.
Nel dicembre di quell'anno, Francis Simon, che lavorava al MAUD, trovò un modo per separare l'isotopo dell'uranio-235. Nella sua relazione, ha delineato la stima dei costi e le specifiche tecniche per la creazione di una grande impresa per l'arricchimento dell'uranio. Chadwick in seguito scrisse che solo allora si rese conto che una bomba nucleare non era solo possibile ma inevitabile. Da quel momento in poi, ha dovuto iniziare a prendere i sonniferi. James e il suo gruppo hanno generalmente sostenuto la bomba U-235 e hanno approvato il suo isolamento per diffusione dall'isotopo U-238.
Il risultato della vita
Presto se ne andòa Los Alamos, sede del Progetto Manhattan, e, insieme a Niels Bohr, ha dato preziosi consigli agli sviluppatori delle bombe atomiche sganciate su Hiroshima e Nagasaki. Chadwick James, le cui scoperte cambiarono radicalmente il corso della storia umana, fu nominato cavaliere nel 1945.
Alla fine della seconda guerra mondiale, tornò al suo posto a Liverpool. Chadwick si ritirò nel 1958. Dopo aver trascorso dieci anni nel Galles del Nord, tornò a Cambridge nel 1969, dove morì il 24 luglio 1974.
