제임스 채드윅 : 전기, 원자 모델, 실험 - 과학 - 2025

James Chadwick (1891-1974)은 1932 년 중성자를 발견 한 것으로 인정받은 영국의 선도적 인 물리학 자였습니다. 얼마 지나지 않아 1935 년 과학계에 기여한 공로로 노벨 물리학상을 수상했습니다. 중립 혐의에 대한 채드윅의 우려는 자신의 존재를 증명하기 약 10 년 전에 발생했습니다.

이 확인 전에 Chadwick은 실패한 여러 실험을 수행했습니다. 프랑스의 Irène Joliot-Curie와 Frédéric Joliot의 실험을 기반으로 한 1932 년에 성공적이었습니다. 나중에 채드윅은 전쟁 무기를 만들기 위해 핵분열을 사용하는 연구에 전념했습니다.

전기

태생

채드윅은 1891 년 10 월 20 일 영국 북동부의 볼링 턴 (Bollington) 마을에서 태어났습니다. 그는 두 명의 겸손한 노동자의 아들이었습니다. 그의 아버지는 철도 시스템에서 일했고 그의 어머니는 가사 노동자였습니다.

아주 어렸을 때부터 채드윅은 내향적이고 지적인 아이였습니다. 그는 맨체스터에서 중등 학교를 시작했고 16 세에 현재는 없어진 맨체스터 빅토리아 대학교에서 순수 물리학을 공부하기위한 장학금을 받았습니다.

학업 훈련

물리학에 대한 젊은 약속은 17 세의 나이 인 1908 년에 그의 대학 공부를 공식적으로 시작했습니다.

그는 아카데미를 통해 탁월한 통과를 얻었으며 경력의 마지막 해에 그는 방사성 물질의 원소 분해와 화학에 관한 노벨상 수상자 Ernest Rutheford의 조사에 참석했습니다.

1911 년 물리학 학위를 취득한 후 그는 물리학 석사 학위에 등록하여 1913 년에 성공적으로 이수했습니다. 그 동안 그는 실험실에서 Rutheford와 함께 계속 협력했습니다.

나중에 그는 Technische Hochschule의 독일 물리학 자 Hans Geiger와 함께 베타 방사선에 대한 추가 연구를 위해 독일 베를린으로 이동할 수있는 전문 장학금을 받았습니다.

베를린에 머무는 동안 제 1 차 세계 대전은 1914 년 7 월에 시작되었습니다. 간첩 혐의로 그는 1918 년까지 Ruhleben의 민간인 수용소에 수용되었습니다.

1919 년 채드윅은 영국으로 돌아와 캠브리지 대학교에서 박사 학위를 받기 시작했습니다. 한편, 그는 유명한 기관의 Cavendish Laboratory를 이끌었던 Rutheford의 연구 작업에 다시 합류했습니다.

1921 년 21 세의 나이에 그는 핵력과 원자 번호에 관한 특별 연구 논문을 발표하면서 Philosophie Doctor로부터 박사 학위를 받았습니다.

1923 년에 그는 Cambridge Cavendish Laboratory의 연구 조감독으로 임명되었습니다. 채드윅은 리버풀 대학으로 이주하기로 결정한 1935 년까지이 역할을 수행했습니다.

직업

그의 과학적 공헌 덕분에 그는 1932 년에 Hughes 메달을 수상했습니다. 런던 왕립 학회 (Royal Society of London)에서 수여하는이 표창은 물리 과학 및 / 또는 실제 적용에 대해 발견 한 사람들에게 상을줍니다.

1935 년에 그는 원자핵에 전하가없는 기본 입자로 중성자를 발견 한 공로로 노벨 물리학상을 수상했습니다.

제 2 차 세계 대전 동안 채드윅은 폭탄 제조에 핵 기술을 사용할 가능성을 분석하기 위해 창설 된 MAUD의 영국위원회에 적극적으로 참여했습니다.

James Chadwick은 또한 제 2 차 세계 대전 중 핵무기를 개발하기 위해 영국이 캐나다의 지원을 받아 영국이 승인하고 자금을 지원하는 연구 프로그램 인 Tube Alloys Project의 핵심 부분이었습니다.

채드윅은 영국, 캐나다, 미국 간의 공동 조사 협상을위한 다리 역할을했기 때문에이 기간 동안 그의 재치와 정치적 태도로 유명했습니다.

맨해튼 프로젝트

제 2 차 세계 대전이 끝날 무렵 채드윅은 맨해튼 프로젝트에서 영국 임무 지휘봉을 맡았습니다. 후자는 최초의 원자 폭탄 개발을 목표로 미국, 영국, 캐나다의 공동 연구 프로젝트였습니다.

채드윅은 미국인이 아닌 민간인 임에도 불구하고 설계, 계획, 데이터, 견적 등 프로젝트의 모든 기밀 정보에 자유롭게 접근 할 수있었습니다. 두 조건 모두 프로젝트에 참여하기 위해 독점적이라는 점은 주목할 가치가 있습니다.

그는 나중에 1945 년 영국 기사가되었고, 1 년 후 미국은 맨해튼 프로젝트에 대한 용기의 공로로 그에게 공로 훈장을 수여했습니다.

영국을위한 핵무기

제 2 차 세계 대전이 끝날 무렵 채드윅은 영국이 자체 핵무기를 개발하기위한 이니셔티브를 강력하게 장려했습니다.

이 목표를 달성하기 위해 채드윅은 영국 원자력 자문위원회의 위원으로 선출되었으며 유엔 원자력위원회 영국 대표로도 활동했습니다.

1948 년경 James Chadwick은 캠브리지 대학의 Gonville & Caius College에서 교수로 재직했습니다. 그런 다음 1950 년에 그는 Copley 메달을 수상하여 런던 왕립 학회로부터 다시 영예를 얻었습니다.

8 년 후 그는 자발적으로 노스 웨일즈로 은퇴하기로 결정했습니다. 제임스 채드윅은 1974 년 7 월 24 일 케임브리지에서 세상을 떠났습니다.

채드윅 원자 모델

채드윅의 원자 모델은 양성자 (양전하)뿐만 아니라 중성자 (중성 전하)로 구성된 원자핵의 모델링에 중점을 둡니다.

중성 입자의 존재를 입증하려는 채드윅의 노력은 1920 년대에 시작되었지만 그 당시 저명한 과학자는 소용이 없도록 여러 번 시도했습니다. 10 년 후 Chadwick은 프랑스에서 Irène Joliot-Curie (Marie Curie와 Pierre Curie의 딸)와 Frédéric Joliot (Irène의 남편)의 실험을 복제했습니다.

이 한 쌍의 과학자들은 감마선을 사용하여 파라핀 왁스 샘플에서 양성자를 추출하는 데 성공했습니다.

Chadwick은 감마선 방출에 중성 입자가 포함되어 있으며 이러한 입자가 왁스 샘플과 충돌하여 왁스에서 양성자가 방출되는 입자라고 믿었습니다.

따라서 그는 Cavendish Laboratory에서 이러한 실험을 복제하려고 시도했으며 Curies가 감마선의 원천으로 사용했던 폴로늄을 사용하여 베릴륨에 알파 입자를 조사했습니다.

이 방사선은 유사한 파라핀 왁스 샘플에 영향을 받았고 해당 샘플의 양성자는 물질에서 격렬하게 배출되었습니다.

양성자의 거동은 채드윅 자신이 실험에 적용한 작은 이온화 챔버를 사용하여 관찰되었습니다.

채드윅은 왁스에 의해 방출 된 양성자의 거동은 그 입자들이 전기적으로 중성 인 다른 입자와 매우 유사한 질량을 가진 충돌 한 경우에만 설명 될 수 있음을 발견했습니다.

2 주 후 James Chadwick은 중성자의 존재 가능성에 대한 과학 저널 Nature에 기사를 발표했습니다.

그러나 Chadwick은 처음에 중성자가 양성자와 전자로 구성된 배열이며 중성 전하를 생성하는 것을 고려하여 모델을 고안했습니다. 나중에 독일의 물리학 자 Werner Heisenberg는 중성자가 하나의 기본 입자임을 보여주었습니다.

실험

중성자를 발견 한 후 채드윅은이 새로운 원자 구성 요소의 특성화와 관련하여 더 멀리 나아가는 데 집중했습니다.

중성자와 채드윅의 원자 모델의 발견은 중성자와 원자핵이 충돌하고 양성자가 원자 밖으로 배출되는 것을 고려할 때 과학에 대한 전통적인 관점에 혁명을 일으켰습니다.

베타 분해는 원자핵에서 양성자와 중성자의 존재 균형을 맞추기 위해 베타 입자 (전자 또는 양전자)가 원자핵에서 방출되는 과정입니다.

이 과정으로 인해 일부 중성자를 양성자로 전환하도록 유도하기 위해 채드윅의 발견에 힘 입어 전 세계적으로 수많은 실험이 수행되었습니다.

각 화학 원소는 가지고있는 양성자의 수에 따라 식별되기 때문에 이전 실험은 벨트 아래에 더 많은 양성자가있는 새로운 화학 원소의 생성 및 / 또는 발견의 문을 열었습니다.

핵분열

채드윅은 핵분열 과정을 통해 중핵 원자를 여러 개의 작은 핵으로 나누기 위해 중성자를 사용하는 그의 후기 분석을 강조했다.

분열이 원자의 핵에서 일어나고 극도로 많은 양의 에너지를 생산하기 때문에 이렇게 명명되었습니다. 이 개념은 강력한 핵무기 설계에 사용되었습니다.

채드윅은 1935 년 노벨상을 수상한 수익금의 일부를 사용하여 리버풀에있는 동안 입자 가속기 구입에 자금을 지원했습니다.

과학에 대한 채드윅의 공헌

James Chadwick은 중성자 발견으로 1935 년 노벨 물리학상을 수상했으며 미국 원자 폭탄 건설에 참여하고 방사성 물질의 방사능에 대한 글을 쓰고 삼중 수소를 발견했습니다. .

중성자의 발견

러더 포드와 채드윅은 캠브리지에있는 캐번 디쉬 연구소에서 연구하는 동안 원자핵의 특성에 대해 알아보기 위해 알파 입자로 실험을 수행했습니다. 원자핵이 1911 년 러더 포드에 의해 발견되었다는 점은 주목할 가치가 있습니다.

이러한 조사는이 물질이 알파 입자의 충격에 노출되었을 때 베릴륨에서 방출되기 전에는 본 적이없는 방사선을 분석하여 수행되었습니다.

이 방사선은 양성자의 질량과 매우 유사하지만 전하가없는 입자로 구성되었습니다. 이 입자는 구성의 중성 때문에 중성자라고 불렀습니다.

채드윅은 1932 년 중반에이 발견을하여 채드윅의 원자 모델의 전제를 정의했습니다. 자세한 내용은이 기사의 다음 섹션에서 설명합니다.

핵 조사

채드윅의 중성자 발견은이 기술로 핵분열과 전쟁 무기 개발을위한 발판을 마련했습니다.

채드윅은 원소의 원자를 중성자로 폭격함으로써이 물질의 핵이 침투하고 분열되어 상당한 양의 에너지를 생성 할 수 있다는 것을 발견했습니다.

그곳에서 채드윅은 전쟁 무기 개발을위한 이러한 유형의 기술이 불가피하다고 발표하고 미국과 영국에서이 과정과 관련된 외교 업무에 직접 관여하게되었습니다.

채드윅은 1943 년과 1945 년 사이에 다른 미국 및 캐나다 과학자들과 함께 원자 폭탄 건설에 협력했습니다.

그는 미국 뉴 멕시코에있는 Los Álamos 실험실에서 일했던 영국 과학 대표단을 지휘하는 일을 맡았습니다. 1939 년 미국은 원자 폭탄의 코드 명인 Manhattan Project를 연구하기 시작했습니다.

프랭클린 델라 노 루즈 벨트 대통령은 핵 과학자 Edward Teller, Leó Szilárd 및 Eugene Wigner가 알버트 아인슈타인을 통해 나치의 폭탄 생산을위한 핵분열 사용에 대해 경고했습니다.

삼중 수소의 발견

Tritium은 이미 1911 년 영국 과학자 Joseph John Thomson에 의해 확인되었지만 그는 그것이 3 원자 분자라고 믿었습니다.

어니스트 러더 포드도 이미이를 발표했지만 러더 포드 팀에서 일하는 채드윅이 수소 동위 원소로 분류 한 것은 1934 년이 되어서야였습니다.

삼중 수소는 수소의 방사성 동위 원소이며 기호는 ³H입니다. 그것은 양성자와 두 개의 중성자로 구성된 핵으로 구성됩니다.

삼중 수소는 질소, 리튬 및 붕소 표적의 자유 중성자에 의한 충격에 의해 생성됩니다.

우라늄 235 핵분열 촉진

James Chadwick의 중성자 발견은 핵분열을 촉진했습니다. 즉, 자연에서 발견되는 화학 원소 인 우라늄 -238에서 우라늄 235를 분리하는 것입니다.

우라늄 235의 농축은 동위 원소 235를 얻고 핵 에너지를 생산하기 위해 천연 우라늄이 겪는 과정입니다. 핵분열은 핵반응입니다. 즉, 원자핵에서 촉발됩니다.

이 화학 반응은 무거운 핵이 두 개 이상의 더 작은 핵과 광자 (감마선), 자유 중성자 및 기타 핵 조각과 같은 일부 부산물로 분할 될 때 발생합니다.

방사성 물질 방사선에 관한 조약

1930 년 제임스 채드윅은 방사성 물질의 방사선에 관한 논문을 썼습니다.

채드윅은 중성자의 질량을 측정하고 양성자의 질량과 비슷하다고 추론했습니다. 단 하나의 차이점은 중성 전하를 가졌다는 것입니다.

그런 다음 그는 원자핵이 중성자와 양성자로 구성되어 있으며 양성자의 수는 전자의 수와 비슷하다고 결론지었습니다.

맨체스터 대학과 영국 케임브리지 대학의 물리학 실험실 작업에 대한 그의 연구와 공헌은 원자력에 대한 지식과 러더 포드의 원자 모델 구축의 핵심이었습니다.

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