Со дня рождения ученого исполнилось 130 лет
Джеймс Чедвик — первооткрыватель нейтрона и фотоядерной реакции, член Лондонского королевского общества, лауреат Нобелевской премии (1935 год).
Физикой занялся «по ошибке»
Он родился 20 октября 1891 года в Боллингтоне, вблизи Манчестера, и был старшим ребенком Джона Джозефа Чедвика, прядильщика хлопка, и Энн Мари Кновлс, домашней прислуги. Он был назван Джеймсом в честь дедушки по отцовской линии. В 1895 году его родители переехали в Манчестер и оставили его на попечение бабушки и дедушки по материнской линии, где Джеймс пошёл в начальную школу Боллингтон-Кросс. Затем ему была предложена стипендия манчестерской грамматической школы, но его семья была вынуждена отказаться, поскольку они не могли позволить себе те небольшие дополнительные сборы, которые все же должны были быть выплачены. Вместо этого, после переезда к родителям в 1902 году, он посещал центральную грамматическую школу для мальчиков в Манчестере. К этому моменту у него было два младших брата, Гарри и Губерт, сестра умерла в младенчестве. В возрасте 16 лет Джеймс сдал два экзамена на университетские стипендии и выиграл обе.
Чедвик поступил в Манчестерский университет, собираясь изучать математику. По недоразумению с ним провели собеседование по физике. Слишком скромный, чтобы указать на ошибку, он решил сменить специализацию. Через три года он окончил университет с отличием и пришел работать в лабораторию, где уже трудились два выдающихся физика.
Один из них был даже физиком в квадрате и говорил, что все науки делятся на физику и коллекционирование марок, за что и получил Нобелевскую премию по химии. Второй так и не стал лауреатом, но зато прославил свое имя в приборе. В общем, именно в то время, когда Чедвик начал заниматься наукой, в той лаборатории, где он начал свой научный путь, Эрнест Резерфорд и Ханс Гейгер открывали ядро атома. Достаточно вспомнить знаменитый эксперимент, когда тонкую фольгу бомбардируют альфа-частицами и какое-то их количество внезапно отражается назад.
Это был 1909 год. Чедвику всего 18, но он уже стартовал с высшего уровня современной ему науки. Через два года он получил магистерскую степень и уехал в Германию изучать бета-излучение под руководством того же Ханса Гейгера в Берлине. А затем началась Первая мировая война. Как представитель вражеской страны Чедвик был интернирован: задержан и размещен в специальном лагере. Условия были суровы, но и там он занимался наукой. В лагере для интернированных в Рулебене ученые разных стран организовались и начали обсуждать научные темы. Им даже удалось получить поддержку знаменитого уже к тому времени Вальтера Нернста, который сам в 1920 году получит Нобелевскую премию за работы по термодинамике.
«Существование нейтрона полностью установлено»
Чедвик вернулся в Манчестер в 1919 году. Примерно тогда Резерфорд получил приглашение возглавить знаменитую Кавендишскую лабораторию в Кембридже, куда он и пригласил Чедвика. Однажды Резерфорд предложил своему ученику попробовать найти гипотетическую нейтральную частицу. Резерфорд видел возможность ее практического применения для бомбардировки ядер атома. В 1932 году Чедвик действительно обнаружил нейтрон при облучении бериллия альфа-частицами. Он отправил письмо с итогами своей работы в журнал Nature, статья называлась «Возможное существование нейтрона». Этому открытию предшествовала работа немецких физиков Вальтера Боте и Ханса Беккера (1930 г.), в ходе которой было обнаружено, что при бомбардировке альфа-частицами бериллия возникает излучение, обладающее большой проникающей силой. Ученые тогда решили, что это гамма-излучение.
Позднее эксперимент немцев повторили французские физики Фредерик Жолио и Ирен Жолио-Кюри. Они помещали различные поглощающие материалы между бомбардируемым бериллием и ионизационной камерой, выполнявшей роль регистратора излучения. Взяв в качестве поглотителя парафин (богатый водородом), они обнаружили увеличение, а не уменьшение излучения, выходящего из него. Тяжелая нейтральная частица, выбитая из атома бериллия альфа-частицей, в свою очередь выбивала протоны из парафина. Этот эксперимент также считается одним из первых свидетельств обнаружения нейтрона.
За обнаружение новой частицы Джеймс Чедвик был награжден Нобелевской премией в 1935 году.
«Существование нейтрона полностью установлено, — сказал Ханс Плейель, представитель Нобелевского комитета из Шведской королевской академии наук в своей речи на церемонии вручения, — в результате чего ученые пришли к новой концепции строения атома, которая лучше согласуется с распределением энергии внутри атомных ядер. Стало очевидным, что нейтрон образует один из строительных кирпичей, из которых состоят атомы и молекулы, а значит, и вся материальная Вселенная».
После нобелевского успеха первооткрывателю нейтрона, одного из ключевых элементов в цепной ядерной реакции, была прямая дорога в разработку ядерного оружия. И действительно, именно Чедвиком подписана финальная версия меморандума так называемого комитета MAUD, в который входили только рожденные в Британии ученые, настолько глубоко засекреченного, что о его существовании не знали все члены британского правительства.
Чедвик начал работу над проектом Tube Alloys, который был призван создать британское ядерное оружие. Именно Чедвик в своей ливерпульской лаборатории в апреле 1941 года экспериментально подтвердил, что критическая масса урана-235, необходимого для ядерной реакции, может быть 8 килограммов или меньше. Вот тогда и был создан меморандум, который был передан президенту США и повлиял на включение Америки в атомную гонку, а затем именно Чедвик возглавил делегацию Британии по участию в Манхэттенском проекте.
Судьба дала Чедвику долгую жизнь. В 1948 году он отошел от большой науки и занялся руководством — стал во главе Гонвилл-энд-Кайус-колледжа. Потом он уехал в Северный Уэльс и вернулся в Кембридж всего за пять лет до смерти, в 1969 году. Чедвик с женой хотели быть поближе к своим близнецам-дочерям, которые тоже остались в науке. Джеймс Чедвик умер 24 июля 1974 года в Кембридже.
Подготовила Лина Лисицына,
по материалам un-sci.com, scientificrussia.ru, «Википедия»