Sir James Chadwick (Foto im Artikel) ist ein englischer Physiker, Nobelpreisträger, der nach der Entdeckung des Neutrons berühmt wurde. Dies veränderte die damalige Physik radikal und ermöglichte es Wissenschaftlern, neue Elemente zu erschaffen, und führte auch zur Entdeckung der Kernsp altung und ihrer Nutzung für militärische und zivile Zwecke. Chadwick gehörte zu einer Gruppe britischer Wissenschaftler, die den USA während des Zweiten Weltkriegs bei der Entwicklung der Atombombe halfen.
James Chadwick: Kurzbiografie
Chadwick wurde am 20. Oktober 1891 in Bollington, Cheshire, England, als Sohn von John Joseph und Ann Mary Knowles geboren. Er studierte an der örtlichen Grundschule und der Manchester Municipal High School. Mit sechzehn erhielt er ein Stipendium der University of Manchester. James wollte Mathematik studieren, besuchte aber fälschlicherweise Einführungsvorlesungen in Physik und schrieb sich für dieses Fach ein. Anfangs hatte er Zweifel an seiner Entscheidung, aber nach seinem ersten Jahr fand er den Studiengang interessanter. Chadwick wurde in die Klasse eingeschriebenErnest Rutherford, wo er Elektrizität und Magnetismus studierte, und später beauftragte ein Lehrer James mit einem Forschungsprojekt über das radioaktive Element Radium.
Frühe Forschung
James Chadwick machte 1911 seinen Abschluss und arbeitete weiter mit Rutherford an der Gamma-Absorption, wo er 1913 einen Master-Abschluss erwarb. Der Supervisor ermöglichte ein Forschungsstipendium, das ihn dazu zwang, woanders zu arbeiten. Er entschied sich für ein Studium in Berlin bei Hans Geiger, der zu der Zeit, als James seinen Master abschloss, Manchester besuchte. Während dieser Zeit stellte Chadwick die Existenz eines kontinuierlichen Betastrahlungsspektrums fest, was Forscher entmutigte und zur Entdeckung von Neutrinos führte.
Reise zum Lager
Kurz vor dem Ersten Weltkrieg, als die Feindseligkeiten unvermeidlich wurden, warnte Geiger Chadwick, so schnell wie möglich nach England zurückzukehren. James war verwirrt über den Rat des Reiseunternehmens und blieb bis Kriegsende in einem deutschen Kriegsgefangenenlager. Während der fünf Jahre seiner Gefangenschaft gelang es Chadwick, mit den Wachen zu verhandeln und grundlegende Fluoreszenzstudien durchzuführen.
Arbeiten im Cavendish Laboratory
James Chadwick, dessen physikalische Biographie 1918 dank der Bemühungen von Rutherford jede Chance hatte, zu Ende zu gehen, kehrte wieder zur Wissenschaft zurück und bestätigte, dass die Ladung des Kerns gleich der Ordnungszahl ist. 1921 erhielt er ein Forschungsstipendium am Gonville College, Cambridge.und Keyes und wurde im folgenden Jahr Rutherfords Assistent am Cavendish Laboratory.
Er arbeitete jeden Tag und fand immer noch Zeit, Forschungen durchzuführen, deren Richtung allgemein von Rutherford vorgeschlagen wurde. Chadwick und sein Mitgefangener Charles D. Ellis studierten dann am Trinity College und bei Rutherford, wo sie die Transmutation von Elementen durch Beschuss mit Alphateilchen (Heliumkernen) erforschten. Ein Forschungsteam in Wien berichtete Ergebnisse, die nicht mit den Daten des Cavendish Laboratory übereinstimmten, deren Richtigkeit durch weitere Experimente von Chadwick und seinen Kollegen gekonnt verteidigt wurde.
1925 heiratete James Eileen Stuart-Brown. Das Paar hatte Zwillingstöchter.
Mitte der 1920er Jahre führte James Chadwick Experimente durch, um Alpha-Teilchen zu streuen, die auf Ziele aus Metallen, einschließlich Gold und Uran, und dann auf Helium selbst, dessen Kern die gleiche Masse wie Alpha-Teilchen hat, abgefeuert wurden. Die Streuung erwies sich als asymmetrisch, und Chadwick erklärte sie 1930 als Quantenphänomen.
Entdeckung des Neutrons
Schon 1920 schlug Rutherford die Existenz eines elektrisch neutralen Teilchens namens Neutron vor, um die Existenz von Wasserstoffisotopen zu erklären. Es wurde angenommen, dass dieses Teilchen aus einem Elektron und einem Proton besteht, aber die Emission einer solchen Zusammensetzung wurde nicht nachgewiesen.
1930 wurde festgestellt, dass beim Beschuss leichter Kerne mit von Polonium emittierten Alphastrahlen eine durchdringende Strahlung ohne elektrische Ladung entstand. Es sollte Gammastrahlen sein. Bei Verwendung eines Beryllium-Targets erwiesen sich die Strahlen jedoch als um ein Vielfaches durchdringender als bei Verwendung anderer Materialien. 1931 schlugen Chadwick und sein Kollege Webster vor, dass neutrale Strahlen tatsächlich ein Beweis für die Existenz des Neutrons seien.
Im Jahr 1932 zeigte das Forscherehepaar Irene Curie und Frédéric Joliot, dass die Strahlung von Beryllium durchdringender war als von früheren Forschern berichtet, aber sie nannten sie auch Gammastrahlen. James Chadwick las den Bericht und machte sich sofort daran, die Masse des neutralen Teilchens zu berechnen, was die neuesten Ergebnisse erklären könnte. Er benutzte Berylliumstrahlung, um verschiedene Elemente zu bombardieren, und stellte fest, dass die Ergebnisse mit der Wirkung eines neutralen Teilchens übereinstimmten, dessen Masse fast identisch mit der eines Protons war. Dies wurde zur experimentellen Bestätigung der Existenz des Neutrons. 1925 erhielt Chadwick für diese Leistung den Nobelpreis für Physik.
Vom Neutron zur Kernreaktion
Das Neutron wurde schnell zu einem Werkzeug für Physiker, die es benutzten, um die Atome von Elementen zu durchdringen und sie umzuwandeln, sodass positiv geladene Kerne es nicht abstoßen. So bereitete Chadwick den Weg für die Sp altung von Uran-235 und die Schaffung von Atomwaffen. Für diese bedeutende Entdeckung erhielt er 1932 die Hughes-Medaille und 1935 den Nobelpreis. Dann erfuhr er, dass Hans Falkenhagen zur gleichen Zeit wie er das Neutron entdeckte, aber Angst hatte, seine Ergebnisse zu veröffentlichen. Deutscher Wissenschaftler bescheidenlehnte ein Angebot ab, den Nobelpreis zu teilen, was ihn zu James Chadwick machte.
Die Entdeckung des Neutrons machte es möglich, Transurane im Labor herzustellen. Dies war der Anstoß für die Entdeckung von Kernreaktionen durch langsame Neutronen durch den Nobelpreisträger Enrico Fermi und für die Entdeckung der Kernsp altung durch die deutschen Chemiker Otto Hahn und Strassmann, die zur Schaffung von Atomwaffen führte.
Arbeiten an der Atombombe
1935 wurde James Chadwick Professor für Physik an der University of Liverpool. Infolge des Memorandums Frisch-Peierls von 1940 über die Zweckmäßigkeit des Baus einer Atombombe wurde er in das MAUD-Komitee berufen, das sich eingehender mit dieser Frage befasste. 1940 besuchte er mit der Tizard-Mission Nordamerika, um eine Zusammenarbeit in der Kernforschung aufzubauen. Nach seiner Rückkehr nach Großbritannien beschloss er, dass nichts funktionieren würde, bis der Krieg vorbei sei.
Im Dezember dieses Jahres fand Francis Simon, der bei MAUD arbeitete, einen Weg, das Uran-235-Isotop zu trennen. In seinem Bericht skizzierte er die Kostenschätzung und technische Spezifikation für die Gründung eines Großunternehmens zur Urananreicherung. Chadwick schrieb später, dass ihm erst dann klar wurde, dass eine Atombombe nicht nur möglich, sondern unvermeidlich war. Von diesem Moment an musste er Schlaftabletten nehmen. James und seine Gruppe unterstützten im Allgemeinen die U-235-Bombe und billigten ihre Isolierung durch Diffusion aus dem U-238-Isotop.
Das Ergebnis des Lebens
Bald ging ernach Los Alamos, dem Hauptquartier des Manhattan-Projekts, und gab zusammen mit Niels Bohr den Entwicklern der Atombomben, die auf Hiroshima und Nagasaki abgeworfen wurden, wertvolle Ratschläge. Chadwick James, dessen Entdeckungen den Lauf der Menschheitsgeschichte dramatisch veränderten, wurde 1945 zum Ritter geschlagen.
Am Ende des Zweiten Weltkriegs kehrte er auf seinen Posten in Liverpool zurück. Chadwick ging 1958 in den Ruhestand. Nachdem er zehn Jahre in Nordwales verbracht hatte, kehrte er 1969 nach Cambridge zurück, wo er am 24. Juli 1974 starb.
