Biografia de James Chadwick, Modelo Atômico, Experiências

Retrato fotográfico de James Chadwick

James Chadwick (1891-1974) Ele foi um excelente físico inglês reconhecido pela descoberta de nêutrons em 1932. Logo depois, em 1935, ele foi concedido com o Prêmio Nobel de Física por sua contribuição para a comunidade científica. O interesse de Chadwick por acusações neutras surgiu cerca de 10 anos antes de ele conseguir verificar sua existência.

Antes desta verificação, Chadwick fez várias experiências que falharam. Ele conseguiu em 1932, quando foi baseado nos experimentos do francês Irène Joliot-Curie e Frédéric Joliot. Mais tarde, Chadwick se dedicou a investigar o uso da fissão nuclear para a criação de armas de guerra.

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Biografia

origens

Chadwick nasceu na cidade de Bollington, nordeste da Inglaterra, em 20 de outubro de 1891. Ele era filho de dois trabalhadores humildes: seu pai trabalhava no sistema ferroviário e sua mãe era trabalhadora doméstica.

Desde tenra idade, Chadwick se destacou por ser uma criança introvertida e extremamente inteligente. Ele iniciou estudos secundários em Manchester e, aos 16 anos, ganhou uma bolsa de estudos para estudar pura física na extinta Universidade de Victoria de Manchester.

Formação acadêmica

A promessa jovem da física começou seus estudos universitários formalmente em 1908, aos 17 anos de idade.

Ele teve um passo proeminente da Academia e, no último ano da carreira, participou das investigações do Prêmio Nobel Ernest Rutheford sobre a desintegração dos elementos e química das substâncias radioativas.

Depois de obter seu título de física em 1911, ele se matriculou no mestre em física, que culminou com sucesso em 1913. Durante esse período, ele continuou trabalhando de mãos dadas com Ruthoford em seu laboratório.

Posteriormente, foi beneficiado por uma bolsa de estudos profissional que permitiu sua transferência para Berlim, Alemanha, aprofundar a pesquisa sobre radiação beta com o físico alemão Hans Geiger no Technische Hochschule.

Durante sua estadia em Berlim, ele começou a Primeira Guerra Mundial, em julho de 1914. Devido a uma acusação de espionagem, ele foi admitido em um campo de concentração para civis em Ruhleben até 1918.

Em 1919, Chadwick voltou para a Inglaterra e começou seu doutorado na Universidade de Cambridge. Enquanto isso, a pesquisa de Rutheford foi reincorporada, que até então liderou o Laboratório Cavendish da renomada instituição.

Em 1921, aos 21 anos de idade, ele obteve seu título de doutorado (pH.D. por suas siglas em inglês: Philosophie Doctor), Apresentando um trabalho de pesquisa especial sobre forças nucleares e números atômicos.

Em 1923, ele foi nomeado Diretor Assistente de Pesquisa no Laboratório Cavendish de Cambridge. Chadwick serviu nesta função até 1935, quando decidiu se mudar para a Universidade de Liverpool.

Carreira profissional

Graças às suas contribuições científicas, ele merece a medalha Hughes em 1932. Esse reconhecimento, concedido pela Royal Society of London, recompensa aqueles que fazem descobertas sobre ciências físicas e/ou suas aplicações práticas.

Em 1935, ele recebeu o Prêmio Nobel de Física pela descoberta de nêutrons como partícula elementar sem carga elétrica localizada no núcleo atômico.

Chadwick recebendo o Prêmio Nobel

Durante a Segunda Guerra Mundial, Chadwick teve uma participação ativa no Comitê Britânico do Maud, uma comissão criada para analisar a viabilidade de usar a tecnologia nuclear na fabricação de uma bomba.

James Chadwick também era uma parte neural do Projeto Tube Alloys, um programa de pesquisa autorizado e financiado pelo Reino Unido com apoio do Canadá, para desenvolver armas nucleares durante a Segunda Guerra Mundial.

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Chadwick se destacou por sua ingenuidade e equilíbrio político durante esse período, já que suas propostas serviram de ponte para negociações de colaboração de pesquisa entre o Reino Unido, Canadá e os Estados Unidos.

Projeto Manhattan

Para o resultado da Segunda Guerra Mundial, Chadwick levou o bastão da missão britânica no projeto de Manhattan. Este último foi um projeto de pesquisa conjunta entre os Estados Unidos, o Reino Unido e o Canadá, a fim de desenvolver a primeira bomba atômica.

Chadwick tinha acesso gratuito a todas as informações confidenciais do projeto: projetos, planos, dados, orçamentos, etc., Apesar de ser civil e não ser americano; Vale a pena notar que ambas as condições eram exclusivas para participar do projeto.

Posteriormente, ele foi nomeado cavalheiro inglês em 1945 e um ano depois. Uu. Ele concedeu a medalha de mérito por sua contribuição de valor para o projeto de Manhattan.

Arsenal nuclear para a Inglaterra

No final da Segunda Guerra Mundial, Chadwick promoveu com grande impulso a iniciativa de que o Reino Unido desenvolva um arsenal nuclear seu próprio.

Para atingir esse objetivo, Chadwick foi escolhido como membro do Comitê Consultivo de Energia Atômica Britânica e também participou como representante do Reino Unido antes da Comissão de Energia Atômica das Nações Unidas.

Em 1948, James Chadwick serviu como professor no Gonville & Caius College na Universidade de Cambridge. Mais tarde, em 1950, ele foi laureado novamente pela Royal Society of London ao receber a medalha de Copley.

Morte

8 anos depois, ele decidiu se aposentar voluntariamente ao norte do País de Gales. James Chadwick morreu em 24 de julho de 1974 na cidade de Cambridge.

Modelo Atômico de Chadwick

O modelo atômico de Chadwick se concentra na modelagem do núcleo atômico constituído não apenas por prótons (cargas positivas), mas também por nêutrons (cargas neutras).

A partir da descoberta do nêutron por Chadwick, o átomo foi entendido como um núcleo com prótons e nêutrons, assumindo quase toda a massa do átomo, orbitando os elétrons do núcleo em seus níveis de energia correspondentes.

Ilustração do modelo atômico de Chadwick

Descoberta de nêutrons

O interesse de Chadwick em demonstrar a existência de partículas neutras foi gerado nos anos 20. No entanto, naquela época, o cientista proeminente fez várias tentativas em vão. Uma década depois, Chadwick respondeu os experimentos de Irène Joliot-Curie (filha de Marie Curie e Pierre Curie) e Frédéric Joliot (marido de Irène) na França.

Esse par de cientistas alcançou a expulsão de prótons de uma amostra de parafina usando raios gama.

Chadwick achou que a emissão de raios gama continha partículas neutras e que essas partículas eram as que colidiram com a amostra de cera, subsequentemente induzindo a liberação dos prótons da cera.

Portanto, ele tentou replicar esses experimentos no laboratório Cavendish e usou o polônio - que havia sido usado pelo Curie como fonte de raios gama - para irradiar berílio com partículas alfa.

Então, essa radiação atingiu uma amostra semelhante de parafina cera, e os prótons da referida amostra foram violentamente expulsos do material.

O comportamento dos prótons foi observado por uma pequena câmara de ionização, adaptada ao experimento pelo próprio Chadwick.

Diagrama de experimentos que Chadwick fez para descobrir o nêutron em 1932

Chadwick detectou que o comportamento dos prótons liberados pela cera só poderia ser explicado se essas partículas tivessem colidido com outras partículas eletricamente neutras e com uma massa muito semelhante.

Duas semanas depois, James Chadwick publicou um artigo na revista científica Natureza Sobre a possível existência de nêutrons.

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No entanto, Chadwick concebeu o modelo inicialmente considerando que o nêutron era um arranjo que consistia em um próton e um elétron, que gerou a carga neutra. Mais tarde, o físico alemão Werner Heisenberg mostrou que o Neutron era uma partícula única e elementar.

Experimentos de Chadwick

Chadwick Reading

Após a descoberta do nêutron, Chadwick se concentrou em ir mais e mais em relação à caracterização desse novo componente atômico.

A descoberta do nêutron e o modelo atômico de Chadwick revolucionou a visão tradicional da ciência, dados os confrontos de nêutrons com os núcleos atômicos e a expulsão de prótons fora do átomo.

A decomposição beta é um processo pelo qual as partículas beta (elétron ou pósitron) são emitidas pelo núcleo do átomo, para equilibrar a presença de prótons e nêutrons no núcleo atômico.

Devido a esse processo, inúmeras experiências foram realizadas em todo o mundo, motivadas pela descoberta de Chadwick, a induzir a conversão de alguns nêutrons para prótons.

Como cada elemento químico é identificado de acordo com o número de prótons que possui, os experimentos anteriores abriram a porta para a criação e/ou descoberta de novos elementos químicos com um maior número de prótons sob seu crédito.

Fision nuclear

Chadwick enfatizou suas análises subsequentes no uso de nêutrons para dividir átomos de núcleo pesado em vários núcleos menores através do processo de fissão nuclear.

É chamado dessa maneira porque a divisão ocorre no núcleo do átomo e produz uma quantidade extremamente grande de energia. Este conceito foi usado para o design de poderosas armas nucleares.

Chadwick chegou a financiar a compra de um acelerador de partículas durante sua estadia em Liverpool, e para isso ele usou uma parte dos fundos obtidos ao ganhar o Prêmio Nobel em 1935.

Contribuições de Chadwick para a ciência

Retrato de Chadwick

Entre as contribuições de James Chadwick para a ciência, a descoberta de Neutron se destaca, pela qual ele ganhou o Prêmio Nobel de Física de 1935. Ele também participou da construção da bomba atômica nos Estados Unidos, escreveu sobre substâncias radioativas e descobriu o trítio.

A descoberta de nêutrons

Durante suas investigações no Laboratório Cavendish de Cambridge, Rutherford e Chadwick conduziram experimentos com partículas alfa para investigar a natureza do núcleo atômico. Deve -se notar que o núcleo atômico foi descoberto por Rutherford em 1911.

Essas investigações foram realizadas analisando uma radiação nunca vista antes de emanar de Beryllium, quando esse material foi exposto ao bombardeio de partículas alfa.

Esta radiação foi constituída por partículas de massa muito semelhantes à massa do próton, mas sem carga elétrica. Essas partículas eram chamadas de nêutrons, devido à neutralidade de sua composição.

Chadwick realizou essa descoberta em meados de 1932, e com isso ele definiu as premissas do modelo atômico de Chadwick, cujos detalhes são divididos na próxima seção deste artigo.

Pesquisa nuclear

A descoberta do nêutron de Chadwick Creo O cenário propício para a descoberta da fissão nuclear e o desenvolvimento de armas de guerra com esta tecnologia.

Chadwick detectou que, bombardeando o átomo de um elemento com nêutrons, o núcleo desse material pode ser penetrado e dividido, gerando uma quantidade significativa de energia.

A partir daí, Chadwick anunciou o caráter inevitável desse tipo de tecnologia para o desenvolvimento de armas de guerra e esteve diretamente envolvido em questões diplomáticas relacionadas a esse processo nos Estados Unidos e na Inglaterra.

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Chadwick colaborou na construção da bomba atômica junto com outros cientistas americanos e canadenses entre 1943 e 1945.

Ele estava encarregado de dirigir a delegação científica inglesa que trabalhava no Laboratório de Los Alamos, no Novo México, Estados Unidos. Em 1939, os Estados Unidos começaram as investigações do projeto Manhattan, o nome de código que a bomba atômica recebeu.

O presidente Franklin Delano Roosevelt foi avisado pelos cientistas nucleares Edward Teller, Leó Szilárd e Eugene Wigner, através de Albert Einstein, sobre o uso da fissão nuclear para a produção de bombas pelos nazistas.

Descoberta de trítio

O Tritio já havia sido identificado em 1911 pelo cientista também inglês Joseph John Thomson, mas ele acreditava que era uma molécula triatômica.

Também Ernest Rutherford já o havia anunciado, mas não foi até 1934, quando Chadwick, trabalhando para a equipe de Rutherford, o cataloga como um isótopo de hidrogênio.

O tritio é um isótopo radioativo de hidrogênio, cujo símbolo é ³. Consiste em um núcleo formado por um próton e dois nêutrons.

O tritio é gerado por bombardeio com nitron livre de nitrogênio, lítio e boro.

Facilitação da fissão de urânio 235

A descoberta do nêutron de James Chadwick facilitou a fissão nuclear; isto é, a separação do urânio 235 do urânio -238, um elemento químico encontrado na natureza.

O enriquecimento do urânio 235 é o processo ao qual o urânio natural é submetido para obter o isótopo 235 e produzir energia nuclear. A fissão é uma reação nuclear; isto é, é desencadeado no núcleo do átomo.

Essa reação química ocorre quando um núcleo pesado é dividido em dois ou mais núcleos menores e em alguns por -produtos, como fótons (raios gama), nêutrons livres e outros fragmentos do núcleo.

Tratado de radiação de substâncias radioativas

Em 1930, James Chadwick escreveu um tratado sobre substâncias radioativas radioativas. Ele conseguiu medir a massa do nêutron e deduziu que era semelhante ao do próton com uma diferença: que ele tinha uma carga elétrica neutra.

Então, ele concluiu que o núcleo atômico era composto de nêutrons e prótons e que a quantidade de prótons era semelhante à dos elétrons.

Sua pesquisa e contribuições para o trabalho do Laboratório de Física da Universidade de Manchester e na Universidade de Cambridge, na Inglaterra, foram essenciais para o conhecimento da energia nuclear e a construção do modelo atômico de Rutherford.

Artigos de interesse

Modelo Atômico de Schrödinger.

Modelo Atômico de Broglie.

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Modelo atômico de perrina.

Modelo Atômico de Thomson.

Modelo atômico de Dalton.

Modelo Atômico Dirac Jordan.

Modelo Atômico do Demócrito.

Modelo Atômico de Leucipo.

Modelo atômico Bohr.

Modelo Atômico Sommerfeld.

Modelo atômico atual.

Referências

1. J. Chadwick, a existência de um nêutron, Proc. Roy. Soc. A 136 (1932). Retirado de ChemTeam.Informações
2. Pérez Aguirre, Gabriela. Química 1. Uma abordagem construtivista, volume 1.
3. James Chadwick. Consultado disso.Wikipedia.org
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6. James Chadwick (S.F.). Recuperado de: famosos -cientistas.org
7. James Chadwick - Biográfico (2014). Mídia abel. Recuperado de: NobelPrize.org
8. James Chadwick: Biografia e Teoria Atômica (S.F.). Recuperado de: estudo.com
9. Principles of Physical Science (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Recuperado de: Britannica.com