Sir James Chadwick (foto postada no artigo) é um físico inglês, ganhador do Prêmio Nobel, que ficou famoso após a descoberta do nêutron. Isso mudou radicalmente a física da época e permitiu que os cientistas criassem novos elementos, e também levou à descoberta da fissão nuclear e seu uso para fins militares e civis. Chadwick fazia parte de um grupo de cientistas britânicos que ajudaram os EUA a desenvolver a bomba atômica durante a Segunda Guerra Mundial.
James Chadwick: biografia curta
Chadwick nasceu em Bollington, Cheshire, Inglaterra, em 20 de outubro de 1891, filho de John Joseph e Ann Mary Knowles. Ele estudou nas escolas primárias locais e secundárias municipais de Manchester. Aos dezesseis anos ele recebeu uma bolsa de estudos da Universidade de Manchester. James pretendia estudar matemática, mas erroneamente participou de aulas introdutórias de física e se matriculou nessa especialidade. No início, ele teve dúvidas sobre sua decisão, mas depois de seu primeiro ano, ele achou o curso mais interessante. Chadwick foi matriculado na classeErnest Rutherford, onde estudou eletricidade e magnetismo, e mais tarde um professor atribuiu a James um projeto de pesquisa sobre o elemento radioativo rádio.
Pesquisa Inicial
James Chadwick formou-se em 1911 e continuou a trabalhar com Rutherford na absorção de gama, obtendo um mestrado em 1913. O supervisor facilitou uma bolsa de pesquisa que exigia que ele trabalhasse em outro lugar. Ele decidiu estudar em Berlim com Hans Geiger, que estava visitando Manchester na época em que James estava concluindo seu mestrado. Nesse período, Chadwick estabeleceu a existência de um espectro contínuo de radiação beta, o que desencorajou os pesquisadores e levou à descoberta dos neutrinos.
Viagem para o acampamento
Pouco antes da Primeira Guerra Mundial, quando as hostilidades se tornaram inevitáveis, Geiger avisou Chadwick para retornar à Inglaterra o mais rápido possível. James ficou perplexo com o conselho da empresa de viagens e ficou em um campo de prisioneiros de guerra alemão até o final da guerra. Durante os cinco anos de sua prisão, Chadwick conseguiu negociar com os guardas e realizar estudos elementares de fluorescência.
Trabalhando no Laboratório Cavendish
James Chadwick, cuja biografia em física tinha todas as chances de terminar em 1918, graças aos esforços de Rutherford, voltou à ciência novamente e confirmou que a carga do núcleo era igual ao número atômico. Em 1921 ele foi premiado com uma bolsa de pesquisa no Gonville College, Cambridge.e Keyes, e no ano seguinte tornou-se assistente de Rutherford no Laboratório Cavendish.
Trabalhando todos os dias, ainda encontrava tempo para realizar pesquisas, cuja direção era geralmente sugerida por Rutherford. Chadwick e seu companheiro de prisão Charles D. Ellis passaram então a estudar no Trinity College e com Rutherford, pesquisando a transmutação de elementos por bombardeio com partículas alfa (núcleos de hélio). Uma equipe de pesquisa em Viena relatou resultados inconsistentes com os dados obtidos pelo Laboratório Cavendish, cuja exatidão foi habilmente defendida por outros experimentos de Chadwick e seus colegas.
Em 1925, James se casou com Eileen Stuart-Brown. O casal teve filhas gêmeas.
Em meados da década de 1920, James Chadwick realizou experimentos para espalhar partículas alfa disparadas contra alvos feitos de metais, incluindo ouro e urânio, e depois o próprio hélio, cujo núcleo tem a mesma massa das partículas alfa. A dispersão acabou sendo assimétrica, e Chadwick explicou em 1930 como um fenômeno quântico.
Descoberta do nêutron
Já em 1920, Rutherford propôs a existência de uma partícula eletricamente neutra chamada nêutron para explicar a existência de isótopos de hidrogênio. Acreditava-se que esta partícula consistia em um elétron e um próton, mas a emissão de tal composição não foi detectada.
Em 1930, descobriu-se que quando os núcleos leves eram bombardeados com raios alfa emitidos pelo polônio, surgia uma radiação penetrante sem carga elétrica. Era para ser raios gama. No entanto, ao usar um alvo de berílio, os raios se mostraram muitas vezes mais penetrantes do que ao usar outros materiais. Em 1931, Chadwick e seu colega Webster sugeriram que os raios neutros eram de fato evidência da existência do nêutron.
Em 1932, o casal de pesquisadores Irene Curie e Frédéric Joliot mostrou que a radiação do berílio era mais penetrante do que o relatado por pesquisadores anteriores, mas também a chamaram de raios gama. James Chadwick leu o relatório e imediatamente começou a trabalhar no cálculo da massa da partícula neutra, o que poderia explicar os resultados mais recentes. Ele usou radiação de berílio para bombardear vários elementos e descobriu que os resultados eram consistentes com a ação de uma partícula neutra com massa quase idêntica à de um próton. Isso se tornou a confirmação experimental da existência do nêutron. Em 1925, Chadwick recebeu o Prêmio Nobel de Física por esta conquista.
Do nêutron à reação nuclear
O nêutron rapidamente se tornou uma ferramenta para os físicos, que o usavam para penetrar nos átomos dos elementos e transformá-los, de modo que os núcleos carregados positivamente não o repeliam. Assim, Chadwick preparou o caminho para a fissão do urânio-235 e a criação de armas nucleares. Em 1932, por esta importante descoberta, foi agraciado com a Medalha Hughes e em 1935 com o Prêmio Nobel. Então ele soube que Hans Falkenhagen descobriu o nêutron ao mesmo tempo que ele, mas teve medo de publicar seus resultados. Cientista alemão modestamenterecusou uma oferta para dividir o Prêmio Nobel, o que o tornou James Chadwick.
A descoberta do nêutron possibilitou a criação de elementos transurânicos em laboratórios. Este foi o impulso para a descoberta pelo prêmio Nobel Enrico Fermi de reações nucleares causadas por nêutrons lentos, e a descoberta pelos químicos alemães Otto Hahn e Strassmann de fissão nuclear, que levou à criação de armas nucleares.
Trabalhando na bomba atômica
Em 1935, James Chadwick tornou-se professor de física na Universidade de Liverpool. Como resultado do memorando de Frisch-Peierls de 1940 sobre a conveniência de construir uma bomba nuclear, ele foi nomeado para o comitê do MAUD, que investigou essa questão com mais detalhes. Em 1940, ele visitou a América do Norte na missão Tizard para estabelecer cooperação em pesquisa nuclear. Depois de retornar ao Reino Unido, ele decidiu que nada funcionaria até que a guerra acabasse.
Em dezembro daquele ano, Francis Simon, que trabalhava no MAUD, encontrou uma maneira de separar o isótopo de urânio-235. Em seu relatório, ele esboçou a estimativa de custos e a especificação técnica para a criação de um grande empreendimento de enriquecimento de urânio. Chadwick escreveu mais tarde que só então percebeu que uma bomba nuclear não era apenas possível, mas inevitável. A partir desse momento, ele teve que começar a tomar pílulas para dormir. James e seu grupo geralmente apoiaram a bomba U-235 e aprovaram seu isolamento por difusão do isótopo U-238.
O resultado da vida
Logo ele foia Los Alamos, sede do Projeto Manhattan, e, junto com Niels Bohr, deu conselhos valiosos aos desenvolvedores das bombas atômicas lançadas sobre Hiroshima e Nagasaki. Chadwick James, cujas descobertas mudaram drasticamente o curso da história humana, foi nomeado cavaleiro em 1945.
No final da Segunda Guerra Mundial, ele retornou ao seu posto em Liverpool. Chadwick se aposentou em 1958. Depois de passar dez anos no norte do País de Gales, ele retornou a Cambridge em 1969, onde morreu em 24 de julho de 1974.
