詹姆斯查德威克：传记，照片，发现

詹姆斯·查德威克爵士（照片贴在文章中）是英国物理学家，诺贝尔奖获得者，因发现中子而一举成名。这从根本上改变了当时的物理学，让科学家们能够创造出新的元素，也导致了核裂变的发现并将其用于军事和民用目的。查德威克是在二战期间帮助美国研制原子弹的一群英国科学家中的一员。

詹姆斯查德威克：短传

查德威克于 1891 年 10 月 20 日出生于英国柴郡的博灵顿，父亲是约翰·约瑟夫和安·玛丽·诺尔斯。他就读于当地小学和曼彻斯特市立高中。十六岁时，他获得了曼彻斯特大学的奖学金。詹姆斯原本打算学习数学，但错误地参加了物理学的介绍性讲座并报读了该专业。起初，他对自己的决定心存疑虑，但在第一年之后，他发现这门课程更有趣。查德威克被录取了欧内斯特·卢瑟福（Ernest Rutherford），在那里他学习了电学和磁学，后来一位老师给詹姆斯分配了一个关于放射性元素镭的研究项目。

早期研究

James Chadwick 于 1911 年毕业，并继续与卢瑟福合作研究伽马吸收，并于 1913 年获得硕士学位。导师促成了一项研究奖学金，该奖学金要求他在其他地方工作。他决定与汉斯盖格一起在柏林学习，汉斯盖格在詹姆斯完成硕士学位时正在曼彻斯特访问。在此期间，查德威克确定了β辐射的连续光谱的存在，这使研究人员灰心，并导致中微子的发现。

前往营地

第一次世界大战前不久，敌对行动不可避免，盖格警告查德威克尽快返回英格兰。詹姆斯被旅游公司的建议弄糊涂了，一直待在德国战俘营直到战争结束。在被关押的五年里，查德威克设法与狱警谈判并进行了初步的荧光研究。

在卡文迪许实验室工作

詹姆斯查德威克的物理学传记在1918年很有可能在卢瑟福的努力下完结，再次回到科学界，证实了原子核的电荷等于原子序数。 1921 年，他获得剑桥冈维尔学院的研究奖学金。和凯斯，次年成为卢瑟福在卡文迪许实验室的助手。

每天工作，他仍然抽出时间进行研究，研究方向一般是卢瑟福提出的。查德威克和狱友查尔斯·D·埃利斯随后继续在三一学院和卢瑟福学习，研究通过用阿尔法粒子（氦核）轰击而发生的元素嬗变。维也纳的一个研究小组报告的结果与卡文迪许实验室获得的数据不一致，查德威克及其同事的进一步实验巧妙地捍卫了数据的正确性。

1925年，詹姆斯与艾琳·斯图尔特-布朗结婚。这对夫妇有一对双胞胎女儿。

在 1920 年代中期，James Chadwick 进行了实验，将发射的阿尔法粒子散射到由金属制成的目标上，包括金和铀，然后是氦本身，其原子核的质量与阿尔法粒子相同。散射结果是不对称的，查德威克在 1930 年将其解释为量子现象。

中子的发现

早在1920年，卢瑟福就提出了一种叫做中子的电中性粒子的存在来解释氢同位素的存在。据信这种粒子由一个电子和一个质子组成，但没有检测到这种成分的发射。

1930年，人们发现当轻原子核被钋发射的α射线轰击时，会产生不带电荷的穿透辐射。应该是伽马射线。然而，当使用铍靶材时，射线的穿透力是使用其他材料时的许多倍。 1931 年，查德威克和他的同事韦伯斯特提出中性射线实际上是中子存在的证据。

1932年，研究人员夫妇艾琳居里和弗雷德里克乔利奥特表明铍的辐射比以前的研究人员报告的更具穿透性，但他们也将其称为伽马射线。詹姆斯查德威克阅读了报告并立即着手计算中性粒子的质量，这可以解释最新的结果。他用铍辐射轰击各种元素，发现结果与质量几乎与质子相同的中性粒子的作用一致。这成为中子存在的实验证实。 1925年，查德威克因这一成就获得了诺贝尔物理学奖。

从中子到核反应

中子很快成为物理学家的工具，他们用它来穿透元素的原子并转化它们，所以带正电的原子核不会排斥它。因此，查德威克为铀 235 的裂变和核武器的制造铺平了道路。 1932 年，由于这一重要发现，他被授予休斯奖章，并于 1935 年获得诺贝尔奖。然后他得知汉斯·法尔肯哈根和他同时发现了中子，但不敢公布他的结果。德国科学家谦虚拒绝了分享诺贝尔奖的提议，这使他成为詹姆斯查德威克。

中子的发现使得在实验室中制造超铀元素成为可能。这推动了诺贝尔奖获得者恩里科·费米发现慢中子引起的核反应，以及德国化学家奥托·哈恩和斯特拉斯曼发现核裂变，从而产生了核武器。

在原子弹上工作

1935年，詹姆斯查德威克成为利物浦大学的物理学教授。由于 1940 年弗里施-佩尔斯关于制造核弹的可取性备忘录，他被任命为 MAUD 委员会成员，该委员会对该问题进行了更详细的调查。 1940 年，他执行 Tizard 任务访问北美，建立核研究合作。回到英国后，他决定在战争结束之前什么都行。

当年12月，在MAUD工作的弗朗西斯·西蒙找到了分离铀235同位素的方法。他在报告中概述了创建大型铀浓缩企业的成本估算和技术规范。查德威克后来写道，直到那时他才意识到核弹不仅是可能的，而且是不可避免的。从那一刻起，他不得不开始服用安眠药。詹姆斯和他的团队普遍支持 U-235 炸弹，并批准通过从 U-238 同位素扩散将其隔离。