Sir James Chadwick (photo publiée dans l'article) est un physicien anglais, prix Nobel, devenu célèbre après la découverte du neutron. Cela a radicalement changé la physique de l'époque et a permis aux scientifiques de créer de nouveaux éléments, et a également conduit à la découverte de la fission nucléaire et à son utilisation à des fins militaires et civiles. Chadwick faisait partie d'un groupe de scientifiques britanniques qui ont aidé les États-Unis à développer la bombe atomique pendant la Seconde Guerre mondiale.
James Chadwick: courte biographie
Chadwick est né à Bollington, Cheshire, Angleterre le 20 octobre 1891, de John Joseph et Ann Mary Knowles. Il a étudié dans les écoles primaires locales et municipales de Manchester. À seize ans, il reçoit une bourse de l'Université de Manchester. James avait l'intention d'étudier les mathématiques, mais a assisté par erreur à des cours d'introduction à la physique et s'est inscrit dans cette spécialité. Au début, il avait des doutes quant à sa décision, mais après sa première année, il a trouvé le cours plus intéressant. Chadwick était inscrit dans la classeErnest Rutherford, où il a étudié l'électricité et le magnétisme, et plus tard un enseignant a confié à James un projet de recherche sur l'élément radioactif radium.
Premières recherches
James Chadwick a obtenu son diplôme en 1911 et a continué à travailler avec Rutherford sur l'absorption gamma, obtenant une maîtrise en 1913. Le superviseur a facilité une bourse de recherche qui l'obligeait à travailler ailleurs. Il a décidé d'étudier à Berlin avec Hans Geiger, qui était en visite à Manchester au moment où James terminait sa maîtrise. Durant cette période, Chadwick a établi l'existence d'un spectre continu de rayonnement bêta, ce qui a découragé les chercheurs et conduit à la découverte des neutrinos.
Voyage au camp
Peu de temps avant la Première Guerre mondiale, lorsque les hostilités devinrent inévitables, Geiger avertit Chadwick de retourner en Angleterre dès que possible. James a été déconcerté par les conseils de l'agence de voyage et est resté dans un camp de prisonniers de guerre allemand jusqu'à la fin de la guerre. Pendant les cinq années de son emprisonnement, Chadwick a réussi à négocier avec les gardes et à mener des études élémentaires de fluorescence.
Travailler au Laboratoire Cavendish
James Chadwick, dont la biographie en physique avait toutes les chances de se terminer en 1918, grâce aux efforts de Rutherford, revint à la science et confirma que la charge du noyau était égale au numéro atomique. En 1921, il obtient une bourse de recherche au Gonville College de Cambridge.et Keyes, et l'année suivante devint l'assistant de Rutherford au Cavendish Laboratory.
Travaillant tous les jours, il trouvait encore le temps de mener des recherches, dont la direction était généralement suggérée par Rutherford. Chadwick et son codétenu Charles D. Ellis ont ensuite étudié au Trinity College et avec Rutherford, recherchant la transmutation des éléments par bombardement avec des particules alpha (noyaux d'hélium). Une équipe de recherche à Vienne a rapporté des résultats qui étaient incompatibles avec les données obtenues par le laboratoire Cavendish, dont l'exactitude a été habilement défendue par d'autres expériences par Chadwick et ses collègues.
En 1925, James épousa Eileen Stuart-Brown. Le couple a eu des filles jumelles.
Au milieu des années 1920, James Chadwick a mené des expériences pour disperser des particules alpha tirées sur des cibles constituées de métaux, notamment d'or et d'uranium, puis d'hélium lui-même, dont le noyau a la même masse que les particules alpha. La diffusion s'est avérée asymétrique, et Chadwick l'a expliquée en 1930 comme un phénomène quantique.
Découverte du neutron
Dès 1920, Rutherford a proposé l'existence d'une particule électriquement neutre appelée le neutron pour expliquer l'existence des isotopes de l'hydrogène. On croyait que cette particule était constituée d'un électron et d'un proton, mais l'émission d'une telle composition n'a pas été détectée.
En 1930, on a découvert que lorsque des noyaux légers étaient bombardés de rayons alpha émis par le polonium, un rayonnement pénétrant sans charge électrique se produisait. C'était censé être des rayons gamma. Cependant, lors de l'utilisation d'une cible en béryllium, les rayons se sont avérés beaucoup plus pénétrants que lors de l'utilisation d'autres matériaux. En 1931, Chadwick et son collègue Webster suggérèrent que les rayons neutres étaient en fait la preuve de l'existence du neutron.
En 1932, le couple de chercheurs Irène Curie et Frédéric Joliot a montré que le rayonnement du béryllium était plus pénétrant que celui rapporté par les chercheurs précédents, mais ils l'ont aussi appelé rayons gamma. James Chadwick a lu le rapport et s'est immédiatement mis au travail sur le calcul de la masse de la particule neutre, ce qui pourrait expliquer les derniers résultats. Il a utilisé le rayonnement du béryllium pour bombarder divers éléments et a constaté que les résultats étaient cohérents avec l'action d'une particule neutre avec une masse presque identique à celle d'un proton. C'est devenu la confirmation expérimentale de l'existence du neutron. En 1925, Chadwick a reçu le prix Nobel de physique pour cette réalisation.
Du neutron à la réaction nucléaire
Le neutron est rapidement devenu un outil pour les physiciens, qui l'ont utilisé pour pénétrer les atomes des éléments et les transformer, de sorte que les noyaux chargés positivement ne le repoussent pas. Ainsi, Chadwick a préparé la voie à la fission de l'uranium 235 et à la création d'armes nucléaires. En 1932, pour cette importante découverte, il reçut la médaille Hughes et en 1935 le prix Nobel. Puis il apprit que Hans Falkenhagen avait découvert le neutron en même temps que lui, mais avait peur de publier ses résultats. Scientifique allemand modestementa refusé une offre de partage du prix Nobel, ce qui a fait de lui James Chadwick.
La découverte du neutron a permis de créer des éléments transuraniens en laboratoire. Ce fut l'impulsion pour la découverte par le lauréat du prix Nobel Enrico Fermi des réactions nucléaires causées par des neutrons lents, et la découverte par les chimistes allemands Otto Hahn et Strassmann de la fission nucléaire, qui a conduit à la création d'armes nucléaires.
Travailler sur la bombe atomique
En 1935, James Chadwick devient professeur de physique à l'Université de Liverpool. À la suite du mémorandum Frisch-Peierls de 1940 sur l'opportunité de construire une bombe nucléaire, il a été nommé au comité MAUD, qui a étudié cette question plus en détail. En 1940, il visita l'Amérique du Nord dans le cadre de la mission Tizard pour établir une coopération dans la recherche nucléaire. Après son retour au Royaume-Uni, il a décidé que rien ne fonctionnerait jusqu'à la fin de la guerre.
En décembre de cette année-là, Francis Simon, qui travaillait au MAUD, a trouvé un moyen de séparer l'isotope de l'uranium 235. Dans son rapport, il a présenté l'estimation des coûts et les spécifications techniques pour la création d'une grande entreprise d'enrichissement d'uranium. Chadwick a écrit plus tard que ce n'est qu'alors qu'il s'est rendu compte qu'une bombe nucléaire était non seulement possible mais inévitable. À partir de ce moment, il a dû commencer à prendre des somnifères. James et son groupe ont généralement soutenu la bombe U-235 et ont approuvé son isolement par diffusion de l'isotope U-238.
Le résultat de la vie
Bientôt il est partià Los Alamos, siège du projet Manhattan, et, avec Niels Bohr, a donné de précieux conseils aux développeurs des bombes atomiques larguées sur Hiroshima et Nagasaki. Chadwick James, dont les découvertes ont radicalement changé le cours de l'histoire humaine, a été anobli en 1945.
À la fin de la Seconde Guerre mondiale, il retrouve son poste à Liverpool. Chadwick a pris sa retraite en 1958. Après avoir passé dix ans dans le nord du Pays de Galles, il retourna à Cambridge en 1969, où il mourut le 24 juillet 1974.
