제임스 채드윅

James Chadwick

제임스 채드윅

James Chadwick.jpg
채드윅 1945
태어난(1891-10-20) 1891년 10월 20일
영국, 체셔 주, 볼링턴
죽은1974년 7월 24일(1974-07-24)(82세)
영국 케임브리지
모교
로 알려져 있다
어워드
과학 경력
필드물리
기관
박사 어드바이저어니스트 러더퍼드
박사과정 학생
서명
Solvay1933Signature Chadwick.jpg

제임스 채드윅 (CH, 1891년 10월 20일~1974년 7월 24일)은 1932년 중성자를 발견한 공로1935년 노벨 물리학상을 받은 영국의 물리학자이다.1941년, 그는 미국 정부가 진지한 원자폭탄 연구를 시작하도록 영감을 준 MAUD 보고서의 최종 초안을 작성했다.그는 제2차 세계대전 동안 맨하탄 프로젝트에서 일했던 영국 팀의 단장이었다.그는 물리학에서의 업적으로 1945년 영국에서 기사 작위를 받았다.

채드윅은 1911년 맨체스터 빅토리아 대학교를 졸업하여 어니스트 러더포드([2]핵물리학의 아버지로 알려져 있다.맨체스터에서 그는 1913년 석사학위를 받을 때까지 러더포드 밑에서 공부를 계속했다.같은 해, 채드윅은 1851년 왕립 전시회 위원회로부터 1851년 연구 펠로우쉽을 받았다.그는 베를린의 한스 가이거 밑에서 베타 방사선을 연구하기로 결정했다.최근 개발된 가이거 계수기를 사용하여 채드윅은 베타 방사선이 생각했던 것처럼 분리된 선이 아닌 연속 스펙트럼을 생성한다는 것을 입증할 수 있었다.유럽에서 1차 세계대전이 발발했을 때 독일에서 그는 그 후 4년간 루흘레벤 수용소에서 지냈다.

전쟁이 끝난 후, 채드윅은 러더퍼드를 따라 캠브리지 대학캐번디시 연구소로 갔고, 채드윅은 1921년 6월 캠브리지의 곤빌과 카이우스 칼리지에서 러더퍼드의 감독 아래 철학 박사 학위를 취득했다.그는 캐번디시 연구소에서 10년 이상 연구 부소장을 맡아 존 콕크로프트, 노먼 페더, 마크 올리펀트와 같은 학생들을 끌어들였다.채드윅은 중성자의 질량을 측정함으로써 중성자의 발견을 추적했다.그는 중성자가 암과의 싸움에서 주요 무기가 될 것이라고 예상했다.채드윅은 1935년 캐번디시 연구소를 떠나 리버풀 대학의 물리학 교수가 되었고, 그곳에서 오래된 연구실을 정비하고 사이클로트론을 설치하여 핵물리학 연구의 중요한 센터가 되었다.

제2차 세계대전 중 채드윅은 원자폭탄 제조를 위한 튜브 알로이 프로젝트의 일환으로 연구를 수행하였고, 맨체스터의 연구소와 주변은 루프트바페 폭격으로 인해 어려움을 겪었다.퀘벡 협정이 의 프로젝트를 미국 맨하탄 프로젝트와 통합했을 때, 그는 영국 선교단의 일원이 되었고, 로스 알라모스 연구소와 워싱턴 D.C.에서 일했다.그는 프로젝트 디렉터 레슬리 R로부터 거의 완전한 신뢰를 얻음으로써 모두를 놀라게 했다. 그로브스 주니어그의 노력으로 채드윅은 1945년 1월 1일 새해 영예로운 기사 작위를 받았다.1945년 7월, 그는 트리니티 핵실험을 보았다.그 후, 그는 유엔 원자력 위원회의 영국 과학 고문으로 일했다.빅 사이언스로의 추세에 불편함을 느낀 채드윅은 1948년 곤빌 카이우스 칼리지의 마스터가 되었다.그는 1959년에 은퇴했다.

교육과 초기 생활

제임스 채드윅은 1891년 [3][4]10월 20일 체셔주 볼링턴에서 면방적공인 존 조셉 채드윅과 가정부 앤 메리 놀스의 첫째 아이로 태어났다.그는 친할아버지의 이름을 따서 제임스라고 이름 지었다.1895년, 그의 부모님은 그를 외조부모에게 맡기고 맨체스터로 이사했다.그는 볼링턴 크로스 초등학교를 다녔고 맨체스터 그래머 스쿨에 장학금을 제안받았는데, 그의 가족은 여전히 지불해야 하는 적은 수업료를 감당할 수 없었기 때문에 거절해야만 했다.대신 그는 맨체스터에 있는 중앙 문법 학교에 다녔고 그곳에서 그의 부모님과 다시 합류했다.그는 이제 해리와 휴버트라는 두 명의 남동생이 있었고, 여동생 한 명은 유아기에 죽었다.16세 때, 그는 대학 장학금 시험을 두 번 치렀고,[5][6] 두 번 모두 이겼다.

채드윅은 1908년에 입학한 맨체스터 빅토리아 대학에 진학하기로 결정했다.그는 수학을 공부하려고 했지만 실수로 물리학에 등록했다.대부분의 학생들과 마찬가지로, 그는 매일 4마일(6.4km)을 걸어서 대학까지 왔다 갔다 하면서 집에서 살았다.첫해 말, 그는 물리학을 공부할 수 있는 헤긴바텀 장학금을 받았다.물리학과장은 어니스트 러더포드(Ernest Rutherford)가 맡았고, 그는 채드윅(Chadwick)에게 두 개의 다른 선원의 방사능 에너지를 비교할 수 있는 방법을 고안하라고 지시했다.퀴리라고 알려진 측정 단위인 라듐 1그램(0.035oz)의 활성으로 측정할 수 있다는 아이디어였다.Rutherford가 제안한 접근방식은 채드윅이 알고 있었지만 Rutherford에게 말하기가 두려웠던 어떤 것이 실행 불가능했다.그래서 Chadwick은 계속 밀어붙였고, 결국 필요한 방법을 고안했다.그 결과는 1912년에 [7]러더포드와 공동 집필한 채드윅의 첫 번째 논문이 되었다.그는 [8]1911년에 우등으로 졸업했다.

감마선을 측정하는 방법을 고안한 채드윅은 다양한 기체와 액체에 의한 감마선의 흡수를 측정하기 시작했다.이번에는 그의 이름으로만 그 결과 논문이 발행되었다.그는 1912년에 과학 석사 학위를 받았고, 베이어 펠로우로 임명되었다.이듬해 그는 유럽 대륙의 대학에서 공부하고 연구할 수 있는 1851년 전시 장학금을 받았다.그는 1913년 베를린Physikalisch-Technische Reichsanstalt에 가서 한스 가이거 [9]밑에서 베타 방사선을 연구하기로 결정했다.이전의 사진 기술보다 더 정확한 가이거 카운터를 사용하여, 그는 베타 방사선이 이전에 생각했던 것처럼 분리된 선을 생성하는 것이 아니라, 오히려 특정 지역에서 [10][11][12][13]피크를 갖는 연속 스펙트럼을 생성한다는 것을 증명할 수 있었다.가이거의 연구실을 방문한 알버트 아인슈타인은 채드윅에게 "이것들 중 하나를 설명할 수는 있지만 동시에 [12]둘 다 설명할 수는 없다"고 말했다.연속 스펙트럼은 수년 [14]동안 설명할 수 없는 현상으로 남을 것이다.

채드윅은 1차 세계대전 초기에도 독일에 있었고 베를린 인근 루흘레벤 수용소에 수용돼 마굿간에 실험실을 설치하고 방사성 치약 [15]등 즉석 물질을 이용한 과학실험을 할 수 있었다.찰스 드러몬드 엘리스의 도움으로, 그는 이온화일산화탄소[16][17]염소광화학 반응에 대해 연구했습니다.1918년 11월 독일과의 정전협정이 발효된 뒤 풀려난 그는 맨체스터에 있는 부모님 집으로 돌아가 1851년 전시위원들을 [18]위해 지난 4년 동안의 조사 결과를 썼다.

러더포드는 채드윅에게 맨체스터의 시간제 교사 자리를 주었으며,[18] 채드윅은 연구를 계속할 수 있었다.그는 백금, , 구리핵전하를 조사했고, 실험적으로 이것이 1.5퍼센트 [19]미만의 오차 내에서 원자 번호와 같다는 것을 알아냈다.1919년 4월, Rutherford는 캠브리지 대학의 Cavendish Laboratory의 소장이 되었고, 몇 달 후에 Chadwick은 그와 합류했다.Chadwick은 1920년에 Clock-Maxwell 학생 자격을 취득하고 케임브리지의 Gonville and Caius College에서 철학 박사(PhD) 학생으로 등록했습니다.그의 논문의 전반부는 원자 번호에 관한 그의 연구였다.두 번째로, 그는 핵 내부을 보았다.그의 [20]학위는 1921년 6월에 수여되었다.11월에, 그는 곤빌과 [21]카이우스 대학의 펠로우(fellow)가 되었다.

연구원

케임브리지

채드윅의 클락-맥스웰 학력은 1923년에 만료되었고, 러시아 물리학자 표트르 카피자가 그의 뒤를 이었다.과학 산업 연구부의 자문 위원회 의장인 윌리엄 맥코믹 경은 채드윅이 러더퍼드의 연구 부국장이 되도록 주선했다.이 역할에서 Chadwick은 Rutherford가 박사학위 학생을 선발하는 것을 도왔다.앞으로 몇 년 동안 존 콕크로프트, 노먼 페더, 마크 올리펀트 이 채드윅과 친구가 될 것이다.많은 학생들이 자신들이 무엇을 연구하고 싶은지 몰랐기 때문에 러더포드와 채드윅이 주제를 제안할 것이다.채드윅은 [22]실험실에서 만든 모든 논문을 편집했다.

캐번디시 연구소의 원래 건물은 물리학의 위대한 발견의 본거지였다.그것은 1874년 데본셔 공작(캐번디시 가문의 성)에 의해 설립되었고, 그 첫 번째 교수는 제임스 클럭 맥스웰이었다.그 후 연구소는 웨스트 [23]캠브리지로 이전했다.

1925년 채드윅은 리버풀 주식중개인의 딸인 아일린 스튜어트 브라운을 만났다.그 둘은 1925년 [22]8월에 결혼했고 카피짜는 들러리를 섰다.이 부부는 1927년 [24]2월에 태어난 쌍둥이 딸 조안나와 주디스를 두었다.

그의 연구에서 채드윅은 핵을 계속 조사했다.1925년, 스핀의 개념은 물리학자들이 제만 효과를 설명할 수 있게 해주었지만, 그것은 또한 설명할 수 없는 변칙들을 만들어냈다.그 당시에는 핵이 양성자와 전자로 구성되어 있다고 믿었기 때문에 질소의 핵은 예를 들어 질량 가 14인 14개의 양성자와 7개의 전자를 포함하는 것으로 추정되었다.이렇게 하면 질량과 전하가 맞지만 회전은 [25]틀렸습니다.

1928년 캠브리지에서 열린 베타 입자와 감마선 회의에서 채드윅은 가이거를 다시 만났다.가이거는 박사 후 학생인 발터 뮐러가 개량한 가이거 카운터의 새로운 모델을 가져왔다.채드윅은 전쟁 이후 한 번도 사용하지 않았으며, 새로운 가이거-뮐러 카운터는 관측을 위해 인간의 눈에 의존했던 케임브리지에서 사용되던 섬광 기술에 비해 잠재적으로 큰 개선이었다.이것의 가장 큰 단점은 알파, 베타, 감마 방사선을 검출했고, 캐번디시 연구소가 보통 실험에 사용한 라듐은 세 가지를 모두 방출했기 때문에 채드윅이 생각하는 것에 적합하지 않다는 것이다.그러나 폴로늄은 알파 방출체이며 리제 마이트너는 채드윅에게 독일에서 [26][27]약 2밀리큐리(0.5μg)를 보냈다.

독일에서, 발터 보테와 그의 제자 헤르베르트 베커는 폴로늄을 사용하여 베릴륨을 알파 입자로 폭격하여 특이한 형태의 방사선을 만들어냈다.채드윅은 그의 호주 1851 전시 학자인 휴 웹스터에게 그들의 결과를 복제하게 했다.채드윅에게 이것은 그와 러더포드가 수년 동안 가설해 온 것의 증거였다: 중성자, 즉 전하가 [26]없는 이론적인 핵 입자.그리고 1932년 1월, Feather는 Chadwick의 또 다른 놀라운 결과에 관심을 끌었다.프레데릭이리엔 졸리오 퀴리는 감마선이라고 생각되는 물질로 폴로늄과 베릴륨을 사용하여 파라핀 왁스에서 양성자를 떨어뜨리는 데 성공했다.Rutherford와 Chadwick은 동의하지 않았다. 양성자가 너무 무거웠다.그러나 중성자는 같은 효과를 얻기 위해 적은 양의 에너지만 필요로 한다.로마에서 에토레 마요라나는 같은 결론에 도달했다: 졸리오 퀴리 부부는 중성자를 발견했지만 그것을 [28]알지 못했다.

어니스트 러더포드 경의 실험실

채드윅은 페더의 도움을[29] 받아 자주 밤늦게까지 일을 하면서 중성자의 존재를 증명하는 데 집중해야 할 다른 모든 책임을 포기했다.그는 폴로늄 공급원과 베릴륨 표적이 들어 있는 실린더로 구성된 간단한 장치를 고안했다.그 결과 발생하는 방사선은 파라핀 왁스와 같은 물질로 향할 수 있다. 양성자였던 치환된 입자는 오실로스코프[28]검출할 수 있는 작은 이온화 챔버로 들어간다.1932년 2월,[15] 약 2주간의 중성자 실험 후에 채드윅은 네이처에 "중성자의 존재 가능성"[30]이라는 제목의 편지를 보냈다.그는 지난 [31][32]5월 왕립학회 회보 A에 '중성자의 존재'라는 제목의 기사에서 자신의 연구 결과를 상세히 전했다.의 중성자 발견은 핵을 이해하는 데 획기적인 사건이었다.로버트 바허와 에드워드 콘돈은 채드윅의 논문을 읽고 중성자의 스핀이 1/2이고 질소 핵이 7개의 양성자와 7개의 [33][34]중성자로 구성되면 질소 스핀과 같은 당시 전류 이론의 이상이 해결된다는 것을 깨달았다.

이론 물리학자 닐스 보어와 베르너 하이젠베르크는 중성자가 양성자-전자 [35][36][37][38]쌍이 아닌 양성자 및 전자와 같은 기본 핵 입자가 될 수 있는지 여부를 고려했다.하이젠베르크는 중성자가 새로운 핵 [37][38]입자로 가장 잘 묘사되었지만, 그것의 정확한 성질은 여전히 불분명하다는 것을 보여주었다.1933년 베이커어 강연에서 채드윅은 중성자의 질량이1.0067u라고 추정했다.양성자와 전자의 결합 질량이 1.0078u이므로, 이는 양성자-전자 복합체로서의 중성자의 결합 에너지가 약 2MeV라는 것을 의미했다. 이는 결합 에너지가 매우 적은 입자가 어떻게 [38]안정적일 수 있는지 이해하기 어려웠지만 [39]합리적인 것으로 들렸다.그러나 이러한 작은 질량 차이를 추정하려면 까다로운 정밀 측정이 필요했고 1933-4년에 여러 상반된 결과가 도출되었다.붕소를 알파 입자로 폭격함으로써 프레데릭과 일렌 졸리오 퀴리는 중성자 질량의 큰 값을 얻었지만, 캘리포니아 대학의 어니스트 로렌스 팀은 작은 값을 [40]생산했다.그 후 나치 독일의 난민이자 카벤디시 연구소의 대학원생인 모리스 골드하버는 채드윅에게 중수소가 Tl의 2.6 MeV 감마선(당시 토륨 C로 알려짐)에 의해 광합성이 될 수 있다고 제안했다.

2
1
D
.
+
γ
1
1
H
+
n

중성자 질량에 대한 정확한 값은 이 프로세스에서 확인할 수 있다.채드윅과 골드하버는 이것을 시도했고 효과가 [41][42][43]있다는 것을 알았다.그들은 1.05 MeV로 생성된 양성자의 운동 에너지를 측정했고, 중성자의 질량은 방정식에 알려지지 않은 것으로 남겨두었다.채드윅과 골드하버는 양성자와 [44][43]중수소의 질량에 사용된 값에 따라 1.0084 또는 1.0090 원자단위로 계산했다(중성자 질량의 현재 허용값은 1.00866u).중성자의 질량은 양성자-전자 [44]쌍으로 하기에는 너무 컸다.

중성자를 발견한 공로로 채드윅은 1932년 왕립학회로부터 휴즈 메달, 1935년 노벨 물리학상, 1950년 코플리 메달,[6] 1951년 프랭클린 메달을 받았다.그의 중성자 발견은 느린 중성자를 포착한 후 베타 붕괴를 통해 실험실에서 우라늄보다 무거운 원소를 생산하는 것을 가능하게 했다.다른 원자의 핵에 존재하는 전기력에 의해 격퇴되는 양전하 알파 입자와 달리, 중성자는 어떠한 쿨롱 장벽도 극복할 필요가 없으며, 따라서 우라늄과 같은 가장 무거운 원소의 핵을 뚫고 들어갈 수 있다.이것은 엔리코 페르미가 느린 중성자와 원자핵의 충돌로 야기된 핵반응을 조사하도록 영감을 주었고,[45] 페르미는 1938년에 노벨상을 수상하게 된다.

볼프강 파울리는 채드윅이 1914년에 보고한 베타 방사선의 연속 스펙트럼을 설명하기 위해 1930년 12월 4일 다른 종류의 입자를 제안했다.베타 방사선의 모든 에너지가 설명되는 것은 아니기 때문에 에너지 보존의 법칙이 위반되는 것처럼 보였지만, 파울리는 만약 발견되지 않은 또 다른 입자가 [46]관련된다면 이것은 수정될 수 있다고 주장했다.폴리는 또한 이 입자를 중성자라고 불렀지만, 분명히 채드윅의 중성자와 같은 입자는 아니었다.페르미는 그것을 이탈리아어로 "작은 중성자"[47]를 뜻하는 중성미자로 이름 지었다.1934년, 페르미는 핵에서 방출된 전자가 양성자, 전자, 중성미자로의 [48][49]붕괴에 의해 생성되었다고 설명하는 베타 붕괴 이론을 제안했다.중성미자는 에너지 소실을 설명할 수 있지만 질량이 적고 전하가 없는 입자는 관측하기 어려웠다.루돌프 페이얼스와 한스 베테는 중성미자가 지구를 쉽게 통과할 수 있다고 계산했기 때문에 중성미자를 검출할 가능성은 [50][51]희박했다.프레데릭 라인스와 클라이드 코완은 1956년 6월 14일 [52]인근 원자로의 대형 반중성미자 플럭스 내에 검출기를 설치함으로써 중성미자를 확인했다.

리버풀

영국의 대공황이 시작되면서 정부는 과학에 대한 자금 지원을 더욱 인색하게 되었다.동시에, 로렌스의 최근 발명품인 사이클로트론은 실험용 핵물리학을 혁신하겠다고 약속했고, 채드윅은 캐번디쉬 연구소가 핵물리학을 획득하지 않으면 뒤처질 것이라고 느꼈다.그래서 그는 크고 비싼 장비 없이도 여전히 좋은 핵물리학을 할 수 있다는 믿음을 고수하고 [53]사이클로트론에 대한 요청을 거절한 러더포드에게 화가 났다.

리버풀 대학교 빅토리아 빌딩 '빨간 벽돌'

채드윅 자신은 사이언스 전반의 비평가였고, 특히 로렌스는 그의 접근법이 부주의하다고 여겼으며 과학을 희생시키면서 기술에 초점을 맞췄다.로렌스가 1933년 Solvay Conference에서 무한한 에너지의 원천일 가능성이 있다고 주장한 지금까지 알려지지 않은 새로운 입자의 존재를 가정했을 때, 채드윅은 [54]그 결과가 기기의 오염에 기인한 것일 가능성이 높다고 응답했다.로렌스가 버클리 대학의 결과를 재점검한 결과 채드윅이 맞다는 것을 알게 된 반면, 러더포드와 올리펀트는 캐번디쉬 대학에서 조사를 실시하여 중수소 융합헬륨-3을 형성한다는 것을 알게 되었고, 그 결과 로렌스가 관찰한 효과를 가져왔다.이것은 또 다른 중요한 발견이었지만, 올리펀트-러더포드 입자 가속기는 값비싼 최첨단 [55][56][57][58]장비였다.

1935년 3월 채드윅은 라이오넬 윌버포스의 뒤를 이을 리옹 존스 물리학 석좌의 제안을 받았다.연구실은 너무 낡아서 여전히 직류 전기로 작동했지만, 채드윅은 1935년 10월 1일 의장으로 취임하면서 기회를 잡았다.이 대학의 [59]명성은 1935년 11월에 발표된 채드윅의 노벨상에 의해 곧 강화되었다.그의 메달은 2014년 경매에서 329,[60]000달러에 팔렸다.

채드윅은 리버풀을 위해 사이클로트론을 인수하기 시작했다.그는 700파운드를 들여 리버풀에 있는 오래된 연구실을 개조하여 일부 부품을 자체 [61]제작하는 것으로 시작했습니다.그는 대학이 2,000파운드를 제공하도록 설득할 수 있었고 왕립 협회로부터 2,[62]000파운드의 보조금을 추가로 받았다.사이클로트론을 만들기 위해 채드윅은 캘리포니아 대학에서 로렌스와 함께 일했던 두 명의 젊은 전문가 버나드 킨지와 해롤드 월크를 데려왔다.한 현지 케이블 제조업체가 코일용 구리 도체를 기증했습니다.사이클로트론의 50톤 자석은 메트로폴리탄 비커스에 의해 트래포드 파크에서 제조되었으며, 이 자석은 진공 챔버를 [63]만들었다.사이클로트론은 1939년 7월 완전히 설치돼 가동됐다.총 5,184파운드의 비용은 채드윅이 대학과 왕립 학회에서 받은 것보다 더 많이 들었고, 그래서 채드윅은 그의 노벨상 상금 159,917kr [64](8,243파운드)에서 나머지를 지불했다.

리버풀에서는 의학부와 과학부가 긴밀히 협력했다.채드윅은 자동적으로 두 학부의 위원회 멤버였고, 1938년 리버풀의 암 치료 계획을 조사하기 위해 더비 경이 이끄는 위원회에 임명되었습니다.채드윅은 37인치 사이클로트론으로 생산된 중성자와 방사성 동위원소가 생화학적 과정을 연구하는데 사용될 수 있으며 [65][66]암과의 싸움에서 무기가 될 수 있을 것으로 예상했다.

제2차 세계 대전

튜브 합금 및 MAUD 보고서

독일에서, 오토 한과 프리츠 스트라스만은 우라늄에 중성자를 주입했고, 생산되는 제품들 중에 가벼운 원소인 바륨이 있었다고 언급했다.지금까지는 공정에서 동일하거나 무거운 원소만 생산되었습니다.1939년 1월, 마이트너와 그녀의 조카 오토 프리쉬는[67]결과를 설명하는 논문으로 물리학계를 놀라게 했다.그들은 중성자가 폭발한 우라늄 원자가 핵분열이라고 불리는 두 개의 거의 동일한 조각으로 쪼개질 수 있다는 이론을 세웠다.그들은 이것이 약 200MeV의 방출을 야기할 것이라고 계산했고, 이는 [68]화학 반응보다 더 큰 에너지 방출 순서를 의미하며, 프리슈는 그들의 이론을 [69]실험적으로 확인했다.핵분열 중에 중성자가 방출되면 연쇄반응이 [70]가능하다는 것을 한은 곧 알아차렸다.프랑스 과학자 피에르 졸리오, 한스 폰 할반, 르우 코와르스키[71]핵분열 때마다 중성자가 한 개 이상 방출된다는 것을 곧 증명했다.미국의 물리학자휠러와 공동 집필한 논문에서 보어는 천연 [72][73]우라늄의 0.7%에 불과한 우라늄-235 동위원소에서 핵분열이 일어날 가능성이 더 높다고 주장했다.

영국의 주요 물리학자.왼쪽에서 오른쪽으로: 윌리엄 페니, 오토 프리쉬, 루돌프 페이얼스, 존 콕크로프트.그들은 미국 자유 훈장을 달고 있다.

채드윅은 1939년에 독일과의 전쟁이 일어날 가능성이 없다고 믿고 그의 가족을 스웨덴 북부의 외딴 호수로 휴가를 보냈다.그래서 제2차 세계대전이 발발했다는 소식은 충격으로 다가왔다.국제 수용소에서 다시는 전쟁을 치르지 않기로 결심한 채드윅은 가능한 한 빨리 스톡홀름으로 향했지만 가족과 함께 그곳에 도착했을 때 스톡홀름과 런던 사이의 모든 항공 교통은 중단되어 있었다.그들은 부랑자 기선으로 영국으로 돌아갔다.그가 리버풀에 도착했을 때, 채드윅은 사이클로트론과 함께 일하기 위해 온 폴란드 박사 후 동료인 조셉 로트블라트가 폴란드에서 자금 지원을 받지 못해 현재 빈곤 상태에 있는 것을 발견했다.채드윅은 로트블랫의 영어 [74]실력 부족에도 불구하고 즉시 강사로 고용했다.

1939년 10월, 채드윅은 과학 산업 연구부 장관인 에드워드 애플턴 으로부터 원자 폭탄의 실현 가능성에 대한 의견을 묻는 편지를 받았다.채드윅은 조심스럽게 대답했다.그는 그 가능성을 무시하지 않고, 관련된 많은 이론적이고 현실적인 어려움들을 신중하게 검토했다.채드윅은 로트블랫과 [75]함께 산화 우라늄의 성질을 더 조사하기로 결정했다.1940년 3월, 버밍엄 대학의 오토 프리쉬 루돌프 페이얼스프리쉬-페얼스 메모로 알려진 논문과 관련된 이론적 문제들을 재조사했다.미농축 우라늄 산화물을 보는 대신, 그들은 순수한 우라늄-235의 구에 무슨 일이 일어날지 고려했고, 연쇄 반응이 일어날 수 있을 뿐만 아니라, 1킬로그램 (2.2파운드)의 우라늄-235를 필요로 하고,[76] 수 톤의 다이너마이트 에너지를 방출할 수 있다는 것을 발견했다.

공습으로 황폐해진 리버풀의 일부

공군과학조사위원회(CSSAW)의 특별소위원회(MAUD 위원회)는 이 문제를 더 조사하기 위해 만들어졌다.그것은 조지 톰슨 경이 의장을 맡았고, 원래 멤버로는 마크 올리펀트, 존 콕크로프트, 필립 [77]문과 함께 채드윅이 있었다.다른 팀이 우라늄 농축 기술을 조사하는 동안 리버풀의 채드윅 팀은 우라늄-235의 [78] 단면을 측정하는 데 주력했다.1941년 4월까지, 우라늄-235의 임계 질량은 8킬로그램(18파운드) [79]이하가 될 수 있다는 것이 실험적으로 확인되었다.그러한 문제에 대한 그의 연구는 그의 리버풀 연구실 주변에 대한 지나친 루프트바페 폭격으로 복잡했다; 유리창이 너무 자주 깨져서 [80]판지로 대체되었다.

1941년 7월, 채드윅은 MAUD 보고서의 최종 초안을 작성하도록 선택되었다. MAUD 보고서는 바네바 부시프랭클린 D. 대통령에게 제출했을 때 작성되었다. 1941년 10월, 루즈벨트는 미국 정부가 원자폭탄 [81]개발에 수백만 달러를 쏟아 붓도록 영감을 주었다.조지 B일 때. 페그램과 해롤드 유리는 현재 튜브 [83]알로이스로 알려진 프로젝트가 [82]어떻게 진행되고 있는지 보기 위해 영국을 방문했고 채드윅은 그들에게 "폭탄이 작동하지 않을 것이라고 말할 수 있으면 좋겠지만,[82] 나는 90퍼센트 그렇게 될 것이라고 확신한다"고 말할 수 있었다.

Graham Farmelo는 폭탄 프로젝트에 관한 최근 책에서 "채드윅은 처칠에게 폭탄을 주기 위해 다른 어떤 과학자보다 더 많은 일을 했다...채드윅은 거의 [84]한계점까지 테스트를 받았다.잠을 잘 수 없을 정도로 걱정이 되어 채드윅은 수면제를 복용했고, 그는 남은 몇 년 동안 수면제를 계속 복용했다.채드윅은 나중에 "핵폭탄은 가능했을 뿐만 아니라 불가피했다"고 말했다.조만간 이 생각들은 우리에게 특이할 수 없을 것이다.머지않아 모든 사람들이 이 문제에 대해 생각하게 될 것이고, 어떤 나라는 이를 실행에 옮길 것입니다."[85]헤르만 본디 경은 러더포드가 아닌 채드윅이 그 당시 영국 물리학계의 거물이었던 것이 행운이었다고 주장했다. 그렇지 않았다면 러더포드의 명성은 폭탄의 [86]전망에 대한 채드윅의 관심을 압도했을지도 모르기 때문이다.

맨해튼 프로젝트

공중 폭격의 위험 때문에 채드윅 부부는 정부의 대피 [87]계획의 일환으로 그들의 쌍둥이를 캐나다로 보냈다.채드윅은 영국이 동위원소 분리 공장에 [88]더 좋은 위치라고 믿고 튜브 알로이스를 그곳으로 옮기는 것을 꺼렸다.그 노력의 엄청난 규모는 1942년에 더욱 분명해졌다: 시범 분리 공장조차 1백만 파운드가 넘는 비용이 들 것이고 영국의 자원도 압박을 받을 것이다. 이 공장은 대략 2천 5백만 파운드의 비용이 들 것으로 추정되었다.그것은 미국에 [89]지어져야만 할 것이다.영국이 공동 프로젝트가 필요하다고 확신한 동시에, 비록 미국인들이 채드윅의 재능을 [90]이용하고자 했지만, 미국 맨해튼 프로젝트의 진전은 영국의 협력이 덜 필수적인 것처럼 보였다.

협력 문제는 최고 수준에서 논의되어야 했다.1943년 9월, 수상, 윈스턴 처칠과 루스벨트 대통령은 영국, 미국, 캐나다 간의 협력을 회복하는 퀘벡 협정을 협상했다.채드윅, 올리판트, 피어스, 사이먼이 맨해튼 프로젝트와 함께 일하기 위해 튜브 알로이스의 책임자인 월리스 에이커스 경에 의해 미국으로 소환되었다.퀘벡 협정은 공동 프로젝트를 지휘하기 위해 새로운 통합 정책 위원회를 설립했습니다.미국인들은 에이커스를 싫어했고, 그래서 채드윅은 연합 정책 위원회의 기술 고문과 영국 [91]선교단장으로 임명되었다.

채드윅은 1943년 11월 로트블랫을 리버풀에 맡기고 맨하탄 프로젝트 시설을 둘러보기 시작했다.이곳은 플루토늄이 생산되는 핸포드 부지를 제외하고는 볼 수 없었다.그는 그로브스와는 별개로 우라늄 폭탄을 위한 미국의 모든 연구 및 생산 시설에 접근할 수 있는 유일한 지휘관이 되었다.채드윅은 테네시주 오크리지있는 K-25 가스 확산 시설에 대한 작업을 관찰하면서 전시 영국에서의 발전소 건설에 대해 자신이 얼마나 잘못했는지를 깨달았다.그 거대한 구조물은 결코 [92]루프트바페로부터 숨겨질 수 없었다.1944년 초, 그는 그의 아내와 그들의 쌍둥이와 함께 뉴멕시코의 로스 알라모스로 이사했는데, 그들은 현재 캐나다 [93]억양으로 말한다.보안상의 이유로, 그는 제임스 채피라는 [94]가명을 얻었다.

채드윅은 미국이 영국의 도움을 필요로 하지 않았지만, 프로젝트를 조기에 성공적으로 마무리하는 데 여전히 유용할 수 있다는 것을 받아들였다.맨하탄 프로젝트의 책임자인 레슬리 R 소장과 긴밀히 협력하고 있습니다. 그로브스 주니어는 그 [95]노력을 지원하기 위해 할 수 있는 모든 것을 하려고 했다.그는 또한 채드윅이 맡았던 전후 영국 핵무기 프로젝트를 촉진하기 위해 가능한 한 많은 영국 과학자들을 프로젝트에 배치하려고 노력했다.Groves가 Chadwick을 통해 특정 과학자를 요청한 경우 현재 채용 중인 회사, 부처 또는 대학이 즉각 거절하는 경향이 있었지만 Tube [96]Aloys에 부여된 최우선 순위에 의해 극복되었습니다.그 결과, 영국 팀은 프로젝트의 성공에 [97]매우 중요했습니다.

채드윅은 영국에서 [98]온 누구보다 이 프로젝트에 대해 많은 지식을 가지고 있었지만 핸포드 사이트에 접근할 수 없었다.Lord Portal은 1946년에 Hanford를 둘러보자는 제안을 받았다.채드윅은 전시에는 이 공장만 출입을 거부했고 그로브스는 포탈에 동행할 수 있는지 물었다.그로브스는 그럴 수 있다고 대답했지만, 그렇게 한다면 '포탈은 별로 볼 수 없을 것이다'라고 말했다.[99]그의 노력으로 채드윅은 1945년 [100]1월 1일 새해 영예로운 기사 작위를 받았다.그는 이를 튜브 합금 프로젝트 [101]전체의 성과에 대한 인정으로 간주했다.

1945년 초, 채드윅은 워싱턴 D.C.에서 대부분의 시간을 보내고 있었고 그의 가족은 1945년 [101]4월 로스앨러모스에서 워싱턴 듀폰서클의 집으로 이사했다.는 헨리 메이트랜드 윌슨 육군원수가 일본[102]원자폭탄을 사용하기로 한 7월 4일 연합정책위원회 회의와 첫 원자폭탄이 [103]터진 7월 16일 트리니티 핵실험에 참석했다.갱도 안에는 채드윅이 10년 전에 [104]중성자를 발견하기 위해 사용했던 기술의 발전인 폴로늄 베릴륨 변조 중성자 개시기가 있었다.뉴욕타임스 맨해튼 프로젝트 소속 기자 윌리엄 L. 로렌스는 "역사상 어느 누구도 자신의 발견이 인간의 [105]운명에 그렇게 큰 영향을 미치는 것을 보기 위해 살아온 적이 없었다"고 썼다.

만년

전쟁이 끝난 직후, 채드윅은 원자력 자문 위원회에 임명되었다.그는 또한 유엔 원자력 위원회의 영국 과학 고문으로 임명되었다.그는 영국이 자체 핵무기를 획득해야 한다는 채드윅의 확신에 동의하지 않는 동료 ACAE 회원 패트릭 블랙킷과 충돌했지만 결국 채택된 것은 채드윅의 입장이었다.그는 1946년에 영국으로 돌아와 여전히 전시 배급과 [106]부족에 시달리는 나라를 발견했다.

당시 리버풀 대학의 부총장인 제임스 마운트포드 경은 자신의 일기에서 "그는 채드윅처럼 '육체적으로, 정신적으로, 그리고 정신적으로' 피곤한 사람을 본 적이 없다"고 썼다. 왜냐하면 그는 "더 운 좋은 사람들이 결코 ...을 들여다보라고 요구받지 않을 만큼 도덕적 결정의 깊이를 파고들었기 때문이다.[그리고 괴로움]... 그의 과학적 [107]업적에서 비롯된 책임에 대한 거의 견딜 수 없는 고통입니다.

1948년, 채드윅은 곤빌 카이우스 대학의 마스터가 되겠다는 제안을 받아들였다.그 일은 명성이 높았지만 정의되지 않았다; 마스터는 대학의 명목상의 수장이었지만, 실제로 권위는 13명의 동료로 구성된 평의회에 상주했고, 그 중 한 명은 마스터였다.채드윅은 석사로서 그 대학의 학문적 평판을 높이기 위해 노력했다.그는 연구 펠로우의 수를 31명에서 49명으로 늘렸고,[108] 대학에 인재를 영입하기 위해 노력했다.이는 1951년 중국의 생화학자인 천친차오[109] 헝가리 태생의 경제학자 피터 바우어를 고용하는 등 논란이 많은 결정들을 수반했다.'농민 반란'으로 알려지게 된 사건으로 패트릭 해들리가 이끄는 동료들은 채드윅의 오랜 친구를 의회에서 몰아내고 그를 바우어로 교체했다.이후 몇 년간 채드윅의 친구들은 더 많이 사라졌고, 그는 1958년 11월에 은퇴했다.곤빌 카이우스 대학의 박사과정 학생인 프랜시스 크릭과 제임스 왓슨이 DNA [108]구조를 발견한 은 그의 석사과정 동안이었다.

수년간 채드윅은 미국의 훈장,[110] 독일의 푸르 르 메리트많은 영예를 안았다.그는 [111]1927년 왕립학회 회원으로 선출되었고 1946년 왕립 네덜란드 [112]예술 과학 아카데미의 외국인 회원이 되었다.그는 1970년 1월 1일 [113]"과학에 대한 봉사"로 신년 영예의 동반자로 선정되었고, 서임식을 위해 버킹엄 궁전으로 갔다.그는 팔순 생일을 축하하기 위해 리버풀로 여행을 갔지만, 점점 쇠약해져 좀처럼 아파트를 떠나지 않았다.평생 무신론자였던 그는 만년에 종교적 믿음을 채택할 이유가 없다고 생각했다.그는 1974년 [110]7월 24일 잠결에 사망했다.

그의 논문은 케임브리지에 있는 처칠 기록 보관소에 보관되어 있으며 [114]일반인도 열람할 수 있다.리버풀 대학의 채드윅 연구소는 그의 [115][116]탄생 100주년을 기념하기 위해 1991년에 그의 이름을 딴 제임스 채드윅 실험물리학 의장의 이름을 따서 명명되었다.달의 분화구 또한 [117]그의 이름을 따서 지어졌다.제임스 채드윅 빌딩은 맨체스터 대학의 화학 공학분석 과학 대학의 일부를 수용하고 있으며,[118] 그의 이름을 따서 명명되었습니다.는 영국 원자력청의 역사학자 로나 아놀드에 의해 "물리학자, 과학자-외교관, 그리고 선량하고 현명하고 인간적인 사람"[119]이라고 묘사되었다.

메모들

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레퍼런스

추가 정보

외부 링크

학술 사무소
선행 곤빌 카이우스 대학 석사
1948–1959
에 의해 성공자