Человек, открывший нейтрон

20 Октября
Человек, открывший нейтрон
Нобель 1935 года: Джеймс Чедвик (физика) и Ирэн Жолио-Кюри и Фредерик Жолио (химия)
Фотография: АР

Английский физик Джеймс Чедвик родился 20 октября 1891 года в городе Боллингтоне, вблизи Манчестера. Окончив Манчестерский университет, он решает защитить магистерскую диссертацию под руководством Эрнеста Резерфорда, который тогда был увлечен своими знаменитыми экспериментами по прохождению альфа-излучения через металлическую фольгу (после них стало понятно, что это излучение представляет собой поток заряженных атомов гелия).

Резерфорд предположил, что масса атома сконцентрирована в положительно заряженном ядре, окруженном отрицательно заряженными электронами. Позже такую модель атомного ядра обосновал Нильс Бор. Лучшего места для старта карьеры будущего атомного физика в тот момент, наверное, не было, но Чедвик получает в 1913 году стипендию и, как ему казалось ненадолго, уезжает в Германию — стажироваться у Ганса Гейгера, ученика Резерфорда. В самом начале Первой мировой войны Чедвика арестовывают как иностранного агента и отправляют на долгие пять лет в лагерь в Рулебен. Заниматься наукой в таких условиях практически невозможно, но английский физик умудряется еще с несколькими товарищами по несчастью организовать серию опытов по флюоресценции.

В 1919 году Чедвик возвращается в Манчестер. Здесь уже вовсю развивается новая наука — атомная физика. Резерфорд обнаруживает, что бомбардировка вещества альфа-частицами может вызвать распад его атомов на атомы более легких элементов. Вскоре Резерфорду предлагают возглавить Кавендишскую лабораторию Кембриджского университета, и он приглашает Чедвика вместе продолжить эксперименты с альфа-частицами.

Модели резерфордовского атома — положительное ядро, состоящее из протонов, и окружающие его отрицательные электроны — мешает стать общепринятой тот факт, что за исключением водорода вес атомных ядер не равнялся сумме масс составляющих их протонов. Резерфорд высказал гипотезу о существовании нейтрона — нейтральной частицы, входящей в состав атомного ядра наряду с протоном, однако ее еще предстояло экспериментально обнаружить.

В 1930 году немецкие физики Вальтер Боте и Ханс Беккер обнаружили, что при бомбардировке альфа-частицами бериллия возникает излучение, обладающее большой проникающей силой. Они решили, что это гамма-излучение.

В 1932 году французские физики Фредерик Жолио и Ирен Жолио-Кюри повторили этот эксперимент, помещая различные поглощающие материалы между бомбардируемым бериллием и ионизационной камерой, выполнявшей роль регистратора излучения. Когда в качестве поглотителя они взяли парафин (вещество, богатое водородом), то обнаружили увеличение, а не уменьшение излучения, выходящего из парафина. Надо сказать, что уже этот эксперимент некоторые физики интерпретировали как открытие нейтрона — именно тяжелая нейтральная частица, «выбитая» из атома бериллия альфа-частицей (позднее станет понятно, что альфа-частица образовывала с атомом бериллия атом углерода с испусканием нейтрона), затем, в свою очередь, «выбивала» протоны из парафина. В частности, такую интерпретацию давал Этторе Майорана, любимый ученик Энрико Ферми, но, несмотря на уговоры учителя, отказывался ее опубликовать.

Однако Чедвик пошел дальше французских физиков и показал на разных веществах, что атомы мишени действительно поглощают альфа-частицы с испусканием нейтральной частицы и что ее масса практически равна массе протона. Так состоялось законное рождение нейтрона, а заодно была подтверждена протон-нейтронная модель атомного ядра (независимо от Чедвика и Резерфорда такую же модель ядра предложил советский физик Дмитрий Иваненко). В 1935 году Чедвик получил за открытие нейтрона Нобелевскую премию.

В 1935 году Чедвик переходит в Ливерпульский университет и руководит там строительством циклотрона. С началом Второй мировой войны британское правительство привлекает его к атомному проекту, затем он координирует работу британских ученых уже в американском Манхэттенском проекте, в результате которого и появилась первая атомная бомба. Остаток жизни Чедвик проводит в любимом Кембридже.

Выдающегося английского физика не стало 24 июля 1974 года.