जेम्स चैडविक: जीवनी, परमाणु मॉडल, प्रयोग - विज्ञान - 2025

जेम्स चाडविक (1891-1974) 1932 में न्यूट्रॉन की खोज के लिए पहचाने जाने वाले एक प्रमुख अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी थे। कुछ ही समय बाद, 1935 में, वैज्ञानिक समुदाय में उनके योगदान के लिए उन्हें भौतिकी में नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया। तटस्थ आरोपों के साथ चाडविक की चिंता उनके अस्तित्व को साबित करने में सक्षम होने से लगभग 10 साल पहले हुई थी।

इस जाँच से पहले, चैडविक ने कई प्रयोग किए जो असफल रहे। यह 1932 में सफल रहा, जब यह फ्रांसीसी इरने जोलियोट-क्यूरी और फ्रेडेरिक जूलियट के प्रयोगों पर आधारित था। बाद में, चैडविक ने खुद को युद्ध के हथियारों के निर्माण के लिए परमाणु विखंडन के उपयोग पर शोध के लिए समर्पित किया।

जीवनी

मूल

चाडविक का जन्म इंग्लैंड के उत्तर-पूर्व में बोलिंग्टन शहर में 20 अक्टूबर, 1891 को हुआ था। वह दो विनम्र श्रमिकों के पुत्र थे: उनके पिता रेलवे प्रणाली पर काम करते थे और उनकी माँ एक घरेलू कामगार थीं।

बहुत कम उम्र से, चाडविक एक अंतर्मुखी और बेहद बुद्धिमान बच्चे के रूप में बाहर खड़ा था। उन्होंने मैनचेस्टर में माध्यमिक स्कूल शुरू किया, और 16 साल की उम्र में उन्होंने मैनचेस्टर के विनीत विक्टोरिया विश्वविद्यालय में शुद्ध भौतिकी का अध्ययन करने के लिए छात्रवृत्ति जीती।

शैक्षिक प्रशिक्षण

भौतिक विज्ञान के युवा वादे ने औपचारिक रूप से 17 वर्ष की आयु में 1908 में विश्वविद्यालय अध्ययन शुरू किया।

अकादमी के माध्यम से उनका एक उत्कृष्ट मार्ग था, और अपने करियर के अंतिम वर्ष में उन्होंने तत्वों के विघटन और रेडियोधर्मी पदार्थों के रसायन विज्ञान पर नोबेल पुरस्कार विजेता अर्नेस्ट रथफोर्ड की जांच में भाग लिया।

1911 में भौतिकी में अपनी डिग्री प्राप्त करने के बाद, उन्होंने भौतिकी में मास्टर डिग्री में दाखिला लिया, जिसे उन्होंने 1913 में सफलतापूर्वक पूरा किया। उस दौरान, उन्होंने रुथफोर्ड के साथ अपनी प्रयोगशाला में काम करना जारी रखा।

बाद में, उन्हें एक पेशेवर छात्रवृत्ति से सम्मानित किया गया, जिसने उन्हें जर्मनी के भौतिक विज्ञानी हंस गेइगर के साथ टेक्नसिशे होच्चुले में बीटा विकिरण पर आगे शोध करने के लिए बर्लिन, जर्मनी जाने की अनुमति दी।

बर्लिन में अपने प्रवास के दौरान, प्रथम विश्व युद्ध जुलाई 1914 में शुरू हुआ। जासूसी के आरोप के कारण, उन्हें 1918 तक रुहेलबेन में नागरिकों के लिए एक एकाग्रता शिविर में रखा गया था।

1919 में चैडविक इंग्लैंड लौट आए और उन्होंने कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय में डॉक्टरेट की पढ़ाई शुरू की। इस बीच, उन्होंने रूथफोर्ड के शोध कार्य को फिर से शुरू किया, जिसने तब तक प्रसिद्ध संस्था के कैवेंडिश प्रयोगशाला का नेतृत्व किया।

1921 में, 21 वर्ष की आयु में, उन्होंने अपनी पीएचडी की डिग्री (फिलॉसफी डॉक्टर) प्राप्त की, और परमाणु बलों और परमाणु संख्याओं पर एक विशेष शोध पत्र प्रस्तुत किया।

1923 में उन्हें कैंब्रिज कैवेंडिश प्रयोगशाला में अनुसंधान के सहायक निदेशक के रूप में नियुक्त किया गया। चाडविक ने 1935 तक इस भूमिका में काम किया, जब उन्होंने लिवरपूल विश्वविद्यालय में जाने का फैसला किया।

व्यवसाय

उनके वैज्ञानिक योगदान के लिए, उन्हें 1932 में ह्यूजेस पदक से सम्मानित किया गया। रॉयल सोसाइटी ऑफ लंदन द्वारा प्रदान की गई इस मान्यता ने उन लोगों को पुरस्कृत किया जो भौतिक विज्ञान और / या उनके व्यावहारिक अनुप्रयोगों के बारे में खोज करते हैं।

1935 में उन्हें परमाणु नाभिक में स्थित कोई विद्युत आवेश वाले प्राथमिक कण के रूप में न्यूट्रॉन की खोज के लिए भौतिकी में नोबेल पुरस्कार दिया गया था।

द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान चाडविक ने MAUD की ब्रिटिश समिति में एक सक्रिय भागीदारी की थी, जो एक बम के निर्माण में परमाणु प्रौद्योगिकी का उपयोग करने की व्यवहार्यता का विश्लेषण करने के लिए बनाया गया एक आयोग था।

जेम्स चाडविक, द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान परमाणु हथियार विकसित करने के लिए, कनाडा के समर्थन से यूनाइटेड किंगडम द्वारा अधिकृत और वित्त पोषित एक ट्यूब अलॉयज प्रोजेक्ट का एक केंद्रीय हिस्सा भी था।

इस अवधि के दौरान चैडविक को उनकी बुद्धि और राजनीतिक कविताओं के लिए जाना गया, क्योंकि उनके प्रस्तावों ने यूनाइटेड किंगडम, कनाडा और संयुक्त राज्य अमेरिका के बीच खोजी सहयोग वार्ता के लिए एक पुल के रूप में कार्य किया।

मैनहट्टन परियोजना

द्वितीय विश्व युद्ध के अंत की ओर, चाडविक ने मैनहट्टन परियोजना में ब्रिटिश मिशन के बैटन को संभाला। पहला परमाणु बम विकसित करने के उद्देश्य से संयुक्त राज्य अमेरिका, यूनाइटेड किंगडम और कनाडा के बीच संयुक्त अनुसंधान परियोजना थी।

चाडविक के पास परियोजना की सभी गोपनीय जानकारी तक मुफ्त पहुंच थी: नागरिक और अमेरिकी नहीं होने के बावजूद डिजाइन, योजना, डेटा, अनुमान, आदि; यह ध्यान देने योग्य है कि परियोजना में भाग लेने के लिए दोनों शर्तें अनन्य थीं।

बाद में उन्हें 1945 में एक अंग्रेजी शूरवीर बनाया गया, और एक साल बाद अमेरिका ने उन्हें मैनहट्टन प्रोजेक्ट में साहस के योगदान के लिए मेडल ऑफ मेरिट से सम्मानित किया।

इंग्लैंड के लिए परमाणु शस्त्रागार

दूसरे विश्व युद्ध के अंत में, चैडविक ने यूनाइटेड किंगडम के लिए अपने स्वयं के परमाणु शस्त्रागार को विकसित करने की पहल को दृढ़ता से बढ़ावा दिया।

उस लक्ष्य की खोज में, चाडविक को ब्रिटिश परमाणु ऊर्जा सलाहकार समिति के सदस्य के रूप में चुना गया, और संयुक्त राष्ट्र परमाणु ऊर्जा आयोग में ब्रिटेन के प्रतिनिधि के रूप में भी कार्य किया।

1948 के आसपास जेम्स चाडविक ने कैंब्रिज विश्वविद्यालय के गोनविले एंड कैयस कॉलेज में प्रोफेसर के रूप में कार्य किया। फिर, 1950 में, उन्हें रॉयल सोसाइटी ऑफ लंदन द्वारा कोपले मेडल प्राप्त करके फिर से सम्मानित किया गया।

8 साल बाद वह स्वेच्छा से नॉर्थ वेल्स में रिटायर होने का फैसला करता है। जेम्स चाडविक का निधन 24 जुलाई 1974 को कैम्ब्रिज शहर में हुआ था।

चाडविक परमाणु मॉडल

चाडविक का परमाणु मॉडल नाभिकीय नाभिक के मॉडलिंग पर केंद्रित है जो न केवल प्रोटॉन (धनात्मक आवेश), बल्कि न्यूट्रॉन (तटस्थ आवेश) का भी है।

1920 के दशक में तटस्थ कणों के अस्तित्व को प्रदर्शित करने के लिए चाडविक के प्रयासों की शुरुआत हुई। हालांकि, उस समय के प्रमुख वैज्ञानिक ने बिना किसी लाभ के कई प्रयास किए। एक दशक बाद चैडविक ने फ्रांस में इरने जोलियोट-क्यूरी (मैरी क्यूरी और पियरे क्यूरी की बेटी) और फ्रैडरिक जूलियट (इरने के पति) के प्रयोगों को दोहराया।

वैज्ञानिकों की इस जोड़ी ने गामा किरणों का उपयोग करके एक पैराफिन मोम के नमूने से प्रोटॉन को बाहर निकालने में सफलता प्राप्त की थी।

चाडविक का मानना ​​था कि गामा किरण उत्सर्जन में तटस्थ कण होते हैं, और ये कण वे थे जो मोम के नमूने से टकराए थे, बाद में मोम से प्रोटॉन की रिहाई को प्रेरित करते थे।

इसलिए, उन्होंने कैवेन्डिश लेबोरेटरी में इन प्रयोगों को दोहराने की कोशिश की और पोलोनियम का उपयोग किया - जिसका उपयोग करी ने गामा किरणों के स्रोत के रूप में किया था - अल्फा कणों के साथ बेरिलियम को विकिरणित करने के लिए।

इस विकिरण ने फिर एक समान पैराफिन मोम के नमूने पर प्रभाव डाला, और उस नमूने में प्रोटॉन को सामग्री से हिंसक रूप से निष्कासित कर दिया गया।

प्रोटॉन के व्यवहार को एक छोटे आयनीकरण कक्ष का उपयोग करते हुए देखा गया था, जो स्वयं चाडविक द्वारा प्रयोग के अनुकूल था।

चाडविक ने पाया कि मोम द्वारा जारी प्रोटॉन के व्यवहार को केवल यह समझाया जा सकता है कि क्या उन कणों को अन्य विद्युत रूप से तटस्थ कणों से टकराया था, और बहुत समान द्रव्यमान के साथ।

दो सप्ताह बाद, जेम्स चैडविक ने न्यूट्रॉन के संभावित अस्तित्व के बारे में वैज्ञानिक पत्रिका नेचर में एक लेख प्रकाशित किया।

हालांकि, चाडविक ने शुरू में यह मानते हुए मॉडल की कल्पना की थी कि न्यूट्रॉन एक प्रोटॉन और एक इलेक्ट्रॉन से बना एक व्यवस्था है, जो तटस्थ चार्ज उत्पन्न करता है। बाद में, जर्मन भौतिक विज्ञानी वर्नर हाइजेनबर्ग ने दिखाया कि न्यूट्रॉन एक एकल, प्रारंभिक कण था।

प्रयोगों

न्यूट्रॉन की खोज के बाद, चैडविक ने इस नए परमाणु घटक के लक्षण वर्णन के संबंध में और आगे बढ़ने पर ध्यान केंद्रित किया।

न्यूट्रॉन और चैडविक के परमाणु मॉडल की खोज ने परमाणु के साथ न्यूट्रॉन की टक्कर और परमाणु से बाहर प्रोटॉन के निष्कासन को देखते हुए, विज्ञान के पारंपरिक दृष्टिकोण में क्रांति ला दी।

बीटा अपघटन एक ऐसी प्रक्रिया है जिसके माध्यम से परमाणु के नाभिक में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन की उपस्थिति को संतुलित करने के लिए परमाणु के नाभिक से बीटा कण (इलेक्ट्रॉन या पॉज़िट्रॉन) उत्सर्जित होते हैं।

इस प्रक्रिया के कारण, दुनिया भर में अनगिनत प्रयोग किए गए, जो चैडविक की खोज से प्रेरित होकर कुछ न्यूट्रॉन को प्रोटॉन में बदलने के लिए प्रेरित किया।

क्योंकि प्रत्येक रासायनिक तत्व की पहचान उसके प्रोटॉन की संख्या के अनुसार की जाती है, पिछले प्रयोगों ने उनके बेल्ट के नीचे अधिक से अधिक प्रोटॉन के साथ नए रासायनिक तत्वों के निर्माण और / या खोज के लिए दरवाजा खोल दिया।

नाभिकीय विक्षेप

चाडविक ने न्यूट्रॉन के उपयोग पर अपने बाद के विश्लेषणों पर जोर दिया, ताकि न्यूक्लियर विखंडन की प्रक्रिया के माध्यम से भारी नाभिक परमाणुओं को कई छोटे नाभिकों में विभाजित किया जा सके।

इसे इस तरह नामित किया गया है क्योंकि विभाजन परमाणु के नाभिक में होता है और एक बहुत बड़ी मात्रा में ऊर्जा पैदा करता है। इस अवधारणा का उपयोग शक्तिशाली परमाणु हथियारों के डिजाइन के लिए किया गया था।

चाडविक ने भी लिवरपूल में अपने समय के दौरान एक कण त्वरक की खरीद को वित्तपोषित किया, इसके लिए 1935 में नोबेल पुरस्कार जीतने से प्राप्त आय के एक हिस्से का उपयोग किया।

चाडविक का विज्ञान में योगदान

जेम्स चाडविक के विज्ञान में योगदान के बीच, न्यूट्रॉन की खोज सामने आती है, जिसके लिए उन्होंने 1935 में भौतिकी का नोबेल पुरस्कार जीता। उन्होंने संयुक्त राज्य में परमाणु बम के निर्माण में भी भाग लिया, रेडियोधर्मी पदार्थों के विकिरण के बारे में लिखा और ट्रिटियम की खोज की। ।

न्यूट्रॉन की खोज

कैम्ब्रिज में कैवेंडिश प्रयोगशाला में अपने शोध के दौरान, रदरफोर्ड और चाडविक ने परमाणु नाभिक की प्रकृति के बारे में पूछताछ करने के लिए अल्फा कणों के साथ प्रयोग किए। यह ध्यान देने योग्य है कि परमाणु नाभिक की खोज 1911 में रदरफोर्ड ने की थी।

ये जांच बेरिलियम से निकलने से पहले कभी नहीं देखी गई विकिरण का विश्लेषण करके की गई थी, जब यह सामग्री अल्फा कणों के बमबारी के संपर्क में थी।

इस विकिरण में प्रोटॉन के द्रव्यमान के समान द्रव्यमान के कण शामिल थे, लेकिन बिना विद्युत आवेश के। उनकी रचना की तटस्थता के कारण इन कणों को न्यूट्रॉन कहा जाता था।

चाडविक ने 1932 के मध्य में यह खोज की थी, जिससे चाडविक के परमाणु मॉडल के परिसर को परिभाषित किया गया था, जिसका विवरण इस लेख के अगले भाग में विस्तृत है।

परमाणु जांच

चैडविक द्वारा न्यूट्रॉन की खोज ने परमाणु विखंडन की खोज और इस तकनीक के साथ युद्ध के हथियारों के विकास के लिए मंच तैयार किया।

चैडविक ने पाया कि न्यूट्रॉन के साथ एक तत्व के परमाणु पर बमबारी करके, इस सामग्री के नाभिक को घुसना और विभाजित किया जा सकता है, जिससे ऊर्जा की एक महत्वपूर्ण मात्रा पैदा होती है।

वहां से, चैडविक ने युद्ध के हथियारों के विकास के लिए इस प्रकार की प्रौद्योगिकी की अनिवार्यता की घोषणा की, और सीधे अमेरिका और इंग्लैंड में इस प्रक्रिया से संबंधित राजनयिक मामलों में शामिल हो गया।

चाडविक ने 1943 और 1945 के बीच अन्य अमेरिकी और कनाडाई वैज्ञानिकों के साथ परमाणु बम के निर्माण में सहयोग किया।

वह न्यू मैक्सिको, संयुक्त राज्य अमेरिका में लॉस laboratorylamos प्रयोगशाला में काम करने वाले अंग्रेजी वैज्ञानिक प्रतिनिधिमंडल के निर्देशन के प्रभारी थे। 1939 में संयुक्त राज्य अमेरिका ने मैनहट्टन प्रोजेक्ट पर शोध करना शुरू किया, जो परमाणु बम का कोड नाम था।

राष्‍ट्रपति फ्रैंकलिन डेलानो रूजवेल्‍ट को अल्बर्ट आइंस्टीन के माध्यम से परमाणु वैज्ञानिकों एडवर्ड टेलर, लेओ स्ज़ीलार्ड और यूजीन विग्नर द्वारा, नाज़ियों द्वारा बमों के उत्पादन के लिए परमाणु विखंडन के उपयोग के बारे में चेतावनी दी गई थी।

ट्रिटियम की खोज

ट्रिटियम की पहचान 1911 में अंग्रेजी वैज्ञानिक जोसेफ जॉन थॉमसन ने पहले ही कर दी थी, लेकिन उनका मानना ​​था कि यह एक त्रिकोणीय अणु था।

अर्नेस्ट रदरफोर्ड ने पहले ही इसकी घोषणा कर दी थी, लेकिन यह 1934 तक नहीं था कि रदरफोर्ड की टीम के लिए काम करने वाले चाडविक ने इसे हाइड्रोजन के आइसोटोप के रूप में सूचीबद्ध किया था।

ट्रिटियम हाइड्रोजन का एक रेडियोधर्मी आइसोटोप है, जिसका प्रतीक radioH है। इसमें एक प्रोटॉन और दो न्यूट्रॉन से बना एक नाभिक होता है।

ट्रिटियम नाइट्रोजन, लिथियम और बोरान लक्ष्यों के मुक्त न्यूट्रॉन के साथ बमबारी द्वारा उत्पन्न होता है।

यूरेनियम 235 विखंडन की सुविधा

जेम्स चैडविक द्वारा न्यूट्रॉन की खोज ने परमाणु विखंडन की सुविधा प्रदान की; यानि यूरेनियम -238 का यूरेनियम -238 से अलग होना, प्रकृति में पाया जाने वाला एक रासायनिक तत्व है।

यूरेनियम 235 का संवर्धन वह प्रक्रिया है जो प्राकृतिक यूरेनियम 235 आइसोटोप को प्राप्त करने और परमाणु ऊर्जा का उत्पादन करने के लिए होती है। विखंडन एक परमाणु प्रतिक्रिया है; अर्थात्, यह परमाणु के नाभिक में ट्रिगर होता है।

यह रासायनिक प्रतिक्रिया तब होती है जब एक भारी नाभिक को दो या अधिक छोटे नाभिकों में विभाजित किया जाता है और कुछ उप-उत्पादों जैसे फोटॉन (गामा किरणें), नि: शुल्क न्यूट्रॉन और नाभिक के अन्य टुकड़े।

रेडियोधर्मी पदार्थों के विकिरण पर संधि

1930 में जेम्स चाडविक ने रेडियोधर्मी पदार्थों के विकिरण पर एक ग्रंथ लिखा।

चैडविक न्यूट्रॉन के द्रव्यमान को मापने में कामयाब रहा और यह घटा कि यह एक अंतर के साथ प्रोटॉन के समान था: यह एक तटस्थ विद्युत प्रभार था।

फिर, उन्होंने निष्कर्ष निकाला कि परमाणु नाभिक न्यूट्रॉन और प्रोटॉन से बना था और प्रोटॉन की संख्या इलेक्ट्रॉनों के समान थी।

मैनचेस्टर विश्वविद्यालय और इंग्लैंड में कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय में भौतिकी प्रयोगशाला के काम में उनके शोध और योगदान, परमाणु ऊर्जा और रदरफोर्ड के परमाणु मॉडल के निर्माण के लिए महत्वपूर्ण थे।

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