James Chadwick

JAMES CHADWICK

Nacimiento 20 de octubre de 1891

Mánchester, Reino Unido

Fallecimiento 24 de julio de 1974, 82 años

Cambridge, Reino Unido

Nacionalidad británico

Ocupación Físico, profesor

Premios Medalla Hughes en 1932

Premio Nobel en 1935

Medalla Copley en 1950

En 1930 Bother y Becker. Físicos alemanes, informaron que habían liberado del núcleo una misteriosa radiación bombardeando átomos de berilio con partículas alfa. Dos años después, los físicos Fréderie e Irene Joliot-Curie emplearon esta radiación ahora para bombardear parafina, expulsando protones de la misma, lo que indicaba que eran de naturaleza muy penetrante.

James Chadwick fue alumno de Rutherford (quien estudió la desintegración del nitrógeno y Chadwick trabajó con él en desintegraciones de otros elementos ligeros) , en 1932 Chadwick descubrió en el laboratorio Cavendish una partícula nuclear neutra.

James Chadwick propuso que la radiación descubierta por Bother y Becker estaba formada por partículas.

Chadwick descubrió que al bombardear una lamina de berilio con partículas, el metal emitía una radiación de muy alta energía.

Las partículas tenía una masa ligeramente mayor a la del protón, como no se podía detectar él sugirió que no poseía carga eléctrica llamándolo Neutrón.

Chadwick comenzó a estudiar los rayos de berilio. Los apunto contra nuevos materiales, además de la parafina. No tardó en hallar que, además del hidrógeno, otros núcleos retrocedían cuando los rayos en cuestión chocaban contra ellos; estos últimos, empero, se movían con una velocidad mucho menor que en el caso del hidrógeno. La imagen de una de los velocidades de retroceso que disminuían a medida aumentan los pesos atómicos del núcleo resultante era exactamente lo que había esperar en la hipótesis de que el rayo de berilio fuese una partícula con una masa cercana a la del protón, y no radiación electromagnética. Al igual que en las colisionas de partículas alfa contra núcleos, en un choque frontal con una masa y con una velocidad determinada de las partículas de los rayos de berilio se presentan dos incógnitas: la velocidad final de las partículas del rayo y la velocidad de retroceso de los núcleos contra los que inciden. Y ocurren dos condiciones que las liga: la conservación de la energía y la conservación del momento. Lo cual permite obtener esas velocidades desconocidas. En particular, la velocidad de retroceso del núcleo afectado viene dada por la fórmula que sigue:

Velocidad de retroceso del núcleo golpeado = 2 X (velocidad inicial de la partícula del rayo) X (peso atómico de la partícula del rayo / peso atómico del núcleo más peso)

Se desconocía la velocidad inicial de la partícula del rayo; mas, tomando el cociente de las velocidades de retroceso para dos núcleos golpeados y diferentes, se podía eliminar del problema y obtener entonces el peso atómico de la partícula del rayo. En este sentido Chadwick observó (aprovechando datos obtenidos por Norman Feather) que el mismo rayo de berilio que provocaba el retroceso de los núcleos de hidrogeno (peso atómico 1) con una velocidad de 3,3 X 107 m/s causaba que los núcleos de nitrógeno (peso atómico 14) reculasen a 4,7 x 106 m/s. Para una velocidad inicial y un peso atómico de la partícula del rayo prefijados, la formula anterior demostraba que esas velocidades de retroceso eran inversamente proporcionales a la suma de los pesos atómicos de la partícula del rayo y del núcleo golpeado. Así pues,

3,3 X 107 14 + peso atómico de la partícula del rayo

--------------- = ----------------------------------------------------------

4,7 X 106 1 + peso atómico de la partícula del rayo

La solución es que el peso atómico de la partícula del rayo emitida cuando el berilio sufre la colisión de una partícula alfa energética es de 1,16, pues entonces el miembro de la derecha de la ecuación vale 15,16/2,16 = 7,02, que es también el valor del miembro de la izquierda. Desgraciadamente, la precisión con que se conocían las velocidades no superaba el 10 por ciento; Chadwick se vio forzado a concluir, en consecuencia, que la masa de la partícula del rayo tendría que ser casi igual que la masa del núcleo del hidrógeno, el protón.

Desde el principio quedaba manifiesta otra propiedad de las partículas del rayo emitido por el berilio: s gran poder de penetración evidenciaba su carácter eléctricamente neutro. (Las partículas cargadas salen desviadas por los campos eléctricos del interior de los átomos; por cuya razón los rayos gamma, eléctricamente neutros, son mucho más penetrantes que los rayos alfa o beta.) De su peso atómico y su neutralidad desprendíase, con verosimilitud, que la partícula que producían los rayos alfa en el berilio sería el compuesto,

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