James Chadwick

Atomun parçalarından nötronu bulmasıyla tanınır.

İyi bir ilk ve orta eğitimden sonra Manchester üniversitesi fizik
bölümünden 20 yaşında mezun oldu. Verilen bir burstan yararlanarak ve
Geiger ile çalışmak amacıyla Almanya’ya gitti. Almanya savaşa girince
bir at ahırına kapatıldı. Fakat çeşitli Alman fizikçilerinin
yardımlarıyla 1919 yılında İngiltere’ye dönüp araştırmalarına başladı.
Rutherford ile birlikte çeşitli elementlerin alfa parçacıklarıyla
bombardımanı üzerinde çalıştı.

Bu deneylerden elde ettiği verileri atomların çekirdekleri üzerindeki
artı yükün hesabında kullandı. Aldığı sonuçlar Moseley’in geliştirdiği
atom numaraları kuramına uyuyordu.

1920 yılında atomun iki parçacığı olduğu biliniyordu: J.J. Thomson’un
bulduğu elektron ve Rutherford’un keşfettiği proton. Protonların
tamamı çekirdekteydi. Ama çekirdek atom kütlesinin çoğunu oluşturacak
sayıda proton içeriyorsa yükü büyük bir artı değerde oluyordu.
Örneğin, helyumun dört protonluk bir kütlesi vardı fakat yükü iki
proton karşılığı idi. O halde, çekirdekte geri kalan iki protonluk
yükü giderecek birkaç elektron bulunmalıydı. Fakat elektronlar çok
hafif parçacıklar olduklarından kütleyi etkileyemezlerdi. Hatta
elektronlar, protonları bir arada tutan “çimento” gibi düşünülüyordu.
Çünkü elektron olmadan aynı yükteki protonların bir arada duramayıp
ayrılacakları sanılıyordu. Bu görüşe göre, helyum çekirdeğinde dört
proton ve iki elektron bulunmalıydı ki kütlesi dört ve yükü net artı
iki olsun.

Fakat fizikçilerin çoğu bu elektronlu çekirdekten rahatsız oluyor,
yüksüz bir parçacığın varlığından şüpheleniyorlardı. Bu düşüncelerle
Chadwick ve Rutherford gizemli parçacığı aramaya koyuldular fakat
sonuç alamadılar. Güçlük, yüksüz parçacıkların hava moleküllerini
iyonlaştırmamasıydı. Çünkü atomun parçacıklarının kolayca saptanması
bu iyonlaştırma sayesinde mümkün oluyordu.

1930 ve 1932 yıllarında Bothe ve Joliot-Currie’lerin yaptıkları

deneyler, berilyum gibi hafif elementlerin alfa parçacıklara tutulması
sonucu ışınma tespit ettiler. Bu, parafinden protonlar yayılmasından
anlaşılıyordu. Fakat hiç kimse bu olayı açıklayamadı.

Chadwick bu araştırmaları yeni deneyler yaparak sürdürdü. Ona göre
akla yakın tek açıklama, alfa parçacıklarının berilyum atomu
çekirdeğinden yüksüz parçacıkları çıkardığı ve bu yüksüz parçacıkların
da (her biri bir proton kadar kütleli) parafinden protonları dışarı
atmasıydı. Böylece, varlığından şüphelenilen yüksüz parçacık nötronu,
bulmuş oldu.

Daha sonraki araştırmalar nükleer tepkimelerin başlamasında büyük rolü
olduğunu gösterdi. Buluşunun bu önemi dolayısıyla Chadwick 1935 yılı
Nobel fizik ödülünü aldı. O zamanlar uranyum fizyonunun da nötron
sayesinde başladığı henüz bilinmiyordu. Üç yıl sonra Hahn ve Meitner
bunu da bulup Chadwick’in buluşunun önemini bir daha gösterdiler.

Nötronun bulunmasıyla artık atom çekirdeğinde elektron bulunduğu
görüşü geçersiz oldu. Fakat bu kez Heisen Berg, çekirdeğin proton ve
nötrondan oluştuğunu ileri sürdü, yani helyum çekirdeği iki proton ve
nötron içeriyor böylece kütlesi dört ve yükü de artı iki oluyordu.
Belli bir elementin izotopları hep aynı sayıda proton içeriyor
dolayısıyla çekirdek çevresindeki elektron sayıları da eşit oluyordu.
Elementlerin kimyasal özelliklerinin elektronların sayı ve
dizilişlerine bağlı olduğu anlaşıldı. İzotoplar ise aynı elementin
değişik sayıda nötron içermesi sonucu oluşuyorlardı. Örneğin, iki cins
klorin atomundan biri 17 proton ve 18 nötronla 35 kütleli ve diğeri de
17 proton ve 20 nötronla 37 kütlelidir. Onun için birine klorin 35 ve
diğerine klorin 37 denilmektedir. Bütün bu buluş ve çalışmalarla 20
yıl kadar önce Soddy ve Asfon’un ortaya koydukları “izotoplar kuramı”
bilimsel temele kavuşmuş oldu.

Çekirdeğin proton ve nötrondan oluştuğu sonucuna varılması biri
dışında bütün kuşkuları gidermişti. Fakat hepsi artı yüklü

parçacıkları bu kadar dar bir yerde tutan neydi? Bu soruyu
cevaplandırmak için üç yıl sonra sonuçlanacak Yukawa’nın
çalışmalarının sonuçlarını beklemek gerekiyordu.

İkinci Dünya Savaşı sırasında ve Meitner’in fizyon olayını
açıklamasından hemen sonra fakat Amerika’nın el atmasından çok önce,
Chadwick İngiltere’nin Atom Bombası Projesi’nin başına geçti ve önemli
çalışmalar yaptı.
belgesi-568