Сэр Джеймс Чедвик , CH , FRS (20 октября 1891 — 24 июля 1974) был английским физиком , удостоенным Нобелевской премии по физике 1935 года за открытие нейтрона в 1932 году. В 1941 году он написал окончательный вариант отчета MAUD , который вдохновил правительство США начать серьезные исследования атомной бомбы . Он был главой британской группы, работавшей над Манхэттенским проектом во время Второй мировой войны . В 1945 году он был посвящен в рыцари в Великобритании за свои достижения в физике.
Чедвик окончил Университет Виктории в Манчестере в 1911 году, где учился у Эрнеста Резерфорда (известного как «отец ядерной физики»). [2] В Манчестере он продолжал учиться у Резерфорда, пока не получил степень магистра наук в 1913 году. В том же году Чедвик был удостоен исследовательской стипендии 1851 года от Королевской комиссии по выставке 1851 года . Он решил изучать бета-излучение у Ганса Гейгера в Берлине. Используя недавно разработанный Гейгером счетчик Гейгера , Чедвик смог продемонстрировать, что бета-излучение создает непрерывный спектр , а не дискретные линии, как считалось. Все еще находясь в Германии, когда в Европе разразилась Первая мировая война , он провел следующие четыре года в лагере для интернированных Рулебен .
После войны Чедвик последовал за Резерфордом в Кавендишскую лабораторию Кембриджского университета , где Чедвик получил степень доктора философии под руководством Резерфорда в колледже Гонвилла и Кая в Кембридже в июне 1921 года. Он был помощником Резерфорда по научным исследованиям в Кавендишской лаборатории более десяти лет, в то время, когда она была одним из ведущих мировых центров по изучению физики, привлекая таких студентов, как Джон Кокрофт , Норман Фезер и Марк Олифант . После своего открытия нейтрона Чедвик измерил его массу . Он предвидел, что нейтроны станут основным оружием в борьбе с раком. Чедвик покинул Кавендишскую лабораторию в 1935 году, чтобы стать профессором физики в Ливерпульском университете , где он отремонтировал устаревшую лабораторию и, установив циклотрон , сделал ее важным центром по изучению ядерной физики .
Во время Второй мировой войны Чедвик проводил исследования в рамках проекта Tube Alloys по созданию атомной бомбы, в то время как его манчестерская лаборатория и окрестности подвергались бомбардировкам Люфтваффе . Когда Квебекское соглашение объединило его проект с американским Манхэттенским проектом, он стал частью британской миссии и работал в Лос-Аламосской лаборатории и в Вашингтоне, округ Колумбия. Он удивил всех, заслужив почти полное доверие директора проекта Лесли Р. Гроувза-младшего. За свои усилия Чедвик получил рыцарское звание в новогодних почестях 1 января 1945 года . В июле 1945 года он наблюдал за ядерным испытанием Тринити . После этого он служил британским научным советником Комиссии по атомной энергии ООН. Недовольный тенденцией к Большой науке , он стал магистром колледжа Гонвилля и Кая в 1948 году. Он вышел на пенсию в 1959 году.
Джеймс Чедвик родился в Боллингтоне , Чешир , 20 октября 1891 года [3] [4], он был первым ребенком Джона Джозефа Чедвика, прядильщика хлопка, и Энн Мэри Ноулз, домашней прислуги. Его назвали Джеймсом в честь его деда по отцовской линии. В 1895 году его родители переехали в Манчестер , оставив его на попечение бабушки и дедушки по материнской линии. Он пошел в начальную школу Боллингтон-Кросс и получил стипендию в гимназию Манчестера , от которой его семье пришлось отказаться, поскольку они не могли позволить себе небольшую плату, которую все еще нужно было платить. Вместо этого он поступил в Центральную гимназию для мальчиков в Манчестере, воссоединившись там со своими родителями. Теперь у него было два младших брата, Гарри и Хьюберт; сестра умерла в младенчестве. В возрасте 16 лет он сдал два экзамена на университетскую стипендию и выиграл оба. [5] [6]
Чедвик решил поступить в Университет Виктории в Манчестере , куда он поступил в 1908 году. Он собирался изучать математику, но по ошибке поступил на физику . Как и большинство студентов, он жил дома, проходя пешком 4 мили (6,4 км) до университета и обратно каждый день. В конце первого года обучения ему была присуждена стипендия Хегинботтома для изучения физики. Физический факультет возглавлял Эрнест Резерфорд , который назначал исследовательские проекты студентам последнего курса, и он поручил Чедвику разработать способ сравнения количества радиоактивной энергии двух разных источников. Идея заключалась в том, что их можно было бы измерить в терминах активности 1 грамма (0,035 унции) радия , единицы измерения, которая станет известна как кюри . Предложенный Резерфордом подход был неработоспособным — Чедвик знал об этом, но боялся сказать Резерфорду — поэтому Чедвик настоял и в конечном итоге разработал требуемый метод. Результаты стали первой работой Чедвика, которая была опубликована в 1912 году в соавторстве с Резерфордом. [7] Он окончил университет с отличием в 1911 году. [8]
Разработав средство измерения гамма-излучения, Чедвик приступил к измерению поглощения гамма-лучей различными газами и жидкостями. На этот раз полученная работа была опубликована только под его именем. В 1912 году он получил степень магистра наук (MSc) и был назначен стипендиатом Бейера. В следующем году ему была присуждена стипендия выставки 1851 года , которая позволила ему учиться и проводить исследования в университете в континентальной Европе. В 1913 году он решил отправиться в Physikalisch-Technische Reichsanstalt в Берлине, чтобы изучать бета-излучение под руководством Ганса Гейгера . [9] Используя недавно разработанный Гейгером счетчик Гейгера , который обеспечивал большую точность, чем более ранние фотографические методы, он смог продемонстрировать, что бета-излучение не создает дискретных линий , как считалось ранее, а скорее непрерывный спектр с пиками в определенных областях. [10] [11] [12] [13] Во время визита в лабораторию Гейгера Альберт Эйнштейн сказал Чедвику: «Я могу объяснить любую из этих вещей, но я не могу объяснить их обе одновременно». [12] Непрерывный спектр останется необъяснимым явлением на многие годы . [14]
В начале Первой мировой войны Чедвик все еще находился в Германии и был интернирован в лагере для интернированных Рухлебен недалеко от Берлина , где ему разрешили обустроить лабораторию в конюшнях и проводить научные эксперименты с использованием подручных материалов, таких как радиоактивная зубная паста . [15] С помощью Чарльза Драммонда Эллиса он работал над ионизацией фосфора и фотохимической реакцией оксида углерода и хлора . [16] [17] Он был освобожден после вступления в силу перемирия с Германией в ноябре 1918 года и вернулся в дом своих родителей в Манчестере, где он описал свои выводы за предыдущие четыре года для комиссаров Выставки 1851 года. [18]
Резерфорд дал Чедвику должность преподавателя на неполный рабочий день в Манчестере, что позволило ему продолжить исследования. [18] Он рассмотрел заряд ядра платины , серебра и меди и экспериментально обнаружил, что он совпадает с атомным номером с погрешностью менее 1,5 процента. [19] В апреле 1919 года Резерфорд стал директором Кавендишской лаборатории в Кембриджском университете , а Чедвик присоединился к нему несколько месяцев спустя. Чедвик был удостоен стипендии Клерка-Максвелла в 1920 году и был зачислен в качестве студента доктора философии (PhD) в колледже Гонвилля и Кая в Кембридже . Первая половина его диссертации была посвящена его работе с атомными номерами. Во второй половине он рассмотрел силы внутри ядра . Его степень была присуждена в июне 1921 года. [20] В ноябре он стал членом колледжа Гонвилля и Кая. [21]
Срок стипендии Чедвика Клерка-Максвелла истек в 1923 году, и его сменил русский физик Петр Капица . Председатель Консультативного совета Департамента научных и промышленных исследований сэр Уильям Маккормик устроил так, чтобы Чедвик стал помощником директора по исследованиям Резерфорда. На этой должности Чедвик помогал Резерфорду выбирать аспирантов. В течение следующих нескольких лет среди них были Джон Кокрофт , Норман Фезер и Марк Олифант , которые стали близкими друзьями Чедвика. Поскольку многие студенты понятия не имели, что они хотели исследовать, Резерфорд и Чедвик предлагали темы. Чедвик редактировал все статьи, подготовленные лабораторией. [22]
В 1925 году Чедвик встретил Эйлин Стюарт-Браун, дочь ливерпульского биржевого маклера. Они поженились в августе 1925 года, [22] а Капица был шафером. У пары были дочери-близнецы, Джоанна и Джудит, которые родились в феврале 1927 года. [24]
В своих исследованиях Чедвик продолжал исследовать ядро. В 1925 году концепция спина позволила физикам объяснить эффект Зеемана , но она также создала необъяснимые аномалии. В то время считалось, что ядро состоит из протонов и электронов, поэтому ядро азота , например, с массовым числом 14, как предполагалось, содержит 14 протонов и 7 электронов. Это давало ему правильную массу и заряд, но неправильный спин. [25]
На конференции в Кембридже по бета-частицам и гамма-лучам в 1928 году Чедвик снова встретился с Гейгером. Гейгер привез с собой новую модель своего счетчика Гейгера, усовершенствованную его аспирантом Вальтером Мюллером . Чедвик не пользовался им со времен войны, и новый счетчик Гейгера-Мюллера потенциально был крупным усовершенствованием по сравнению с сцинтилляционными методами, которые тогда использовались в Кембридже и которые полагались на человеческий глаз для наблюдения. Главным недостатком было то, что он обнаруживал альфа- , бета- и гамма -излучение, а радий, который Кавендишская лаборатория обычно использовала в своих экспериментах, испускал все три и, следовательно, не подходил для того, что имел в виду Чедвик. Однако полоний является альфа-излучателем, и Лиза Мейтнер послала Чедвику около 2 милликюри (около0,5 мкг ) из Германии . [26] [27]
В Германии Вальтер Боте и его студент Герберт Беккер использовали полоний для бомбардировки бериллия альфа-частицами, что привело к необычной форме излучения. Чедвик попросил своего австралийского стипендиата выставки 1851 года Хью Уэбстера повторить их результаты. Для Чедвика это было доказательством того, что он и Резерфорд предполагали годами: нейтрон , теоретическая ядерная частица без электрического заряда. [26] Затем в январе 1932 года Фезер обратил внимание Чедвика на другой удивительный результат. Фредерику и Ирен Жолио-Кюри удалось выбить протоны из парафинового воска, используя полоний и бериллий в качестве источника того, что они считали гамма-излучением. Резерфорд и Чедвик не согласились; протоны были слишком тяжелы для этого. Но нейтронам требовалось лишь небольшое количество энергии для достижения того же эффекта. В Риме Этторе Майорана пришел к такому же выводу: Жолио-Кюри открыли нейтрон, но не знали об этом. [28]
.jpg/1280px-Sir_Ernest_Rutherfords_laboratory,_early_20th_century._(9660575343).jpg)
Чедвик оставил все свои другие обязанности, чтобы сосредоточиться на доказательстве существования нейтрона, которому помогал Фезер [29] и который часто работал до поздней ночи. Он разработал простой аппарат, который состоял из цилиндра, содержащего источник полония и бериллиевую мишень. Полученное излучение затем можно было направить на такой материал, как парафиновый воск. Вытесненные частицы, которые были протонами, попадали в небольшую ионизационную камеру, где их можно было обнаружить с помощью осциллографа . [28] В феврале 1932 года, всего через две недели экспериментов с нейтронами, [15] Чедвик отправил письмо в Nature под названием «Возможное существование нейтрона». [30] Он подробно изложил свои выводы в статье, отправленной в Proceedings of the Royal Society A под названием «Существование нейтрона» в мае. [31] [32] Его открытие нейтрона стало важной вехой в понимании ядра. Прочитав статью Чедвика, Роберт Бахер и Эдвард Кондон поняли, что аномалии в тогдашней теории, такие как спин азота, можно было бы разрешить, если бы нейтрон имел спин 1/2 и ядро азота состояло из семи протонов и семи нейтронов. [33] [34]
Физики-теоретики Нильс Бор и Вернер Гейзенберг рассматривали вопрос о том, может ли нейтрон быть фундаментальной ядерной частицей, подобной протону и электрону, а не парой протон-электрон. [35] [36] [37] [38] Гейзенберг показал, что нейтрон лучше всего описывается как новая ядерная частица, [37] [38] но его точная природа оставалась неясной. В своей Бейкерианской лекции 1933 года Чедвик подсчитал, что нейтрон имеет массу около1,0067 а.е.м. Поскольку протон и электрон имели общую массу1,0078 а.е.м. , это означало, что нейтрон как композит протон-электрон имел энергию связи около2 МэВ , что звучало разумно, [39] хотя было трудно понять, как частица с такой малой энергией связи может быть стабильной. [38] Однако оценка такой малой разницы масс потребовала сложных точных измерений, и в 1933–1934 годах было получено несколько противоречивых результатов. Бомбардируя бор альфа-частицами, Фредерик и Ирен Жолио-Кюри получили большое значение массы нейтрона, но команда Эрнеста Лоуренса в Калифорнийском университете получила небольшое значение. [40] Затем Морис Гольдхабер , беженец из нацистской Германии и аспирант Кавендишской лаборатории, предположил Чедвику, что дейтроны могут быть фоторасщеплены гамма-лучами 2,6 МэВ 208 Tl (тогда известного как торий C" ):
Точное значение массы нейтрона можно было определить из этого процесса. Чедвик и Голдхабер попробовали это и обнаружили, что это работает. [41] [42] [43] Они измерили кинетическую энергию полученного протона как 1,05 МэВ, оставив массу нейтрона как неизвестное в уравнении. Чедвик и Голдхабер вычислили, что она была либо 1,0084, либо 1,0090 атомных единиц, в зависимости от значений, используемых для масс протона и дейтрона. [44] [43] (Современное принятое значение массы нейтрона составляет1,008 66 а.е.м. Масса нейтрона была слишком велика, чтобы быть парой протон-электрон. [44]
За открытие нейтрона Чедвик был награжден медалью Хьюза Королевского общества в 1932 году, Нобелевской премией по физике в 1935 году, медалью Копли в 1950 году и медалью Франклина в 1951 году. [6] Его открытие нейтрона позволило производить элементы тяжелее урана в лабораторных условиях путем захвата медленных нейтронов с последующим бета-распадом . В отличие от положительно заряженных альфа-частиц , которые отталкиваются электрическими силами, присутствующими в ядрах других атомов, нейтронам не нужно преодолевать какой-либо кулоновский барьер , и поэтому они могут проникать и входить в ядра даже самых тяжелых элементов, таких как уран. Это вдохновило Энрико Ферми на исследование ядерных реакций, вызываемых столкновениями ядер с медленными нейтронами, за работу, за которую Ферми получил Нобелевскую премию в 1938 году. [45]
Вольфганг Паули предложил другой тип частиц 4 декабря 1930 года для объяснения непрерывного спектра бета-излучения, о котором Чедвик сообщил в 1914 году. Поскольку не вся энергия бета-излучения могла быть учтена, закон сохранения энергии, по-видимому, был нарушен, но Паули утверждал, что это можно исправить, если бы была вовлечена другая, неоткрытая частица. [46] Паули также назвал эту частицу нейтроном, но это была явно не та же самая частица, что и нейтрон Чедвика. Ферми переименовал ее в нейтрино , что по-итальянски означает «маленький нейтрон». [47] В 1934 году Ферми предложил свою теорию бета-распада , которая объясняла, что электроны, испускаемые ядром, были созданы в результате распада нейтрона на протон, электрон и нейтрино. [48] [49] Нейтрино могло объяснить недостающую энергию, но частицу с малой массой и без электрического заряда было трудно наблюдать. Рудольф Пайерлс и Ганс Бете рассчитали, что нейтрино могут легко проходить сквозь Землю, поэтому шансы их обнаружения были невелики. [50] [51] Фредерик Райнес и Клайд Коуэн подтвердили существование нейтрино 14 июня 1956 года, поместив детектор в большой поток антинейтрино от близлежащего ядерного реактора. [52]
С началом Великой депрессии в Соединенном Королевстве правительство стало более скупым на финансирование науки. В то же время недавнее изобретение Лоуренса, циклотрон , обещало произвести революцию в экспериментальной ядерной физике, и Чедвик чувствовал, что Кавендишская лаборатория отстанет, если тоже не приобретет его. Поэтому он раздражался на Резерфорда, который цеплялся за веру в то, что хорошую ядерную физику можно делать без большого и дорогого оборудования, и отклонил просьбу о циклотроне. [53]
Чедвик сам был критиком Большой науки в целом и Лоуренса в частности, чей подход он считал небрежным и сосредоточенным на технологиях в ущерб науке. Когда Лоуренс постулировал существование новой и доселе неизвестной частицы, которая, как он утверждал, была возможным источником безграничной энергии на Сольвеевской конференции в 1933 году, Чедвик ответил, что результаты, скорее всего, связаны с загрязнением оборудования. [54] В то время как Лоуренс перепроверил свои результаты в Беркли только для того, чтобы обнаружить, что Чедвик был прав, Резерфорд и Олифант провели исследование в Кавендише, которое обнаружило, что дейтерий сливается с образованием гелия-3 , тем самым вызывая эффект, который наблюдал Лоуренс. Это было еще одно крупное открытие, но ускоритель частиц Олифанта-Резерфорда был дорогостоящим современным оборудованием. [55] [56] [57] [58]
В марте 1935 года Чедвик получил предложение от кафедры физики имени Лиона Джонса в Ливерпульском университете , в родном городе его жены, чтобы сменить Лайонела Уилберфорса . Лаборатория была настолько устаревшей, что все еще работала на постоянном токе, но Чедвик воспользовался возможностью, заняв кафедру 1 октября 1935 года. Престиж университета вскоре подкрепился Нобелевской премией Чедвика, о которой было объявлено в ноябре 1935 года. [59] Его медаль была продана на аукционе в 2014 году за 329 000 долларов. [60]
Чедвик приступил к приобретению циклотрона для Ливерпуля. Он начал с того, что потратил 700 фунтов стерлингов на обновление устаревших лабораторий в Ливерпуле, чтобы некоторые компоненты можно было изготавливать внутри компании. [61] Он смог убедить университет предоставить 2000 фунтов стерлингов и получил грант на еще 2000 фунтов стерлингов от Королевского общества. [62] Чтобы построить свой циклотрон, Чедвик привлек двух молодых экспертов, Бернарда Кинси и Гарольда Уолка, которые работали с Лоуренсом в Калифорнийском университете. Местный производитель кабелей пожертвовал медный проводник для катушек. 50-тонный магнит циклотрона был изготовлен в Траффорд-парке компанией Metropolitan-Vickers , которая также изготовила вакуумную камеру. [63] Циклотрон был полностью установлен и запущен в июле 1939 года. Общая стоимость в 5184 фунта стерлингов была больше, чем Чедвик получил от университета и Королевского общества, поэтому Чедвик заплатил остаток из своих 159 917 крон (8243 фунта стерлингов) Нобелевской премии. [64]
В Ливерпуле факультеты медицины и естественных наук работали в тесном контакте. Чедвик автоматически стал членом комитета обоих факультетов, и в 1938 году он был назначен в комиссию, возглавляемую лордом Дерби, для расследования мероприятий по лечению рака в Ливерпуле. Чедвик предполагал, что нейтроны и радиоактивные изотопы, производимые 37-дюймовым циклотроном, могут быть использованы для изучения биохимических процессов и могут стать оружием в борьбе с раком. [65] [66]
В Германии Отто Ган и Фриц Штрассман бомбардировали уран нейтронами и отметили, что барий , более легкий элемент, был среди полученных продуктов. До сих пор в этом процессе производились только те же самые или более тяжелые элементы. В январе 1939 года Мейтнер и ее племянник Отто Фриш поразили физическое сообщество статьей, в которой объяснялся этот результат . [67] Они предположили, что атомы урана, бомбардируемые нейтронами, могут распадаться на два примерно равных фрагмента, процесс, который они назвали делением . Они подсчитали, что это приведет к высвобождению около 200 МэВ , что подразумевает выделение энергии на порядки больше, чем при химических реакциях, [68] и Фриш подтвердил их теорию экспериментально. [69] Вскоре Ган заметил, что если нейтроны высвобождаются во время деления, то возможна цепная реакция. [70] Французские ученые Пьер Жолио , Ганс фон Хальбан и Лев Коварски вскоре подтвердили, что при делении действительно испускается более одного нейтрона. [71] В статье, написанной в соавторстве с американским физиком Джоном Уилером , Бор предположил, что деление с большей вероятностью происходит в изотопе урана-235 , который составляет всего 0,7 процента природного урана. [72] [73]
Чедвик не верил в вероятность новой войны с Германией в 1939 году и повез свою семью на отдых на отдаленное озеро на севере Швеции. Поэтому новость о начале Второй мировой войны стала для всех шоком. Решив не проводить еще одну войну в лагере для интернированных, Чедвик как можно быстрее отправился в Стокгольм , но когда он прибыл туда со своей семьей, он обнаружил, что все воздушное сообщение между Стокгольмом и Лондоном прекращено. Они вернулись в Англию на трамповом пароходе . Добравшись до Ливерпуля, Чедвик обнаружил, что Джозеф Ротблат , польский постдокторант, приехавший работать с циклотроном, теперь был нищим, так как был отрезан от финансирования из Польши. Чедвик немедленно нанял Ротблата в качестве лектора, несмотря на его плохое знание английского языка. [74]
В октябре 1939 года Чедвик получил письмо от сэра Эдварда Эпплтона , секретаря Департамента научных и промышленных исследований, с просьбой высказать свое мнение о возможности создания атомной бомбы . Чедвик ответил осторожно. Он не отвергал эту возможность, но тщательно рассмотрел множество теоретических и практических трудностей, с которыми пришлось столкнуться. Чедвик решил продолжить исследование свойств оксида урана с Ротблатом. [75] В марте 1940 года Отто Фриш и Рудольф Пайерлс из Бирмингемского университета повторно рассмотрели теоретические вопросы, затронутые в статье, которая стала известна как меморандум Фриша-Пайерлса . Вместо того чтобы рассматривать необогащенный оксид урана, они рассмотрели, что произойдет со сферой чистого урана-235, и обнаружили, что не только может произойти цепная реакция, но и что для этого может потребоваться всего 1 килограмм (2,2 фунта) урана-235, и высвободить энергию тонн динамита. [76]
Специальный подкомитет Комитета по научному обзору воздушной войны (CSSAW), известный как Комитет MAUD , был создан для дальнейшего изучения этого вопроса. Его возглавил сэр Джордж Томсон , а в его первоначальный состав входили Чедвик, а также Марк Олифант, Джон Кокрофт и Филипп Мун . [77] Пока другие команды исследовали методы обогащения урана , команда Чедвика в Ливерпуле сосредоточилась на определении ядерного поперечного сечения урана-235. [78] К апрелю 1941 года было экспериментально подтверждено, что критическая масса урана-235 может составлять 8 килограммов (18 фунтов) или меньше. [79] Его исследования в таких вопросах были осложнены почти непрерывными бомбардировками Люфтваффе окрестностей его ливерпульской лаборатории; окна выбивались так часто, что их приходилось заменять картоном. [80]
В июле 1941 года Чедвик был выбран для написания окончательного варианта отчета MAUD, который, когда Ванневар Буш представил его президенту Франклину Д. Рузвельту в октябре 1941 года, вдохновил правительство США вложить миллионы долларов в создание атомной бомбы. [81] Когда Джордж Б. Пеграм и Гарольд Юри посетили Великобританию, чтобы посмотреть, как продвигается проект, [82] теперь известный как Tube Alloys , [83] , Чедвик смог сказать им: «Я хотел бы сказать вам, что бомба не сработает, но я на 90 процентов уверен, что она сработает». [82]
В недавней книге о проекте «Бомба» Грэм Фармело написал, что «Чедвик сделал больше, чем любой другой ученый, чтобы дать Черчиллю Бомбу. ... Чедвик был испытан почти до предела». [84] Так обеспокоенный, что не мог спать, Чедвик прибегнул к снотворному, которое он продолжал принимать большую часть своих оставшихся лет. Позже Чедвик сказал, что он понял, что «атомная бомба не только возможна — она неизбежна. Рано или поздно эти идеи не могли быть чем-то особенным для нас. Все вскоре задумаются о них, и какая-нибудь страна воплотит их в жизнь». [85] Сэр Герман Бонди предположил, что повезло, что Чедвик, а не Резерфорд, был старейшиной британской физики в то время, поскольку престиж последнего мог бы в противном случае пересилить интерес Чедвика к «ожиданию» перспектив Бомбы. [86]
Из-за опасности воздушных бомбардировок Чедвик отправил своих близнецов в Канаду в рамках правительственной программы эвакуации . [87] Чедвик не хотел переводить Tube Alloys туда, полагая, что Соединенное Королевство было лучшим местом для завода по разделению изотопов. [88] Огромный масштаб усилий стал более очевиден в 1942 году: даже пилотный завод по разделению стоил бы более 1 миллиона фунтов стерлингов и истощил бы ресурсы Великобритании, не говоря уже о полномасштабном заводе, который, по оценкам, стоил бы где-то около 25 миллионов фунтов стерлингов. Его пришлось бы строить в Америке. [89] В то же время, когда британцы убедились в необходимости совместного проекта, прогресс американского Манхэттенского проекта был таким, что британское сотрудничество казалось менее существенным, хотя американцы все еще стремились использовать таланты Чедвика. [90]
Вопрос о сотрудничестве должен был быть рассмотрен на самом высоком уровне. В сентябре 1943 года премьер - министр Уинстон Черчилль и президент Рузвельт договорились о Квебекском соглашении , которое восстановило сотрудничество между Великобританией, Соединенными Штатами и Канадой. Чедвик, Олифант, Пайерлс и Саймон были вызваны в Соединенные Штаты директором Tube Alloys сэром Уоллесом Эйкерсом для работы над Манхэттенским проектом. Квебекское соглашение учредило новый Комитет по объединенной политике для руководства совместным проектом. Американцы не любили Эйкерса, поэтому Чедвик был назначен техническим советником Комитета по объединенной политике и главой британской миссии. [91]
Оставив Ротблата ответственным в Ливерпуле, Чедвик начал экскурсию по объектам Манхэттенского проекта в ноябре 1943 года, за исключением объекта в Хэнфорде , где производился плутоний, который ему не разрешили посетить. Он стал единственным человеком, кроме Гроувза и его заместителя, который имел доступ ко всем американским исследовательским и производственным объектам для урановой бомбы. Наблюдая за работой на газодиффузионном заводе K-25 в Оук-Ридже, штат Теннесси , Чедвик понял, как он ошибался, строя завод в Британии во время войны. Огромное сооружение никогда не удалось бы скрыть от Люфтваффе. [92] В начале 1944 года он переехал в Лос-Аламос, штат Нью-Мексико , со своей женой и близнецами, которые теперь говорили с канадским акцентом. [93] В целях безопасности ему дали псевдоним Джеймс Чаффи. [94]
Чедвик признал, что американцам не нужна британская помощь, но что она все еще может быть полезна для доведения проекта до скорейшего и успешного завершения. Тесно сотрудничая с директором Манхэттенского проекта генерал-майором Лесли Р. Гроувсом-младшим , он пытался сделать все возможное, чтобы поддержать усилия. [95] Он также стремился разместить британских ученых в как можно большем количестве частей проекта, чтобы способствовать послевоенному британскому проекту ядерного оружия, в который был вовлечен Чедвик. Запросы от Гроувса через Чедвика относительно конкретных ученых, как правило, встречали немедленное отклонение со стороны компании, министерства или университета, в которых они в то время работали, только чтобы быть преодоленными первостепенным приоритетом, предоставленным Tube Alloys. [96] В результате, британская команда имела решающее значение для успеха проекта. [97]
Хотя он знал о проекте больше, чем кто-либо другой из Британии, [98] Чедвик не имел доступа к площадке в Хэнфорде. Лорду Порталу предложили экскурсию по Хэнфорду в 1946 году. «Это был единственный завод, к которому Чедвику было отказано в доступе в военное время, и теперь он спросил Гроувза, может ли он сопровождать Портала. Гроувз ответил, что может, но если он это сделает, то «Портал не увидит многого». [99] За свои усилия Чедвик получил рыцарское звание в новогодних почестях 1 января 1945 года . [100] Он считал это признанием работы всего проекта Tube Alloys. [101]
К началу 1945 года Чедвик проводил большую часть своего времени в Вашингтоне, округ Колумбия, а его семья переехала из Лос-Аламоса в дом на Дюпон-сёркл в Вашингтоне в апреле 1945 года. [101] Он присутствовал на заседании Комитета по комбинированной политике 4 июля, когда фельдмаршал сэр Генри Мейтленд Вильсон дал согласие Великобритании на использование атомной бомбы против Японии, [102] и на ядерном испытании Тринити 16 июля, когда была взорвана первая атомная бомба. [103] Внутри его ямы находился полоний-бериллиевый модулированный нейтронный инициатор , усовершенствование метода, который Чедвик использовал для открытия нейтрона более десяти лет назад. [104] Уильям Л. Лоренс , репортер The New York Times , прикрепленный к Манхэттенскому проекту, писал, что «никогда прежде в истории ни один человек не доживал до того, чтобы увидеть, как его собственное открытие материализовалось с таким убедительным эффектом на судьбу человечества». [105]
Вскоре после окончания войны Чедвик был назначен в Консультативный комитет по атомной энергии (ACAE). Он также был назначен британским научным советником Комиссии по атомной энергии ООН . Он столкнулся с коллегой по ACAE Патриком Блэкеттом , который не соглашался с убеждением Чедвика в том, что Британия должна обзавестись собственным ядерным оружием; но в конечном итоге была принята позиция Чедвика. Он вернулся в Великобританию в 1946 году и обнаружил, что страна все еще страдает от военного нормирования и дефицита. [106]
В это время сэр Джеймс Маунтфорд, вице-канцлер Ливерпульского университета, записал в своем дневнике: «Он никогда не видел человека, «так физически, умственно и духовно уставшего», как Чедвик, поскольку он «проник в такие глубины морального решения, в которые более удачливые люди никогда даже не призваны заглянуть... [и испытал]... почти невыносимые муки ответственности, вытекающие из его научной работы» [107] .
В 1948 году Чедвик принял предложение стать магистром колледжа Гонвилля и Кайуса. Работа была престижной, но нечетко определенной; магистр был номинальным главой колледжа, но фактически власть принадлежала совету из 13 стипендиатов, один из которых был магистром. Будучи магистром, Чедвик стремился улучшить академическую репутацию колледжа. Он увеличил количество исследовательских стипендий с 31 до 49 и стремился привлечь в колледж таланты. [108] Это включало спорные решения, такие как найм в 1951 году китайского биохимика Тянь-Чин Цао [109] и венгерского экономиста Петера Бауэра . В том, что стало известно как Крестьянское восстание, стипендиаты во главе с Патриком Хэдли проголосовали за исключение старого друга Чедвика из совета и заменили его Бауэром. В последующие годы от Чедвика отстранили еще больше друзей, и в ноябре 1958 года он вышел на пенсию. Именно во время его обучения в магистратуре Фрэнсис Крик , аспирант колледжа Гонвилля и Кая, и Джеймс Уотсон открыли структуру ДНК . [108]
К 1970-м годам Чедвик стал более слабым и редко выходил из квартиры, хотя он ездил в Ливерпуль на празднование своего восьмидесятилетия. Будучи атеистом всю жизнь, он не видел причин принимать религиозную веру в дальнейшей жизни. Он умер во сне 24 июля 1974 года. [110]
