Сэр Джеймс Чедвик , CH , FRS (20 октября 1891 – 24 июля 1974) был английским физиком , который был удостоен Нобелевской премии по физике 1935 года за открытие нейтрона в 1932 году. В 1941 году он написал окончательный вариант отчета MAUD. , что вдохновило правительство США начать серьезные исследования атомной бомбы . Он был главой британской команды, работавшей над Манхэттенским проектом во время Второй мировой войны . В 1945 году он был посвящен в рыцари Великобритании за достижения в области физики.
Чедвик окончил Манчестерский университет Виктории в 1911 году, где учился у Эрнеста Резерфорда (известного как «отец ядерной физики»). [2] В Манчестере он продолжал учиться у Резерфорда, пока в 1913 году не получил степень магистра. В том же году Чедвик был награжден исследовательской стипендией 1851 года от Королевской комиссии по выставке 1851 года . Он решил изучать бета-излучение под руководством Ганса Гейгера в Берлине. Используя недавно разработанный счетчик Гейгера , Чедвик смог продемонстрировать, что бета-излучение создает непрерывный спектр , а не дискретные линии, как считалось ранее. Все еще находясь в Германии, когда в Европе разразилась Первая мировая война , он провел следующие четыре года в лагере для интернированных Рухлебен .
После войны Чедвик последовал за Резерфордом в Кавендишскую лабораторию Кембриджского университета , где в июне 1921 года Чедвик получил степень доктора философии под руководством Резерфорда в колледже Гонвилл и Кайус в Кембридже . Он был помощником Резерфорда по исследованиям в Кавендишском университете. Лаборатория существовала более десяти лет в то время, когда она была одним из ведущих в мире центров изучения физики, привлекая таких студентов, как Джон Кокрофт , Норман Физер и Марк Олифант . Чедвик последовал за открытием нейтрона , измерив его массу . Он ожидал, что нейтроны станут главным оружием в борьбе с раком. Чедвик покинул Кавендишскую лабораторию в 1935 году, чтобы стать профессором физики в Ливерпульском университете , где он капитально отремонтировал устаревшую лабораторию и, установив циклотрон , сделал ее важным центром изучения ядерной физики .
Во время Второй мировой войны Чедвик проводил исследования в рамках проекта Tube Alloys по созданию атомной бомбы, в то время как его лаборатория в Манчестере и ее 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. Гроувса. младший. За свои усилия Чедвик получил рыцарское звание в новогодних почестях 1 января 1945 года . В июле 1945 года он наблюдал за ядерными испытаниями «Тринити» . После этого он работал британским научным советником Комиссии ООН по атомной энергии. Недовольный тенденцией к большой науке , он стал магистром колледжа Гонвилля и Кая в 1948 году. В 1959 году он вышел на пенсию.
Джеймс Чедвик родился в Боллингтоне , Чешир , 20 октября 1891 года, [3] [4] и был первым ребенком Джона Джозефа Чедвика, прядильщика хлопка, и Энн Мэри Ноулз, домашней прислуги. Его назвали Джеймсом в честь 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 ему предложили стипендию в Манчестерской гимназии , от которой его семье пришлось отказаться, поскольку они не могли позволить себе небольшие сборы, которые 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 16 лет он сдал два экзамена на университетскую стипендию и оба выиграл. [5] [6]
Чедвик решил поступить в Манчестерский университет Виктории , куда он поступил в 1908 году. Он намеревался изучать математику, но по ошибке поступил на физику . Как и большинство студентов, он жил дома, каждый день проходя пешком 4 мили (6,4 км) до университета и обратно. В конце первого года обучения он получил стипендию Хегинботтома для изучения физики. Физический факультет возглавил Эрнест Резерфорд , который поручил 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 единицах активности 1 грамма (0,035 унции) радия — единицы измерения, которая впоследствии стала известна как кюри . Предложенный Резерфордом подход оказался неработоспособным (Чедвик знал это, но боялся сказать Резерфорду), поэтому Чедвик продолжал настаивать и в конце концов разработал требуемый метод. Результаты стали первой статьей Чедвика, которая в соавторстве с Резерфордом была опубликована в 1912 году. [7] Он окончил школу 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 статья была опубликована только под его именем. В 1912 году он получил степень магистра наук (MSc) и был назначен научным сотрудником Бейера. В следующем году он был награжден выставочной стипендией 1851 года , которая позволила ему учиться и проводить исследования в университете в континентальной Европе. В 1913 году он решил поехать в Физико-технический рейхсанштальт в Берлине, чтобы изучать бета-излучение под руководством Ганса Гейгера . [9] Используя недавно разработанный счетчик Гейгера , который обеспечивал большую точность, чем более ранние фотографические методы, он смог продемонстрировать, что бета-излучение создает не дискретные линии , как считалось ранее, а скорее непрерывный спектр с пиками в определенных областях. . [10] [11] [12] [13] Во время посещения лаборатории Гейгера Альберт Эйнштейн сказал Чедвику: «Я могу объяснить любую из этих вещей, но не могу объяснить их обе одновременно». [12] Непрерывный спектр останется необъяснимым явлением в течение многих лет . [14]
В начале Первой мировой войны Чедвик все еще находился в Германии и был интернирован в лагерь для интернированных Рухлебен недалеко от Берлина, где ему разрешили создать 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 окиси 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 предоставил Чедвику должность преподавателя на неполный рабочий день в Манчестере, что позволило ему продолжить исследования. [18] Он изучил ядерный заряд 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 несколько месяцев спустя к нему присоединился Чедвик. В 1920 году Чедвик получил стипендию Клерка-Максвелла и поступил на степень доктора философии (PhD) в колледж Гонвилл и Кайус в Кембридже . Первая половина его диссертации была посвящена работе с атомными номерами. Во втором он рассмотрел силы внутри ядра . Его степень была присуждена в июне 1921 года. [20] В ноябре он стал членом колледжа Гонвилля и Кая. [21]
Студенчество Чедвика «Клерк-Максвелл» истекло в 1923 году, и его сменил русский физик Петр Капица . Председатель Консультативного совета Департамента научных и промышленных исследований сэр Уильям Маккормик организовал, чтобы Чедвик стал помощником директора по исследованиям Резерфорда. В этой роли Чедвик помогал Резерфорду отбирать аспирантов. В течение следующих нескольких лет в их число войдут Джон Кокрофт , Норман Физер и Марк Олифант , которые станут крепкими друзьями Чедвика. Поскольку многие студенты понятия не имели, что хотят исследовать, Резерфорд и Чедвик предлагали темы. Чедвик редактировал все статьи, выпускаемые лабораторией. [22]
В 1925 году Чедвик познакомился с Эйлин Стюарт-Браун, дочерью ливерпульского биржевого маклера. Они поженились в августе 1925 года [22] с Капицей в качестве шафера. У пары родились дочери-близнецы Джоанна и Джудит, родившиеся в феврале 1927 года .
В своих исследованиях Чедвик продолжал исследовать ядро. В 1925 году концепция вращения позволила физикам объяснить эффект Зеемана , но она также создала необъяснимые аномалии. В то время считалось, что ядро состоит из протонов и электронов, поэтому предполагалось, что ядро азота , например, с массовым числом 14, содержит 14 протонов и 7 электронов. Это дало ему правильную массу и заряд, но неправильное вращение. [25]
На конференции по бета-частицам и гамма-лучам в Кембридже в 1928 году Чедвик снова встретился с Гейгером. Гейгер привез с собой новую модель своего счетчика Гейгера, которую усовершенствовал его аспирант Вальтер Мюллер . Чедвик не использовал его со времен войны, и новый счетчик Гейгера-Мюллера потенциально был серьезным улучшением по сравнению с методами сцинтилляции , которые тогда использовались в Кембридже, которые полагались на человеческий глаз для наблюдения. Главным недостатком этого метода было то, что он обнаруживал альфа- , бета- и гамма -излучение, а радий, который Кавендишская лаборатория обычно использовала в своих экспериментах, излучал все три и поэтому был непригоден для того, что задумал Чедвик. Однако полоний является альфа-излучателем, и Лиза Мейтнер отправила Чедвику около 2 милликюри (около0,5 мкг ) из Германии . [26] [27]
В Германии Вальтер Боте и его ученик Герберт Беккер использовали полоний для бомбардировки бериллия альфа-частицами, производя необычную форму излучения. Чедвик поручил своему австралийскому исследователю выставки 1851 года Хью Вебстеру повторить их результаты. Для Чедвика это было свидетельством того, о чем они с Резерфордом выдвигали много лет: нейтрона , теоретической ядерной частицы без электрического заряда. [26] Затем, в январе 1932 года, Физер привлек внимание Чедвика к еще одному удивительному результату. Фредерику и Ирен Жолио-Кюри удалось выбить протоны из парафина, используя полоний и бериллий в качестве источника, по их мнению, гамма-излучения. Резерфорд и Чедвик не согласились; протоны были слишком тяжелы для этого. Но нейтронам потребуется 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 о нем. [28]
.jpg/1280px-Sir_Ernest_Rutherfords_laboratory,_early_20th_century._(9660575343).jpg)
Чедвик отказался от всех остальных обязанностей и сосредоточился на доказательстве существования нейтрона, которому помогал Физер [29] и который часто работал поздно ночью. Он разработал простой аппарат, который состоял из цилиндра, содержащего источник полония и бериллиевую мишень. Полученное излучение затем можно было бы направить на такой материал, как парафин. Смещенные частицы, которыми были протоны, попадали в небольшую ионизационную камеру, где их можно было обнаружить с помощью осциллографа . [28] В феврале 1932 года, всего лишь после двух недель экспериментов с нейтронами, [15] Чедвик отправил в журнал Nature письмо под названием «Возможное существование нейтрона». [30] Он подробно изложил свои выводы в статье, отправленной в журнал Proceedings of the Royal Society A под названием «Существование нейтрона» в мае. [31] [32] Его открытие нейтрона стало важной вехой в понимании ядра. Читая статью Чедвика, Роберт Бахер и Эдвард Кондон поняли, что аномалии существовавшей на тот момент теории, такие как спин азота, были бы разрешены, если бы нейтрон имел спин 1/2 и что ядро азота состояло из семи протонов и семи нейтронов. . [33] [34]
Физики-теоретики Нильс Бор и Вернер Гейзенберг рассматривали вопрос, может ли нейтрон быть фундаментальной ядерной частицей, такой как протон и электрон, а не парой протон-электрон. [35] [36] [37] [38] Гейзенберг показал, что нейтрон лучше всего можно описать как новую ядерную частицу, [37] [38] , но его точная природа оставалась неясной. В своей Бейкеровской лекции 1933 года Чедвик подсчитал, что нейтрон имеет массу около1,0067 ед . Поскольку протон и электрон имели общую массу1,0078 u , это означало, что нейтрон как протон-электронный композит 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 небольшой 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 из Калифорнийского университета получила маленькое. [40] Тогда Морис Гольдхабер , беженец из нацистской Германии и аспирант Кавендишской лаборатории, предположил Чедвику, что дейтроны могут фоторасщепляться гамма-лучами с энергией 2,6 МэВ 208 Tl (тогда известного как торий C" ):
Из этого процесса можно определить точное значение массы нейтрона. Чедвик и Голдхабер попробовали это и обнаружили, что это работает. [41] [42] [43] Они измерили кинетическую энергию образовавшегося протона как 1,05 МэВ, оставив массу нейтрона неизвестной в уравнении. Чедвик и Гольдхабер подсчитали, что оно составляло либо 1,0084, либо 1,0090 атомных единиц, в зависимости от использованных значений масс протона и дейтрона. [44] [43] (Современное принятое значение массы нейтрона равно1,008 66 ед .) Масса нейтрона была слишком велика, чтобы представлять собой пару протон-электрон. [44]
За открытие нейтрона Чедвик был награжден медалью Хьюза от Королевского общества в 1932 году, Нобелевской премией по физике в 1935 году, медалью Копли в 1950 году и медалью Франклина в 1951 году . Возможно получение элементов тяжелее урана в лаборатории 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 кулоновский барьер , и поэтому они могут проникать и проникать 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]
4 декабря 1930 года Вольфганг Паули предложил другой тип частиц, чтобы объяснить непрерывный спектр бета-излучения, о котором Чедвик сообщил в 1914 году. Поскольку не вся энергия бета-излучения могла быть учтена, закон сохранения энергии оказался нарушенным. , но Паули утверждал, что это можно было бы исправить, если бы была задействована другая, неоткрытая частица. [46] Паули также назвал эту частицу нейтроном, но это была явно не та же самая частица, что нейтрон Чедвика. Ферми переименовал его в нейтрино , что по-итальянски означает «маленький нейтрон». [47] В 1934 году Ферми предложил свою теорию бета-распада , которая объяснила, что электроны, вылетающие из ядра, создаются в результате распада нейтрона на протон, электрон и нейтрино. [48] [49] Нейтрино могло объяснить недостающую энергию, но частицу с небольшой массой и без электрического заряда было трудно наблюдать. Рудольф Пайерлс и Ганс Бете подсчитали, что нейтрино могут легко пройти сквозь Землю, поэтому шансы их обнаружить были невелики. [50] [51] Фредерик Райнс и Клайд Коуэн подтвердили наличие нейтрино 14 июня 1956 года, поместив детектор в большой поток антинейтрино из близлежащего ядерного реактора. [52]
С началом Великой депрессии в Соединенном Королевстве правительство стало более экономным в финансировании науки. В то же время недавнее изобретение Лоуренса, циклотрон , обещало совершить революцию в экспериментальной ядерной физике, и Чедвик чувствовал, что Кавендишская лаборатория отстанет, если она не приобретет его. Поэтому его раздражало Резерфорд, который цеплялся за веру в то, что хорошая ядерная физика все еще может быть достигнута 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 на Сольвейской конференции в 1933 году постулировал существование новой и до сих пор неизвестной частицы, которая, как он утверждал, была возможным источником безграничной энергии , Чедвик ответил, что результаты, скорее всего, связаны с загрязнением оборудования. [54] В то время как Лоуренс перепроверил свои результаты в Беркли и обнаружил, что Чедвик был прав, Резерфорд и Олифант провели исследование в Кавендишском университете, которое обнаружило, что дейтерий плавится с образованием гелия-3 , тем самым вызывая эффект, который наблюдал Лоуренс. Это было еще одно важное открытие, но ускоритель частиц Олифанта-Резерфорда представлял собой дорогостоящее современное оборудование. [55] [56] [57] [58]
В марте 1935 года Чедвик получил предложение занять кафедру физики Лайона Джонса в Ливерпульском университете в родном городе его жены, чтобы стать преемником Лайонела Уилберфорса . Лаборатория была настолько устаревшей, что все еще работала на электричестве постоянного тока , но Чедвик воспользовался этой возможностью, заняв кафедру 1 октября 1935 года. Престиж университета вскоре был подкреплен Нобелевской премией Чедвика, о которой было объявлено в ноябре 1935 года . Медаль была продана на аукционе в 2014 году за 329 тысяч долларов. [60]
Чедвик приступил к приобретению циклотрона для Ливерпуля. Он начал с того, что потратил 700 фунтов на ремонт устаревших лабораторий в Ливерпуле, чтобы некоторые компоненты можно было производить самостоятельно. [61] Ему удалось убедить университет выделить 2000 фунтов стерлингов и получить грант еще на 2000 фунтов стерлингов от Королевского общества. [62] Для создания своего циклотрона Чедвик пригласил двух молодых специалистов, Бернарда Кинси и Гарольда Уока, которые работали с Лоуренсом в Калифорнийском университете. Местный производитель кабеля подарил 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 эксплуатацию в июле 1939 года. Общая стоимость в 5184 фунта стерлингов была больше, чем Чедвик получил от Университета и Королевского общества, поэтому Чедвик заплатил остальную часть из своих 159 917 крон (8 243 фунта стерлингов), полученных от Нобелевской премии. . [64]
В Ливерпуле факультеты медицины и естественных наук тесно сотрудничали. Чедвик автоматически стал членом комитетов обоих факультетов, а в 1938 году он был назначен в комиссию, возглавляемую лордом Дерби, для расследования мер по лечению рака в Ливерпуле. Чедвик предполагал, что нейтроны и радиоактивные изотопы, полученные с помощью 37-дюймового циклотрона, можно будет использовать для изучения биохимических процессов и стать оружием в борьбе с раком. [65] [66]
В Германии Отто Хан и Фриц Штрассман бомбардировали уран нейтронами и отметили, что среди произведенных продуктов был барий , более легкий элемент. До сих пор этим процессом производились только такие же или более тяжелые элементы. В январе 1939 года Мейтнер и ее племянник Отто Фриш поразили физическое сообщество статьей, объясняющей 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 выделению энергии около 200 МэВ , что означает выделение энергии на несколько порядков больше, чем при химических реакциях, [68] и Фриш подтвердил свою теорию экспериментально. [69] Вскоре Хан заметил, что если во время деления выделяются нейтроны, то возможна цепная реакция. [70] Французские учёные Пьер Жолио , Ганс фон Хальбан и Лью 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 более вероятно происходит в изотопе урана-235 , который составляет лишь 0,7 процента природного урана. [72] [73]
Чедвик не верил в вероятность новой войны с Германией в 1939 году и взял свою семью на отдых на отдаленное озеро на севере Швеции. Поэтому новость о начале Второй мировой войны стала шоком. Будучи преисполнен решимости не проводить еще одну войну в лагере для интернированных, Чедвик как можно быстрее направился в Стокгольм , но когда он прибыл туда со своей семьей, он обнаружил, что все воздушное сообщение между Стокгольмом и Лондоном было приостановлено. Они вернулись в Англию на трамвайном пароходе . Достигнув Ливерпуля, Чедвик обнаружил, что Джозеф Ротблат , польский научный сотрудник, приехавший работать с циклотроном, теперь оказался в нищете, поскольку он был отрезан от средств из Польши. Чедвик сразу же 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 его мнение о возможности создания атомной бомбы . Чедвик ответил осторожно. Он не отверг эту возможность, но тщательно рассмотрел многие связанные с этим теоретические и практические трудности. Чедвик решил продолжить исследование свойств оксида урана с помощью Ротблата. [75] В марте 1940 года Отто Фриш и Рудольф Пайерлс из Бирмингемского университета повторно исследовали теоретические вопросы, включенные в статью, которая стала известна как меморандум Фриша-Пайерлса . Вместо того, чтобы рассматривать необогащенный оксид урана, они рассмотрели, что произойдет со сферой из чистого урана-235, и обнаружили, что не только может произойти цепная реакция, но и что для нее может потребоваться всего лишь 1 килограмм (2,2 фунта) урана. 235 и высвободите энергию тонн динамита. [76]
Для дальнейшего расследования этого вопроса был создан специальный подкомитет Комитета по научным исследованиям воздушной войны (CSSAW), известный как Комитет MAUD . Его возглавлял сэр Джордж Томсон , и в его первоначальный состав входили Чедвик, а также Марк Олифант, Джон Кокрофт и Филип Мун . [77] В то время как другие команды исследовали методы обогащения урана , команда Чедвика в Ливерпуле сосредоточилась на определении ядерного 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 исследование подобных вопросов осложнялось практически непрекращающимися бомбардировками Люфтваффе окрестностей его ливерпульской лаборатории; окна выбивало так часто, что их заменили картонными. [80]
В июле 1941 года Чедвик был выбран для написания окончательного проекта отчета MAUD, который, когда Ванневар Буш представил президенту Франклину Д. Рузвельту в октябре 1941 года, вдохновил правительство США вложить миллионы долларов в разработку атомной бомбы. . [81] Когда Джордж Б. Пеграм и Гарольд Юри посетили Великобританию, чтобы посмотреть, как продвигается проект, [82] ныне известный как Tube Alloys , [83] , Чедвик смог сказать им: «Хотел бы я сказать вам, что Бомба не сработает, но я на 90 процентов уверен, что сработает». [82]
В недавней книге о проекте создания бомбы Грэм Фармело написал, что «Чедвик сделал больше, чем любой другой учёный, чтобы дать Черчиллю бомбу… Чедвик был испытан почти до предела». [84] Так обеспокоенный, что не мог спать, Чедвик прибег к снотворному, которое продолжал принимать большую часть оставшихся лет. Позже Чедвик сказал, что он осознал, что «ядерная бомба не только возможна — она неизбежна. Рано или поздно эти идеи не могут быть присущи нам. Вскоре все подумают о них, и какая-то страна претворит их в жизнь». [85] Сэр Герман Бонди предположил, что повезло, что Чедвик, а не Резерфорд, был старейшиной британской физики в то время, поскольку в противном случае престиж последнего мог бы пересилить интерес Чедвика к «ожиданию» перспектив создания бомбы. [86]
Из-за опасности воздушных бомбардировок Чедвики отправили своих близнецов в Канаду в рамках правительственной схемы эвакуации . [87] Чедвик не хотел переносить туда Tube Alloys, полагая, что Великобритания является лучшим местом для завода по разделению изотопов. [88] Огромные масштабы усилий стали более очевидными в 1942 году: даже пилотная установка по разделению стоила бы более 1 миллиона фунтов стерлингов и истощала бы британские ресурсы, не говоря уже о полномасштабной установке, стоимость которой, по оценкам, была где-то поблизости. в размере 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 таков, что британское сотрудничество казалось менее важным, хотя американцы все еще стремились использовать таланты Чедвика. [90]
Вопрос о сотрудничестве пришлось решать на самом высоком уровне. В сентябре 1943 года премьер-министр Уинстон Черчилль и президент Рузвельт заключили Квебекское соглашение , 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 с Манхэттенским проектом. Квебекское соглашение учредило новый Объединенный политический комитет для руководства совместным проектом. Американцы не любили Акерса, поэтому Чедвик был назначен техническим советником Объединенного политического комитета и главой британской миссии. [91]
Оставив Ротблата ответственным в Ливерпуле, Чедвик в ноябре 1943 года начал экскурсию по объектам Манхэттенского проекта, за исключением объекта в Хэнфорде , где производился плутоний, который ему не разрешили увидеть. Он стал единственным человеком, помимо Гроувса и его заместителя, имевшим доступ ко всем американским исследовательским и производственным объектам по созданию урановой бомбы. Наблюдая за работой газодиффузионной установки К-25 в Ок-Ридже, штат Теннесси , Чедвик осознал, насколько ошибался он насчет строительства установки в Британии военного времени. Огромное сооружение невозможно было 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] Из соображений безопасности ему дали псевдоним Джеймс Чаффи. [94]
Чедвик признал, что американцам не нужна британская помощь, но она все равно может быть полезна для скорейшего и успешного завершения проекта. Тесно сотрудничая с директором Манхэттенского проекта генерал-майором Лесли Р. Гроувсом-младшим , он пытался сделать все возможное, чтобы поддержать эти усилия. [95] Он также стремился привлечь британских ученых к участию в как можно большем количестве частей проекта, чтобы облегчить послевоенный британский проект создания ядерного оружия, в котором Чедвик был заинтересован. Запросы Гроувса через Чедвик на конкретных ученых, как правило, немедленно встречались с немедленным отказом со стороны компании, министерства или университета, в которых они в настоящее время работают, но их преодолевал высший приоритет, отдаваемый Tube Alloys. [96] В результате британская команда сыграла решающую роль в успехе проекта. [97]
Хотя он знал о проекте больше, чем кто-либо другой из Британии, [98] Чедвик не имел доступа к объекту в Хэнфорде. Лорду Порталу предложили экскурсию по Хэнфорду в 1946 году. «Это был единственный завод, к которому Чедвику было отказано в доступе во время войны, и теперь он спросил Гроувса, может ли он сопровождать Портала. Гроувс ответил, что может, но если он это сделает, то» Портал мало что увидит». [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 Вашингтонском районе Дюпон-Серкл в апреле 1945 года. [101] Он присутствовал на заседании Объединенного политического комитета 4 числа. Июль, когда фельдмаршал сэр Генри Мейтленд Вильсон дал Великобритании согласие на использование атомной бомбы против Японии, [102] и во время ядерного испытания «Тринити» 16 июля, когда была взорвана первая атомная бомба. [103] Внутри ямы находился полоний-бериллиевый модулированный нейтронный инициатор — развитие метода, который Чедвик использовал для открытия нейтрона более десяти лет назад. [104] Уильям Л. Лоуренс , репортер «Нью-Йорк Таймс», связанный с Манхэттенским проектом, писал, что «никогда прежде в истории ни один человек не дожил до того, чтобы увидеть, как его собственное открытие материализовалось с таким впечатляющим влиянием на судьбу человека». [105]
Вскоре после окончания войны Чедвик был назначен членом Консультативного комитета по атомной энергии (ACAE). Он также был назначен британским научным советником Комиссии ООН по атомной энергии . Он вступил в конфликт с другим членом ACAE Патриком Блэкеттом , который не согласился с убеждением Чедвика в том, что Великобритании необходимо приобрести собственное ядерное оружие; но в конечном итоге была принята позиция Чедвика. Он вернулся в Великобританию в 1946 году и обнаружил, что страна все еще страдает от нормирования и дефицита продуктов военного времени. [106]
В это время сэр Джеймс Маунтфорд, вице-канцлер Ливерпульского университета, записал в своем дневнике: «Он никогда не видел человека, настолько уставшего физически, умственно и духовно», как Чедвик, поскольку он «познал такую глубину моральных решений». поскольку более удачливым людям никогда не приходилось даже всматриваться в... [и они страдали]... почти невыносимые муки ответственности, возникающие в результате его научной работы». [107]
В 1948 году Чедвик принял предложение стать магистром колледжа Гонвилля и Кая. Работа была престижной, но неопределенной; Магистр был номинальным главой Колледжа, но фактически власть принадлежала совету из 13 человек, один из которых был Мастером. Будучи магистром, Чедвик стремился улучшить академическую репутацию колледжа. Он увеличил количество исследовательских стипендий с 31 до 49 и стремился привлечь таланты в колледж. [108] Это повлекло за собой спорные решения, такие как наем в 1951 году китайского биохимика Тянь-чина Цао [109] и экономиста венгерского происхождения Питера Бауэра . В ходе так называемого Крестьянского восстания люди во главе с Патриком Хэдли проголосовали за исключение старого друга Чедвика из совета и заменили его Бауэром. В последующие годы у Чедвика отстранились и другие друзья, и он вышел на пенсию в ноябре 1958 года. Именно во время его работы в магистратуре Фрэнсис Крик , аспирант колледжа Гонвилл и Кайус, и Джеймс Уотсон открыли структуру ДНК . [108]
К 1970-м годам Чедвик стал более слабым и редко покидал свою квартиру, хотя и поехал 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 г. [110]
