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ジェームズ・チャドウィック | |
|---|---|
 チャドウィック、 1945年頃 | |
| 生まれる | 1891年10月20日 |
| 死亡 | 1974年7月24日（82歳） ケンブリッジ、イギリス |
| 母校 | マンチェスター大学( BSc ) ケンブリッジ大学ゴンヴィル・アンド・キーズ・カレッジ( MSc、PhD ) |
| 知られている | 中性子の発見 |
| 受賞歴 | |
| 科学者としてのキャリア | |
| フィールド | 物理 |
| 機関 | |
| 博士課程の指導教員 | アーネスト・ラザフォード |
| 博士課程の学生 | |
| サイン | |
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サー・ジェームズ・チャドウィック（1891年10月20日 - 1974年7月24日）は、中性子の発見により1935年にノーベル物理学賞を受賞したイギリスの物理学者。1941年に彼はMAUD報告書の最終草稿を書き、それが米国政府に本格的な原爆研究の取り組みを始めるきっかけとなった。彼は第二次世界大戦中にマンハッタン計画に取り組んだイギリスチームのリーダーだった。彼は物理学における功績により1945年にイギリスで ナイトの称号を授与された。
チャドウィックは1911年にマンチェスターのヴィクトリア大学を卒業し、そこでアーネスト・ラザフォード（「原子物理学の父」として知られる）に師事した。[2]マンチェスターではラザフォードのもとで学び続け、1913年に修士号を取得した。同年、チャドウィックは1851年博覧会王立委員会から1851年研究フェローシップを授与された。彼はベルリンでハンス・ガイガーのもとでベータ線の研究をすることにした。ガイガーが当時開発したガイガーカウンターを使用して、チャドウィックはベータ線がこれまで考えられていた離散的な線ではなく連続的なスペクトルを生成することを実証することができた。第一次世界大戦がヨーロッパで勃発したとき、彼はまだドイツにおり、その後4年間をルーレーベンの強制収容所で過ごした。
戦後、チャドウィックはラザフォードに続いてケンブリッジ大学キャベンディッシュ研究所に移り、 1921年6月にゴンヴィル・アンド・キーズ・カレッジでラザフォードの指導の下、哲学博士号を取得した。チャドウィックは10年以上キャベンディッシュ研究所でラザフォードの研究助手を務めたが、当時キャベンディッシュ研究所は世界有数の物理学研究センターの一つであり、ジョン・コッククロフト、ノーマン・フェザー、マーク・オリファントなどの学生が集まっていた。チャドウィックは中性子の発見に続き、その質量を測定した。彼は中性子がガンとの戦いで大きな武器になると予想した。チャドウィックは1935年にキャベンディッシュ研究所を去り、リバプール大学の物理学教授となり、旧式の研究所を徹底的に改修し、サイクロトロンを設置して、原子核物理学の研究の重要なセンターとした。
第二次世界大戦中、チャドウィックはチューブ・アロイズ計画の一環として原子爆弾製造の研究を行っていたが、マンチェスターの研究所とその周辺はドイツ空軍の爆撃に悩まされていた。ケベック協定により彼の計画がアメリカのマンハッタン計画と統合されると、彼は英国使節団の一員となり、ロスアラモス研究所とワシントンD.C.で働いた。彼はプロジェクト責任者レスリー・R・グローブス・ジュニアのほぼ全面的な信頼を得て皆を驚かせた。その功績により、チャドウィックは1945年1月1日の新年叙勲でナイトの爵位を授与された。1945年7月、彼はトリニティ核実験を視察した。この後、彼は国連原子力委員会の英国科学顧問を務めた。ビッグサイエンスへの傾向に不快感を覚えた彼は、 1948年にゴンヴィル・アンド・キーズ・カレッジの学長に就任し、1959年に退職した。
教育と幼少期
ジェームズ・チャドウィックは1891年10月20日、チェシャー州ボリントンで、綿糸紡績工のジョン・ジョセフ・チャドウィックと家政婦のアン・メアリー・ノウルズの長男として生まれた。父方の祖父にちなんでジェームズと名付けられた。1895年、両親はマンチェスターに移り、彼を母方の祖父母に預けた。彼はボリントン・クロス小学校に通い、マンチェスター・グラマー・スクールの奨学金の申し出を受けたが、少額の授業料を払う余裕がなかったため、家族は断らざるを得なかった。代わりに、マンチェスターのセントラル・グラマー・スクールに通い、両親のもとに戻った。彼にはハリーとヒューバートという2人の弟がおり、妹は幼くして亡くなっていた。16歳のとき、大学奨学金の試験を2回受け、両方とも勝ち取った。[5] [6]
チャドウィックは、1908年に入学したヴィクトリア大学マンチェスター校に進学することとした。数学を学ぶつもりだったが、誤って物理学を履修してしまった。ほとんどの学生と同様に、彼は実家暮らしで、毎日大学まで4マイル (6.4 km) 歩いて通っていた。1年目の終わりに、彼は物理学を学ぶためのヘギンボトム奨学金を授与された。物理学科はアーネスト・ラザフォードが率いており、最終学年の学生に研究プロジェクトを割り当て、チャドウィックに2つの異なる放射源の放射性エネルギーの量を比較する方法を考案するよう指示した。そのアイデアは、それらを1グラム (0.035オンス) のラジウムの活動で測定できるというものであり、この測定単位は後にキュリーとして知られるようになる。ラザフォードの提案した方法は実行不可能であり、チャドウィックはそれを知っていたもののラザフォードに言うのを恐れたため、チャドウィックは主張を続け、最終的に必要な方法を考案した。この結果はチャドウィックの最初の論文となり、ラザフォードとの共著で1912年に出版された。[7]彼は1911年に一等成績で卒業した。 [8]
ガンマ線を測定する手段を考案したチャドウィックは、次にさまざまなガスや液体によるガンマ線の吸収を測定しました。このとき、結果として得られた論文は彼の名前だけで出版されました。彼は1912年に理学修士号（MSc）を授与され、ベイヤーフェローに任命されました。翌年、彼は1851年博覧会奨学金を授与され、ヨーロッパ大陸の大学で学び、研究することができました。彼は1913年にベルリンの物理工科大学に赴き、ハンス・ガイガーの下でベータ線を研究することを選びました。[9]ガイガーが当時開発したガイガーカウンターは以前の写真技術よりも精度が高く、彼はベータ線がこれまで考えられていたような離散的な線ではなく、特定の領域にピークを持つ連続的なスペクトルを生成することを実証することができました。[10] [11] [12] [13]ガイガーの研究室を訪れた際、アルバート・アインシュタインはチャドウィックにこう語った。「どちらか一方は説明できるが、両方を同時に説明することはできない。」 [ 12]連続スペクトルはその後何年もの間、説明できない現象のままであった。[14]
第一次世界大戦が始まったとき、チャドウィックはまだドイツにいて、ベルリン近郊のルーレーベン収容所に収容された。そこで彼は馬小屋に研究室を設け、放射性歯磨き粉などの即席の材料を使って科学実験を行うことを許された。[15]チャールズ・ドラモンド・エリスの助けを借りて、彼はリンのイオン化や一酸化炭素と塩素の光化学反応について研究した。[16] [17]彼は1918年11月にドイツとの休戦協定が発効した後に釈放され、マンチェスターの両親の家に戻り、1851年の博覧会の委員のために過去4年間の研究結果をまとめた。[18]
ラザフォードはチャドウィックにマンチェスターでの非常勤講師の職を与え、研究を続けさせた。[18]彼はプラチナ、銀、銅の原子核の電荷を調べ、これが原子番号と1.5%未満の誤差で同じであることを実験的に発見した。 [19] 1919年4月、ラザフォードはケンブリッジ大学のキャベンディッシュ研究所の所長となり、チャドウィックも数か月後に同研究所に加わった。チャドウィックは1920年にクラーク・マクスウェル奨学生となり、ケンブリッジのゴンヴィル・アンド・キーズ・カレッジで哲学博士（PhD）課程に入学した。彼の論文の前半は原子番号に関する研究で、後半は原子核内の力について研究した。1921年6月に学位を授与された。[20] 11月、彼はゴンヴィル・アンド・キーズ・カレッジのフェローになった。[21]
研究者
ケンブリッジ
チャドウィックのクラーク＝マクスウェル奨学生は1923年に期限が切れ、ロシアの物理学者ピョートル・カピッツァが後を継いだ。科学産業研究省諮問委員会の議長、ウィリアム・マコーミック卿は、チャドウィックがラザフォードの研究助手となるよう手配した。この役職で、チャドウィックはラザフォードが博士課程の学生を選ぶのを手伝った。その後数年間で、その中にはジョン・コッククロフト、ノーマン・フェザー、マーク・オリファントが含まれ、彼らはチャドウィックと親しい友人になった。多くの学生が何を研究したいのか分からなかったため、ラザフォードとチャドウィックがテーマを提案した。チャドウィックは研究所で発表されたすべての論文を編集した。[22]
1925年、チャドウィックはリバプールの株式仲買人の娘であるアイリーン・スチュワート・ブラウンと出会った。2人は1925年8月に結婚し[22] 、カピツァが花婿介添人を務めた。夫婦には1927年2月に生まれたジョアンナとジュディスという双子の娘がいた[24]。
チャドウィックは研究を続け、原子核の探究を続けた。1925年、スピンの概念によって物理学者はゼーマン効果を説明できるようになったが、説明できない異常も生じた。当時、原子核は陽子と電子で構成されていると考えられていたため、例えば質量数14の窒素の原子核には14個の陽子と7個の電子が含まれていると想定された。これにより質量と電荷は正しかったが、スピンは間違っていた。[25]
1928 年にケンブリッジでベータ粒子とガンマ線に関する会議が開かれ、チャドウィックは再びガイガーと会った。ガイガーは、博士課程修了生のヴァルター・ミュラーが改良したガイガーカウンターの新モデルを持参していた。チャドウィックは戦後ガイガーカウンターを使っていなかったが、この新しいガイガー・ミュラーカウンターは、ケンブリッジで当時使用されていたシンチレーション技術 (人間の目で観察する)を大幅に改善する可能性があった。このカウンターの主な欠点は、アルファ線、ベータ線、ガンマ線を検出することと、キャベンディッシュ研究所が実験で通常使用するラジウムがこれら 3 種類すべてを放出することであり、チャドウィックが考えていた測定には適していなかった。しかし、ポロニウムはアルファ線を放出するため、リーゼ・マイトナーはチャドウィックに約 2 ミリキュリー (約0.5μg）がドイツから輸入された。[26] [27]
ドイツでは、ヴァルター・ボーテと弟子のハーバート・ベッカーがポロニウムを使ってベリリウムにアルファ粒子をぶつけ、珍しい形の放射線を発生させていた。チャドウィックは、オーストラリアの1851年博覧会の学者ヒュー・ウェブスターに彼らの結果を再現させた。チャドウィックにとって、これは彼とラザフォードが何年も仮説を立てていたものの証拠であった。それは、電荷を持たない理論上の核粒子である中性子であった。 [26]その後、1932年1月にフェザーがチャドウィックの注意を別の驚くべき結果に引き付けた。フレデリックとイレーヌのジョリオ＝キュリーは、ポロニウムとベリリウムを発生源として、パラフィンワックスから陽子を叩き出すことに成功し、ガンマ線だと考えられていたものを発していた。ラザフォードとチャドウィックは、陽子はそれには重すぎるとして同意しなかった。しかし、中性子は同じ効果を達成するのにわずかなエネルギーしか必要としないだろうと考えた。ローマではエットーレ・マヨラナも同じ結論に達した。ジョリオ＝キュリー夫妻は中性子を発見したが、それを知らなかったのだ。[28]
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チャドウィックはフェザー[29]の助けを借りて、夜遅くまで働くことも多く、他の職務をすべて放棄して中性子の存在を証明することに専念した。彼は、ポロニウム源とベリリウム標的を含む円筒からなる簡単な装置を考案した。その結果生じる放射線は、パラフィンワックスなどの材料に向けられる。陽子である変位粒子は小さな電離箱に入り、オシロスコープで検出できる。[28] 1932年2月、中性子の実験を約2週間行った後、[15]チャドウィックはネイチャー誌に「中性子が存在する可能性」と題する手紙を送った。[30]彼は5月に「中性子の存在」と題する論文で発見の詳細を伝えた。[31] [32]彼の中性子の発見は、原子核を理解する上で画期的な出来事であった。ロバート・バッチャーとエドワード・コンドンはチャドウィックの論文を読んで、当時の理論における窒素のスピンのような異常は、中性子のスピンが1/2で窒素原子核が7個の陽子と7個の中性子で構成されているとすれば解決されるだろうと気づいた。[33] [34]
理論物理学者のニールス・ボーアとヴェルナー・ハイゼンベルクは、中性子が陽子と電子のペアではなく、陽子と電子のような基本的な核粒子である可能性があるかどうかを検討しました。 [35] [36] [37] [38] ハイゼンベルクは、中性子は新しい核粒子として最もよく説明されることを示しましたが、[37] [38]その正確な性質は不明のままでした。1933年のベーカリアン講演で、チャドウィックは中性子の質量は約1.0067 u。陽子と電子の合計質量は1.0078 u、これは陽子と電子の複合体としての中性子の結合エネルギーが約2 MeVで、これは妥当に思えたが[39] 、結合エネルギーがこれほど小さい粒子がどのようにして安定できるのかは理解しがたいものであった。[38] しかし、このような小さな質量差を推定するには、難しい精密測定が必要であり、1933年から1934年にかけていくつかの矛盾する結果が得られた。フレデリックとイレーヌのジョリオ＝キュリーは、ホウ素にアルファ粒子を照射して中性子の質量として大きな値を得たが、カリフォルニア大学のアーネスト・ローレンスのチームは小さな値を出した。[40] その後、ナチスドイツからの難民でキャベンディッシュ研究所の大学院生であったモーリス・ゴールドハーバーは、チャドウィックに、重陽子は208 Tl (当時はトリウム C"として知られていた)の 2.6 MeV ガンマ線によって光崩壊する可能性があると示唆した。
このプロセスから中性子の質量の正確な値を決定することができます。チャドウィックとゴールドハーバーはこれを試し、それが機能することを発見しました。[41] [42] [43] 彼らは生成された陽子の運動エネルギーを1.05 MeVと測定し、中性子の質量を方程式の未知数として残しました。チャドウィックとゴールドハーバーは、陽子と重陽子の質量に使用される値に応じて、それが1.0084または1.0090原子単位であると計算しました。[44] [43] （中性子の質量の現代受け入れられている値は中性子の 質量は陽子-電子対としては大きすぎた。[ 44 ]
中性子の発見により、チャドウィックは1932年に王立協会からヒューズ賞、 1935年にノーベル物理学賞、1950年にコプリー賞、 1951年にフランクリン賞を受賞した。 [6]彼の中性子の発見により、低速中性子を捕獲してベータ崩壊させることで、実験室でウランよりも重い元素を生成することが可能になった。他の原子核に存在する電気力によって反発される正に帯電したアルファ粒子とは異なり、中性子はクーロン障壁を克服する必要がないため、ウランなどの最も重い元素の核にも貫通して進入することができる。これはエンリコ・フェルミに、原子核と低速中性子の衝突によって引き起こされる核反応を研究するきっかけを与え、フェルミは1938年にノーベル賞を受賞した。[45]
ヴォルフガング・パウリは1930年12月4日、チャドウィックが1914年に報告したベータ線の連続スペクトルを説明するために別の種類の粒子を提唱した。ベータ線のエネルギーのすべてを説明できないため、エネルギー保存の法則は破られているように見えたが、パウリは別の未発見の粒子が関与していればこれを修正できると主張した。[46]パウリはこの粒子を中性子とも呼んだが、チャドウィックの中性子とは明らかに同じ粒子ではなかった。フェルミはこれを「小さな中性子」を意味するイタリア語でニュートリノと改名した。 [47] 1934年、フェルミはベータ崩壊の理論を提唱し、原子核から放出された電子は中性子が陽子、電子、ニュートリノに崩壊することによって生成されると説明した。[48] [49] ニュートリノは失われたエネルギーを説明できるが、質量が小さく電荷を持たない粒子を観測することは困難であった。ルドルフ・パイエルスとハンス・ベーテは、ニュートリノは地球を容易に通過できるため、検出される可能性は低いと計算した。[50] [51] フレデリック・ラインズとクライド・コーワンは、 1956年6月14日に近くの原子炉からの大きな反ニュートリノ流の中に検出器を設置してニュートリノを確認した。[52]
リバプール
イギリスで大恐慌が始まると、政府は科学への資金援助にますます倹約的になった。同時に、ローレンスが最近発明したサイクロトロンは実験核物理学に革命を起こすと期待されており、チャドウィックはキャベンディッシュ研究所もサイクロトロンを導入しなければ遅れをとるだろうと感じていた。そのため、彼はラザフォードに苛立ちを覚えた。ラザフォードは大型で高価な装置がなくても優れた核物理学はできると信じ、サイクロトロンの要請を断った。[53]
チャドウィック自身はビッグサイエンス全般、特にローレンスの批判者で、ローレンスのアプローチは不注意で、科学を犠牲にして技術に重点を置いたものだと考えていた。1933年のソルベー会議でローレンスが、無限のエネルギー源となる可能性があると主張する、これまで知られていなかった新しい粒子の存在を仮定したとき、チャドウィックは、その結果は装置の汚染に起因する可能性が高いと答えた。[54]ローレンスはバークレーで結果を再確認してチャドウィックが正しいことを発見したが、ラザフォードとオリファントはキャベンディッシュで調査を行い、重水素が融合してヘリウム3を形成し、ローレンスが観察した効果を引き起こすことを発見した。これはまた別の大きな発見だったが、オリファント・ラザフォード粒子加速器は最先端の高価な装置だった。[55] [56] [57] [58]
1935年3月、チャドウィックは妻の故郷にあるリバプール大学から、ライオネル・ウィルバーフォースの後任として、物理学のリヨン・ジョーンズ教授職のオファーを受けた。研究所は非常に時代遅れで、まだ直流電力で稼働していたが、チャドウィックはそのチャンスを逃さず、1935年10月1日に教授職に就いた。大学の名声は、1935年11月に発表されたチャドウィックのノーベル賞受賞によってすぐに高まった。[59]彼のメダルは2014年にオークションで32万9千ドルで売却された。[60]
チャドウィックはリバプールにサイクロトロンを購入しようとした。まず700ポンドを費やしてリバプールの老朽化した研究室を改修し、一部の部品を自社で製造できるようにした。[61]彼は大学を説得して2,000ポンドを提供し、王立協会からさらに2,000ポンドの助成金を獲得した。[62]サイクロトロンを建造するために、チャドウィックはカリフォルニア大学でローレンスと働いていた2人の若い専門家、バーナード・キンジーとハロルド・ウォークを招いた。地元のケーブル製造業者がコイル用の銅導体を寄付した。サイクロトロンの50トンの磁石はトラフォード・パークのメトロポリタン・ビッカース社によって製造され、真空チャンバーも同社が製造した。[63]サイクロトロンは1939年7月に完全に設置され稼働した。総費用5,184ポンドはチャドウィックが大学と王立協会から受け取った金額を上回ったため、チャドウィックは残りをノーベル賞賞金159,917クローネ（8,243ポンド）から支払った。[64]
リバプールでは医学部と理学部が密接に協力していた。チャドウィックは自動的に両学部の委員となり、1938年にダービー卿率いるリバプールの癌治療体制を調査する委員会に任命された。チャドウィックは、37インチサイクロトロンで生成される中性子と放射性同位元素は生化学プロセスの研究に利用でき、癌との戦いの武器になるかもしれないと予想した。[65] [66]
第二次世界大戦
チューブアロイとMAUDレポート
ドイツでは、オットー・ハーンとフリッツ・シュトラスマンがウランに中性子を照射し、より軽い元素であるバリウムが生成物の中にあることに気づいた。それまでは、このプロセスでは同じかより重い元素しか生成されていなかった。1939年1月、マイトナーと甥のオットー・フリッシュはこの結果を説明した論文で物理学界を驚かせた。[67]彼らは、中性子を照射されたウラン原子は2つのほぼ同じ破片に分裂する可能性があると理論化し、このプロセスを核分裂と呼んだ。彼らは、これにより約200 MeVのエネルギーが放出されると計算し、これは化学反応よりも桁違いに大きなエネルギー放出を意味し、[68]フリッシュは実験的に理論を確認した。[69]ハーンはすぐに、核分裂中に中性子が放出されると連鎖反応が起こる可能性があると指摘した。[70]フランスの科学者ピエール・ジョリオ、ハンス・フォン・ハルバン、リュー・コワルスキーは、すぐに核分裂ごとに1つ以上の中性子が放出されることを確認した。[71]アメリカの物理学者ジョン・ホイーラーとの共著論文で、ボーアは、天然ウランのわずか0.7％を占めるウラン235 同位体で核分裂が起こりやすいと理論化した。 [72] [73]
チャドウィックは1939年にドイツと再び戦争になる可能性はないと信じ、家族を連れてスウェーデン北部の人里離れた湖で休暇を過ごしていた。そのため、第二次世界大戦勃発の知らせは衝撃だった。再び戦争を強制収容所で過ごすのはいやだと決意したチャドウィックは、できるだけ早くストックホルムに向かったが、家族とストックホルムに到着すると、ストックホルムとロンドン間の航空便がすべて停止していた。彼らは不定期船でイギリスに戻った。リバプールに着くと、サイクロトロンで研究するために来ていたポーランド人の博士研究員ジョセフ・ロートブラットが、ポーランドからの資金援助が打ち切られ、今や困窮していることを知った。チャドウィックは、英語があまり理解できないロートブラットを講師としてすぐに雇った。[74]
1939年10月、チャドウィックは科学産業研究長官のサー・エドワード・アップルトンから、原子爆弾の実現可能性についての意見を求める手紙を受け取った。チャドウィックは慎重に返答した。可能性を否定はしなかったが、関連する多くの理論的、実際的困難を注意深く検討した。チャドウィックは、ロートブラットとともにウラン酸化物の特性をさらに調査することに決めた。[75] 1940年3月、バーミンガム大学のオットー・フリッシュとルドルフ・パイエルスが、フリッシュ・パイエルス覚書として知られる論文で関連する理論的問題を再検討した。彼らは、濃縮されていないウラン酸化物を見る代わりに、純粋なウラン235の球体に何が起こるかを考え、連鎖反応が起こる可能性があるだけでなく、わずか1キログラム（2.2ポンド）のウラン235で数トンのダイナマイトに相当するエネルギーを放出する可能性があることを発見しました。[76]
この問題をさらに調査するため、航空戦の科学的調査委員会（CSSAW）の特別小委員会、通称MAUD委員会が設立された。委員長はジョージ・トムソン卿で、当初のメンバーにはチャドウィックの他、マーク・オリファント、ジョン・コッククロフト、フィリップ・ムーンがいた。[77]他のチームがウラン濃縮技術を調査していた一方で、リバプールのチャドウィックのチームはウラン235の核断面積の測定に集中した。 [78] 1941年4月までに、ウラン235の臨界質量は8キログラム（18ポンド）以下かもしれないことが実験的に確認された。 [79]こうした問題に関する彼の研究は、リバプールの彼の研究室の周囲がドイツ空軍によってほぼ絶え間なく爆撃されたことで複雑化した。窓は頻繁に吹き飛ばされたため、ボール紙で取り替えられた。[80]
1941年7月、チャドウィックはMAUD報告書の最終草稿執筆者に選ばれ、 1941年10月にヴァネヴァー・ブッシュがフランクリン・D・ルーズベルト大統領 に提出したこの報告書は、米国政府に何百万ドルもの資金を原子爆弾開発につぎ込むきっかけを与えた。[81]ジョージ・B・ペグラムとハロルド・ユーリーが、現在チューブ・アロイズ[82]として知られるこのプロジェクトの進行状況を見るために英国を訪れた際、チャドウィックは彼らにこう伝えることができた。「爆弾は機能しないと言いたいところですが、私は90パーセントの確率で機能すると確信しています。」[82]
原爆プロジェクトに関する最近の著書で、グラハム・ファーメロは「チャドウィックはチャーチルに原爆を渡すために他のどの科学者よりも多くのことをした。…チャドウィックは限界点に近いテストを受けた」と書いている。[84]眠れないほど心配したチャドウィックは睡眠薬に頼り、残りの人生の大半を睡眠薬を飲み続けた。チャドウィックは後に、「核爆弾は可能であるだけでなく、避けられないものである。遅かれ早かれ、これらのアイデアは我々に特有なものではない。誰もがすぐに考え、どこかの国がそれを実行するだろう」と悟ったと述べている。[85]ヘルマン・ボンディ卿は、当時のイギリス物理学の第一人者がラザフォードではなくチャドウィックだったのは幸運だったと示唆している。そうでなければ、後者の名声がチャドウィックの原爆の見通しを「楽しみにしている」興味を圧倒していたかもしれないからだ。[86]
マンハッタン計画
空爆の危険があったため、チャドウィック夫妻は政府の避難計画の一環として双子をカナダに送った。[87]チャドウィックはチューブ・アロイズをカナダに移すことに消極的で、同位体分離プラントを設置するにはイギリスのほうが適していると考えていた。[88] 1942年には、この取り組みの規模の大きさがさらに明らかになった。パイロットプラントでも100万ポンド以上かかり、イギリスの資源を圧迫することになる。本格的なプラントは2500万ポンド前後かかると見積もられていた。アメリカで建設しなければならなかった。[89]イギリスが共同プロジェクトが必要だと確信するようになったのと同時に、アメリカのマンハッタン計画の進捗状況はイギリスの協力がそれほど重要ではなくなったように思えたが、アメリカは依然としてチャドウィックの才能を活用することに熱心だった。[90]
協力の問題は最高レベルで取り上げられなければならなかった。1943年9月、ウィンストン・チャーチル首相とルーズベルト大統領はケベック協定を交渉し、英国、米国、カナダ間の協力を復活させた。チャドウィック、オリファント、パイエルス、サイモンは、チューブアロイ社の取締役であるウォレス・エイカーズ卿からマンハッタン計画に従事するために米国に召喚された。ケベック協定により、共同プロジェクトを指揮する新しい合同政策委員会が設立された。米国人はエイカーズを嫌っていたため、チャドウィックは合同政策委員会の技術顧問と英国使節団の長に任命された。[91]
リバプールの責任者をロートブラットに任せ、チャドウィックは1943年11月にマンハッタン計画の施設を視察し始めた。ただしプルトニウムが生産されていたハンフォード施設は見学を許されなかった。彼はグローブスと副官を除けば、ウラン爆弾に関するアメリカの研究・生産施設すべてに立ち入ることができる唯一の人物となった。テネシー州オークリッジのK-25 ガス拡散施設での作業を観察し、チャドウィックは戦時中の英国にこの施設を建設するという自分の考えがいかに間違っていたかを悟った。この巨大な構造物はドイツ空軍から隠すことは絶対にできなかっただろう。[92] 1944年初頭、彼は妻と双子とともにニューメキシコ州ロスアラモスに移住した。双子たちはカナダ訛りで話していた。 [93]安全上の理由から、彼はジェームズ・チャフィーという偽名を与えられた。[94]
チャドウィックは、アメリカ人はイギリスの援助を必要としていないが、計画を早期に成功裏に終わらせるにはイギリスの援助がまだ役立つ可能性があることを認めた。マンハッタン計画の責任者であるレスリー・R・グローブス・ジュニア少将 と緊密に協力しながら、彼はこの取り組みを支援するためにできる限りのことをしようとした。 [95]彼はまた、チャドウィックが関与していた戦後のイギリスの核兵器計画を促進するために、計画のできるだけ多くの部分にイギリスの科学者を配置するよう努めた。チャドウィックを介してグローブスから特定の科学者の要請があったが、現在彼らを雇用している企業、省庁、大学は即座に拒否する傾向があり、チューブ・アロイズに与えられた最優先事項によってその要請は覆された。[96]結果として、イギリスのチームは計画の成功に不可欠であった。[97]
チャドウィックはイギリスの誰よりもこのプロジェクトについてよく知っていたが、[98]ハンフォードの敷地に入ることはできなかった。ポータル卿は1946年にハンフォードの見学を申し出られた。「これは戦時中チャドウィックが立ち入りを拒否された唯一の工場であり、彼は今、ポータルに同行できるかとグローブスに尋ねた。グローブスは、同行できるが、そうすると『ポータルはあまり見ることができないだろう』と答えた。」[99]チャドウィックは、その功績により、1945年1月1日に新年叙勲でナイトの称号を授与された。[100]彼はこれをチューブアロイズプロジェクト全体の仕事に対する評価だと考えた。[101]
1945年初めまでに、チャドウィックはほとんどの時間をワシントンDCで過ごすようになり、家族は1945年4月にロスアラモスからワシントンのデュポンサークルの家へ転居した。 [101]彼は、ヘンリー・メイトランド・ウィルソン陸軍元帥が英国による対日原爆使用の同意を与えた7月4日の統合政策委員会の会議に出席し、 [102]また、最初の原爆が爆発した7月16日のトリニティ核実験にも出席した。 [103]実験ピットの中には、ポロニウム・ベリリウム変調中性子起爆装置があり、これはチャドウィックが10年以上前に中性子を発見した際に使用した技術を発展させたものだった。[104]マンハッタン計画に所属していたニューヨークタイムズの記者ウィリアム・L・ローレンスは、「人類の運命にこれほど大きな影響を及ぼすような発見が現実のものとなるのを、歴史上誰も見たことがない」と書いている。[105]
晩年
戦争が終わった直後、チャドウィックは原子力諮問委員会（ACAE）に任命された。また、国連原子力委員会の英国科学顧問にも任命された。チャドウィックは、英国が独自の核兵器を取得する必要があるというチャドウィックの信念に反対したACAEの同僚パトリック・ブラケットと衝突したが、最終的に採用されたのはチャドウィックの立場だった。1946年に彼が英国に戻ったとき、国は依然として戦時中の配給制と物資不足に悩まされていた。[106]
当時、リバプール大学の副学長であったジェームズ・マウントフォード卿は日記に「チャドウィックほど肉体的にも精神的にも精神的にも疲れた男は見たことがなかった」と記している。なぜなら彼は「より幸運な人間が覗き見ることもできないほどの道徳的決断の深淵に陥り、科学的研究から生じるほとんど耐え難い責任の苦悩に苦しんだ」からである。[107]
1948年、チャドウィックはゴンヴィル・アンド・キーズ・カレッジの学長になるという申し出を受け入れた。この職は名誉あるものの、定義が曖昧だった。学長はカレッジの名目上の長であるが、実際の権限は13人のフェローで構成される評議会にあり、そのうちの1人が学長であった。学長として、チャドウィックはカレッジの学術的評判の向上に努めた。彼は研究フェローシップの数を31から49に増やし、カレッジに才能を呼び込むよう努めた。[108]これには、1951年に中国の生化学者ティエンチン・ツァオ[109]とハンガリー生まれの経済学者ピーター・バウアーを雇うなど、物議を醸す決定が含まれていた。農民反乱として知られるようになったこの反乱で、パトリック・ハドリー率いるフェローたちはチャドウィックの古い友人を評議会から排除し、バウアーを代わりに任命した。その後数年間でチャドウィックの友人たちはさらに排除され、彼は1958年11月に引退した。彼が修士課程を修了していた間に、ゴンヴィル・アンド・キーズ・カレッジの博士課程の学生だったフランシス・クリックとジェームズ・ワトソンがDNAの構造を発見した。[108]
1970年代になるとチャドウィックは衰弱し、80歳の誕生日を祝うためにリバプールに旅行した以外は、ほとんどアパートから出なくなった。生涯無神論者だった彼は、晩年に宗教的信仰を受け入れる理由がなかった。彼は1974年7月24日に眠っている間に亡くなった。[110]
栄誉
- 1927年に王立協会の会員に選出された。 [111]
- 米国功労勲章、
- ドイツのプール・ル・メリット。 [110]
- 1946年オランダ王立芸術科学アカデミー外国人会員
- 1948年にアメリカ哲学協会の国際会員となった。 [112]
- 1970年1月1日、科学への貢献により新年栄誉勲章を受章し[113] 、バッキンガム宮殿で叙勲式に出席した。
遺産
- チャドウィックの文書はケンブリッジのチャーチル・アーカイブ・センターに保管されており、一般に公開されている。[114]
- リバプール大学チャドウィック研究所[115]
- サー・ジェームズ・チャドウィック実験物理学教授。リバプール大学。1991年に生誕100周年を記念して命名された。[116]
- ジェームズ・チャドウィックビルにはマンチェスター大学化学工学・分析科学学部の一部と持続可能なエンジニアリングのための産業ハブが入っています。[117]
- イギリス原子力庁の公式歴史家ローナ・アーノルドはチャドウィックを「物理学者、科学者、外交官、そして善良で賢明で人道的な人物」と評した。 [118]
- チャドウィック（クレーター）、月面[119]
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さらに読む
ウィキメディア・コモンズには、ジェームズ・チャドウィックに関連するメディアがあります。
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外部リンク
- 1969 年 4 月 15 日、アメリカ物理学会、ニールス ボーア図書館およびアーカイブのジェームズ チャドウィックとのオーラル ヒストリー インタビュー記録 – セッション I
- 1969 年 4 月 16 日、アメリカ物理学会、ニールス ボーア図書館およびアーカイブのジェームズ チャドウィックとのオーラル ヒストリー インタビューの記録 – セッション II
- 1969 年 4 月 17 日、アメリカ物理学会、ニールス ボーア図書館およびアーカイブのジェームズ チャドウィックとのオーラル ヒストリー インタビューの記録 – セッション III
- 1969 年 4 月 20 日、アメリカ物理学会、ニールス ボーア図書館およびアーカイブでのジェームズ チャドウィックとのオーラル ヒストリー インタビューの記録 – セッション IV
- Nobelprize.org の James Chadwick 氏
