Sir James Chadwick , CH , FRS (20 de octubre de 1891 - 24 de julio de 1974) fue un físico inglés que recibió el Premio Nobel de Física de 1935 por su descubrimiento del neutrón en 1932. En 1941, escribió el borrador final del Informe MAUD. , que inspiró al gobierno de Estados Unidos a iniciar serios esfuerzos de investigación sobre bombas atómicas . Fue el jefe del equipo británico que trabajó en el Proyecto Manhattan durante la Segunda Guerra Mundial . Fue nombrado caballero en Gran Bretaña en 1945 por sus logros en física.
Chadwick se graduó en la Universidad Victoria de Manchester en 1911, donde estudió con Ernest Rutherford (conocido como el "padre de la física nuclear"). [2] En Manchester, continuó estudiando con Rutherford hasta que obtuvo su maestría en 1913. El mismo año, Chadwick recibió una beca de investigación de 1851 de la Comisión Real para la Exposición de 1851 . Eligió estudiar la radiación beta con Hans Geiger en Berlín. Utilizando el contador Geiger recientemente desarrollado por Geiger , Chadwick pudo demostrar que la radiación beta producía un espectro continuo , y no líneas discretas como se había pensado. Todavía en Alemania cuando estalló la Primera Guerra Mundial en Europa, pasó los siguientes cuatro años en el campo de internamiento de Ruhleben .
Después de la guerra, Chadwick siguió a Rutherford al Laboratorio Cavendish de la Universidad de Cambridge , donde Chadwick obtuvo su título de Doctor en Filosofía bajo la supervisión de Rutherford en Gonville and Caius College, Cambridge , en junio de 1921. Fue subdirector de investigación de Rutherford en el Laboratorio Cavendish. Laboratorio durante más de una década en una época en la que era uno de los centros más importantes del mundo para el estudio de la física, atrayendo a estudiantes como John Cockcroft , Norman Feather y Mark Oliphant . Chadwick siguió su descubrimiento del neutrón midiendo su masa . Anticipó que los neutrones se convertirían en un arma importante en la lucha contra el cáncer. Chadwick dejó el Laboratorio Cavendish en 1935 para convertirse en profesor de física en la Universidad de Liverpool , donde renovó un laboratorio anticuado y, instalando un ciclotrón , lo convirtió en un importante centro para el estudio de la física nuclear .
Durante la Segunda Guerra Mundial, Chadwick llevó a cabo investigaciones como parte del proyecto Tube Alloys para construir una bomba atómica, mientras su laboratorio de Manchester y sus alrededores eran acosados por los bombardeos de la Luftwaffe . Cuando el Acuerdo de Quebec fusionó su proyecto con el Proyecto Americano Manhattan, pasó a formar parte de la Misión Británica y trabajó en el Laboratorio de Los Álamos y en Washington, DC. Sorprendió a todos al ganarse la confianza casi total de la directora del proyecto, Leslie R. Groves. , Jr. Por sus esfuerzos, Chadwick recibió el título de caballero con honores de Año Nuevo el 1 de enero de 1945 . En julio de 1945, presenció la prueba nuclear Trinity . Después de esto, se desempeñó como asesor científico británico de la Comisión de Energía Atómica de las Naciones Unidas. Incómodo con la tendencia hacia la Gran Ciencia , se convirtió en Maestro de Gonville and Caius College en 1948. Se jubiló en 1959.
James Chadwick nació en Bollington , Cheshire , el 20 de octubre de 1891, [3] [4] el primer hijo de John Joseph Chadwick, un hilandero de algodón, y Anne Mary Knowles, una empleada doméstica. Fue nombrado James en honor a su abuelo paterno. En 1895, sus padres se trasladaron a Manchester , dejándolo al cuidado de sus abuelos maternos. Asistió a la escuela primaria Bollington Cross y le ofrecieron una beca para la escuela secundaria de Manchester , que su familia tuvo que rechazar porque no podían pagar las pequeñas matrículas que aún debían pagar. En cambio, asistió a la Central Grammar School for Boys en Manchester, donde se reunió con sus padres. Ahora tenía dos hermanos menores, Harry y Hubert; una hermana había muerto en la infancia. A los 16 años se presentó a dos exámenes para obtener becas universitarias y ganó ambos. [5] [6]
Chadwick decidió asistir a la Universidad Victoria de Manchester , a la que ingresó en 1908. Tenía la intención de estudiar matemáticas, pero se matriculó en física por error. Como la mayoría de los estudiantes, vivía en casa y caminaba 6,4 kilómetros (4 millas) hasta la universidad y regresaba todos los días. Al final de su primer año, recibió una beca Heginbottom para estudiar física. El departamento de física estaba dirigido por Ernest Rutherford , quien asignó proyectos de investigación a estudiantes de último año, y encargó a Chadwick que ideara un medio para comparar la cantidad de energía radiactiva de dos fuentes diferentes. La idea era que pudieran medirse en términos de la actividad de 1 gramo (0,035 oz) de radio , unidad de medida que se conocería como curie . El enfoque sugerido por Rutherford era inviable (algo que Chadwick sabía pero tenía miedo de decirle a Rutherford), por lo que Chadwick siguió adelante y finalmente ideó el método requerido. Los resultados se convirtieron en el primer artículo de Chadwick, que, en coautoría con Rutherford, se publicó en 1912. [7] Se graduó con honores de primera clase en 1911. [8]
Habiendo ideado un medio para medir la radiación gamma, Chadwick procedió a medir la absorción de rayos gamma por varios gases y líquidos. Esta vez el artículo resultante se publicó únicamente bajo su nombre. Obtuvo su título de Maestría en Ciencias (MSc) en 1912 y fue nombrado Beyer Fellow. Al año siguiente recibió una Beca de la Exposición de 1851 , que le permitió estudiar e investigar en una universidad de Europa continental. Eligió ir al Physikalisch-Technische Reichsanstalt de Berlín en 1913 para estudiar la radiación beta con Hans Geiger . [9] Utilizando el contador Geiger recientemente desarrollado por Geiger , que proporcionaba más precisión que las técnicas fotográficas anteriores, pudo demostrar que la radiación beta no producía líneas discretas , como se pensaba anteriormente, sino más bien un espectro continuo con picos en ciertas regiones. . [10] [11] [12] [13] En una visita al laboratorio de Geiger, Albert Einstein le dijo a Chadwick que: "Puedo explicar cualquiera de estas cosas, pero no puedo explicar ambas al mismo tiempo". [12] El espectro continuo seguiría siendo un fenómeno inexplicable durante muchos años . [14]
Chadwick todavía estaba en Alemania al comienzo de la Primera Guerra Mundial y fue internado en el campo de internamiento de Ruhleben, cerca de Berlín, donde se le permitió instalar un laboratorio en los establos y realizar experimentos científicos utilizando materiales improvisados, como pasta de dientes radiactiva . [15] Con la ayuda de Charles Drummond Ellis , trabajó en la ionización del fósforo y en la reacción fotoquímica del monóxido de carbono y el cloro . [16] [17] Fue liberado después de que el Armisticio con Alemania entró en vigor en noviembre de 1918, y regresó a la casa de sus padres en Manchester, donde escribió sus hallazgos durante los cuatro años anteriores para los comisionados de la Exposición de 1851. [18]
Rutherford le dio a Chadwick un puesto docente a tiempo parcial en Manchester, lo que le permitió continuar investigando. [18] Observó la carga nuclear del platino , la plata y el cobre , y descubrió experimentalmente que era lo mismo que el número atómico con un error de menos del 1,5 por ciento. [19] En abril de 1919, Rutherford se convirtió en director del Laboratorio Cavendish de la Universidad de Cambridge , y Chadwick se unió a él allí unos meses más tarde. Chadwick recibió una beca Clerk-Maxwell en 1920 y se matriculó como estudiante de Doctorado en Filosofía (PhD) en Gonville and Caius College, Cambridge . La primera mitad de su tesis fue su trabajo con números atómicos. En el segundo, observó las fuerzas dentro del núcleo . Su título fue otorgado en junio de 1921. [20] En noviembre, se convirtió en miembro de Gonville and Caius College. [21]
La beca Clerk-Maxwell de Chadwick expiró en 1923 y fue sucedido por el físico ruso Pyotr Kapitza . El presidente del Consejo Asesor del Departamento de Investigación Científica e Industrial , Sir William McCormick, dispuso que Chadwick se convirtiera en subdirector de investigación de Rutherford. En este cargo, Chadwick ayudó a Rutherford a seleccionar estudiantes de doctorado. Durante los años siguientes, estos incluirían a John Cockcroft , Norman Feather y Mark Oliphant , quienes se convertirían en firmes amigos de Chadwick. Como muchos estudiantes no tenían idea de lo que querían investigar, Rutherford y Chadwick sugerían temas. Chadwick editó todos los artículos producidos por el laboratorio. [22]
En 1925, Chadwick conoció a Aileen Stewart-Brown, hija de un corredor de bolsa de Liverpool. Los dos se casaron en agosto de 1925, [22] con Kapitza como padrino. La pareja tuvo hijas gemelas, Joanna y Judith, que nacieron en febrero de 1927. [24]
En su investigación, Chadwick continuó sondeando el núcleo. En 1925, el concepto de espín había permitido a los físicos explicar el efecto Zeeman , pero también creaba anomalías inexplicables. En aquella época se creía que el núcleo estaba formado por protones y electrones, por lo que se suponía que el núcleo de nitrógeno , por ejemplo, con un número másico de 14, contenía 14 protones y 7 electrones. Esto le dio la masa y la carga correctas, pero el giro incorrecto. [25]
En una conferencia celebrada en Cambridge sobre partículas beta y rayos gamma en 1928, Chadwick volvió a encontrarse con Geiger. Geiger había traído consigo un nuevo modelo de su contador Geiger, que había sido mejorado por su estudiante postdoctoral Walther Müller . Chadwick no había utilizado uno desde la guerra, y el nuevo contador Geiger-Müller era potencialmente una mejora importante con respecto a las técnicas de centelleo que se utilizaban entonces en Cambridge, que dependían del ojo humano para la observación. El mayor inconveniente era que detectaba radiaciones alfa , beta y gamma , y el radio, que normalmente utilizaba el laboratorio Cavendish en sus experimentos, emitía las tres y, por tanto, no era adecuado para lo que Chadwick tenía en mente. Sin embargo, el polonio es un emisor alfa, y Lise Meitner le envió a Chadwick unos 2 milicurios (unos0,5 μg ) de Alemania . [26] [27]
En Alemania, Walther Bothe y su alumno Herbert Becker habían utilizado polonio para bombardear berilio con partículas alfa, produciendo una forma inusual de radiación. Chadwick hizo que su académico australiano de la Exposición de 1851, Hugh Webster, duplicara sus resultados. Para Chadwick, esto era evidencia de algo que él y Rutherford habían estado planteando como hipótesis durante años: el neutrón , una teórica partícula nuclear sin carga eléctrica. [26] Luego, en enero de 1932, Feather llamó la atención de Chadwick sobre otro resultado sorprendente. Frédéric e Irène Joliot-Curie habían logrado extraer protones de la cera de parafina utilizando polonio y berilio como fuente de lo que pensaban que era radiación gamma. Rutherford y Chadwick no estuvieron de acuerdo; los protones eran demasiado pesados para eso. Pero los neutrones necesitarían sólo una pequeña cantidad de energía para lograr el mismo efecto. En Roma, Ettore Majorana llegó a la misma conclusión: los Joliot-Curie habían descubierto el neutrón pero no lo sabían. [28]
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Chadwick abandonó todas sus otras responsabilidades para concentrarse en demostrar la existencia del neutrón, con la ayuda de Feather [29] y trabajando frecuentemente hasta altas horas de la noche. Ideó un aparato simple que consistía en un cilindro que contenía una fuente de polonio y un objetivo de berilio. La radiación resultante podría entonces dirigirse a un material como la cera de parafina. Las partículas desplazadas, que eran protones, entrarían en una pequeña cámara de ionización donde podrían ser detectadas con un osciloscopio . [28] En febrero de 1932, después de sólo dos semanas de experimentación con neutrones, [15] Chadwick envió una carta a Nature titulada "Posible existencia de un neutrón". [30] Comunicó sus hallazgos en detalle en un artículo enviado a Proceedings of the Royal Society A titulado "La existencia de un neutrón" en mayo. [31] [32] Su descubrimiento del neutrón fue un hito en la comprensión del núcleo. Al leer el artículo de Chadwick, Robert Bacher y Edward Condon se dieron cuenta de que las anomalías en la teoría entonces vigente, como el espín del nitrógeno, se resolverían si el neutrón tuviera un espín de 1/2 y que un núcleo de nitrógeno estuviera formado por siete protones y siete neutrones. . [33] [34]
Los físicos teóricos Niels Bohr y Werner Heisenberg consideraron si el neutrón podría ser una partícula nuclear fundamental como el protón y el electrón, en lugar de un par protón-electrón. [35] [36] [37] [38] Heisenberg demostró que el neutrón se describía mejor como una nueva partícula nuclear, [37] [38] pero su naturaleza exacta seguía sin estar clara. En su Conferencia Bakerian de 1933 , Chadwick estimó que un neutrón tenía una masa de aproximadamente1,0067 u . Como un protón y un electrón tenían una masa combinada de1,0078 u , esto implicaba que el neutrón como compuesto de protón-electrón tenía una energía de enlace de aproximadamente2 MeV , lo que parecía razonable, [39] aunque era difícil entender cómo una partícula con tan poca energía de enlace podía ser estable. [38] Sin embargo, estimar una diferencia de masa tan pequeña requirió mediciones precisas desafiantes, y en 1933-1934 se obtuvieron varios resultados contradictorios. Bombardeando boro con partículas alfa, Frédéric e Irène Joliot-Curie obtuvieron un valor grande para la masa de un neutrón, pero el equipo de Ernest Lawrence de la Universidad de California produjo uno pequeño. [40] Luego Maurice Goldhaber , un refugiado de la Alemania nazi y estudiante de posgrado en el Laboratorio Cavendish, sugirió a Chadwick que los deuterones podrían fotodesintegrarse mediante los rayos gamma de 2,6 MeV de 208 Tl (entonces conocido como torio C" ):
A partir de este proceso se pudo determinar un valor exacto de la masa del neutrón. Chadwick y Goldhaber intentaron esto y descubrieron que funcionaba. [41] [42] [43] Midieron la energía cinética del protón producido como 1,05 MeV, dejando la masa del neutrón como incógnita en la ecuación. Chadwick y Goldhaber calcularon que eran 1,0084 o 1,0090 unidades atómicas, dependiendo de los valores utilizados para las masas del protón y del deuterón. [44] [43] (El valor moderno aceptado para la masa del neutrón es1,008 66 u .) La masa del neutrón era demasiado grande para ser un par protón-electrón. [44]
Por su descubrimiento del neutrón, Chadwick recibió la Medalla Hughes de la Royal Society en 1932, el Premio Nobel de Física en 1935, la Medalla Copley en 1950 y la Medalla Franklin en 1951. [6] Su descubrimiento del neutrón lo hizo Es posible producir elementos más pesados que el uranio en el laboratorio mediante la captura de neutrones lentos seguida de una desintegración beta . A diferencia de las partículas alfa cargadas positivamente , que son repelidas por las fuerzas eléctricas presentes en los núcleos de otros átomos, los neutrones no necesitan superar ninguna barrera de Coulomb y, por tanto, pueden penetrar y entrar en los núcleos incluso de los elementos más pesados, como el uranio. Esto inspiró a Enrico Fermi a investigar las reacciones nucleares provocadas por colisiones de núcleos con neutrones lentos, trabajo por el que Fermi recibiría el Premio Nobel en 1938. [45]
Wolfgang Pauli propuso otro tipo de partícula el 4 de diciembre de 1930 para explicar el espectro continuo de la radiación beta que Chadwick había informado en 1914. Dado que no se podía explicar toda la energía de la radiación beta, parecía violarse la ley de conservación de la energía. , pero Pauli argumentó que esto podría corregirse si estuviera involucrada otra partícula no descubierta. [46] Pauli también llamó a esta partícula neutrón, pero claramente no era la misma partícula que el neutrón de Chadwick. Fermi lo rebautizó como neutrino , que en italiano significa "pequeño neutrón". [47] En 1934, Fermi propuso su teoría de la desintegración beta que explicaba que los electrones emitidos desde el núcleo fueron creados por la desintegración de un neutrón en un protón, un electrón y un neutrino. [48] [49] El neutrino podría explicar la energía faltante, pero una partícula con poca masa y sin carga eléctrica era difícil de observar. Rudolf Peierls y Hans Bethe calcularon que los neutrinos podían atravesar fácilmente la Tierra, por lo que las posibilidades de detectarlos eran escasas. [50] [51] Frederick Reines y Clyde Cowan confirmarían el neutrino el 14 de junio de 1956 colocando un detector dentro de un gran flujo de antineutrinos de un reactor nuclear cercano. [52]
Con el inicio de la Gran Depresión en el Reino Unido , el gobierno se volvió más parsimonioso con la financiación de la ciencia. Al mismo tiempo, el reciente invento de Lawrence, el ciclotrón , prometía revolucionar la física nuclear experimental, y Chadwick sintió que el laboratorio Cavendish se quedaría atrás a menos que también adquiriera uno. Por lo tanto, se irritó con Rutherford, quien se aferraba a la creencia de que aún se podía hacer una buena física nuclear sin equipos grandes y costosos, y rechazó la solicitud de un ciclotrón. [53]
El propio Chadwick era un crítico de la gran ciencia en general, y de Lawrence en particular, cuyo enfoque consideraba descuidado y centrado en la tecnología a expensas de la ciencia. Cuando Lawrence postuló la existencia de una partícula nueva y hasta entonces desconocida que, según él, era una posible fuente de energía ilimitada en la Conferencia Solvay de 1933, Chadwick respondió que los resultados eran más probablemente atribuibles a la contaminación del equipo. [54] Mientras Lawrence volvía a verificar sus resultados en Berkeley solo para descubrir que Chadwick estaba en lo cierto, Rutherford y Oliphant llevaron a cabo una investigación en Cavendish que encontró que el deuterio se fusiona para formar helio-3 , causando así el efecto que Lawrence había observado. Este fue otro descubrimiento importante, pero el acelerador de partículas Oliphant-Rutherford era un equipo costoso y de última generación. [55] [56] [57] [58]
En marzo de 1935, Chadwick recibió una oferta de la Cátedra Lyon Jones de Física en la Universidad de Liverpool , en la ciudad natal de su esposa, para suceder a Lionel Wilberforce . El laboratorio era tan anticuado que todavía funcionaba con electricidad de corriente continua , pero Chadwick aprovechó la oportunidad y asumió la cátedra el 1 de octubre de 1935. El prestigio de la universidad pronto se vio reforzado por el Premio Nobel de Chadwick, que se anunció en noviembre de 1935. [59] Su La medalla se vendió en una subasta en 2014 por 329.000 dólares. [60]
Chadwick se propuso adquirir un ciclotrón para Liverpool. Comenzó gastando 700 libras esterlinas para renovar los anticuados laboratorios de Liverpool, de modo que algunos componentes pudieran fabricarse internamente. [61] Pudo persuadir a la universidad para que proporcionara £ 2.000 y obtuvo una subvención por otras £ 2.000 de la Royal Society. [62] Para construir su ciclotrón, Chadwick contrató a dos jóvenes expertos, Bernard Kinsey y Harold Walke, que habían trabajado con Lawrence en la Universidad de California. Un fabricante de cables local donó el conductor de cobre para las bobinas. El imán de 50 toneladas del ciclotrón fue fabricado en Trafford Park por Metropolitan-Vickers , que también fabricó la cámara de vacío. [63] El ciclotrón estuvo completamente instalado y funcionando en julio de 1939. El costo total de £ 5,184 era más de lo que Chadwick había recibido de la Universidad y la Royal Society, por lo que Chadwick pagó el resto de sus 159,917 coronas (£ 8,243) en dinero del Premio Nobel. . [64]
En Liverpool, las facultades de Medicina y Ciencias trabajaron estrechamente. Chadwick fue automáticamente miembro del comité de ambas facultades y en 1938 fue designado miembro de una comisión encabezada por Lord Derby para investigar los arreglos para el tratamiento del cáncer en Liverpool. Chadwick anticipó que los neutrones y los isótopos radiactivos producidos con el ciclotrón de 37 pulgadas podrían usarse para estudiar procesos bioquímicos y convertirse en un arma en la lucha contra el cáncer. [65] [66]
En Alemania, Otto Hahn y Fritz Strassmann bombardearon uranio con neutrones y observaron que el bario , un elemento más ligero, se encontraba entre los productos producidos. Hasta ahora, mediante el proceso sólo se producían elementos iguales o más pesados. En enero de 1939, Meitner y su sobrino Otto Frisch sorprendieron a la comunidad física con un artículo que explicaba este resultado . [67] Teorizaron que los átomos de uranio bombardeados con neutrones pueden romperse en dos fragmentos aproximadamente iguales, un proceso que llamaron fisión . Calcularon que esto daría como resultado la liberación de aproximadamente 200 MeV , lo que implica una liberación de energía de órdenes de magnitud mayor que las reacciones químicas, [68] y Frisch confirmó su teoría experimentalmente. [69] Hahn pronto observó que si se liberaban neutrones durante la fisión, entonces era posible una reacción en cadena. [70] Los científicos franceses, Pierre Joliot , Hans von Halban y Lew Kowarski , pronto verificaron que efectivamente se emitía más de un neutrón por fisión. [71] En un artículo en coautoría con el físico estadounidense John Wheeler , Bohr teorizó que era más probable que ocurriera fisión en el isótopo uranio-235 , que constituía sólo el 0,7 por ciento del uranio natural. [72] [73]
Chadwick no creía que hubiera ninguna posibilidad de otra guerra con Alemania en 1939 y llevó a su familia de vacaciones a un lago remoto en el norte de Suecia. Por ello, la noticia del estallido de la Segunda Guerra Mundial fue una sorpresa. Decidido a no pasar otra guerra en un campo de internamiento, Chadwick se dirigió a Estocolmo lo más rápido que pudo, pero cuando llegó allí con su familia, descubrió que todo el tráfico aéreo entre Estocolmo y Londres había sido suspendido. Regresaron a Inglaterra en un barco de vapor . Cuando llegó a Liverpool, Chadwick descubrió que Joseph Rotblat , un becario postdoctoral polaco que había venido a trabajar con el ciclotrón, ahora se encontraba en la indigencia, ya que no podía recibir fondos de Polonia. Chadwick contrató rápidamente a Rotblat como profesor, a pesar de su pobre conocimiento del inglés. [74]
En octubre de 1939, Chadwick recibió una carta de Sir Edward Appleton , secretario del Departamento de Investigación Científica e Industrial, pidiéndole su opinión sobre la viabilidad de una bomba atómica . Chadwick respondió con cautela. No descartó la posibilidad, pero repasó cuidadosamente las muchas dificultades teóricas y prácticas involucradas. Chadwick decidió investigar más a fondo las propiedades del óxido de uranio con Rotblat. [75] En marzo de 1940, Otto Frisch y Rudolf Peierls de la Universidad de Birmingham reexaminaron las cuestiones teóricas involucradas en un artículo que se conoció como el memorando Frisch-Peierls . En lugar de observar el óxido de uranio no enriquecido, consideraron lo que sucedería con una esfera de uranio-235 puro y descubrieron que no sólo podría ocurrir una reacción en cadena, sino que podría requerir tan solo 1 kilogramo (2,2 libras) de uranio-235. 235, y desatar la energía de toneladas de dinamita. [76]
Se creó un subcomité especial del Comité para el Estudio Científico de la Guerra Aérea (CSSAW), conocido como Comité MAUD , para investigar el asunto más a fondo. Estaba presidido por Sir George Thomson y entre sus miembros originales se encontraba Chadwick, junto con Mark Oliphant, John Cockcroft y Philip Moon . [77] Mientras otros equipos investigaban técnicas de enriquecimiento de uranio , el equipo de Chadwick en Liverpool se concentró en determinar la sección transversal nuclear del uranio-235. [78] En abril de 1941, se había confirmado experimentalmente que la masa crítica del uranio-235 podría ser de 8 kilogramos (18 libras) o menos. [79] Su investigación sobre tales asuntos se vio complicada por los casi incesantes bombardeos de la Luftwaffe en los alrededores de su laboratorio de Liverpool; las ventanas eran voladas con tanta frecuencia que fueron reemplazadas por cartones. [80]
En julio de 1941, Chadwick fue elegido para escribir el borrador final del Informe MAUD, que, cuando Vannevar Bush lo presentó al presidente Franklin D. Roosevelt en octubre de 1941, inspiró al gobierno de Estados Unidos a invertir millones de dólares en la búsqueda de una bomba atómica. . [81] Cuando George B. Pegram y Harold Urey visitaron Gran Bretaña para ver cómo iba el proyecto, [82] ahora conocido como Tube Alloys , [83] , Chadwick pudo decirles: "Me gustaría poder decirles que el "La bomba no va a funcionar, pero estoy 90 por ciento seguro de que sí". [82]
En un libro reciente sobre el proyecto Bomba, Graham Farmelo escribió que "Chadwick hizo más que cualquier otro científico para darle a Churchill la Bomba... Chadwick fue probado casi hasta el punto de ruptura". [84] Tan preocupado que no podía dormir, Chadwick recurrió a pastillas para dormir, que continuó tomando durante la mayor parte de los años que le quedaban. Chadwick dijo más tarde que se dio cuenta de que "una bomba nuclear no sólo era posible, sino inevitable. Tarde o temprano, estas ideas no podían ser exclusivas de nosotros. Todo el mundo pensaría en ellas en poco tiempo y algún país las pondría en práctica". [85] Sir Hermann Bondi sugirió que era una suerte que Chadwick, no Rutherford, fuera el decano de la física del Reino Unido en ese momento, ya que de otro modo el prestigio de este último podría haber dominado el interés de Chadwick en "esperar con ansias" las perspectivas de la bomba. [86]
Debido al peligro de bombardeos aéreos, los Chadwick enviaron a sus gemelos a Canadá como parte de un plan de evacuación del gobierno . [87] Chadwick se mostró reacio a trasladar Tube Alloys allí, creyendo que el Reino Unido era una mejor ubicación para la planta de separación de isótopos. [88] El enorme alcance del esfuerzo se hizo más evidente en 1942: incluso una planta de separación piloto costaría más de £1 millón y agotaría los recursos de Gran Bretaña, por no hablar de una planta a gran escala, cuyo costo se estimaba en algún lugar cercano. de £25 millones. Tendría que construirse en Estados Unidos. [89] Al mismo tiempo que los británicos se convencieron de que era necesario un proyecto conjunto, el progreso del Proyecto Manhattan estadounidense fue tal que la cooperación británica parecía menos esencial, aunque los estadounidenses todavía estaban ansiosos por utilizar los talentos de Chadwick. [90]
La cuestión de la cooperación debe abordarse al más alto nivel. En septiembre de 1943, el Primer Ministro , Winston Churchill , y el Presidente Roosevelt negociaron el Acuerdo de Quebec , que restableció la cooperación entre Gran Bretaña, Estados Unidos y Canadá. Chadwick, Oliphant, Peierls y Simon fueron convocados a Estados Unidos por el director de Tube Alloys, Sir Wallace Akers , para trabajar con el Proyecto Manhattan. El Acuerdo de Quebec estableció un nuevo Comité de Política Combinada para dirigir el proyecto conjunto. A los estadounidenses no les agradaba Akers, por lo que Chadwick fue nombrado asesor técnico del Comité de Política Combinada y jefe de la Misión Británica. [91]
Dejando a Rotblat a cargo en Liverpool, Chadwick inició un recorrido por las instalaciones del Proyecto Manhattan en noviembre de 1943, a excepción del sitio de Hanford donde se producía plutonio, que no se le permitió ver. Se convirtió en el único hombre, aparte de Groves y su segundo al mando, en tener acceso a todas las instalaciones estadounidenses de investigación y producción de la bomba de uranio. Al observar el trabajo en la instalación de difusión gaseosa K-25 en Oak Ridge, Tennessee , Chadwick se dio cuenta de lo equivocado que había estado al construir la planta en Gran Bretaña en tiempos de guerra. La enorme estructura nunca podría haber estado oculta a la Luftwaffe. [92] A principios de 1944, se mudó a Los Álamos, Nuevo México , con su esposa y sus gemelos, quienes ahora hablaban con acento canadiense. [93] Por razones de seguridad, se le dio el nombre de portada de James Chaffee. [94]
Chadwick aceptó que los estadounidenses no necesitaban la ayuda británica, pero que aún así podría ser útil para llevar el proyecto a una conclusión temprana y exitosa. Trabajando estrechamente con el director del Proyecto Manhattan, el general de división Leslie R. Groves, Jr. , intentó hacer todo lo posible para apoyar el esfuerzo. [95] También se esforzó por colocar a científicos británicos en tantas partes del proyecto como fuera posible para facilitar un proyecto británico de armas nucleares de posguerra con el que Chadwick estaba comprometido. Las solicitudes de Groves a través de Chadwick para ciertos científicos tendían a ser recibidas con un rechazo inmediato por parte de la empresa, ministerio o universidad que actualmente los emplea, sólo para ser superadas por la prioridad absoluta otorgada a Tube Alloys. [96] Como resultado, el equipo británico fue fundamental para el éxito del proyecto. [97]
Aunque tenía más conocimiento del proyecto que cualquier otra persona de Gran Bretaña, [98] Chadwick no tenía acceso al sitio de Hanford. A Lord Portal se le ofreció un recorrido por Hanford en 1946. "Esta era la única planta a la que a Chadwick se le había negado el acceso en tiempos de guerra, y ahora le preguntó a Groves si podía acompañar a Portal. Groves respondió que podía, pero si lo hacía, entonces ' Portal no verá mucho'." [99] Por sus esfuerzos, Chadwick recibió el título de caballero con honores de Año Nuevo el 1 de enero de 1945 . [100] Consideró que esto era un reconocimiento al trabajo de todo el proyecto Tube Alloys. [101]
A principios de 1945, Chadwick pasaba la mayor parte de su tiempo en Washington, DC, y su familia se mudó de Los Alamos a una casa en Dupont Circle de Washington en abril de 1945. [101] Estuvo presente en la reunión del Comité de Política Combinada el 4 julio, cuando el mariscal de campo Sir Henry Maitland Wilson dio el acuerdo de Gran Bretaña para utilizar la bomba atómica contra Japón, [102] y en la prueba nuclear Trinity el 16 de julio, cuando se detonó la primera bomba atómica. [103] Dentro de su pozo había un iniciador de neutrones modulado por polonio-berilio , un desarrollo de la técnica que Chadwick había utilizado para descubrir el neutrón más de una década antes. [104] William L. Laurence , reportero del New York Times adjunto al Proyecto Manhattan, escribió que "nunca antes en la historia un hombre había vivido para ver su propio descubrimiento materializarse con un efecto tan revelador en el destino del hombre". [105]
Poco después de que terminó la guerra, Chadwick fue nombrado miembro del Comité Asesor sobre Energía Atómica (ACAE). También fue designado asesor científico británico de la Comisión de Energía Atómica de las Naciones Unidas . Chocó con su compañero miembro de ACAE Patrick Blackett , quien no estaba de acuerdo con la convicción de Chadwick de que Gran Bretaña necesitaba adquirir sus propias armas nucleares; pero fue la posición de Chadwick la que finalmente se adoptó. Regresó a Gran Bretaña en 1946 y encontró un país todavía acosado por el racionamiento y la escasez en tiempos de guerra. [106]
En ese momento, Sir James Mountford, vicerrector de la Universidad de Liverpool, escribió en su diario que "nunca había visto a un hombre 'tan cansado física, mental y espiritualmente" como Chadwick, porque "había llegado a tales profundidades de decisión moral". ya que los hombres más afortunados nunca son llamados ni siquiera a mirar... [y sufrieron]... agonías casi insoportables de responsabilidad derivadas de su trabajo científico'." [107]
En 1948, Chadwick aceptó una oferta para convertirse en maestro de Gonville and Caius College. El trabajo era prestigioso pero mal definido; el Maestro era el director titular del Colegio, pero la autoridad en realidad residía en un consejo de 13 becarios, de los cuales uno era el Maestro. Como maestro, Chadwick se esforzó por mejorar la reputación académica de la universidad. Aumentó el número de becas de investigación de 31 a 49 y buscó atraer talento a la universidad. [108] Esto implicó decisiones controvertidas, como la contratación en 1951 del bioquímico chino Tien-chin Tsao [109] y del economista de origen húngaro Peter Bauer . En lo que se conoció como la Revuelta de los Campesinos, los compañeros liderados por Patrick Hadley expulsaron del consejo a un viejo amigo de Chadwick y lo reemplazaron con Bauer. Más amigos de Chadwick fueron eliminados durante los años siguientes, y se jubiló en noviembre de 1958. Fue durante su maestría que Francis Crick , un estudiante de doctorado en Gonville and Caius College, y James Watson descubrieron la estructura del ADN . [108]
En la década de 1970, Chadwick se volvió más frágil y rara vez salía de su apartamento, aunque viajó a Liverpool para las celebraciones de su octogésimo cumpleaños. Ateo de toda la vida, no vio ninguna razón para adoptar una fe religiosa en su vida posterior. Murió mientras dormía el 24 de julio de 1974. [110]
