جیمز چادویک؛ از زندان تا کمبریج

جیمز چادویک، فیزیک‌دان بریتانیایی در سال 1891 در بولینگتون در خانواده‌ای متوسط به دنیا آمد. خانواده او بعد از کوچ به منچستر اولین فرزندشان را راهی مدرسه کردند و جیمز نوجوان اولین کمک‌تحصیلی خود را در دبیرستان دریافت کرد. جیمز در دانشگاه منچستر که آن زمان بیش از امروز شهرت داشت، شاگرد پدر فیزیک هسته‌ای، ارنست رادرفورد شد. او در سال 1913 در مقطع کارشناسی ‌ارشد فارغ‌التحصیل شد و با استفاده از بورس تحصیلی به آزمایشگاه هانس گایگر در برلین پیوست. هانس گایگر توانسته بود کمی پیش از پیوستن چادویک جوان «شمارنده گایگر» را توسعه دهد. یک سال بعد او به کشف بزرگی دست‌ یافت و موفق شد سرشت بیناب‌های پیوسته الکترون‌های گسیلی از «پرتوزایی بتا» را کشف کند. با اعلان‌ جنگ جهانی اول که جرقه آن با ترور ولیعهد اتریش آغاز شد، چادویک به مدت چهار سال به زندان افتاد. این جنگ برای ایران هم بی‌تبعات نبود و بین سال‌های 1296-1298 ه.ش قحطی بزرگی ایران را فراگرفت و قریب به هشت تا 10 میلیون ایرانی بر اثر احتکار آذوقه از سوی قوای اشغالگر متخاصم مردند. او توانست با حمایت والتر نرنست به پژوهش‌های خود ادامه دهد و آخرین نامه‌های قبل از دوران زندان او به رادرفورد به دستاوردهایش درباره الکترون‌های بتا اشاره‌ کرده است. با پایان جنگ به سال 1919 چادویک به آزمایشگاه کاوندیش منتقل شد و با هدایت رادرفورد دکترایش را گرفت. او تا سال 1935 یعنی یک سال بعد از تأسیس دانشگاه تهران، در همان‌جا ماند. او در تحلیل پراکندگی ذره‌های آلفا روی هیدورژن، به وجود نیروی هسته‌ایِ عامل شمار زیادی از پراکندگی‌ها با زاویه بزرگ، به‌جز نیروی الکتریکی پی برد. در آزمایشگاه کاوندیش که از سال 1932 معاونت آنجا را برعهده داشت و به بررسی واپاشی‌های مصنوعی هسته‌های سبک پرداخت. در آنجا مستقل از موریس دوبروی اثر فوتوالکتریک هسته‌ای را کشف کرد. کار بزرگ چادویک به سال 1932 کشف نوترون از واکنش ذره آلفا با هسته بریلیوم بود. از بمباران هسته بریلیوم با ذره آلفا، یک کربن و یک ذره نوترون آزاد می‌شود. این کشف فقط دو هفته بعد از نتایج ژولیو و ایرن کوری پیش آمد. آنها در اتاقک یونش با دیواره خیلی نازک کنده‌شدن پروتون‌ها را با این تابش ناشناخته از مواد هیدروژن‌دار آشکار ساخته بودند. از سرعت نتیجه‌گیری چادویک از چندین عامل نام ‌برده‌اند. اول اینکه تقویت‌کننده تناسبی در اختیار داشته که به او این امکان را می‌داد انرژی‌های پس‌زنی پروتون‌ها یا هسته‌های هلیوم و نیتروژن را اندازه بگیرد. همچنین امکانات و ابزار برآورد جرم این ذره ناشناخته -برای دانشمندان آن زمان را- در اختیار داشت. او جرم نوترون را که مقداری بسیار نزدیک به پروتون بود، به دست آورد. پروتون را رادرفورد کشف کرده بود و حالا دانشجوی باهوشش نوترون را کشف مي‌کرد. نکته مهمی که چادویک فهمیده بود، از این قرار است: وجود ذره‌ای بدون بار و با جرم بسیار نزدیک به پروتون، اختلاف جرم ایزوتوپ‌ها را که خیلی نزدیک به مضرب درستی از جرم پروتون هستند، به‌خوبی توضیح می‌داد. دست آخر ژولیو کوری چند روز بعد درستی این کشف را که پس‌زنی پروتون با نوترون رخ می‌دهد، با به‌کارگیری اتاقک ویلسون تأیید کرد. جیمز چادویک به خاطر کشف نوترون جایزه نوبل فیزیک سال 1935 را دریافت کرد. در همان سال جایزه نوبل شیمی هم به ایرن و ژولیو کوری تعلق گرفت. آن دو شیمی-فیزیک‌دان فرانسوی به خاطر کشف پرتوزایی مصنوعی نوبل شیمی را دریافت کردند. کشف نوترون از سوی چادویک راه را برای تولید عناصر سنگین‌تر از اورانیوم در آزمایشگاه به وسیله گیراندازی نوترون‌های کُند ناشی از واپاشی بتا هموار کرد. در سال 1935 جیمز چادویک در پی اختلاف و ناهماهنگی با استاد راهنمای سابقش، رادرفورد، درباره ساختن سیکلوترون برای بریتانیا، آزمایشگاه کاوندیش را ترک کرد و سمت استاد‌‌تمامی فیزیک را در دانشگاه لیورپول به دست آورد. او در دانشگاه لیورپول اولین سیکلوترون بریتانیا را ساخت. سیکلوترون شتاب‌دهنده ذرات است که ذرات باردار را به درون آن پرتاب کرده و آنها را در مسیری دایره‌ای‌شکل شتاب می‌دهند. گفتني است نخستین سیکلوترون را سه سال پیش‌تر دو دانشمند به نام‌های لاورنس و لیوینگستون طراحی کرده و ساخته بودند. در جنگ جهانی دوم که از سال 1939 شروع و تا سال 1945 طول کشید، برای چادویک که خاطرات تلخی از جنگ جهانی اول داشت، یادآور خاطرات تلخی بود؛ اما او در اکتبر 1939 نامه‌ای را از سوی مؤسسه تحقیقات علمی و صنعتی مبنی بر ساخت بمب اتمی دریافت کرد. در جنگ جهانی دوم که با ساخت بمب اتمی و استفاده آن از سوی ارتش آمریکا علیه دو شهر هیروشیما و ناگازاکی پایان یافت، چادویک سرپرست گروه بریتانیایی در لوس‌آلاموس بود. چادویک در طول عمر علمی خود جوایزی به جز نوبل را از آن خود کرد؛ مانند مدال فرانکلین، مدال فارادی و موارد دیگر. جیمز چادویک به سال 1974 در بیست‌وچهارم ژوئیه درگذشت.