نشأة العالم شادويك

وُلد العالم جيمس شادويك في 20 أكتوبر من عام 1891م في بلدة بولينجتون الصغيرة في إنجلترا، وكان والده يدعى جوزيف صاحب متجر للسكك الحديدية، بينما والدته آن كانت تعمل كخادمة منزلية، وقد حظي باللحاق بمدرسة مانشستر غرامر المرموقة عندما كان في الحادية عشر من عمره، إلا أنه لم يتمكن من الدراسة فيها نظرًا لسواء الأحوال المادية لوالديه، إذ كانوا فقراء للغاية، ولم يتمكنوا من تحمل الرسوم المدرسية، فالتحق بمدرسة مانشستر المركزية للبنين وتلقى تعليمه فيها، وقد كان شغوفًا بالرياضيات والفيزياء، فحصل على منحة دراسية في جامعة فكتوريا في مانشستر وهو في عمر السادسة عشر، وقد كان ينوي دراسة الرياضيات، إلا أنه تمت مقابلته من قبل فيزيائي افترض أنه يريد دراسة الفيزياء، فلم يناقشه شادويك في ذلك نظرًا لخجله، لذلك انتهى به الأمر بالتسجيل في قسم الفيزياء.^[١]

تلقى شادويك تعليمه في جامعة مانشستر، إذ أشرف عليه العالم إرنست رذرفورد، وفي عام 1913م حصل على درجة الماجستير في الفيزياء، ثم درس بعد ذلك في جامعة هانزا التقنية تحت إشراف العالم هانز جيجر، إلا أنه سجن في معسكر للمدنيين في روهلبن في فترة الحرب العالمية الأولى، إذ أمضى الحرب بأكملها، وقد كان قادرًا على القيام بالعديد من الأعمال العلمية، وعاد بعد انتهاء الحرب إلى إنجلترا لمتابعة دراسته في جامعة كامبريدج تحت إشراف العالم رذرفورد، وقد حصل على الدكتوراه عام 1921م.^[٢]

حياة شادويك

تعيّن شادويك مديرًا مساعدًا للأبحاث في مختبر كافينديش في مدينة كامبريدج في عام 1923م، إذ استكشف طبيعة النواة الذرية مع العالم رذرفورد، وفي عام 1935م تعين محاضرًا للفيزياء في جامعة ليفربول، وقد كان عضوًا في لجنة مود عام 1940م، وهي اللجنة المختصة في تقييم جدوى القنبلة الذرية، إذ أعطت تلك اللجنة دفعة لإنجاز برنامج القنبلة الذرية الأمريكية، كما أصبح شادويك رئيسًا للوفد البريطاني لمشروع مانهاتن في لوس ألاموس في مدينة نيو مكسيكو في المملكة المتحدة، وشكل علاقة وثيقة مع رئيسها الجنرال ليزلي غروفز في عام 1943 م، وفي عام 1946م عاد شادويك إلى بريطانيا وأصبح المستشار العلمي البريطاني في لجنة الأمم المتحدة للطاقة الذرية، كما حصل على درجة الماجستير في كلية جونفيل وكايوس في عام 1946م، وحصل على وسام للجمعية الملكية في عام 1950م، وفي عام 1958م تقاعد شادويك عن العمل.^[٢]

إنجازات شادويك العلمية

ترك شادويك العديد من الإنجازات العلمية التي ساهمت في تطور علم الفيزياء، ومن أهم تلك الإنجازات ما يأتي:^[٣]

نظرية شادويك الذرية

ساهم شادويك في وضع تعديلات مهمة على على النموذج الذري الذي أنشأه العالم رذرفورد، بمساعدة العالم الفيزيائي نيلز بور، إذ افترض بور بأن الإلكترونات تشغل مدارات منفصلة في الذرات، إذ أنها عندما تنتقل من مدار إلى آخر، تمتص أو تطلق كميات معينة من الطاقة على شكل حزم تدعى كوانتا، وعندما دمج عمل شادويك وبور، تكونت صورة حديثة للذرة توضح بأن الإلكترونات عبارة عن جسيمات سالبة الشحنة تدور حول نواة صغيرة، إلا أن تلك النواة ثقيلة لاحتوائها على البروتونات والنيوترونات، إذ افترضت نظرية الكم التي تستند على مبدأ الشك بأنه يمكن اعتبار الإلكترونات موجات وجزيئات على حدِّ سواء بحيث لا يمكن تحديد موقعها النهائي، إلا أن نظرية شادويك تحدثت عن احتمالية وجود الإلكترونات في موضع معين بحيث تشكل مدارات حول النواة.^[٣]
ونصت النظرية الذرية لشادويك أيضاً على أن عدد النيوترونات في النواة مساوٍ لعدد البروتونات، كما أطلق على ذرات العنصر اسم النظائر، إذ أن معظم العناصر تحتوي على نظير واحد أو أكثر، وبعضها يحتوي على نظير واحد فقط، فعلى سبيل المثال، يوجد لدى عنصر القصدير عشر نظائر مستقرة، بالإضافة إلى الكثير من النظائر غير المستقرة، مما يعطيها كتلة ذرية متوسطة ومختلفة كثيرًا عن ضعف عددها الذري.^[٣]

اكتشاف النيوترونات

كان لشادويك فضل كبير في مجال العلوم النووية، إذ اكتشف النيوترونات عام 1932م؛ وهي جزيئات أولية لا تحتوي على أيّ شحنة كهربائية موجبة كانت أم سالبة، على العكس من نوى الهيليوم والتي تسمى بأشعة ألفا المشحونة، وبالتالي يمكن صد تلك النيوترونات بواسطة القوى الكهربائية الكبيرة الموجودة في نوى الذرات الثقيلة، إذ يحتاج التغلب على تلك الجسيمات في التفكك الذري نوى أثقل العناصر، وقد ساهم هذا الاكتشاف في انشطار اليورانيوم 235 وبالتالي إنشاء القنبلة الذرية، وقد حصل نتيجة اكتشافه هذا على ميدالية هيوز للجمعية الملكية عام 1932م، كما حصل على جائزة نوبل للفيزياء عام 1935م.^[٤]

المساهمة في القنبلة الذرية

أدى اكتشاف شادويك للنيوترونات إلى تطوير القنبلة الذرية، إذ أنه ونظرًا لعدم وجود شحنة لتلك الجسيمات، فإنه يمكنها اختراق أعمق الذرات المستهدفة أكثر من البروتونات، إذ ساهم القصف النيوتروني لنواة الذرة في الحصول على معلومات مهمة حول خصائص تلك النوى، كما اكتشف أن قصف اليورانيوم الثقيل بالنيوترونات أدى إلى إطلاق كمية هائلة من الطاقة نتيجة تفكيك النواة، إذ أدى انشطار اليورانيوم إلى إطلاق الكثير من النيوترونات ذات الطاقة العالية والتي انفصلت عن ذرات اليورانيوم، مما أدى إلى حدوث تفاعل متسلسل لا يمكن السيطرة عليه، وقد أدى ذلك إلى صناعة القنابل الذرية التي دمرت هيروشيما وناجازاكي نتيجة المجهود الحربي السري.^[٣]

المراجع

1. ↑ "James Chadwick", www.famousscientists.org, Retrieved 12-6-2019. Edited.
2. ^ ^{أ ب} Erik Gregersen, "James Chadwick"، www.britannica.com, Retrieved 12-6-2019. Edited.
3. ^ ^{أ ب ت ث} Chris Deziel (27-11-2018), "James Chadwick Atomic Theory"، www.sciencing.com, Retrieved 12-6-2019. Edited.
4. ↑ "James Chadwick Biographical", www.nobelprize.org, Retrieved 12-6-2019. Edited.