J・チャドウィック【中性子を発見しガン治療に応用｜マンハッタン計画でのリーダー】

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【1891年10月20日 ~ 1974年7月24日】

【出典：Wikimedia Commons：James Chadwick】

ラザフォードの弟子チャドウィック

ジェームズ・チャドウィックは研究環境で恵まれていました。

マンチェスター大学の時代からラザフォードの指導を受け、
海外修業時代にはガイガーの下で放射線計測の知見を積み上げました。

開発されたばかりのガイガーカウンターを使い
放射線特性での実績をあげます。第一次大戦終了後は
ケンブリッジ大学のキャベンディッシュ研究所で
再びラザフォードの下で研究を続けます。

ドクター修了後も10年以上、
ラザフォードの助手を務めていました。

キャンデビッシュ研究所での討論や助言は
多分に有益だったであろうと思われます。

チャドウィック以外にも有能な研究者達が集まっていました。
その中で議論を交わしたのです。そんな中で
チャドウィックは中性子を発見していきます。

チャドウィックと中性子の発見

チャドウィックの最大の業績は、1932年に中性子の存在を明確に示したことです。
中性子の発見によって、原子核は陽子だけではなく、
電荷を持たない中性子も含んで構成されているという理解が大きく前進しました。

この発見はチャドウィック一人だけの研究から突然生まれたものではありません。
その前段階では、ベリリウムにアルファ粒子を衝突させる実験から、
未知の強い透過力を持つ放射線が観測されていました。

1930年前後には、ヴァルター・ボーテらがベリリウムに
アルファ粒子を照射する実験を行い、高い透過力をもつ未知の放射線を報告しています。
続いてイレーヌ・ジョリオ＝キュリーらもこの現象を研究しました。

当初は、この放射線を高エネルギーのガンマ線として説明する考えもありました。
しかし、その説明だけでは実験結果を十分に説明できませんでした。

そこでチャドウィックは、電荷を持たない新しい粒子の存在を考え、
実験によってその存在を明らかにしていきます。1932年に実験を行い
これが中性子の発見へとつながりました。

中性子の発見は、原子核の構造を理解するうえで非常に重要でした。
陽子だけでは説明しにくかった原子核の質量や同位体の違いを、
陽子と中性子という核子の組み合わせとして考える道が開かれたからです。

実験装置を工夫し、理論を完成させます。
原子核の理解にとって大きな前進です。
中性子が説明されたのです。

ハイゼンベルクが「中性子とは陽子と電子の組ではなく
新たな核子である」と考察していましたが質量は未確定でした。

その時点では実態の完全把握が未完でした。
そうした中性に対してチャドウィックは明確に質量を示し、
重陽子の光壊変によって中性子質量を確定します。

質量の発見で原子構造をまた一つ明らかにしたのです。
更にチャドウィックは中性子がガン治療に有益であろうと考えます。

軍需産業と物理学者

ただ残念な事に、
チャドウィックの時代は世界大戦の時代と重なります。
マンハッタン計画ではイギリスチームの
リーダーとして計画を進めていました。
トリニティー実験も目の当たりにしたようです。

自身が心血を注いで作り上げた概念が政治的に
利用されていく有り様をチャドウィックは、
どう感じていたのでしょうか。
不満だった筈です。

その他、パウリとの議論の発展、
サイクルトロンの導入、
ノーベル賞の賞金の使い道については
追って、きちんと整理して再投稿したいです。

本稿はひとまず筆を納めます。

チャドウィックはキーズ・カレッジの学寮長として
晩年を過ごしています。そして、リヴァプール大学には
彼の名を冠した研究所が残っています。

Rutherford’s disciple Chadwick

James Chadwick was blessed with a research environment. He has been under the guidance of Rutherford since the days of the University of Manchester, and during his overseas studies he accumulated his knowledge of radiation measurement under Geiger. He uses the newly developed Geiger counter to achieve a proven track record in radiation characteristics.

After the end of World War I, he continued his work under Rutherford again at the Cavendish Laboratory at the University of Cambridge. After graduating from his doctor, he was an assistant to Rutherford for more than 10 years. The discussions and advice at the Candebish Institute were probably helpful. In addition to Chadwick, talented researchers were gathered. We had a discussion in that. Meanwhile, Chadwick discovers neutrons.

Chadwick and neutrons

In the 1950s experiment of Beaute [Walther Bothe (Germany)] in which alpha particles collided with berylium, Chadwick gained knowledge and foresaw “neutrons”, which are theoretical particles without electric charges, and proceeded with consideration. We will proceed with the 1932 experimental verification of polonium and berylium by Irene Joliot-Curie, the son of Mr. and Mrs. Curie.

He devises experimental equipment and completes the theory. It’s a big step forward in understanding the nucleus. Neutrons were explained. Heisenberg considered that neutrons are new nucleons rather than proton-electron pairs, but their masses are uncertain. At that time, a complete grasp of the actual situation was incomplete.

Chadwick clearly indicates the mass for such neutrality, and the neutron mass is determined by the photodestruction of deuterons. The discovery revealed another atomic structure. In addition, Chadwick believes that neutrons may be beneficial in treating cancer.

Munitions industry and physicist

Unfortunately, the era of Chadwick overlaps with the era of World War. He was the leader of the British team in the Manhattan Project. He also seems to have witnessed the Trinity experiment. How did Chadwick feel that the concept he had created with all his heart and soul was being used politically? He must have been dissatisfied.

In addition, I would like to keep track of the development of discussions with Pauli, the introduction of Cycletron, and the use of the Nobel Prize money, and repost it properly. This article will be written for the time being. Chadwick spends his later years as a dorm director at Keys College. And the University of Liverpool still has a laboratory bearing his name.

〆

J・チャドウィック
【中性子を発見しガン治療に応用｜マンハッタン計画でのリーダー】