सर जेम्स चॅडविक (२० ऑक्टोबर, इ.स. १८९१ - २४ जुलै, इ.स. १९७४)

 

सर जेम्स चॅडविक (२० ऑक्टोबर, इ.स. १८९१ - २४ जुलै, इ.स. १९७४) 

        ब्रिटिश भौतिकीविज्ञ. न्यूट्रॉन या महत्त्वाच्या मूलकणाचा शोध लावल्याबद्दल १९३५ सालच्या भौतिकीच्या नोबेल पारितोषिकाचे विजेते. त्यांचा जन्म मॅंचेस्टर येथे झाला. त्यांचे शिक्षण मॅंचेस्टर व केंब्रिज येथील विद्यापीठांत आणि बर्लिनजवळील शार्‌लॉटनबुर्क इन्स्टिट्यूशन येथे झाले. केंब्रिज येथील कॅव्हेंडिश प्रयोगशाळेत रदरफर्ड यांच्या मार्गदर्शनाखाली संशोधन करून १९२१ मध्ये चॅडविक यांनी पीएच्‌.डी. पदवी मिळविली. तेथेच १९२३–३५ या काळात ते किरणोत्सर्गासंबंधीच्या (विशिष्ट मूलद्रव्यांमध्ये असणाऱ्या भेदक किरण वा कण बाहेर टाकण्याच्या गुणधर्मासंबंधीच्या) संशोधन विभागाचे संचालक होते. त्यानंतर १९३५–४८ या कालावधीत ते लिव्हरपूल विद्यापीठात भौतिकीचे प्राध्यापक होते. दुसऱ्या महायुद्धाच्या काळात त्यांनी ब्रिटनच्या अणुबाँब योजनेचे संचालन केले व अमेरिकेच्या लॉस ॲलमोस (न्यू मेक्सिको) येथील आणवीय संशोधन प्रयोगशाळेतही काम केले. १९४७-४८ मध्ये ते संयुक्त राष्ट्रांच्या अणुऊर्जा मंडळावर ब्रिटनचे प्रतिनिधी होते. ते केंब्रिज येथील कीझ अँड गॉनव्हिले कॉलेजाचे १९४८–५८ मध्ये मास्टर होते. त्यानंतर १९५७–६२ या काळात ब्रिटनच्या अणुऊर्जा मंडळाचे सदस्य होते.

रदरफर्ड व चॅडविक यांनी निरनिराळ्या मूलद्रव्यांवर आल्फा कणांचा (किरणोत्सर्गी मूलद्रव्यांनी बाहेर टाकलेल्या हीलियम अणुकेंद्रांचा) भडिमार करून त्यामुळे होणाऱ्या मूलद्रव्यांतरणाचा (एका मूलद्रव्याचे दुसऱ्या मूलद्रव्यात रूपांतर होण्याच्या क्रियेचा) अभ्यास केला आणि अणुकेंद्रासंबंधीही संशोधन केले. मॉस्ली यांनी मूलद्रव्यांच्या क्ष-किरण वर्णपटांच्या अभ्यासावरून काढलेले निष्कर्ष चॅडविक यांनी प्रायोगिक रीत्या पडताळून पाहिले. जर्मन शास्त्रज्ञ व्हाल्टर बोटे व फ्रेंच शास्त्रज्ञ दांपत्य झॉल्यो-क्यूरी यांनी बेरिलियमावर आल्फा कणांचा भडिमार करून त्यासंबंधी संशोधन केले. या भडिमारामुळे एक अज्ञात प्रारण (तरंगरूपी ऊर्जा) निर्माण होऊन त्यामुळे बेरिलियम अणुतून प्रोटॉन उत्सर्जित झाला. या आविष्काराचा चॅडविक यांनी असा अर्थ लावला की, हा आविष्कार प्रोटॉनाइतक्याच पण विद्युत्‌ भार नसलेल्या कणामुळे (न्यूट्रॉनामुळे) घडून आलेला असावा. या कणाचे १९२० मध्येच रदरफर्ड यांनी भाकित केले होते व त्याचे अस्तित्व चॅडविक यांनी अशाप्रकारे सिद्ध केले. हा शोध अणूचे विघटन करण्याच्या प्रयोगात फार महत्त्वाचा ठरला.

चॅडविक यांची १९२७ मध्ये रॉयल सोसायटीच्या सदस्यत्वावर निवड झाली व सोसायटीतर्फे १९३२ मध्ये ह्यूझ पदक व १९५० मध्ये कॉप्ली पदक हे सन्मान त्यांना देण्यात आले. १९४५ मध्ये त्यांना नाईट हा किताब मिळाला. त्यांनी किरणोत्सर्ग व संबंधित विषयांवर अनेक संशोधनात्मक निबंध लिहिलेले असून रेडिओॲक्टिव्हिटी अँड रेडिओ ॲक्टिव्ह सबस्टन्सेस (१९२१) व रेडिएशन फ्रॉम रेडिओक्टिव्ह सबस्टन्सेस (रदरफर्ड व एलिस यांच्या समवेत, १९३०) हे त्यांचे ग्रंथ सुप्रसिद्ध आहेत. याशिवाय रदरफर्ड यांचे संशोधन कार्य कलेक्टेड पेपर्स ऑफ लॉर्ड रदरफर्ड ऑफ नेल्सन (३ खंड, १९६२–६५) या शीर्षकाखाली चॅडविक यांनी संपादित केले आहे.

सन १९२० साली इंग्लंडच्या अर्नेस्ट रुदरफर्डने अणुकेंद्रकातील प्रोटॉनचा शोध लावला. त्यानंतर काही काळातच अणूभार आणि अणूच्या केंद्रकातील प्रोटॉनची संख्या म्हणजे अणूक्रमांक, यांत फरक असल्याचे स्पष्ट झाले. उदाहरणार्थ, हेलियमचा अणूक्रमांक हा दोन असला, तरी त्याचा अणूभार मात्र दोन नसून चार होता. यावरून अणूकेंद्रकात प्रोटॉनव्यतिरिक्त आणखी एखादा कण अस्तित्वात असण्याची शक्यता दिसत होती. १९२० साली लंडनच्या ‘रॉयल सोसायटी’त दिलेल्या व्याख्यानात रुदरफर्डने या वजनदार परंतु विद्युत प्रभाररहित असलेल्या कणाचे भाकीतही केले होते. त्याच्या अपेक्षित गुणधर्माचे वर्णन करताना, रुदरफर्डने या कणांना ‘न्यूट्रॉन’ हे नावसुद्धा दिले.

सन १९३१ मध्ये जर्मनीतील वाल्थेर बोथे आणि हर्बर्ट बेकर हे संशोधक, अल्फा कणांच्या माऱ्यांमुळे विविध मूलद्रव्यांतून होणाऱ्या गामा किरणांच्या व प्रोटॉनच्या उत्सर्जनावर संशोधन करत होते. या प्रयोगांत त्यांनी जेव्हा बेरिलियम या मूलद्रव्यावर अल्फा कणांचा मारा केला, तेव्हा त्यांना विद्युत प्रभार नसलेली, परंतु तीव्र भेदनक्षमता असलेली प्रारणे उत्सर्जित होताना आढळली. त्यानंतरच्या वर्षी आयरिन आणि फ्रेडरिक ज्युलिओ-क्युरी यांनीही पॅरिसमध्ये अशाच प्रकारचे प्रयोग केले. त्यांना असे आढळले की, हे भेदक ‘गामा किरण’ जेव्हा पॅराफिनसारख्या हायड्रोजनयुक्त पदार्थामधून पार होतात, तेव्हा त्या पदार्थामधून प्रोटॉन उत्सर्जित होतात. पॅराफिनमधून वजनदार प्रोटॉन कणांना गामा किरणांनी बाहेर ढकलणे, हे आश्चर्यच होते. त्यामुळे हे गामा किरण असल्याचे, रुदरफोर्डला आणि जेम्स चॅडविक या त्याच्या सहकाऱ्याला पटत नव्हते. सर जेम्स चॅडविक हा केंब्रिज येथील कॅव्हेंडिश प्रयोगशाळेत १९२० सालापासून अणूकेंद्रकातील या अज्ञात कणाचा शोध घेत होता. आता त्यानेही आयरिन आणि फ्रेडरिक ज्युलिओ-क्युरी यांनी केलेल्या प्रयोगांप्रमाणेच पॅराफिनवरील प्रयोग सुरू केले. चॅडविकने या गामा किरणांच्या माऱ्यामुळे पॅराफिनमधून बाहेर पडणाऱ्या प्रोटॉन कणांच्या ऊर्जेचा तपशीलवार अभ्यास केला. या संशोधनावरून चॅडविकने, हे किरण म्हणजे गामा किरण नसून ते प्रोटॉनएवढेच वस्तुमान असलेले, अणूच्या केंद्रकातले ‘न्यूट्रॉन’ कण असल्याचा निष्कर्ष काढला. हायड्रोजनच्या अणूइतकेच वजन असल्याने, न्यूट्रॉन कण हे हायड्रोजनच्या केंद्रकांना- म्हणजे प्रोटॉनना पॅराफिनमधून सहजपणे बाहेर ढकलू शकत होते. १९३२ साली लावलेल्या या न्यूट्रॉनच्या शोधामुळे जेम्स चॅडविकला १९३५ सालच्या नोबेल पारितोषिकाने गौरवण्यात आले.

सौजन्य google

संकलन श्री राठोड एस एन