Sir James Chadwick

Figlio del proprietario di una lavanderia, frequentò le scuole superiori a Manchester e si iscrisse alla locale Università per studiare matematica, ma per un errore delle segreterie, dopo i colloqui di ammissione, fu iscritto a fisica. Molto timido di carattere non segnalò l’errore e si laureò in fisica nel 1911, per poi entrare nel gruppo di ricerca del prof. Ernest Rutherford, occupandosi di vari problemi sulla radioattività.

Nel 1913, grazie ad una borsa di studio, si recò a Berlino per lavorare all’Imperiale Laboratorio Fisico Tecnico di Berlino-Charlottenburg con Hans Geiger.

Allo scoppio della Prima Guerra Mondiale fu internato come prigioniero civile a Ruhleben e, finita la guerra, nel 1919 tornò in Inghilterra accettando un posto al Gonville and Caius College.

Riprese così a lavorare sotto la direzione di Rutherford che si era nel frattempo trasferito al Cavendish Laboratory.

Rutherford era appena riuscito, nello stesso anno, a disintegrare un atomo di azoto mediante bombardamento con particelle alfa, con emissione di un protone, e Chadwick si unì al programma di trasmutazione artificiale di altri elementi leggeri.

Nel 1921 fu eletto ’fellow’ del Gonville and Caius College e, nel 1923, Assistente Direttore di Ricerca al Cavendish Laboratory; nel 1927 fu nominato membro della Royal Society.

Nel 1930 Walther Bothe e Herbert Becker notarono che nella reazione tra particelle alfa e nuclei leggeri si otteneva una ‘radiazione’ sconosciuta e Frédéric e Irène Joliot-Curie mostrarono che questa, incontrando materiali ricchi di idrogeno (come la paraffina) ne espelleva protoni ad alta energia.

Chadwick interpretò tale radiazione come una particella neutra, di massa simile al protone, ottenuta dal nucleo nella reazione 11B + 4He → 14N + 1n, evidenziando l’esistenza del neutrone, già previsto da Rutherford. Osservò che il neutrone, non avendo carica elettrica, era preferibile al nucleo di elio per penetrare nei nuclei degli elementi pesanti, aprendo così la strada agli esperimenti di Fermi, Lise Meitner e altri sulla fissione nucleare.

All’inizio dubitava che fosse una particella elementare, ma piuttosto l’unione di un protone e di un elettrone. Fu Heisenberg che interpretò protone e neutrone come due stati di una particella, il ‘nucleone’.

Per la scoperta del neutrone ottenne la Medaglia Hughes della Royal Society, nel 1932, e il Premio Nobel del 1935 (lo stesso anno furono premiati per la chimica i coniugi Joliot-Curie).

Venne poi a sapere che un elettrochimico tedesco, Hans Falkenhagen di Rostock (suocero del chimico norvegese, poi Premio Nobel, Lars Onsager), aveva forse scoperto il neutrone, ma non aveva pubblicato i suoi risultati.

Rimase a Cambridge fino al 1935, quando fu chiamato alla cattedra di fisica all’Università di Liverpool. Lasciò Cambridge anche per i contrasti sorti con Rutherford, che si opponeva al progetto di costruzione di un ciclotrone, da lui sostenuto. A Liverpool riuscì nel suo intento e costruì il primo ciclotrone inglese, usando parte dei soldi del Premio Nobel. I contrasti con il vecchio amico Rutherford si acuirono e, quando visitò Cambridge, fu accusato di ‘sperperare denaro nella costruzione di costosi acceleratori’ ed anche di tentare di convincere i suoi assistenti Cockroft e Oliphant a trasferirsi a Liverpool.

Rutherford, incapace di serbare rancore a lungo, gli scrisse poi in toni più concilianti, ma morì improvvisamente nel 1937 e i due non ebbero più occasione di incontrarsi. Chadwick ricordò spesso la triste fine di una così grande e duratura amicizia.

Col nuovo ciclotrone si dedicò a studi di fisica medica e terapia dei tumori.

Allo scoppio della Seconda Guerra Mondiale rischiò di trovarsi ancora bloccato in terre nemiche, si trovava infatti in vacanza di pesca in Svezia e non c’erano più voli per tornare in patria. Fortunatamente riuscì ad arrivare ad Amsterdan e da qui fino in Inghilterra.

Nel 1940 fu chiamato nella Commissione Maud, per studiare la fattibilità di un’arma nucleare, e si recò negli Stati Uniti e Canada insieme alla missione Tizard per collaborare con gli scienziati americani.

Tornato in patria, concluse che non si sarebbe ottenuto nulla di concreto da queste ricerche fino alla fine della guerra, ma alla pubblicazione del ‘rapporto Simon’ che stabiliva la possibilità di isolare l’Uranio-235 capì che la costruzione di una bomba nucleare non solo era possibile, ma anche inevitabile, e da allora, come scrisse poi, dovette iniziare a prendere sonniferi per dormire, era infatti l’unico rimedio.

Dal 1943 al 1946 lavorò negli Stati Uniti come capo del gruppo inglese aggregato al progetto Manhattan, per la costruzione della bomba atomica.

Tornato in patria nel 1948, si ritirò dalla cattedra di Liverpool e dalla ricerca attiva per la sua elezione a Preside del Gonville and Caius College, carica che mantenne fino alle sue dimissioni nel 1959. Dal 1957 al 1962 fu membro della Commissione Britannica per l’Energia Atomica.

Nel 1952 sostenne il progetto della costruzione congiunta di un grande acceleratore europeo, che sostenesse la concorrenza americana, usando l’esperienza del sincro-ciclotrone di Liverpool, fino ad allora la più grande macchina fuori dagli USA.

Sostenne così l’entrata dell’Inghilterra nella nascita del CERN.

Pubblicò molti lavori sulla radioattività insieme a Rutherford e Ellis e congiuntamente anche il trattato Radiations from Radioactive substances (1930).

Fu nominato Sir nel 1945. Oltre ai premi già citati, ottenne la Medaglia Copley nel 1950 e la Medaglia Franklin nel 1951. Ottenne anche vari dottorati onorari ed era membro delle principali Accademie scientifiche tra le quali il Franklin Institute, l’Accademia Pontificia, l’American Philosophical Society e l’Institute of Physics.

Aveva sposato nel 1925 Aileen Steward-Brown ed ebbero due gemelle. Al pensionamento si stabilì in un cottage in Galles del Nord, per dedicarsi agli hobbies preferiti del giardinaggio e pesca, felice di ritornare vicino a Liverpool, ma nel 1969 tornò a Cambridge per vivere vicino alle figlie.