Muži, kteří atomu nejprve rozdělili

Věděli jste, že slovo „atom“ pochází z řeckého slova „atomos“? Řecké slovo znamená neřezané nebo nedělitelné a volba slova pochází více z filozofických konceptů než z vědeckých studií.

Atomy, jak jste možná studovali ve škole, tvoří subatomické částice. První nukleární transmutace jednoho prvku (lithium) na jiný (helium) pod úplnou lidskou kontrolou bylo dosaženo fyziky John Cockcroft a Ernest Walton 14. dubna 1932.

John Cockcroft

Cockcroft se narodil 27. května 1897 a pocházel z rodiny výrobců bavlny v Todmorden v severní Anglii. Prošel pestrou vzdělávací zkušeností, která ho postavila na to, co v jeho životě ležel.

Před první světovou válkou studoval matematiku na Manchesterské univerzitě v letech 1914-15. Poté, co během války sloužil s The Royal Field Artillery, se vrátil do Manchesteru – aby pokračoval ve studiu matematiky, ale aby pokračoval v elektrotechnice na College of Technology. Na dva roky se připojil k elektrické společnosti Metropolitan Vickers („Metrovick“) jako učeň, než se vydal na St John’s College, Cambridge, aby v roce 1924 vzal jeho matematický Tripos.

Kromě rozsáhlého tréninku dovedností-nyní považovaného za předpoklad pro moderní vědu a inženýrství Accelerator-Cockcroftova teoretická know-how v matematice, fyzice a inženýrství, spolu s praktickými zkušenostmi s místní elektrickou společností ho na správnou cestu. Když se znovu připojil k renomovanému novozélandskému fyzikům Ernesta Rutherfordovi – s nímž dříve učel v Manchesteru – v Cavendish Laboratory, byly zavedeny všechny ingredience pro Cockcroftův nejdůležitější příspěvek.

Po jeho úspěchu v dubnu 1932, Cockcroft pokračoval v čele magnetové laboratoře v Cambridge v roce 1934. V roce 1939 pracoval na radarové systémy pro obranu a stal se ředitelem laboratoře Chalk River v Kanadě v roce 1944. Když byl o dva roky později ve Velké Británii. Jaderná elektrárna ve společnosti Wingerscale.

Kromě zastávání mnoha mocných a vlivných pozic, vědeckých i administrativních, byla práce Cockcrofta také uznána mnoha způsoby, včetně čestných členství a doktorátů z různých akademií. Zemřel 18. září 1967 ve věku 70 let.

Ernest Walton

Walton se narodil 6. října 1903 a šel na vysokou školu v Belfastu (nyní v Severním Irsku) a studoval fyziku na Trinity College v Dublinu (nyní v Irské republice). Svou postgraduální práci na Trinity College v Cambridge pracoval s Rutherfordem v Cavendish Laboratory. Poté, co v roce 1931 obdržel doktorát, Walton zůstal jako člen v Cambridge a pracoval na svém nyní slavném experimentu s Cockcroftem. Zatímco Walton byl v tomto experimentu juniorským partnerem, byl rozhodně vedoucím experimentalistou.

Dr. Ernest Walton, irský fyzik a laureát Nobelovy laureát s Edwinem McMillanem (vpravo). Fotografie pořízená 15. dubna 1965. | Fotografický kredit: americký národní archiv / nara

Po jeho největším úspěchu se Walton rozhodl odstoupit od zběsilého tempu práce v Cavendish Lab. V roce 1934 se vrátil na Trinity College v Dublinu – tentokrát jako profesor. I když to znamenalo, že se již nezúčastnil špičkové práce ve fyzice částic, naplňoval však dlouhodobý sen.

Walton nejen miloval výuku, ale byl v tom také docela dobrý a po zbytek své kariéry zůstal v Dublinu. Ve skutečnosti, když bylo oznámeno v roce 1951-téměř dvě desetiletí po jejich úspěšném experimentu-, že spolu s Cockcroftem získal Nobelovu cenu ve fyzice za vývoj generátoru Cockcroft-Walton, který pomohl atomu rozdělit, to pro něj ve skutečnosti překvapilo. Zemřel 25. června 1995 ve věku 91 let.

Generátor Cockcroft-Walton

Rutherford dal Cockcroftovi a Waltonovi, kteří se pod ním spojili v laboratoři Cavendish, náročným úkolem vymyslet způsob, jak ovládat rychle se pohybující alfa částice nebo protony tak, aby mohly být zaměřeny na cíle-umožnily jim dále sondovat povahu atomového jádra.

Cockcroft se dozvěděl o kvantovém tunelování od sovětského fyzika Georgea Gamowa během jeho návštěvy laboratoře v roce 1928. Podle tohoto jevu mohla malá částice potenciálně prorazit energetickou bariérou jádra. To znamenalo, že mnohem nižší energie by mohla dosáhnout jejich cíle, než to, co si zpočátku mysleli.

I když bylo třeba překonat několik překážek, včetně práce s napětí neslýchané v této éře, práce se pohybovala poněkud uklidňujícím tempem od roku 1929 až do konečného úspěchu v roce 1932. K pomalému pokroku mohlo přispět řada faktorů. Za prvé, záznamy jasně ukazují, že dny v Cavendish Lab nikdy nezačaly brzy a vždy skončily v 18 hodin, protože Rutherford byl silným věřícím zachování zdraví lidí a umožnění jejich rozjímání. Přidejte k tomu skutečnost, že jak Cockcroft, tak Walton si užili navrhování, budování a zdokonalování jejich experimentální „hračky“ jako většina ostatních vědců. K zpoždění také přispělo přemístění jejich laboratoře a přestavba jejich aparátu na 800 hodnocení KEV.

V den, kdy konečně rozdělili atom 14. dubna 1932. Když Rutherford ztratil trpělivost a tlačil Cockcroft a Walton, aby dosáhl výsledků, duo zpočátku použilo paprsek 280 keV k rozdělení atomu lithia protonový paprsek. Atomy byly rozděleny uměle produkovaným paprskem protonů pod lidskou kontrolou, poprvé vůbec. Pozdější demonstrace atomu byly dosaženy paprskem s energií pod 150 keV.

Přítomnost alfa částic produkovaných lámením lithiového jádra byla potvrzena, když se obrazovka sulfidu zinečnatého poblíž rozsvítila scintilace a zářila. Nejprve Walton a Cockcroft, a poté Rutherford sám, byli svědky toho, co se děje, než souhlasili s tím, že atomu skutečně rozdělili. Cockcroft a Walton vystřelili dopis s názvem „Dezintegrace lithia pomocí Swift protonů“ Příroda 16. dubna, a byl vydán do konce měsíce.

V následujících letech bylo mnoho generátorů Cockcroft-Walton vyrobeno pro řadu hlavních fyzikálních laboratoří po celém světě. Princip žebříkové kašie pro vytváření úrovně napětí přepínáním prostřednictvím řady kapacitací, také nazývaných multiplikátor Cockcroft-Walton, zůstává i dnes používán.

Cockcroft’s Indian Connection

Prof. SV Damle, akademický výzkumný pracovník z Tata Institute of Fundamental Research (TIFR), ukazuje, že sir John Cockcroft Fotografie plastových balónů, které byly použity v letech Indo-US Balloon v roce 1961. Prof. Sreekantan, který pokračoval jako ředitel společnosti TIFR od roku 1975 do roku 1987, je vlevo. | Fotografický kredit: Hindské archivy

„Lidský pokrok vždy závisel na úspěších několika jedinců vynikajících schopností a kreativity. Homi Bhabha byl jedním z nich.“

Jednalo se o Cockcroftova slova, když vzdal hold indickému fyzikům Homi Bhabhovi, po jeho smrti v důsledku letové havárie v roce 1966.

Cockcroft a Bhabha byli oba v Cambridge, kde se stali kolegy a poté přáteli. Když byl v srpnu 1956 pověřen Apsara, první Asijský výzkumný jaderný reaktor, byla Spojeným královstvím poskytnuta úplná zatížení obohaceného uranu, jedním z faktorů, které to umožnily, byl Cockcroftův srdečný vztah s Bhabha.

Odbornost společnosti Cockcroft také hrála značnou roli v indickém jaderném programu. Ve skutečnosti byl od začátku zapojen téměř hned. Nově vytvořený zahraniční diplomat indické vlády Vijayalakshmi Pandita ho navštívil ve Velké Británii, aby hledal radu ohledně vytvoření atomového energetického podniku v zemi. Cockcroft si pravděpodobně myslel, že to bude v dobrých rukou, když se dozvěděl, že podnik bude běžet pod vedením Bhabhy.