Les personnages de la vie de Rutherford
James Chadwick
(1891-1974)
Inscrit par erreur pour des études de physique à l'université de Manchester, James Chadwick a choisi de continuer dans cette voie après avoir assisté aux premiers cours du professeur Rutherford. Bien lui en a pris : il devint l'un des grands noms de la physique nucléaire, découvrit le neutron en 1932 et obtint pour cela le prix Nobel de physique en 1935.
James Chadwick en 1912
Source : Alexander Turnbull Library, Wellington, New Zealand
Périodes de collaboration deJames Chadwick avec Ernest Rutherford :
1911-1913 : Université de Manchester
1919-1935 : Université de Cambridge
James Chadwick est né dans un milieu très simple : son père était fileur de coton et sa mère, domestique.
Intelligent, sérieux et travailleur, il parvint à obtenir des bourses au mérite pour suivre une scolarité complète, jusqu'à pouvoir entrer à l'université en 1908.
Très doué en mathématiques, il souhaitait continuer dans cette voie au sein de l'Université Victoria de Manchester. Il se présenta donc pour les entretiens d'admission, qui se déroulait dans le Whitworth Hall, bâtiment emblématique de l'université, destiné aux remises des diplômes, aux dîners d'apparat et à toutes sortes d'autres cérémonies.
Pour l'occasion, l'immense salle était divisée en deux. James Chadwick s'assit sur un banc face à un recruteur, qui commença à lui poser des questions. Le jeune homme répondit du mieux qu'il put, mais, assez rapidement, il réalisa, grâce à la teneur des questions de son interlocuteur, que ce dernier était, sans aucun doute possible, un enseignant de physique. Il comprit alors que la pièce était divisée en deux : d'un côté, les mathématique, de l'autre, la physique. Et il s'était assis du mauvais côté.
Trop timide pour signaler sa méprise, il continua l'entretien jusqu'au bout... et fut admis pour commencer des études de physique.
La suite, Chadwick la raconte mieux que quiconque. Je reprendrai donc ses propres mots, publiés par la Royal Society en 1972.
Cette année-là, en effet, un dénommé Mark Oliphant, collaborateur de Rutherford de 1927 à 1937 au sein du laboratoire Cavendish de Cambridge, rédige un article de 17 pages, intitulé Some Personal Recollections of Rutherford, the Man (Quelques souvenirs personnels de Rutherford en tant qu'homme). Ce texte inclue quelques lignes de la main de James Chadwick, qui rappelle alors les circonstances qui l'ont amené à travaillé avec Rutherford :
"Je suis entré à l'université de Manchester en octobre 1908, alors que je n'avais pas encore 17 ans. J'avais l'intention d'étudier les mathématiques, domaine dans lequel j'avais montré quelques aptitudes à l'école, mais par malchance, je me suis retrouvé inscrit en physique avec spécialisation. Rutherford était bien sûr un homme qui n'avait aucun contact avec la première année. Heureusement, il se trouve que l'un des membres du personnel qui aurait dû nous donner un cours sur l'électricité et le magnétisme en deuxième année, a pris un poste à Londres, et Rutherford l'a remplacé pendant environ un mois, le temps qu'un nouveau conférencier soit nommé. C'était il y a plus de 60 ans, mais je me souviens encore de l'expérience passionnante et stimulante d'écouter Rutherford. Il nous a laissé le soin de lire les livres et la présentation officielle de l'électricité et du magnétisme, mais il s'est occupé de l'arrière-plan. D'un point de vue purement pédagogique, il n'était peut-être pas remarquable, mais c'est la première fois que j'ai compris ce qu'était la physique. Au cours de notre troisième année, nous avions le choix entre (1) faire de la recherche élémentaire ou (2) poursuivre un cours formel sur le génie électrique sous son aspect physique. J'ai choisi (1) et Rutherford lui-même m'a confié une tâche simple. J'étais terrifié par lui, et je pense qu'il a commencé par avoir une assez mauvaise opinion de moi. Mais au fur et à mesure que je perdais la crainte qu'il m'inspirait, son opinion s'améliorait. "
Département de physique de l'Université de Manchester, personnel et étudiants-chercheurs, 1912 - Source : Alexander Turnbull Library, Wellington, New Zealand
L'équipe de Rutherford à Manchester en 1913.
Chadwick est au deuxième rang, le troisième en partant de la droite.
Dans la même rangée, le premier à droite est Harry Moseley et le cinquième est Ernest Marsden.
La jeune femme au premier rang est Margaret White.
Hans Geiger n'est pas présent sur la photo, puisqu'il est déjà parti pour Berlin.
Source : Université de Manchester
En 1913, Chadwick obtint une bourse de l'exposition de 1851, tout comme Rutherford en 1895. Cette bourse lui permettait de partir continuer ses études à l'étranger. Le jeune homme choisit alors de rejoindre Hans Geiger à Berlin. Le chercheur allemand avait été l'assistant de Rutherford à Manchester depuis 1907 et avait joué un rôle central dans plusieurs découvertes et inventions du savant néo-zélandais.
Hélas, en 1914, après la déclaration de guerre, James Chadwick fut interné, comme tous les citoyens britanniques présents que le sol allemand.
Il passa ainsi les quatre années suivantes dans le camp de Ruhleben. Heureusement, par l'intermédiaire de Geiger, il put obtenir un peu de matériel et mener quelques expérimentations.
Après sa libération, James Chadwick put revenir en Angleterre. Il raconte son retour progressif à la vie de chercheur dans le document déjà cité ci-dessus (Some Personal Recollections of Rutherford, the Man) :
" À mon retour en Angleterre en décembre 1918, j'ai naturellement rendu visite à Rutherford dès que j'ai été suffisamment rétabli. Je le trouvai occupé à la désintégration artificielle de l'azote et à d'autres travaux. Il me parla des résultats obtenus avec l'azote et me montra l'appareil. Il était de bonne humeur.
Comme je n'avais rien en vue et que je n'étais pas en mesure d'occuper un poste régulier, même si j'avais pu en trouver un, Rutherford m'offrit un emploi temporaire de démonstrateur à temps partiel dans les laboratoires élémentaires. Cela m'a beaucoup aidé, me procurant un peu d'argent, dont j'avais besoin, et du temps pour me rétablir.
Quelques semaines après son élection à la chaire Cavendish, en avril 1919, Rutherford me proposa de l'accompagner à Cambridge pour l'aider dans le transfert des travaux de recherche sur la radioactivité, etc.
Le Gonville and Caius College m'a offert la bourse d'études Wolleston en physique, d'un montant de 120 livres sterling par an, et je suis entré comme étudiant chercheur en octobre 1919. "
Photographie annuelle du personnel et des étudiants chercheurs du laboratoire Cavendish de Cambridge, 1920
En 1923, Chadwick devint le directeur adjoint, en charge de la recherche, au sein du laboratoire Cavendish. Dans ce rôle, il sélectionnait les étudiants-chercheurs et revoyait leurs articles avant publication. À côté de cela, il continuait lui-même la recherche. Il explorait alors une voie imaginée par Rutherford lorsqu'il avait annoncé, en 1919, la découverte du proton, première particule constitutive du noyau atomique mise en évidence.
Les travaux de Chadwick le menèrent en 1932 à la découverte de la seconde particule présente dans le noyau et dont Rutherford avait donc supposé l'existence dès 1919, le neutron.
Ce résultat valut à James Chadwick de se voir attribuer le prix Nobel de physique trois ans plus tard, en même temps qu'Irène et Frédéric Joliot-Curie obtenaient celui de chimie.
Participants à la conférence Bunsen de 1932 à Munster (de gauche à droite) :
Assis : James Chadwick, Hans Geiger, Ernest Rutherford, Stefan Meyer
Debout : George von Hevesy, Mme Geiger, Lise Meitner, Otto Hahn
Source : Wikipédia
James Chadwick, Irène Joliot-Curie, Frédéric Joliot à la cérémonie Nobel 1935
Source : site officiel "The Nobel Prize"
En octobre de la même année, James Chadwick prit la direction du laboratoire de physique de l'université de Liverpool
A suivre.....
Sources :
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The Neutron and the Bomb: A Biography of Sir James Chadwick, Andrew Brown, 2019
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Some personal recollections of Rutherford, the man, Marcus Oliphant 1972
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Nobel prize winners in physics, 1901-1950, page 331, Niels H. de V. Heathcote, 1953
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James Chadwick: The Brit chief who worked on the nuclear bomb, Rumeana Jahangir, BBC News, 2023