James Chadwick, 20 Ekim 1891 senesinde İngiltere, Cheshire’de dünyaya geldi. İyi bir ilk ve orta eğitimden sonra Manchester Üniversitesi fizik bölümünden 20 yaşında mezun oldu.
Verilen bir burstan yararlanarak ve Geiger ile çalışmak maksadıyla Almanya’ya gitti. Almanya savaşa girince bir at ahırına kapatıldı. Lakin çeşitli Alman fizikçilerinin yardımlarıyla 1919 senesinde İngiltere’ye dönüp incelemelerina başladı. Rutherford ile birlikte çeşitli etkenlerin alfa parçacıklarıyla bombardımanı üzerinde çalıştı.
Bu deneylerden elde ettiği verileri atomların çekirdekleri üzerindeki artı yükün hesabında kullandı. Aldığı sonuçlar Moseley’in geliştirdiği atom numaraları kuramına uyuyordu.1920 senesinde atomun iki parçacığı olduğu bilinmektedu: J.J. Thomson’un bulduğu elektron ve Rutherford’un keşfettiği proton. Protonların tamamı çekirdekte idi. Ama çekirdek atom kütlesinin çoğunu oluşturacak sayıda proton içeriyorsa yükü büyük bir artı değerde oluyordu. Misal verilecek olursa, helyumun dört protonluk bir kütlesi vardı fakat yükü iki proton karşılığı idi. O halde, çekirdekte geri kalan iki protonluk yükü giderecek birkaç elektron bulunmalıydı. Lakin elektronlar çok hafif parçacıklar olduklarından kütleyi etkileyemezlerdi. Hatta elektronlar, protonları bir arada tutan “çimento” gibi düşünülüyordu. Çünkü elektron olmadan aynı yükte ki protonların bir arada duramayıp ayrılacakları sanılıyordu. Bu görüşe göre, helyum çekirdeğinde dört proton ve iki elektron bulunmalıydı ki kütlesi dört ve yükü net artı iki olsun.
Lakin fizikçilerin çoğu bu elektronlu çekirdekten rahatsız oluyor, yüksüz bir parçacığın varlığından şüpheleniyorlardı. Bu düşüncelerle Chadwick ve Rutherford gizemli parçacığı aramaya koyuldular fakat sonuç alamadılar. Güçlük, yüksüz parçacıkların hava moleküllerini iyonlaştıramamasıydı. Çünkü atomun parçacıklarının basit bir şekilde saptanması bu iyonlaştırma aracılığıyla olabilecek oluyordu.
1930-1932 senelerı içinde Bothe ve Joliot-Currie’lerin yaptıkları deneyler, berilyum gibi hafif etkenlerin alfa parçacıklara tutulması sonucu ışınma tespit ettiler. Bu, parafinden protonlar yayılmasından anlaşılıyordu. Lakin hiç kimse bu olayı açıklayamadı.
Chadwick bu incelemeleri yeni deneyler yaparak sürdürdü. Ona göre akla yakın tek açıklama, alfa parçacıklarının berilyum atomu çekirdeğinden yüksüz parçacıkları çıkardığı ve bu yüksüz parçacıkların da (her biri bir proton kadar kütleli) parafinden protonları dışarı atmasıydı. Böylelikle, varlığından şüphelenilen yüksüz parçacık nötronu, bulmuş oldu.
Daha sonraki araştırmalar nükleer tepkimelerin başlamasında büyük rolü olduğunu gösterdi. Buluşunun bu önemi bundan dolayı Chadwick 1935 yılı Nobel fizik ödülünü aldı. O vakitler uranyum fizyonunun da nötron aracılığıyla başladığı halen bilinmemektedu. 3 yıl sonra Hahn ve Meitner bunu da bulup Chadwick’in buluşunun önemini bir daha gösterdiler.
Nötronun bulunmasıyla artık atom çekirdeğinde elektron olduğu görüşü geçersiz oldu. Lakin bu kez Heisenberg, çekirdeğin proton ve nötrondan oluştuğunu ileri sürdü, yani helyum çekirdeği iki proton ve nötron içeriyor böylece kütlesi dört ve yükü de artı iki oluyordu. Belli bir elementin izotopları hep aynı sayıda proton içeriyor bundan dolayı çekirdek etrafındaki elektron sayıları da eşit oluyordu. Elementlerin kimyasal detaylarının elektronların sayı ve dizilişlerine bağlı olduğu anlaşıldı. İzotoplar ise aynı elementin değişik sayıda nötron içermesi sonucu oluşuyorlardı. Misal verilecek olursa, iki cins klorin atomundan biri 17 proton ve 18 nötronla 35 kütleli ve diğeri de 17 proton ve 20 nötronla 37 kütlelidir. Onun için birine klorin 35 ve diğerine klorin 37 denilmektedir. Bütün bu buluş ve çalışmalarla 20 yıl kadar önce Soddy ve Asfon’un ortaya koydukları “izotoplar kuramı” bilimsel temele kavuşmuş oldu.
Çekirdeğin proton ve nötrondan oluştuğu sonucuna varılması biri dışında bütün kuşkuları gidermişti. Lakin hepsi artı yüklü parçacıkları bu kadar dar bir yerde tutan neydi? Bu soruyu yanıtlandırmak için üç yıl sonra sonuçlanacak Yukawa’nın çalışmalarının sonuçlarını beklemek gerekiyordu.
İkinci Dünya Savaşı sırasında ve Meitner’in fizyon olayını açıklamasından hemen sonra fakat Amerika’nın el atmasından çok önce, Chadwick İngiltere’nin Atom Bombası Projesi’nin başına geçti ve önemli çalışmalar yaptı.
James Chadwick, 25 Temmuz 1974 tarihinde Cambridge’te öldü.
