عندما أنظر حول هذه القاعة العظيمة أشعر بأنني نُقلت إلى عالم سحري بواسطة عفريت ألفريد نوبل. كيف حدث أن اختيرنا لتمثيل العلم؟
السير جون دوغلاس كوكروفت كان فيزيائياً بريطانياً شارك إرنست والتون جائزة نوبل في الفيزياء عام 1951 لانشطار النواة الذرية، وكان له دور حاسم في تطوير الطاقة النووية.
بعد خدمته على الجبهة الغربية مع سلاح المدفعية الملكي خلال الحرب العظمى، درس كوكروفت الهندسة الكهربائية في كلية مانشستر البلدية للتكنولوجيا بينما كان متدرباً في مصنع Metropolitan Vickers Trafford Park وكان أيضاً عضواً في فريق البحث الخاص بهم. ثم فاز بمنحة دراسية إلى كلية St. John's بجامعة Cambridge، حيث أجرى امتحان tripos في يونيو 1924، ليصبح wrangler. قبل إرنست رذرفورد كوكروفت كطالب بحث في مختبر Cavendish، واستكمل كوكروفت أطروحته للدكتوراه تحت إشراف رذرفورد عام 1928. مع إرنست والتون وماركوس أوليفانت قاموا ببناء ما أصبح يُعرف باسم مسرّع Cockcroft–Walton. استخدم كوكروفت والتون هذا لإجراء أول تفكك اصطناعي لنواة ذرية، وهي إنجازة أصبحت تُعرف شعبياً باسم انشطار الذرة.
خلال الحرب العالمية الثانية أصبح كوكروفت مساعد مدير البحث العلمي في وزارة الإمدادات، يعمل على الرادار. كان أيضاً عضواً في اللجنة المشكلة للتعامل مع المشاكل الناشئة عن مذكرة Frisch–Peierls، التي حسبت أن القنبلة الذرية يمكن أن تكون قابلة للتحقق من الناحية التقنية، وفي لجنة MAUD التي نجحتها. في عام 1940، كجزء من بعثة Tizard، شارك التكنولوجيا البريطانية مع نظرائه في الولايات المتحدة. في وقت لاحق من الحرب، عادت ثمار بعثة Tizard إلى بريطانيا في شكل رادار SCR-584 وفتيل القرب، اللذين استُخدما لهزيمة القنبلة الطائرة V-1. في مايو 1944، أصبح مديراً لمختبر Montreal، وأشرف على تطوير مفاعلات ZEEP و NRX، وإنشاء مختبرات Chalk River.
بعد الحرب أصبح كوكروفت مديراً للمؤسسة البريطانية لأبحاث الطاقة الذرية AERE في Harwell، حيث أصبح المفاعل منخفض الطاقة المعدل بالجرافيت GLEEP أول مفاعل نووي يعمل في أوروبا الغربية عند بدء تشغيله في 15 أغسطس 1947. تبعه BEPO في عام 1948. شاركت Harwell في تصميم المفاعلات ومصنع الفصل الكيميائي في Windscale. تحت إدارته شاركت في أبحاث الانصهار الحدودية، بما في ذلك برنامج ZETA. كان إصراره على تثبيت مرشحات في أكوام الأنابيب الخاصة بمفاعلات Windscale موضوع سخرية باعتباره جنون كوكروفت حتى اشتعل قلب أحد المفاعلات وأطلق نويدات مشعة أثناء حريق Windscale عام 1957.
من عام 1959 إلى 1967، كان أول Master لكلية Churchill بجامعة Cambridge. كان أيضاً مستشاراً للجامعة الوطنية الأسترالية في Canberra من عام 1961 إلى 1965.
السنوات الأولى
جون دوغلاس كوكروفت، المعروف أيضاً باسم "Johnny W."، وُلد في Todmorden بمنطقة West Riding of Yorkshire في إنجلترا، في 27 مايو 1897، الابن الأكبر لمالك مطحنة، جون آرثر كوكروفت، وزوجته آني مود née Fielden. كان لديه أربعة أخوة أصغر؛ إريك وفيليب وكيث وليونيل. كان تعليمه الأولي في مدرسة Church of England في Walsden من 1901 إلى 1908، وفي مدرسة Todmorden الابتدائية من 1908 إلى 1909، وفي مدرسة Todmorden الثانوية من 1909 إلى 1914، حيث لعب كرة القدم والكريكيت. من بين الفتيات في المدرسة كانت زوجته المستقبلية، يونيس إليزابيث كرابتري. في عام 1914، فاز بمنحة County Major Scholarship، West Riding of Yorkshire، إلى جامعة Victoria بمانشستر، حيث درس الرياضيات.
اندلعت الحرب العظمى في أغسطس 1914. استكمل كوكروفت سنته الأولى في مانشستر في يونيو 1915. انضم إلى فيلق التدريب للضباط هناك، لكنه لم يكن يرغب في أن يصبح ضابطاً. خلال فترة الإجازة الصيفية عمل في مقصف YMCA في Kinmel Camp في ويلز. التحق بالجيش البريطاني في 24 نوفمبر 1915. في 29 مارس 1916، انضم إلى لواء التدريب 59th، سلاح المدفعية الملكي، حيث تم تدريبه كعامل إشارات. تم نقله بعد ذلك إلى فصيل B، لواء المدفعية الميدانية 92nd، أحد وحدات فرقة الضوء 20th، على الجبهة الغربية.
شارك كوكروفت في التقدم نحو خط Hindenburg والمعركة الثالثة من Ypres. تقدم بطلب للحصول على رتبة ضابط، وتم قبوله. تم إرساله إلى Brighton في فبراير 1918 للتعرف على المدفعية، وفي أبريل 1918، إلى مدرسة المرشحين للضباط في Weedon Bec في Northamptonshire، حيث تم تدريبه كضابط مدفعية ميدانية. تم تكليفه برتبة ملازم في سلاح المدفعية الملكي في 17 أكتوبر 1918.
بعد انتهاء الحرب، تم إفراج كوكروفت عن الجيش في يناير 1919. اختار عدم العودة إلى جامعة Victoria بمانشستر، بل دراسة الهندسة الكهربائية في كلية مانشستر البلدية للتكنولوجيا. لأنه أكمل سنة في جامعة Victoria بمانشستر، تم السماح له بتخطي السنة الأولى من الدورة. حصل على درجة BSc في يونيو 1920. أقنعه مايلز والكر، أستاذ الهندسة الكهربائية هناك، بالالتحاق ببرنامج تدريبي مع Metropolitan Vickers. حصل على منحة 1851 Exhibition Scholarship من الملكية للمعرض عام 1851، وقدم أطروحة الماجستير الخاصة به حول "التحليل التوافقي للتيارات المتناوبة" في يونيو 1922.
اقترح والكر بعد ذلك على كوكروفت التقدم للحصول على منحة دراسية إلى كلية St. John's بجامعة Cambridge، alma mater والكر. نجح كوكروفت، فاز بمنحة بقيمة 30 جنيهاً إسترلينياً وبدل معيشة قدره 20 جنيهاً إسترلينياً منح للطلاب الجامعيين ذوي الإمكانيات المحدودة. أعطته Metropolitan Vickers 50 جنيهاً إسترلينياً شريطة عودته بعد استكمال درجته. قام والكر وعمة بتغطية الفرق البالغ 316 جنيهاً إسترلينياً. كخريج من جامعة أخرى، تم السماح له بتخطي السنة الأولى من tripos. أجرى امتحان tripos في يونيو 1924، حقق B* كـ wrangler، وتم منحه درجة BA.
تزوج كوكروفت إليزابيث كرابتري في 26 أغسطس 1925، في حفل في كنيسة Bridge Street United Methodist في Todmorden. كان لهما ستة أطفال. الأول، صبي يُعرف باسم Timothy، توفي في الرضاعة. كان لهما لاحقاً أربع بنات، Joan Dorothea Thea وJocelyn وElisabeth Fielden وCatherine Helena؛ وابن آخر، Christopher Hugh John.
البحث النووي
قَبِلَ إرنست رذرفورد كوكروفت كطالب بحث في مختبر Cavendish بناءً على توصية مايلز والكر ومدير البحث في Metropolitan Vickers. التحق كوكروفت كطالب دكتوراه في عام 1924، مع منحة Foundation Scholarship من كلية St John's، ومنحة حكومية. تحت إشراف رذرفورد، كتب أطروحته للدكتوراه "حول الظواهر التي تحدث في تكثيف الأشعة الجزيئية على الأسطح"، والتي تم نشرها في Proceedings of the Royal Society. تم منحه درجة الدكتوراه في 6 سبتمبر 1925. خلال هذا الوقت كان مساعداً للفيزيائي الروسي بيتر كابيتسا، الذي كان يعمل على فيزياء المجالات المغناطيسية في درجات حرارة منخفضة جداً. ساعد كوكروفت في تصميم وبناء معطلات الهيليوم.
في عام 1919، نجح رذرفورد في تفكك ذرات النيتروجين بواسطة جزيئات ألفا المنبعثة من ذرات الراديوم المتحللة. هذا والتجارب اللاحقة أشارت إلى هيكل النوى الذرية. لاستكشافه بشكل أعمق، احتاج إلى وسيلة اصطناعية لإنشاء جزيئات بسرعة عالية بما يكفي للتغلب على شحنة النواة. فتح هذا خطاً جديداً من البحث في مختبر Cavendish. عهد إلى كوكروفت وتوماس أليبون وإرنست والتون بهذه المشكلة. قاموا ببناء ما أصبح يُعرف باسم مسرّع Cockcroft–Walton. صمم ماركوس أوليفانت مصدر بروتون لهم. جاءت لحظة حاسمة عندما قرأ كوكروفت ورقة بحثية من جورج جاموف حول النفق الكمي. أدرك كوكروفت أنه نتيجة لهذه الظاهرة، يمكن تحقيق التأثير المرغوب به بفولتيات أقل بكثير من المتوقع في البداية. في الواقع، حسب أن البروتونات بطاقة 300,000 إلكترون فولت فقط ستكون قادرة على اختراق نواة البورون. عمل كوكروفت والتون على مسرّعهم للسنتين القادمتين. حصل رذرفورد على منحة قدرها 1,000 جنيه إسترليني من جامعة Cambridge لشراء محول وغيره من المعدات التي كانوا يحتاجون إليها.
تم انتخاب كوكروفت Fellow من كلية St. John's في 5 نوفمبر 1928. بدأ هو والتون تشغيل مسرّعهم في مارس 1932، قصفاً للليثيوم والبيريليوم ببروتونات عالية الطاقة. كانوا يتوقعون رؤية أشعة جاما، والتي أبلغ عنها العلماء الفرنسيون، لكن لم يتم العثور على أي منها. في فبراير 1932، أثبت جيمس تشادويك أن ما تم ملاحظته كان في الواقع نيوترونات. بدأ كوكروفت والتون بعد ذلك بالبحث عن جزيئات ألفا بدلاً من ذلك. في 14 أبريل 1932، قصف والتون هدفاً من الليثيوم لاحظ ما اعتقد أنه قد يكون جزيئات ألفا. تم استدعاء كوكروفت ورذرفورد، وأكدا أن هذا كان فعلاً. في ذلك المساء، التقى كوكروفت والتون في منزل رذرفورد وأنتجا رسالة إلى Nature أعلنوا فيها عن نتائجهم، أول تفكك اصطناعي لنواة ذرية، والذي يمكن وصفه بالتالي:
عُرفت هذه الإنجازة شعبياً باسم انشطار الذرة. لهذا الإنجاز، تم منح كوكروفت والتون ميدالية Hughes في عام 1938، وجائزة نوبل في الفيزياء في عام 1951. استمرا في تفكك الكربون والنيتروجين والأكسجين باستخدام البروتونات والديوترونات وجزيئات ألفا. أثبتا أنهما أنتجا نويدات مشعة، بما في ذلك الكربون-11 والنيتروجين-13.
في عام 1929، تم تعيين كوكروفت مشرفاً في العلوم الميكانيكية في كلية St John's. تم تعيينه مشرفاً في الفيزياء في عام 1931، وفي عام 1933 أصبح الموكل الصغير، مما جعله مسؤولاً عن صيانة المباني، والتي كانت الكثير منها تعاني من الإهمال. كان على بوابة الكلية أن تُهدم جزئياً من أجل إصلاح الضرر الذي سببته خنافس الساعة، وأشرف كوكروفت على إعادة توصيل الأسلاك الكهربائية. في عام 1935، عينه رذرفورد مدير البحث في مختبر Mond بدلاً من Kapitza، الذي عاد إلى الاتحاد السوفييتي. أشرف على تركيب معدات التبريد الجديدة، وأشرف على البحث في درجات الحرارة المنخفضة. تم انتخابه Fellow من الجمعية الملكية في عام 1936، وفي عام 1939 تم انتخابه أستاذ Jacksonian للفلسفة الطبيعية، يسري الاعتماد من 1 أكتوبر 1939.
كان كوكروفت والتون على دراية تامة بقيود مسرّعهم. تم تطوير تصميم أفضل بكثير في الولايات المتحدة بواسطة إرنست لورنس، والذي أطلق عليه السيكلوترون. تمكن مختبر Cavendish من البقاء متقدماً على الأميركيين رغم امتلاكهم مسرّع أدنى من خلال فيزياء ذكية، لكن كوكروفت ضغط على رذرفورد للحصول على سيكلوترون لمختبر Cavendish. تراجع رذرفورد عن سعر العرض، لكن هدية بقيمة 250,000 جنيه إسترليني من Lord Austin مكّنت من بناء سيكلوترون 36 بوصة 910 ملم، استناداً إلى تصميم لورنس، جنباً إلى جنب مع جناح جديد لاستيعابه. أشرف كوكروفت على العمل. كان السيكلوترون قيد التشغيل بحلول أكتوبر 1938، واكتمل الجناح الجديد في عام 1940. شعر أوليفانت أن السيكلوترون ليس كبيراً بما يكفي، وبدأ بناء سيكلوترون أكبر بحجم 60 بوصة في جامعة Birmingham. تأخر بناؤه بسبب اندلاع الحرب العالمية الثانية في أوروبا في عام 1939، وكان هو أيضاً سيكون عتيقاً عند اكتماله بعد الحرب.
الحرب العالمية الثانية
عند اندلاع الحرب العالمية الثانية، تولى كوكروفت منصب مساعد مدير
