Quando guardo intorno a questa grande sala sento di essere stato trasportato in un mondo magico dal genio di Alfred Nobel. Come mai siamo stati scelti per rappresentare la Scienza?
Sir John Douglas Cockcroft era un fisico britannico che condivise con Ernest Walton il Premio Nobel per la Fisica nel 1951 per la scissione del nucleo atomico, ed è stato determinante nello sviluppo dell'energia nucleare.
Dopo il servizio nel Fronte Occidentale con la Royal Field Artillery durante la Grande Guerra, Cockcroft studiò ingegneria elettrica al Manchester Municipal College of Technology mentre era apprendista presso Metropolitan Vickers Trafford Park ed era anche membro del loro staff di ricerca. Ha quindi vinto una borsa di studio a St. John's College, Cambridge, dove ha sostenuto l'esame tripos nel giugno 1924, diventando un wrangler. Ernest Rutherford accettò Cockcroft come studente di ricerca presso il Cavendish Laboratory, e Cockcroft completò il suo dottorato sotto la supervisione di Rutherford nel 1928. Con Ernest Walton e Mark Oliphant costruì quello che divenne noto come acceleratore Cockcroft–Walton. Cockcroft e Walton lo utilizzarono per eseguire il primo disintegramento artificiale di un nucleo atomico, un'impresa popolarmente conosciuta come scissione dell'atomo.
Durante la Seconda Guerra Mondiale Cockcroft divenne Assistente Direttore della Ricerca Scientifica nel Ministero degli Approvvigionamenti, lavorando sui radar. Era anche membro del comitato formato per affrontare le questioni derivanti dal memorandum Frisch–Peierls, che calcolò che una bomba atomica potesse essere tecnicamente fattibile, e del Comitato MAUD che lo succedette. Nel 1940, come parte della Tizard Mission, condivise la tecnologia britannica con i suoi omologhi negli Stati Uniti. Più tardi nella guerra, i frutti della Tizard Mission ritornarono in Gran Bretagna sotto forma del set radar SCR-584 e della miccia di prossimità, che furono utilizzati per sconfiggere la bomba volante V-1. Nel maggio 1944, divenne direttore del Laboratorio di Montreal, e supervisionò lo sviluppo dei reattori ZEEP e NRX, e la creazione dei Chalk River Laboratories.
Dopo la guerra Cockcroft divenne il direttore dell'Atomic Energy Research Establishment AERE ad Harwell, dove il GLEEP a bassa potenza, moderato a grafite, divenne il primo reattore nucleare a operare nell'Europa occidentale quando fu avviato il 15 agosto 1947. Questo fu seguito da BEPO nel 1948. Harwell era coinvolto nella progettazione dei reattori e dell'impianto di separazione chimica a Windscale. Sotto la sua direzione partecipò alla ricerca di fusione all'avanguardia, incluso il programma ZETA. La sua insistenza che i camini del reattore di Windscale fossero dotati di filtri fu derisa come la Follia di Cockcroft finché il nucleo di uno dei reattori non si accese e rilasciò radionuclidi durante l'incendio di Windscale del 1957.
Dal 1959 al 1967 fu il primo Master di Churchill College, Cambridge. Fu anche cancelliere dell'Australian National University a Canberra dal 1961 al 1965.
Anni giovanili
John Douglas Cockcroft, noto anche come "Johnny W.", nacque a Todmorden, West Riding of Yorkshire, Inghilterra, il 27 maggio 1897, il figlio maggiore di un proprietario di mulino, John Arthur Cockcroft, e sua moglie Annie Maude née Fielden. Aveva quattro fratelli più giovani; Eric, Philip, Keith e Lionel. La sua istruzione iniziale fu presso la Church of England school a Walsden dal 1901 al 1908, presso la Todmorden Elementary School dal 1908 al 1909, e presso la Todmorden Secondary School dal 1909 al 1914, dove giocava a calcio e cricket. Tra le ragazze della scuola c'era la sua futura moglie, Eunice Elizabeth Crabtree. Nel 1914, vince una County Major Scholarship, West Riding of Yorkshire, presso la Victoria University of Manchester, dove studiò matematica.
La Grande Guerra scoppiò nell'agosto 1914. Cockcroft completò il suo primo anno a Manchester nel giugno 1915. Si unì agli Officers' Training Corps lì, ma non desiderava diventare ufficiale. Durante la pausa estiva lavorò in una mensa YMCA al Kinmel Camp in Galles. Si arruolò nell'Esercito britannico il 24 novembre 1915. Il 29 marzo 1916, si unì alla 59ª Training Brigade, Royal Field Artillery, dove fu addestrato come segnalatore. Fu quindi assegnato alla B Battery, 92ª Field Artillery Brigade, una delle unità della 20ª Light Division, nel Fronte Occidentale.
Cockcroft partecipò all'Avanzata verso la Linea Hindenburg e alla Terza Battaglia di Ypres. Chiese una commissione e fu accettato. Fu inviato a Brighton nel febbraio 1918 per imparare l'artiglieria, e nell'aprile 1918, alla Officer Candidate School a Weedon Bec nel Northamptonshire, dove fu addestrato come ufficiale di artiglieria da campagna. Fu nominato tenente nella Royal Field Artillery il 17 ottobre 1918.
Dopo la fine della guerra, Cockcroft fu congedato dall'Esercito nel gennaio 1919. Scelse di non tornare alla Victoria University of Manchester, ma di studiare ingegneria elettrica al Manchester Municipal College of Technology. Poiché aveva completato un anno alla Victoria University of Manchester, gli fu permesso di saltare il primo anno del corso. Ha ricevuto il suo BSc nel giugno 1920. Miles Walker, il professore di ingegneria elettrica lì, lo persuase di intraprendere un apprendistato presso Metropolitan Vickers. Ha ottenuto una borsa di studio dell'Esposizione del 1851 dalla Royal Commission for the Exhibition of 1851, e ha presentato la sua tesi di MSc sull'"Harmonic Analysis for Alternating Currents" nel giugno 1922.
Walker suggerì quindi a Cockcroft di concorrere a una borsa di studio a St. John's College, Cambridge, alma mater di Walker. Cockcroft ebbe successo, vincendo una borsa di studio di £30 e un assegno di £20 assegnati a studenti di mezzi limitati. Metropolitan Vickers gli diede £50 subordinatamente al suo ritorno dopo il completamento della laurea. Walker e una zia compensarono il resto della quota di £316. Come laureato di un'altra università, gli fu permesso di saltare il primo anno del tripos. Ha sostenuto l'esame tripos nel giugno 1924, ha ottenuto un B* come wrangler, e gli è stato assegnato il grado di BA.
Cockcroft sposò Elizabeth Crabtree il 26 agosto 1925, in una cerimonia presso la Bridge Street United Methodist Church a Todmorden. Ebbero sei figli. Il primo, un ragazzo noto come Timothy, morì in tenera età. Successivamente ebbero quattro figlie, Joan Dorothea Thea, Jocelyn, Elisabeth Fielden e Catherine Helena; e un altro figlio, Christopher Hugh John.
Ricerca nucleare
Ernest Rutherford accettò Cockcroft come studente di ricerca presso il Cavendish Laboratory su consiglio di Miles Walker e del direttore della ricerca presso Metropolitan Vickers. Cockcroft si iscrisse come studente di dottorato nel 1924, con una borsa di studio fondazione di St John's College e una borsa di studio statale. Sotto la supervisione di Rutherford, scrisse la sua tesi di dottorato "On phenomena occurring in the condensation of molecular streams on surfaces", che fu pubblicata nei Proceedings of the Royal Society. Gli fu assegnato il dottorato il 6 settembre 1925. Durante questo periodo fu assistente del fisico russo Peter Kapitza, che lavorava sulla fisica dei campi magnetici a temperature estremamente basse. Cockcroft ha aiutato nella progettazione e nella costruzione di liquefatori di elio.
Nel 1919, Rutherford aveva successo nel disintegrare gli atomi di azoto con particelle alfa emesse da atomi di radio in decadimento. Questo e gli esperimenti successivi hanno suggerito la struttura dei nuclei atomici. Per esplorarlo ulteriormente, aveva bisogno di un mezzo artificiale per creare particelle con una velocità sufficientemente alta da superare la carica del nucleo. Questo ha aperto una nuova linea di ricerca presso il Cavendish Laboratory. Ha assegnato Cockcroft, Thomas Allibone ed Ernest Walton al problema. Hanno costruito quello che divenne noto come acceleratore Cockcroft–Walton. Mark Oliphant ha progettato una fonte di protoni per loro. Un momento cruciale arrivò quando Cockcroft lesse un articolo di George Gamow sul tunneling quantistico. Cockcroft si rese conto che come risultato di questo fenomeno, l'effetto desiderato potrebbe essere raggiunto con voltaggi molto inferiori a quelli inizialmente pensati. In effetti, ha calcolato che protoni con energia di soli 300.000 elettronvolt sarebbero stati in grado di penetrare un nucleo di boro. Cockcroft e Walton hanno lavorato sul loro acceleratore per i prossimi due anni. Rutherford ha ottenuto una sovvenzione di £1.000 dall'Università di Cambridge per loro per acquistare un trasformatore e altre apparecchiature di cui avevano bisogno.
Cockcroft è stato eletto Fellow di St. John's College il 5 novembre 1928. Lui e Walton hanno iniziato a far funzionare il loro acceleratore nel marzo 1932, bombardando il litio e il berillio con protoni ad alta energia. Si aspettavano di vedere raggi gamma, che gli scienziati francesi avevano riferito, ma non ne trovarono. Nel febbraio 1932, James Chadwick dimostrò che ciò che era stato osservato era in realtà neutoni. Cockcroft e Walton quindi hanno iniziato a cercare particelle alfa. Il 14 aprile 1932, Walton bombardò un bersaglio di litio e notò quello che pensava potessero essere particelle alfa. Cockcroft e poi Rutherford furono convocati, e confermarono che era davvero così. Quella sera, Cockcroft e Walton si incontrarono a casa di Rutherford e produssero una lettera per Nature in cui annunciavano i loro risultati, il primo disintegramento artificiale di un nucleo atomico, che può essere descritto così:
Questo risultato era popolarmente noto come scissione dell'atomo. Per questo risultato, Cockcroft e Walton hanno ricevuto la Hughes Medal nel 1938, e il Premio Nobel per la Fisica nel 1951. Hanno continuato a disintegrare carbonio, azoto e ossigeno usando protoni, deutoni e particelle alfa. Hanno dimostrato che avevano prodotto isotopi radioattivi, incluso il carbonio-11 e l'azoto-13.
Nel 1929, Cockcroft fu nominato Supervisore in Mechanical Sciences presso St John's College. Fu nominato Supervisore in Fisica nel 1931, e nel 1933 divenne junior bursar, rendendolo responsabile della manutenzione degli edifici, molti dei quali soffrivano di negligenza. La porta di accesso al college dovette essere parzialmente demolita per riparare i danni causati da tarli, e Cockcroft supervisionò il ricablaggio dell'impianto elettrico. Nel 1935, Rutherford lo nominò direttore della ricerca presso il Mond Laboratory vice Kapitza, che era ritornato in Unione Sovietica. Ha supervisionato l'installazione di nuove apparecchiature criogeniche, e ha supervisionato la ricerca a bassa temperatura. È stato eletto Fellow della Royal Society nel 1936, e nel 1939 è stato eletto Jacksonian Professor of Natural Philosophy, effettivo dal 1º ottobre 1939.
Cockcroft e Walton erano ben consapevoli dei limiti del loro acceleratore. Un design molto migliore era stato sviluppato negli Stati Uniti da Ernest Lawrence, che chiamò ciclotrone. Il Cavendish Laboratory era in grado di stare al passo con gli americani nonostante avesse un acceleratore inferiore con una fisica intelligente, ma Cockcroft premette Rutherford per ottenere un ciclotrone per il laboratorio Cavendish. Rutherford ha esitato al prezzo, ma un dono di £250.000 da Lord Austin ha permesso di costruire un ciclotrone da 36 pollici di 910 mm, basato sul design di Lawrence, insieme a una nuova ala per contenerlo. Cockcroft ha supervisionato i lavori. Il ciclotrone era in funzione entro ottobre 1938, e la nuova ala fu completata nel 1940. Oliphant sentiva che il ciclotrone non era abbastanza grande, e ha iniziato la costruzione di un ciclotrone più grande da 60 pollici presso l'Università di Birmingham. La sua costruzione è stata ritardata dallo scoppio della Seconda Guerra Mondiale in Europa nel 1939, e sarebbe stata obsoleta quando è stata completata dopo la guerra.
Seconda Guerra Mondiale
Allo scoppio della Seconda Guerra Mondiale, Cockcroft ha assunto l'incarico di Assistente Direttore della Ricerca Scientifica nel Ministero degli Approvvigionamenti, lavorando sui radar. Nel 1938, Sir Henry Tizard mostrò a Cockcroft Chain Home, l'anello di stazioni di allerta precoce radar costiere costruite dalla Royal Air Force RAF per rilevare e tracciare gli aeromobili. Ora ha aiutato a dispiegare scienziati per aiutare a far funzionare completamente il sistema. Nel 1940, divenne parte dell'Advisory Council for Scientific Research and Technical Development. Nell'aprile 1940, insieme divenne membro del Committee for the Scientific Study of Air Warfare formato per affrontare le questioni derivanti dal memorandum Frisch–Peierls, che calcolò che una bomba atomica potesse essere tecnicamente fattibile. Questo comitato fu succeduto dal Comitato MAUD, di cui Cockcroft era anche membro, nel giugno 1940. Questo comitato ha diretto la ricerca iniziale di punta in Gran Bretagna.
Nell'agosto 1940, Cockcroft viaggiò negli Stati Uniti come parte della Tizard Mission. Poiché la Gran Bretagna aveva sviluppato molte nuove tecnologie ma mancava della capacità industriale di sfruttarle pienamente, fu deciso di condividerle con gli Stati Uniti, anche se quella nazione non era ancora in guerra. Le informazioni fornite dalla Tizard Mission contenevano alcuni dei più grandi progressi scientifici fatti durante la guerra. La tecnologia condivisa includeva tecnologie radar, in particolare il magnetrone a cavità notevolmente migliorato progettato dal gruppo di Oliphant a Birmingham, che lo storico americano James Phinney Baxter III descrisse come "il carico più prezioso mai portato sulle nostre coste", il design per la miccia di prossimità, dettagli del motore a reazione di Frank Whittle e il memorandum Frisch–Peierls che descrive la fattibilità di una bomba atomica. Sebbene questi possano essere considerati i più significativi, molti altri articoli sono stati anche trasportati, inclusi i design per razzi, sovralimentatori, mirini e dispositivi di rilevamento dei sottomarini. Ha ritornato
