Quando olho ao redor deste grande salão, sinto que fui transportado para um mundo mágico pelo gênio de Alfred Nobel. Como aconteceu que fomos escolhidos para representar a Ciência?
Sir John Douglas Cockcroft foi um físico britânico que compartilhou com Ernest Walton o Prêmio Nobel de Física em 1951 pela divisão do núcleo atômico e foi fundamental no desenvolvimento da energia nuclear.
Após servir na Frente Ocidental com a Real Artilharia de Campo durante a Grande Guerra, Cockcroft estudou engenharia elétrica no Manchester Municipal College of Technology enquanto era aprendiz na Metropolitan Vickers Trafford Park e também era membro do seu departamento de pesquisa. Ele então ganhou uma bolsa para St. John's College, Cambridge, onde fez o exame tripos em junho de 1924, tornando-se um wrangler. Ernest Rutherford aceitou Cockcroft como pesquisador no Cavendish Laboratory, e Cockcroft completou seu doutorado sob a supervisão de Rutherford em 1928. Com Ernest Walton e Mark Oliphant, ele construiu o que se tornou conhecido como um acelerador Cockcroft–Walton. Cockcroft e Walton usaram isso para realizar a primeira desintegração artificial de um núcleo atômico, um feito popularmente conhecido como divisão do átomo.
Durante a Segunda Guerra Mundial, Cockcroft tornou-se Assistente de Diretor de Pesquisa Científica no Ministério do Suprimento, trabalhando em radar. Ele também era membro do comitê formado para lidar com questões decorrentes do memorando Frisch–Peierls, que calculou que uma bomba atômica poderia ser tecnicamente viável, e do Comitê MAUD que o sucedeu. Em 1940, como parte da Missão Tizard, compartilhou tecnologia britânica com seus colegas nos Estados Unidos. Mais tarde na guerra, os frutos da Missão Tizard voltaram à Grã-Bretanha sob a forma do conjunto de radar SCR-584 e do espoleta de proximidade, que foram usados para derrotar a bomba voadora V-1. Em maio de 1944, tornou-se diretor do Laboratório de Montreal e supervisionou o desenvolvimento dos reatores ZEEP e NRX, e a criação do Chalk River Laboratories.
Após a guerra, Cockcroft tornou-se diretor do Atomic Energy Research Establishment AERE em Harwell, onde o GLEEP, de baixa potência e moderado por grafite, tornou-se o primeiro reator nuclear a operar na Europa Ocidental quando foi iniciado em 15 de agosto de 1947. Isto foi seguido pelo BEPO em 1948. Harwell estava envolvido no projeto dos reatores e da planta de separação química em Windscale. Sob sua direção, participou da pesquisa de fusão de fronteira, incluindo o programa ZETA. Sua insistência em que as chaminés dos reatores de Windscale fossem equipadas com filtros foi ridicularizada como Loucura de Cockcroft até que o núcleo de um dos reatores se inflamasse e liberasse radionuclídeos durante o incêndio de Windscale em 1957.
De 1959 a 1967, foi o primeiro Master do Churchill College, Cambridge. Também foi chanceler da Australian National University em Canberra de 1961 a 1965.
Primeiros anos
John Douglas Cockcroft, também conhecido como "Johnny W.", nasceu em Todmorden, West Riding of Yorkshire, Inglaterra, em 27 de maio de 1897, filho mais velho de um proprietário de moinho, John Arthur Cockcroft, e sua esposa Annie Maude née Fielden. Tinha quatro irmãos mais jovens: Eric, Philip, Keith e Lionel. Sua educação inicial foi na escola Church of England em Walsden de 1901 a 1908, na Todmorden Elementary School de 1908 a 1909, e na Todmorden Secondary School de 1909 a 1914, onde jogou futebol e críquete. Entre as meninas da escola estava sua futura esposa, Eunice Elizabeth Crabtree. Em 1914, ganhou uma Bolsa County Major, West Riding of Yorkshire, para a Victoria University of Manchester, onde estudou matemática.
A Grande Guerra eclodiu em agosto de 1914. Cockcroft completou seu primeiro ano em Manchester em junho de 1915. Ingressou no Officers' Training Corps lá, mas não desejava se tornar um oficial. Durante o recesso de verão, trabalhou em um cantina YMCA no Kinmel Camp no País de Gales. Alistou-se no Exército Britânico em 24 de novembro de 1915. Em 29 de março de 1916, ingressou na 59ª Brigada de Treinamento, Real Artilharia de Campo, onde foi treinado como sinalizador. Ele foi então deslocado para a Bateria B, 92ª Brigada de Artilharia de Campo, uma das unidades da 20ª Divisão Leve, na Frente Ocidental.
Cockcroft participou do Avanço para a Linha Hindenburg e da Terceira Batalha de Ypres. Candidatou-se a uma comissão e foi aceito. Foi enviado a Brighton em fevereiro de 1918 para aprender sobre artilharia, e em abril de 1918, para a Escola de Candidatos a Oficial em Weedon Bec em Northamptonshire, onde foi treinado como oficial de artilharia de campo. Foi comissionado como tenente na Real Artilharia de Campo em 17 de outubro de 1918.
Após o fim da guerra, Cockcroft foi liberado do Exército em janeiro de 1919. Escolheu não retornar à Victoria University of Manchester, mas estudar engenharia elétrica no Manchester Municipal College of Technology. Como havia completado um ano na Victoria University of Manchester, foi autorizado a pular o primeiro ano do curso. Recebeu seu BSc em junho de 1920. Miles Walker, o professor de engenharia elétrica lá, o persuadiu a fazer um aprendizado com a Metropolitan Vickers. Obteve uma Bolsa de Exposição de 1851 da Real Comissão para a Exposição de 1851, e apresentou sua dissertação de MSc sobre "Análise Harmônica para Correntes Alternadas" em junho de 1922.
Walker então sugeriu que Cockcroft se candidatasse a uma bolsa para St. John's College, Cambridge, alma mater de Walker. Cockcroft foi bem-sucedido, ganhando uma bolsa de £30 e uma bolsa de £20 concedida a alunos com meios limitados. A Metropolitan Vickers lhe deu £50 com a condição de retornar após concluir seu grau. Walker e uma tia completaram o saldo da taxa de £316. Como graduado de outra universidade, foi autorizado a pular o primeiro ano do tripos. Fez o exame tripos em junho de 1924, alcançou um B* como wrangler, e foi condecorado com seu grau de BA.
Cockcroft se casou com Elizabeth Crabtree em 26 de agosto de 1925, em uma cerimônia na Bridge Street United Methodist Church em Todmorden. Tiveram seis filhos. O primeiro, um menino conhecido como Timothy, morreu na infância. Posteriormente tiveram quatro filhas, Joan Dorothea Thea, Jocelyn, Elisabeth Fielden e Catherine Helena; e outro filho, Christopher Hugh John.
Pesquisa nuclear
Ernest Rutherford aceitou Cockcroft como pesquisador no Cavendish Laboratory por recomendação de Miles Walker e do diretor de pesquisa da Metropolitan Vickers. Cockcroft se matriculou como aluno de PhD em 1924, com uma Bolsa de Fundação de St John's College e uma Bolsa do Estado. Sob a supervisão de Rutherford, escreveu sua tese de doutorado "Sobre fenômenos que ocorrem na condensação de fluxos moleculares em superfícies", que foi publicada nos Proceedings of the Royal Society. Recebeu seu doutorado em 6 de setembro de 1925. Durante este tempo, foi assistente do físico russo Peter Kapitza, que estava trabalhando na física de campos magnéticos em temperaturas extremamente baixas. Cockcroft ajudou no design e construção de liquefatores de hélio.
Em 1919, Rutherford havia conseguido desintegrar átomos de nitrogênio com partículas alfa emitidas de átomos de rádio em decaimento. Isso e experimentos subsequentes sugeriram a estrutura dos núcleos atômicos. Para explorar mais a fundo, ele precisava de um meio artificial de criar partículas com velocidade suficientemente alta para superar a carga do núcleo. Isso abriu uma nova linha de pesquisa no Cavendish Laboratory. Ele atribuiu a Cockcroft, Thomas Allibone e Ernest Walton o problema. Eles construíram o que se tornou conhecido como um acelerador Cockcroft–Walton. Mark Oliphant projetou uma fonte de próton para eles. Um momento crucial chegou quando Cockcroft leu um artigo de George Gamow sobre túnel quântico. Cockcroft percebeu que como resultado deste fenômeno, o efeito desejado poderia ser alcançado com tensões muito mais baixas do que se pensava inicialmente. De fato, ele calculou que prótons com energia de apenas 300.000 elétron-volts seriam capazes de penetrar um núcleo de boro. Cockcroft e Walton trabalharam em seu acelerador pelos próximos dois anos. Rutherford obteve uma doação de £1.000 da University of Cambridge para eles comprarem um transformador e outro equipamento que precisavam.
Cockcroft foi eleito Fellow de St. John's College em 5 de novembro de 1928. Ele e Walton começaram a operar seu acelerador em março de 1932, bombardeando lítio e berílio com prótons de alta energia. Eles esperavam ver raios gama, que cientistas franceses haviam relatado, mas nenhum foi encontrado. Em fevereiro de 1932, James Chadwick demonstrou que o que havia sido observado eram na verdade nêutrons. Cockcroft e Walton então mudaram para procurar partículas alfa em vez disso. Em 14 de abril de 1932, Walton bombardeou um alvo de lítio e notou o que pensava ser partículas alfa. Cockcroft e depois Rutherford foram convocados e confirmaram que este era de fato o caso. Naquela noite, Cockcroft e Walton se encontraram na casa de Rutherford e produziram uma carta para Nature na qual anunciaram seus resultados, a primeira desintegração artificial de um núcleo atômico, que pode ser descrita assim:
Este feito foi popularmente conhecido como divisão do átomo. Por este feito, Cockcroft e Walton foram agraciados com a Medalha Hughes em 1938 e o Prêmio Nobel de Física em 1951. Eles continuaram desintegrando carbono, nitrogênio e oxigênio usando prótons, dêuterons e partículas alfa. Eles demonstraram que haviam produzido isótopos radioativos, incluindo carbono-11 e nitrogênio-13.
Em 1929, Cockcroft foi nomeado Supervisor em Ciências Mecânicas no St John's College. Foi nomeado Supervisor em Física em 1931, e em 1933 tornou-se tesoureiro júnior, tornando-o responsável pela manutenção dos edifícios, muitos dos quais sofriam de negligência. A portaria do colégio teve que ser parcialmente demolida para reparar danos causados por brocas de morte, e Cockcroft supervisionou a rewiring da eletricidade. Em 1935, Rutherford o nomeou diretor de pesquisa do Mond Laboratory vice Kapitza, que havia retornado à União Soviética. Ele supervisionou a instalação de novo equipamento criogênico e supervisionou pesquisas de baixa temperatura. Foi eleito Fellow da Royal Society em 1936, e em 1939 foi eleito Jacksonian Professor of Natural Philosophy, efetivo em 1º de outubro de 1939.
Cockcroft e Walton estavam bem cientes dos limites de seu acelerador. Um design muito melhor havia sido desenvolvido nos Estados Unidos por Ernest Lawrence, que ele chamou de cíclotron. O Cavendish Laboratory conseguiu se manter à frente dos americanos apesar de ter um acelerador inferior, com física engenhosa, mas Cockcroft pressionou Rutherford para obter um cíclotron para o laboratório Cavendish. Rutherford hesitou com a etiqueta de preço, mas uma doação de £250.000 de Lord Austin permitiu que um cíclotron de 36 polegadas 910 mm, baseado no design de Lawrence, fosse construído, junto com uma nova ala para abrigá-lo. Cockcroft supervisionou o trabalho. O cíclotron estava em operação em outubro de 1938, e a nova ala foi concluída em 1940. Oliphant sentiu que o cíclotron não era grande o suficiente e começou a construção de um cíclotron maior de 60 polegadas na University of Birmingham. Sua construção foi retardada pelo surto da Segunda Guerra Mundial na Europa em 1939, e também seria obsoleto quando fosse concluído após a guerra.
Segunda Guerra Mundial
No início da Segunda Guerra Mundial, Cockcroft assumiu o cargo de Assistente de Diretor de Pesquisa Científica no Ministério do Suprimento, trabalhando em radar. Em 1938, Sir Henry Tizard mostrou a Cockcroft Chain Home, o anel de estações de radar de aviso inicial costeiras construídas pela Real Força Aérea RAF para detectar e rastrear aeronaves. Agora, ele ajudou a deslocar cientistas para ajudar a deixar o sistema totalmente operacional. Em 1940, tornou-se parte do Advisory Council for Scientific Research and Technical Development. Em abril de 1940, juntamente com ele tornou-se membro do Committee for the Scientific Study of Air Warfare formado para lidar com questões decorrentes do memorando Frisch–Peierls, que calculou que uma bomba atômica poderia ser tecnicamente viável. Este comitê foi sucedido pelo Comitê MAUD, do qual Cockcroft também era membro, em junho de 1940. Este comitê direcionou a pesquisa inicial revolucionária na Grã-Bretanha.
Em agosto de 1940, Cockcroft viajou para os Estados Unidos como parte da Missão Tizard. Porque a Grã-Bretanha havia desenvolvido muitas novas tecnologias mas carecesse da capacidade industrial para explorá-las completamente, foi decidido compartilhá-las com os Estados Unidos, embora essa nação ainda não estivesse em guerra. As informações fornecidas pela Missão Tizard continham alguns dos maiores avanços científicos realizados durante a guerra. A tecnologia compartilhada incluía tecnologias de radar, em particular o magnetron de cavidade muito melhorado projetado pelo grupo de Oliphant em Birmingham, que o historiador americano James Phinney Baxter III descreveu como "a carga mais valiosa jamais trazida às nossas costas", o design para o espoleta de proximidade, detalhes do motor a jato de Frank Whittle e o memorando Frisch–Peierls descrevendo a viabilidade de uma bomba atômica. Embora esses possam ser considerados os mais significativos, muitos outros itens também foram transportados, incluindo designs para foguetes, supercarregadores, miras e dispositivos de detecção de submarinos. Ele retornou
