Wenn ich mich in dieser großartigen Halle umschaue, habe ich das Gefühl, dass ich von dem Dschinn Alfred Nobels in eine magische Welt versetzt worden bin. Wie kam es dazu, dass wir ausgewählt wurden, die Wissenschaft zu repräsentieren?
Sir John Douglas Cockcroft war ein britischer Physiker, der sich 1951 mit Ernest Walton den Nobelpreis für Physik für die Spaltung des Atomkerns teilte und bei der Entwicklung der Kernenergie eine Schlüsselrolle spielte.
Nach seinem Dienst an der Westfront mit der Royal Field Artillery während des Ersten Weltkriegs studierte Cockcroft Elektrotechnik am Manchester Municipal College of Technology, während er eine Lehre bei Metropolitan Vickers Trafford Park absolvierte und auch Mitglied ihres Forschungsstabs war. Dann gewann er ein Stipendium für das St. John's College, Cambridge, wo er im Juni 1924 die Tripos-Prüfung ablegte und Wrangler wurde. Ernest Rutherford nahm Cockcroft als Doktorand am Cavendish Laboratory auf, und Cockcroft schloss sein Doktorat unter Rutherfords Aufsicht 1928 ab. Mit Ernest Walton und Mark Oliphant baute er das, was als Cockcroft-Walton-Beschleuniger bekannt wurde. Cockcroft und Walton nutzten diesen für die erste künstliche Desintegration eines Atomkerns, eine Leistung, die im Volksmund als Spaltung des Atoms bekannt ist.
Während des Zweiten Weltkriegs wurde Cockcroft stellvertretender Direktor für wissenschaftliche Forschung im Ministerium für Rüstung und arbeitete an Radar. Er war auch Mitglied des Ausschusses, der zur Behandlung von Problemen aus dem Frisch-Peierls-Memorandum gebildet wurde, das berechnete, dass eine Atombombe technisch machbar sein könnte, und des MAUD-Ausschusses, der ihm nachfolgte. 1940 teilte er als Teil der Tizard Mission britische Technologie mit seinen amerikanischen Kollegen. Später im Krieg kehrten die Früchte der Tizard Mission in Form des SCR-584-Radarsatzes und des Näherungszünders nach Großbritannien zurück, die zum Sieg über die V-1-Flugbombe verwendet wurden. Im Mai 1944 wurde er Direktor des Montreal Laboratory und überwachte die Entwicklung der ZEEP- und NRX-Reaktoren sowie die Gründung der Chalk River Laboratories.
Nach dem Krieg wurde Cockcroft Direktor des Atomic Energy Research Establishment AERE in Harwell, wo der schwach leistungsstarke, graphitmoderierte GLEEP am 15. August 1947 der erste Kernreaktor wurde, der in Westeuropa in Betrieb ging. Diesem folgte BEPO 1948. Harwell war an der Gestaltung der Reaktoren und der chemischen Trennanlage in Windscale beteiligt. Unter seiner Leitung nahm es an Grenzforschung in Fusionsprozessen teil, einschließlich des ZETA-Programms. Seine Forderung, dass die Schornsteine der Windscale-Reaktoren mit Filtern ausgestattet werden sollten, wurde als Cockcrofs Wahnsinn verspottet, bis der Kern eines der Reaktoren während des Windscale-Brandes von 1957 Feuer fing und Radionuklide freisetzte.
Von 1959 bis 1967 war er der erste Master des Churchill College, Cambridge. Er war auch von 1961 bis 1965 Rektor der Australian National University in Canberra.
Frühe Jahre
John Douglas Cockcroft, auch als "Johnny W." bekannt, wurde in Todmorden, West Riding of Yorkshire, England, am 27. Mai 1897 als ältester Sohn eines Fabrikbesitzers, John Arthur Cockcroft, und seiner Ehefrau Annie Maude geb. Fielden geboren. Er hatte vier jüngere Brüder: Eric, Philip, Keith und Lionel. Seine Grundausbildung erhielt er in der Church of England-Schule in Walsden von 1901 bis 1908, in der Todmorden Elementary School von 1908 bis 1909 und in der Todmorden Secondary School von 1909 bis 1914, wo er Fußball und Cricket spielte. Unter den Mädchen an der Schule war seine zukünftige Ehefrau, Eunice Elizabeth Crabtree. 1914 gewann er ein County Major Scholarship, West Riding of Yorkshire, für die Victoria University of Manchester, wo er Mathematik studierte.
Der Erste Weltkrieg brach im August 1914 aus. Cockcroft schloss sein erstes Jahr in Manchester im Juni 1915 ab. Er trat dort dem Officers' Training Corps bei, wollte aber nicht Offizier werden. In der Sommerpause arbeitete er in einer YMCA-Kantine im Kinmel Camp in Wales. Er trat der British Army am 24. November 1915 bei. Am 29. März 1916 trat er der 59th Training Brigade, Royal Field Artillery bei, wo er als Signalführer ausgebildet wurde. Er wurde dann zur B Battery, 92nd Field Artillery Brigade, einer der Einheiten der 20th Light Division, an die Westfront versetzt.
Cockcroft nahm am Vormarsch zur Hindenburg-Linie und der dritten Schlacht von Ypern teil. Er beantragte eine Offizierspatent und wurde akzeptiert. Im Februar 1918 wurde er nach Brighton geschickt, um etwas über Artillerie zu lernen, und im April 1918 zur Officer Candidate School in Weedon Bec in Northamptonshire, wo er als Feldartillerieoffizier ausgebildet wurde. Er wurde am 17. Oktober 1918 zum Leutnant der Royal Field Artillery ernannt.
Nach Kriegsende wurde Cockcroft im Januar 1919 aus der Armee entlassen. Er beschloss, nicht zur Victoria University of Manchester zurückzukehren, sondern Elektrotechnik am Manchester Municipal College of Technology zu studieren. Da er ein Jahr an der Victoria University of Manchester absolviert hatte, durfte er das erste Jahr des Kurses überspringen. Er erhielt seinen BSc im Juni 1920. Miles Walker, der Elektrotechnik-Professor dort, überredete ihn, eine Lehre bei Metropolitan Vickers zu beginnen. Er erhielt ein 1851 Exhibition Scholarship der Royal Commission for the Exhibition of 1851 und reichte seine MSc-Thesis über "Harmonic Analysis for Alternating Currents" im Juni 1922 ein.
Walker schlug dann vor, dass Cockcroft sich für ein Stipendium am St. John's College, Cambridge, Walkers Alma Mater, bewerbe. Cockcroft war erfolgreich und gewann ein £30-Stipendium und ein £20-Darlehen, das an Studenten mit begrenzten Mitteln vergeben wurde. Metropolitan Vickers gab ihm £50 unter der Bedingung, dass er nach Abschluss seines Abschlusses zurückkehren würde. Walker und eine Tante trugen den Rest der £316-Gebühr zusammen. Als Absolvent einer anderen Universität durfte er das erste Jahr des Tripos überspringen. Er legte die Tripos-Prüfung im Juni 1924 ab, erzielte als Wrangler ein B* und erhielt seinen BA-Abschluss.
Cockcroft heiratete Elizabeth Crabtree am 26. August 1925 in einer Zeremonie in der Bridge Street United Methodist Church in Todmorden. Sie bekamen sechs Kinder. Das erste, ein Junge namens Timothy, starb in der Kindheit. Danach hatten sie vier Töchter, Joan Dorothea Thea, Jocelyn, Elisabeth Fielden und Catherine Helena; und einen weiteren Sohn, Christopher Hugh John.
Kernforschung
Ernest Rutherford nahm Cockcroft auf Empfehlung von Miles Walker und dem Forschungsdirektor von Metropolitan Vickers als Doktorand am Cavendish Laboratory auf. Cockcroft schrieb sich 1924 als PhD-Student mit einem Foundation Scholarship des St John's College und einem State Scholarship ein. Unter Rutherfords Aufsicht schrieb er seine Doktorarbeit "On phenomena occurring in the condensation of molecular streams on surfaces", die in den Proceedings of the Royal Society veröffentlicht wurde. Er erhielt seinen Doktortitel am 6. September 1925. Während dieser Zeit war er Assistent des russischen Physikers Peter Kapitza, der an der Physik von Magnetfeldern bei extrem niedrigen Temperaturen arbeitete. Cockcroft half bei der Gestaltung und dem Bau von Heliumverflüssigern.
1919 war Rutherford in der Desintegration von Stickstoffatomen mit Alpha-Partikeln erfolgreich gewesen, die von zerfallenden Radiumatomen emittiert wurden. Dies und nachfolgende Experimente deuteten auf die Struktur von Atomkernen hin. Um dies weiter zu erforschen, benötigte er ein künstliches Mittel zur Erzeugung von Partikeln mit einer Geschwindigkeit, die hoch genug war, um die Ladung des Atomkerns zu überwinden. Dies eröffnete eine neue Forschungslinie am Cavendish Laboratory. Er beauftragte Cockcroft, Thomas Allibone und Ernest Walton mit dem Problem. Sie bauten das, was als Cockcroft-Walton-Beschleuniger bekannt wurde. Mark Oliphant entwarf eine Protonquelle für sie. Ein entscheidender Moment kam, als Cockcroft eine Arbeit von George Gamow zum Quantentunneln las. Cockcroft erkannte, dass aufgrund dieses Phänomens der gewünschte Effekt mit viel niedrigeren Spannungen als zunächst gedacht erreicht werden könnte. Tatsächlich berechnete er, dass Protonen mit einer Energie von nur 300.000 Elektronenvolt einen Borenkern durchdringen könnten. Cockcroft und Walton arbeiteten die nächsten zwei Jahre an ihrem Beschleuniger. Rutherford erhielt von der University of Cambridge einen £1.000-Zuschuss zum Kauf eines Transformators und anderer benötigter Ausrüstung.
Cockcroft wurde am 5. November 1928 zum Fellow des St. John's College gewählt. Er und Walton begannen im März 1932, ihren Beschleuniger zu betreiben und bombardierten Lithium und Beryllium mit hochenergetischen Protonen. Sie erwarteten, Gammastrahlen zu sehen, die französische Wissenschaftler gemeldet hatten, aber es wurden keine gefunden. Im Februar 1932 demonstrierte James Chadwick, dass das, was beobachtet worden war, eigentlich Neutronen waren. Cockcroft und Walton wechselten dann zum Suchen nach Alpha-Partikeln. Am 14. April 1932 bombardierte Walton ein Lithiumziel und bemerkte, was er für Alpha-Partikel zu halten glaubte. Cockcroft und dann Rutherford wurden herbeigerufen und bestätigten, dass dies tatsächlich der Fall war. An diesem Abend trafen sich Cockcroft und Walton bei Rutherfords Zuhause und erstellten einen Brief an Nature, in dem sie ihre Ergebnisse ankündigten, die erste künstliche Desintegration eines Atomkerns, die so beschrieben werden kann:
Diese Leistung war im Volksmund als Spaltung des Atoms bekannt. Für diese Leistung wurden Cockcroft und Walton 1938 mit der Hughes Medal und 1951 mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet. Sie gingen weiter und desintegrierten Kohlenstoff, Stickstoff und Sauerstoff mit Protonen, Deuteronen und Alpha-Partikeln. Sie demonstrierten, dass sie radioaktive Isotope produziert hatten, einschließlich Kohlenstoff-11 und Stickstoff-13.
1929 wurde Cockcroft zum Supervisor in Mechanical Sciences am St John's College ernannt. 1931 wurde er Supervisor in Physik und 1933 zum Junior Bursar ernannt, wodurch er für die Instandhaltung der Gebäude verantwortlich war, von denen viele unter Vernachlässigung litten. Das College-Torhaus musste teilweise abgerissen werden, um Schäden durch Hausbockkäfer zu reparieren, und Cockcroft beaufsichtigte die Umverdrahtung der Elektrik. 1935 ernannte Rutherford ihn zum Direktor der Forschung am Mond Laboratory an Stelle von Kapitza, der in die Sowjetunion zurückgekehrt war. Er beaufsichtigte die Installation neuer kryogener Ausrüstung und überwachte die Tieftemperaturforschung. 1936 wurde er zum Fellow der Royal Society gewählt und 1939 zum Jacksonian Professor of Natural Philosophy gewählt, wirksam ab 1. Oktober 1939.
Cockcroft und Walton waren sich der Grenzen ihres Beschleunigers bewusst. Ein viel besseres Design war in den Vereinigten Staaten von Ernest Lawrence entwickelt worden, das er Zyklotron nannte. Das Cavendish Laboratory konnte den Amerikanern trotz eines schlechteren Beschleunigers durch geschickte Physik einen Schritt voraus bleiben, aber Cockcroft drängte Rutherford, ein Zyklotron für das Cavendish Laboratory zu erhalten. Rutherford schreckte vor dem Preisschild zurück, aber eine £250.000-Spende von Lord Austin ermöglichte den Bau eines 36-Zoll-910-mm-Zyklotrons, das auf Lawrences Design basiert, zusammen mit einem neuen Flügel, um es zu beherbergen. Cockcroft beaufsichtigte die Arbeiten. Das Zyklotron war im Oktober 1938 in Betrieb und der neue Flügel wurde 1940 abgeschlossen. Oliphant war der Ansicht, dass das Zyklotron nicht groß genug war, und begann mit der Konstruktion eines größeren 60-Zoll-Zyklotrons an der University of Birmingham. Seine Konstruktion wurde durch den Ausbruch des Zweiten Weltkriegs in Europa 1939 verzögert, und es wäre auch obsolet geworden, als es nach dem Krieg fertig gestellt wurde.
Zweiter Weltkrieg
Beim Ausbruch des Zweiten Weltkriegs übernahm Cockcroft die Stelle eines Hilfsdirektors für wissenschaftliche Forschung im Ministerium für Rüstung und arbeitete an Radar. 1938 zeigte Sir Henry Tizard Cockcroft Chain Home, den Ring von Küsten-Frühwarnradarstationen, die von der Royal Air Force RAF gebaut wurden, um Flugzeuge zu erkennen und zu verfolgen. Jetzt half er, Wissenschaftler einzusetzen, um das System vollständig in Betrieb zu nehmen. 1940 wurde er Teil des Advisory Council for Scientific Research and Technical Development. Im April 1940 wurde er zusammen mit dem Committee for the Scientific Study of Air Warfare ein Mitglied, das zur Behandlung von Problemen aus dem Frisch-Peierls-Memorandum gebildet wurde, das berechnete, dass eine Atombombe technisch machbar sein könnte. Dieses Komitee wurde im Juni 1940 durch das MAUD-Komitee abgelöst, dessen Mitglied Cockcroft auch war. Dieses Komitee leitete die bahnbrechende frühe Forschung in Großbritannien.
Im August 1940 reiste Cockcroft als Teil der Tizard Mission in die Vereinigten Staaten. Da Großbritannien viele neue Technologien entwickelt hatte, aber die Kapazität fehlte, um sie vollständig zu nutzen, wurde beschlossen, sie mit den Vereinigten Staaten zu teilen, obwohl diese Nation noch nicht im Krieg war. Die von der Tizard Mission bereitgestellten Informationen enthielten einige der größten wissenschaftlichen Fortschritte des Krieges. Die gemeinsame Technologie umfasste Radartechnologien, insbesondere den stark verbesserten Hohlraummagnetron von Oliphants Gruppe in Birmingham, den der amerikanische Historiker James Phinney Baxter III als "die wertvollste Fracht, die jemals an unsere Ufer gebracht wurde" beschrieb, das Design für den Näherungszünder, Details von Frank Whittles Strahltriebwerk und das Frisch-Peierls-Memorandum zur Machbarkeit einer Atombombe. Obwohl diese als die bedeutendsten angesehen werden können, wurden viele andere Gegenstände ebenfalls transportiert, darunter Designs für Raketen, Kompressoren, Visiere und Geräte zur Unterseeerkennung. Er kehrte zurück
