詹姆斯·查德威克爵士，CH，F(xiàn)RS（英語：Sir James Chadwick，1891年10月20日－1974年7月24日），英國物理學(xué)家，因于1932年發(fā)現(xiàn)中子而獲1935年諾貝爾物理學(xué)獎。1941年，他為穆德委員會核武器報(bào)告的最后稿本執(zhí)筆，這份報(bào)告促使美國政府開始積極進(jìn)行核武器研究。第二次世界大戰(zhàn)期間，他擔(dān)任曼哈頓計(jì)劃英國小組的組長。因?qū)ξ锢韺W(xué)的貢獻(xiàn)，他于1945年在英格蘭被冊封為爵士。
詹姆斯·查德威克爵士
生平
查德威克在1911年畢業(yè)于曼徹斯特維多利亞大學(xué)，期間曾在“核物理之父”歐內(nèi)斯特·盧瑟福的指導(dǎo)下進(jìn)行研究。他畢業(yè)后留在曼徹斯特，繼續(xù)在盧瑟福的指導(dǎo)下研究，并于1913年取得碩士學(xué)位。同年，他考獲萬國工業(yè)博覽會皇家委員會頒發(fā)的大英博覽會獎學(xué)金。他決定前往柏林隨漢斯·蓋革研究β輻射。查德威克用蓋革新開發(fā)的蓋革計(jì)數(shù)器，成功證明β輻射的能譜為連續(xù)的，而非之前所認(rèn)為的離散線。第一次世界大戰(zhàn)爆發(fā)時，查德威克仍身處德國，之后四年，他被迫在柏林西邊的魯赫本拘留營中渡過。
戰(zhàn)后，查德威克跟隨盧瑟福到劍橋大學(xué)的卡文迪什實(shí)驗(yàn)室繼續(xù)研究，并在盧瑟福的指導(dǎo)下于1921年6月在劍橋大學(xué)岡維爾與凱斯學(xué)院取得博士學(xué)位。卡文迪什實(shí)驗(yàn)室是當(dāng)時世界上最重要的物理學(xué)研究中心之一，查德威克在此實(shí)驗(yàn)室擔(dān)任了十多年助理研究主任，他在1932年發(fā)現(xiàn)中子并成功量度到其質(zhì)量，他還預(yù)期中子會成為克制癌癥的重要武器。查德威克于1935年離開卡文迪什實(shí)驗(yàn)室，前往利物浦大學(xué)擔(dān)任物理學(xué)教授。他徹底改造了利物浦大學(xué)里陳舊的實(shí)驗(yàn)室，并通過安裝回旋加速器，使利物浦成為核物理的重要研究中心。
第二次世界大戰(zhàn)期間，查德威克承擔(dān)了研發(fā)原子彈的合金管工程的部分研究工作，由于實(shí)驗(yàn)室所在地利物浦及周圍地區(qū)正飽受納粹德國空軍轟炸，研究環(huán)境相當(dāng)惡劣。魁北克協(xié)定簽訂之后，他的計(jì)劃與美國的曼哈頓計(jì)劃合并，他加入了英國小組，搬遷到洛斯阿拉蒙斯國家實(shí)驗(yàn)室及華盛頓工作。期間，出乎所有人的意料，他獲得了計(jì)劃領(lǐng)導(dǎo)人萊斯利·格羅夫斯將軍幾乎完全的信任。由于他的貢獻(xiàn)，他名列1945年1月1日的新年授勛名單，被封為爵士。同年7月，他親臨現(xiàn)場觀看了三位一體核試。此后，他還曾出任聯(lián)合國原子能委員會的英國科學(xué)顧問。對大科學(xué)趨勢感到不快的查德威克于1948年就任劍橋大學(xué)岡維爾與凱斯學(xué)院院長，于1959年退休。
教育與早年
詹姆斯·查德威克于1891年10月21日在英國柴縣博靈頓出生，為家中長子，其父約翰·約瑟·查德威克是綿紡工人，其母安妮·瑪莉·諾利斯是家傭。查德威克是以其祖父詹姆斯之名命名。他的父母于1895年移居至曼徹斯特，他則留在博靈頓，由外祖父母照顧。他就讀博靈頓十字小學(xué)，并取得曼徹斯特文法中學(xué)的獎學(xué)金，但由于獎學(xué)金外仍需繳付少量費(fèi)用，所以他的家人拒絕了該校的獎學(xué)金，并把他送往曼徹斯特的中央男子文法學(xué)校就讀，同時與父母團(tuán)聚。那時他有了兩名弟弟，名為哈利和赫伯特；還有一名在嬰兒期就去世了的妹妹。16歲時，他報(bào)考了兩家大學(xué)的獎學(xué)金，都成功了。
查德威克選擇前往曼徹斯特維多利亞大學(xué)升學(xué)，于1908年入學(xué)。他原本打算修讀數(shù)學(xué)，但注冊時卻誤選了物理學(xué)。他與當(dāng)時大部分大學(xué)生一樣在家居住，每天來回大學(xué)要走6.4公里的路。他在大學(xué)第一年末獲頒赫金博特姆獎學(xué)金，支持他學(xué)習(xí)物理。當(dāng)時的物理學(xué)系主任為歐內(nèi)斯特·盧瑟福，他負(fù)責(zé)分派畢業(yè)研究的課題，他讓查德威克去設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來比較兩種不同輻射來源的能量。這樣他們就能以一克鐳輻射量來量度其他來源，而這個單位就是后來的標(biāo)準(zhǔn)單位居里。盧瑟福所建議的手法是行不通的——查德威克是知道這點(diǎn)的，可是他實(shí)在不敢對盧瑟福說——所以他只好繼續(xù)努力，最終成功開發(fā)出所需要的方法。這次的實(shí)驗(yàn)結(jié)果成了查德威克的第一份學(xué)術(shù)論文，而盧瑟福也是這篇論文的共同作者，論文于1912年發(fā)表。他則在1911年以一級榮譽(yù)畢業(yè)。
查德威克開發(fā)完量度伽馬輻射的方法后，就轉(zhuǎn)往量度各種氣體及液體的伽馬射線吸收量。這次實(shí)驗(yàn)結(jié)果的論文，發(fā)表時列出的作者只有查德威克一人。他于1912年獲頒理學(xué)碩士(MSc)學(xué)位，并獲聘拜耳研究員。次年考獲大英博覽會獎學(xué)金，因此能夠前往歐洲大陸的大學(xué)進(jìn)行學(xué)習(xí)與研究。查德威克于1913年決定前往德國柏林的帝國技術(shù)物理研究所，隨漢斯·蓋革研究β輻射。蓋革新開發(fā)的蓋革計(jì)數(shù)器比之前感光偵探法準(zhǔn)確不少，查德威克就是憑著這儀器成功證明β輻射的能譜并非之前所認(rèn)為的離散線，而是在某些區(qū)間出現(xiàn)高峰值的連續(xù)能譜。阿爾伯特·愛因斯坦在參觀蓋革的實(shí)驗(yàn)室時對查德威克說：“我能夠解釋這兩種現(xiàn)象，但我不能夠同時解釋這兩種現(xiàn)象。”β輻射的連續(xù)能譜在之后的多年仍未能被解釋。
在第一次世界大戰(zhàn)爆發(fā)后，查德威克仍在德國，在柏林附近的魯赫本拘留營接受拘留，期間他獲準(zhǔn)在馬槽中設(shè)立實(shí)驗(yàn)室，使用如輻射牙膏等臨時物料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。他在查爾斯·德拉蒙德·艾利斯的協(xié)助下，著手研究磷的離子化及一氧化碳和氯氣的光化學(xué)合成。他在康邊停戰(zhàn)協(xié)定生效時的1918年11月被釋放，并回到了父母在曼徹斯特的家，為萬國工業(yè)博覽會委員會將之前四年的研究發(fā)現(xiàn)整理成文。
盧瑟福在曼徹斯特為查德威克提供了兼職的教學(xué)工作，讓他能夠繼續(xù)研究。他研究過鉑、銀與銅的核電荷，并在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)它們與原子數(shù)基本一致，誤差在1.5 %之內(nèi)。盧瑟福于1919年4月出任劍橋大學(xué)卡文迪什實(shí)驗(yàn)室的主任，查德威克則在數(shù)月后與他匯合。查德威克于1920年獲頒克拉克·麥克斯韋獎學(xué)金，并于劍橋大學(xué)岡維爾與凱斯學(xué)院注冊成為博士生。他論文的上半部是有關(guān)原子數(shù)的研究，而下半部則是關(guān)于原子核內(nèi)核力的研究。他于1921年6月獲頒博士學(xué)位。他于同年11月獲聘為岡維爾與凱斯學(xué)院的院士。
研究員劍橋
卡文迪什實(shí)驗(yàn)室是物理學(xué)中不少重大發(fā)現(xiàn)的起源地。由德文縣公爵（卡文迪什是他的姓氏）于1874年建立，其第一任教授為詹姆斯·克拉克·麥克斯韋
查德威克的克拉克·麥克斯韋獎學(xué)金于1923年期滿，而下一位領(lǐng)得這份獎學(xué)金的是俄羅斯物理學(xué)家彼得·卡皮察。英國科學(xué)及工業(yè)研究部咨詢委員會主席威廉·麥考密克爵士安排查德威克出任盧瑟福的助理研究主任。這個職位的其中一項(xiàng)工作，就是協(xié)助盧瑟福挑選博士生。之后幾年的博士生包括了約翰·考克饒夫、諾曼·費(fèi)瑟和馬克·奧利凡特，他們后來都成了查德威克的親密好友。由于很多學(xué)生都不知道自己想要研究什么，所以盧瑟福與查德威克會為他們建議研究課題。其任內(nèi)實(shí)驗(yàn)室新完成的所有論文都交由查德威克編輯。
查德威克于1925年邂逅愛琳·斯圖爾特-布朗，她父親是利物浦一名證券經(jīng)紀(jì)員。兩人于1925年8月成婚，伴郎是卡皮察。夫婦于1927年2月生下一對孿生女兒，名為祖安娜和朱迪斯。
在研究中，查德威克繼續(xù)探究原子核。自旋在1925年被發(fā)現(xiàn)，這個概念讓物理學(xué)家成功解釋塞曼效應(yīng)，但同時亦產(chǎn)生了解釋不了的反常現(xiàn)象。當(dāng)時認(rèn)為原子核是由質(zhì)子與電子所構(gòu)成的，例如氮的質(zhì)量數(shù)為14，因此按當(dāng)時的理解，假定氮的原子核是由14個質(zhì)子與7個電子。從這個構(gòu)成可以得出正確的質(zhì)量與電荷，但自旋卻不對。
在1928年劍橋的β粒子與伽馬射線的研討會中，查德威克重遇蓋革。蓋革帶來了新改良的蓋革計(jì)數(shù)器，是由他的博士后學(xué)生瓦爾特·米勒所改良的。戰(zhàn)后查德威克就再也沒有用過蓋革計(jì)數(shù)器了，而當(dāng)時劍橋在用的技巧倚賴閃爍現(xiàn)象，觀測時需要靠人眼去看，所以引入新的蓋革-米勒計(jì)數(shù)器可能對實(shí)驗(yàn)室而言是一大進(jìn)步。但主要決點(diǎn)在于它同時探測到α、β及伽馬輻射，而卡文迪什實(shí)驗(yàn)室在實(shí)驗(yàn)上使用的一般是鐳，但鐳會同時發(fā)射這三種射線，因此并不適合查德威克原本想要使用的用途。然而，釙只會發(fā)射α射線，而莉澤·邁特納從德國給查德威克送了0.5微居里（約0.5 μg）的釙。
瓦爾特·博特和他的學(xué)生赫伯特·貝克在德國用釙的α射線去轟擊鈹，從而得到一種不尋常的輻射。查德威克讓他領(lǐng)有萬國工業(yè)博覽會獎學(xué)金的澳洲學(xué)生休·韋布斯特，去復(fù)制他們的結(jié)果。多年來查德威克和盧瑟福在理論中假定了一種假想粒子，叫中子，它是沒有電荷的假想核子，對查德威克而言，這種新的輻射就是中子存在的證據(jù)。費(fèi)瑟在1932年2月促使查德威克去注意另一項(xiàng)出乎意料的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。弗雷德里克和伊雷娜·約里奧-居里用釙和鈹所得的輻射成功將石蠟的質(zhì)子擊走，他們認(rèn)為這種輻射是伽馬射線。但盧瑟福與查德威克并不同意這點(diǎn)；他們認(rèn)為質(zhì)子對伽馬射線而言實(shí)在太重了。但中子只需少量的能量就能達(dá)到相同的效果。遠(yuǎn)在羅馬的埃托雷·馬約拉納也得出同樣的結(jié)論：約里奧-居里夫婦發(fā)現(xiàn)了中子卻不知道。
為了能集中精神證明中子的存在，查德威克推掉了所有的職務(wù)進(jìn)行研究，不時在深夜工作。他設(shè)計(jì)了一套簡單的儀器，是一條圓柱體，里面裝著作為射線來源的釙和作為轟擊目標(biāo)的鈹。然后把所得的輻射指向各種物料，如石蠟；然后被擊中的粒子，即質(zhì)子，會進(jìn)入小的離子室，可以用示波器觀測到里面的質(zhì)子。
歐內(nèi)斯特·盧瑟福爵士的實(shí)驗(yàn)室
在開始中子實(shí)驗(yàn)后只有兩星期的1932年2月，查德威克向《自然》發(fā)了一篇快報(bào)，題為《論中子存在的可能性》。他在5月將發(fā)現(xiàn)的詳細(xì)內(nèi)容以論文的形式在皇家學(xué)會報(bào)告A系列發(fā)表，題為《論中子的存在》。他的發(fā)現(xiàn)是對核子理解的里程碑。讀完查德威克的論文后，愛德華·卡姆登和羅伯特·巴徹意識到若中子的自旋為1/2，且氮是由七個質(zhì)子及七個中子組成的話，就能解釋當(dāng)時理論中與實(shí)驗(yàn)不符之處，例如氮的自旋。
理論物理學(xué)家尼爾斯·玻爾和維爾納·海森堡堅(jiān)信中子一定是核子，而不是質(zhì)子─電子對。查德威克在論文中估算中子約重1.0067 u。由于質(zhì)子與電子加起來則重1.0078 u，因此意味著束縛力約為2 MeV，而這個大小聽上去合理。之后，一名納粹德國的難民兼卡文迪什實(shí)驗(yàn)室研究生莫里斯·戈德哈勃，提出氘的光致蛻變可由伽馬射線引發(fā)：
查德威克和戈德哈勃試驗(yàn)過，并發(fā)現(xiàn)這是可行的[38][39]。他們量度出質(zhì)子的動能為1.05 MeV，那么方程中唯一未知的質(zhì)量就是中子的質(zhì)量。查德威克計(jì)算出的中子質(zhì)量在1.0077與1.0086原子質(zhì)量單位之間。經(jīng)由用α粒子轟擊硼，弗雷德里克和伊雷娜·約里奧-居里得出較高的中子質(zhì)量值，但歐內(nèi)斯特·勞倫斯在加州大學(xué)的隊(duì)伍則得出較低的中子質(zhì)量值。其后的實(shí)驗(yàn)證明了約里奧-居里夫婦的數(shù)值最佳。中子的質(zhì)量太大，不可能是質(zhì)子─電子對，因此必須是其他東西，這樣同時支持了玻爾和海森堡的理論，即中子是一種新的核子。為表揚(yáng)他對中子的發(fā)現(xiàn)，查德威克于1932年獲英國皇家學(xué)會授予舒爾茲獎?wù)拢?935年獲諾貝爾物理學(xué)獎，1950年獲科普利獎?wù)录?951年獲富蘭克林獎?wù)隆?span style="display:none">VPQ物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
由于查德威克發(fā)現(xiàn)了中子，因此在實(shí)驗(yàn)室合成比鈾重的元素變得可行，這種合成是通過慢中子捕獲及其后的β衰變來完成的。跟α粒子不同的是，中子不帶電荷，而α粒子則帶正電荷，因此會被其他原子核的電力排斥，而中子則不需穿越這樣的一個庫侖障壁，并因此甚至能夠穿透及進(jìn)入最重的原子核（例如鈾）。這點(diǎn)啟發(fā)了恩里科·費(fèi)米去研究中子及原子核碰撞所帶來的核反應(yīng)，最終費(fèi)米憑這項(xiàng)研究獲得了諾貝爾物理學(xué)獎。查德威克在1914年所報(bào)告的β輻射連續(xù)能譜，于1930年由沃爾夫?qū)づ堇柚硪环N中性假想粒子解決，這種粒子在1934年被費(fèi)米命名為中微子。
利物浦
利物浦大學(xué)的“紅磚”維多利亞樓
英國陷入大蕭條后，政府對科學(xué)領(lǐng)域的撥款日漸縮水。與此同時，勞化斯新發(fā)明的回旋加速器很可能對實(shí)驗(yàn)核物理學(xué)帶來革命性的發(fā)展，查德威克覺得卡文迪什實(shí)驗(yàn)室有必要添置這種儀器以免落人后塵。但盧瑟福堅(jiān)持認(rèn)為，這些龐大而又貴重的設(shè)備并非做好實(shí)驗(yàn)核物理的必要條件，所以回絕了購買申請，這讓身為下屬的查德威克深感惱火。
查德威克本人總的來說是大科學(xué)的批判者，他尤其對勞倫斯不滿，認(rèn)為他的手法輕率，以科學(xué)之名謀取技術(shù)。勞倫斯在1933年的索爾維會議提出一項(xiàng)假想，他聲稱存在一種帶無限能量的新未知粒子，那時查德威克則回應(yīng)說這更有可能只是出于設(shè)備污染而已。勞倫斯回到伯克利重新檢查結(jié)果，不料發(fā)現(xiàn)查德威克是正確的，與此同時，盧瑟福與奧利凡特在卡文迪什的研究發(fā)現(xiàn)氘能透過聚變生成氦-3，由此引起勞倫斯所觀測到的訊號。這是一項(xiàng)重大發(fā)現(xiàn)，但奧利凡特-盧瑟福粒子加速器當(dāng)年是昂貴的先進(jìn)設(shè)備。
查德威克于1935年3月受到了位于她太太老家的利物浦大學(xué)的邀請，希望他能出任里昂·瓊斯講座教授，接替退休的萊昂內(nèi)爾·韋布福斯。當(dāng)時那里實(shí)驗(yàn)室過時到還在用直流電運(yùn)作，但查德威克把握了這個機(jī)會，于1935年10月1日就任。諾貝爾委員會在他就任后不久的1935年11月宣布查德威克獲得該年的物理學(xué)獎，因此提升了新任職大學(xué)的聲譽(yù)。查德威克的諾貝爾獎?wù)掠?014年在拍賣中以329,000美元之價售出。
查德威克著手為利物浦添置回旋加速器。他首先用700英鎊將過時的利物浦實(shí)驗(yàn)室翻新，這樣就能在實(shí)驗(yàn)室自制一些元件。他成功說服大學(xué)提供2,000英鎊，又從英國皇家學(xué)會取得另外2,000英鎊的撥款。為了建造回旋加速器，查德威克帶來了兩名年青的專家，伯恩哈德·金賽和哈羅德·瓦爾克，他們都曾在加州大學(xué)與勞倫斯工作過。一家本地的電纜生產(chǎn)商捐出了線圈所需的銅電導(dǎo)體。回旋加速器的50公噸磁鐵則由位于曼徹斯特近郊的都城-維克斯公司制造，而真空室也是由這家公司制造[54]。回旋加速器于于1939年7月安裝完成并開始運(yùn)作。總費(fèi)用為5,184英鎊，比查德威克從大學(xué)及皇家學(xué)會領(lǐng)回來的多，因此余下的查德威克用他的諾貝爾獎金支付，該筆獎金全數(shù)為159,917瑞典克朗（8,243英鎊）。
利物浦的醫(yī)學(xué)院與理學(xué)院之間有著緊密的合作。查德威克自動成為這兩所學(xué)院的委員，而他在1938年獲聘入由德比縣伯爵帶領(lǐng)的委員會，調(diào)查利物浦治療癌癥的安排。查德威克預(yù)料37英寸回旋加速器所生產(chǎn)的放射性同位素及中子，將會用于生化過程的研究，及可能成為對抗癌癥的武器。
第二次世界大戰(zhàn)
合金管及鈾引爆軍事應(yīng)用委員會報(bào)告
奧托·哈恩和弗利茲·斯特拉斯曼在德國以中子轟擊鈾，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物中出現(xiàn)一種較輕的元素鋇。而至當(dāng)時為止，這種過程只會生成同樣重或較重的元素。邁特納和她的外甥奧托·羅伯特·弗里施于1939年1月發(fā)表了一篇解釋這個實(shí)驗(yàn)結(jié)果的論文，震驚了物理學(xué)界。他們用了玻爾的液滴模型，來說明鈾在中子的轟擊下是如何分成兩塊大致相等的碎片，他們把這個過程叫做裂變。他們計(jì)算出這個過程所釋放的能量約為200 MeV，即是比化學(xué)反應(yīng)的能量要大上好幾過數(shù)量級，而弗里施很快就用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了他們的理論。不久之后哈恩就指出如果裂變中會釋放出中子的話，那么就有可能形式鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。法國科學(xué)家皮埃爾·約里奧、漢斯·馮·哈爾班和列夫·科瓦爾斯基很快就核實(shí)了每次裂變確實(shí)會生成多于一個中子。玻爾在一份與美國物理學(xué)家約翰·惠勒合作撰寫的論文中，闡明同位素鈾-235較有可能產(chǎn)生裂變，而鈾-235只占天然鈾的0.7%。
英國的核心物理學(xué)家。由左至右：威廉·彭尼、奧托·弗里施、魯?shù)婪颉づ鍫査购图s翰·考克饒夫。他們佩戴著自由勛章。
查德威克并不相信1939年會有可能再與德國開戰(zhàn)，于是他把家人帶到瑞典北部一個遙遠(yuǎn)的湖邊渡假。因此第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)的消息對他來說是一大震驚。決心不要在拘留營中渡過戰(zhàn)爭，查德威克以最快的速度前往斯德哥爾摩，但當(dāng)他與家人到達(dá)時，所有連接斯德哥爾摩與倫敦的空中交通已被中止。他們一家最終乘坐不定期貨船回到英國。當(dāng)他到達(dá)利物浦時，他碰到一名從波蘭來作回旋加速器研究的博士后研究員約瑟夫·羅特布拉特，由于從波蘭來的撥款斷了，所以他衣食無著。查德威克隨即聘任羅特布拉特為講師，盡管他當(dāng)時的英語很差。
查德威克于1939年10月收到一封從科學(xué)及工業(yè)研究部部長愛德華·阿普爾頓爵士的信件，請教他對原子彈可行性的意見。查德威克謹(jǐn)慎地回了信。他并沒有排除原子彈的可能性，但是他還是很詳細(xì)地考慮了各個在理論及實(shí)踐上的有關(guān)難處。查德威克決定與羅特布拉特去進(jìn)一步研究氧化鈾的性質(zhì)[66]。奧托·弗里施和伯明翰大學(xué)的魯?shù)婪颉づ鍫査乖?940年3月于發(fā)表了一篇重新考慮原子彈理論問題的論文，這就后來的《弗里施-佩爾斯備忘錄》。他們考慮的不是鈾金屬，而是一塊球狀的純鈾-235所會發(fā)生的事，并發(fā)現(xiàn)不單會形成鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，而且所需的鈾-235可以少至1公斤，就能發(fā)揮數(shù)公噸炸藥的威力。
被倫敦大轟炸摧毀的利物浦局部
在防空科學(xué)調(diào)查委員會的轄下組成了特別委員會去進(jìn)一步研究此事，名為穆德委員會。主席為喬治·湯姆孫，創(chuàng)會委員包括查德威克，還有馬克·奧利凡特、約翰·考克饒夫和菲利浦·穆恩。其他小組在研究鈾濃縮的同時，查德威克在利物浦的小組則專注于斷定鈾-235的核截面。到1941年9月，已經(jīng)確定了鈾-235的臨界質(zhì)量可能在8公斤或以下。而在他研究這個課題的同時，納粹德國空軍幾乎沒有中斷地轟炸利物浦實(shí)驗(yàn)室的周圍，因此事情變得復(fù)雜化；由于窗戶一而再再而三地被炸掉，所以只好把玻璃窗換成紙板窗。
查德威克于1941年被選定為鈾引爆軍事應(yīng)用委員會報(bào)告最后一稿的作者，而萬尼瓦爾·布什向美國總統(tǒng)富蘭克林·德拉諾·羅斯福匯報(bào)了這份報(bào)告后，啟迪了美國政府去豪擲數(shù)百萬美元來開發(fā)原子彈。喬治·佩格拉姆和哈羅德·尤里到訪英國視察其開發(fā)計(jì)劃（即后來的合金管工程）的情況，那時查德威克就已經(jīng)能夠?qū)λ麄冋f：“我真希望可以告訴你們原子彈不可行，但我現(xiàn)在有九成把握它會成功。”
格雷厄姆·法梅洛在最近一本關(guān)于原子彈計(jì)劃的書寫道，“沒有科學(xué)家比查德威克更盡力為丘吉爾造原子彈……這次考驗(yàn)把查德威克推到幾近崩潰的邊緣[73]”，查德威克擔(dān)憂至不能入睡，只好靠安眠藥入睡，而他差不多余生都在服安眠藥。查德威克后來說他意識到“原子彈不單是可行的──而且是無可避免的。遲早我們不會覺得這些主意奇怪。此后不久每個人都會在想這些主意，最后總會有國家將之付諸實(shí)行[74]”。赫爾曼·邦迪爵士指出還好當(dāng)時英國的首席物理學(xué)家是查德威克，而不是盧瑟福，因?yàn)榉駝t盧瑟福的聲望很可能會蓋過查德威克對原子彈前景“向前看”的主張。
曼哈頓計(jì)劃
出席1943年第一次魁北克會議的（左起）麥肯齊·金、富蘭克林·德拉諾·羅斯福和溫斯頓·丘吉爾。
查德威克一家為了讓孿生女兒免于高空轟炸中受難，所以讓她們加入政府的疏散計(jì)劃前往加拿大。而查德威克則認(rèn)為在英國設(shè)置同位素分離廠比較適合，所以并不愿意把管合金計(jì)劃遷往加拿大。但這場計(jì)劃之浩大到了1942年時就變得更加明顯：一座同位素分離廠的試點(diǎn)就要價超過一百萬英鎊，這個價格就已經(jīng)足夠讓英國的資金感到吃力，但這還不是全套的同位素分離廠，而全套的價格約在二百五十萬英鎊左右。因此一定要在美國興建[78]。與此同時英方已經(jīng)確信這個計(jì)劃必需有跨國的合作，而美方的進(jìn)度超前，使得與英方的合作看起來并不是如此的重要，盡管美方還是渴望可以利用查德威克的才干。
合作一事必需經(jīng)過最高長官的同意。英國首相溫斯頓·丘吉爾與美國總統(tǒng)羅斯福于1943年9月簽訂魁北克協(xié)定，恢復(fù)英國、美國與加拿大三國間的合作。管合金工程負(fù)責(zé)人華萊士·埃克斯派遣查德威克、奧利凡特、佩爾斯與弗朗西斯·西蒙前往美國協(xié)助曼哈頓計(jì)劃。魁北克協(xié)定確立了一個新的聯(lián)合政策委員會，負(fù)責(zé)指揮聯(lián)合計(jì)劃。由于美方不喜歡埃克斯，所以由查德威克出任聯(lián)合政策委員會的技術(shù)顧問，以及英方代表。
查德威克讓羅特布拉德留在利物浦當(dāng)負(fù)責(zé)人，自己則于1943年11月開始視察曼哈頓計(jì)劃的各處設(shè)施，而唯一沒去的是生產(chǎn)钚的漢福達(dá)奇，因?yàn)槊婪讲粶?zhǔn)他看。他成為了除格羅夫斯和他的副手以外唯一一個可以進(jìn)入美國所有鈾原子彈研究及生產(chǎn)設(shè)施的人。查德威克在視察過位于田納西州橡樹嶺K-25氣體擴(kuò)散設(shè)施之后，意識到他之前想要在戰(zhàn)時英國興建這種廠房是多么錯的一件事。那種大小的廠房是不可能避過納粹德國空軍的注意。他在1944年初與妻子和現(xiàn)在帶加拿大口音的孿生女兒遷往新墨西哥州的洛斯阿拉蒙斯[82]。由于保安理由，所以他有個假名，叫詹姆斯·查菲。
查德威克（左）與曼哈頓計(jì)劃的總指揮萊斯利·理查德·格羅夫斯少將
查德威克認(rèn)同美方不需要英方的幫助，但能讓計(jì)劃提早及成功完成終究還是有用的。他與曼哈頓計(jì)劃的總指揮萊斯利·理查德·格羅夫斯少將緊密合作，同時又盡其所能去支援這個計(jì)劃。他亦盡力安置英國科學(xué)家參與盡量多的計(jì)劃范疇，這樣做是為了促進(jìn)他有份的英國戰(zhàn)后核武器計(jì)劃。格羅夫斯經(jīng)查德威克給某科學(xué)家加入曼哈頓計(jì)劃的邀請，都會被其現(xiàn)正任職的公司、政府部門或大學(xué)立即拒絕，但是最終都因?yàn)楣芎辖饟碛薪^對人事優(yōu)先權(quán)而克服。因此，英國團(tuán)隊(duì)對計(jì)劃的成功有著決定性的功勞。
盡管查德威克對計(jì)劃所知的比任何一個英國來的人都要多，但是他還是無法進(jìn)入漢福達(dá)奇。波特爾子爵于1946年獲邀參觀漢福達(dá)奇，“這是唯一一個查德威克不能進(jìn)入的廠區(qū)，于是他這時就問格羅夫斯他能否陪同波特爾。格羅夫斯回答說可以，但是如果他去的話，‘波特爾不會看到很多。”由于他的功勞，所以他在1945年1月1日的新年授勛及嘉獎中獲冊封為爵士。他認(rèn)為這是對整個管合金工程成果的肯定。
查德威克在1945年初的大部分時間都在華盛頓哥倫比亞特區(qū)，因此他的家人于1945年4月從洛斯阿拉蒙斯搬遷至華盛頓杜邦圓環(huán)上的一所房子。英國元帥亨利·梅特蘭·威爾遜在同年7月4日的聯(lián)合政策委員會會議上代表英國同意向日本投擲原子彈，那時查德威克也在場。原子彈的彈芯里有一個釙─鈹中子源點(diǎn)火器，而查德威克在十多年前也用過同樣的技術(shù)來發(fā)現(xiàn)中子，只是點(diǎn)火器的技術(shù)經(jīng)過改良而已。《紐約時報(bào)》曼哈頓計(jì)劃記者威廉·萊納德·羅倫斯寫道：“歷史在他之前還沒有人能活著見到自己的發(fā)現(xiàn)實(shí)體化時會從此改變?nèi)祟惖拿\(yùn)。”
晚年
戰(zhàn)后不久，查德威克獲任命為原子能咨詢委員會委員。他亦獲任命為聯(lián)合國原子能委員會的英國科學(xué)顧問。他與原子能咨詢委員會同事帕特里克·布萊克特的意見沖突，因?yàn)樗徽J(rèn)同查德威克主張英國需要自己的原子彈；但查德威克的立場最終獲得接納。他于1946年回到英國，那時英國仍被戰(zhàn)時配給及短缺所困擾。
利物浦大學(xué)校長詹姆斯·芒福德在日記中表示，自己“從未見過一個（像查德威克那樣）‘身心俱疲的人’”，因?yàn)椤八诘赖聸Q策的泥潭中所陷如此之深，對于那些更為幸運(yùn)的人們來說，這種深度是他們從來沒有經(jīng)歷甚至想象過的……［他也因此深受其苦］……他的科學(xué)研究所產(chǎn)生的責(zé)任感也給他帶來近乎無法忍受的痛苦。”
查德威克于1949年獲邀出任岡維爾與凱斯學(xué)院的院長。這個職位頗具名望，但職務(wù)范圍相當(dāng)不清；院長是學(xué)院名義上的首長，但權(quán)力實(shí)際上屬于院務(wù)委員會，而委員會則是由包括院長在內(nèi)的十三位院士所組成。作為院長，查德威克力求提高學(xué)術(shù)的學(xué)術(shù)聲譽(yù)。他將學(xué)院的研究員職位數(shù)量從31個提升至49個，并尋求人才加入學(xué)院[96]。此舉包括了多項(xiàng)具爭議性的措施，例如在1951年聘用中國生物化學(xué)家曹天欽[97]及生于匈牙利的經(jīng)濟(jì)學(xué)家彼得·鮑威爾。由帕特里克·哈德利帶領(lǐng)的院士們在一次后來被稱為農(nóng)民起義的事件中，投票將一名查德威克的老朋友逐出院務(wù)委員會，并由鮑威爾取代其位置。更多查德威克的朋友在往后的幾年遭到開除，他本人也于1958年11月退休。岡維爾與凱斯學(xué)院的博士學(xué)生弗朗西斯·克里克，和詹姆斯·沃森就是在他出任院長的期間，發(fā)現(xiàn)了脫氧核糖核酸的雙螺旋結(jié)構(gòu)。
查德威克歷年來獲得多項(xiàng)榮譽(yù)，包括美國的功勛勛章和德國的功勛勛章。他在1970年1月因“科學(xué)服務(wù)”而在新年授勛及嘉獎中獲名譽(yù)勛位，并到白金漢宮出席授勛儀式。他在1974年7月24日在睡夢中去世。劍橋的丘吉爾檔案中心保留了查德威克的各樣文件，可供公眾查閱。利物浦大學(xué)的查德威克實(shí)驗(yàn)室就是以他命名的，還有在1991年作為紀(jì)念他百年誕辰活動的一部分，利物浦大學(xué)設(shè)立了詹姆斯·查德威克爵士實(shí)驗(yàn)物理學(xué)講座教授一職。月球上有一個以他命名的查德威克環(huán)形山。英國原子能的官方歷史學(xué)家蘿娜·阿諾德德將他形容為“一個物理學(xué)家，一個科學(xué)外交家，同時又是一個既有智慧又有高尚道德的好人。”
