James Chadwick, voluit Sir James Chadwick, (geboren 20 oktober 1891, Manchester, Engeland – overleden op 24 juli 1974, Cambridge, Cambridgeshire), Engelse natuurkundige die in 1935 de Nobelprijs voor natuurkunde ontving voor de ontdekking van het neutron.
Chadwick volgde zijn opleiding aan de Universiteit van Manchester, waar hij werkte onder Ernest Rutherford en een masterdiploma behaalde in 1913. Daarna studeerde hij bij Hans Geiger aan de Technische Hochschule, Berlijn. Toen de Eerste Wereldoorlog uitbrak, werd hij opgesloten in een kamp voor burgers in Ruhleben. Hij bracht de hele oorlog daar door, maar was niettemin in staat om wat wetenschappelijk werk te verrichten.
Na het einde van de oorlog keerde Chadwick terug naar Engeland om onder Rutherford te studeren aan de Universiteit van Cambridge. Hij promoveerde in 1921 en in 1923 werd hij benoemd tot adjunct-directeur onderzoek aan het Cavendish Laboratory, Cambridge. Daar bestudeerden hij en Rutherford de transmutatie van elementen door ze te beschieten met alfadeeltjes en onderzochten ze de aard van de atoomkern, waarbij hij het proton, de kern van het waterstofatoom, identificeerde als een bestanddeel van de kernen van andere atomen.
Na de ontdekking van het proton hadden natuurkundigen vermoed dat er waarschijnlijk extra deeltjes in de atoomkern waren. Elementen zwaarder dan waterstof hadden een grotere atoommassa dan hun atoomnummer (het aantal protonen). Theorieën voor de extra deeltjes omvatten extra protonen waarvan de lading werd afgeschermd door elektronen in de kern of een onbekend neutraal deeltje. In 1932 bombardeerden de Franse natuurkundigen Frédéric en Irène Joliot-Curie beryllium met alfadeeltjes en zagen dat er een onbekende straling vrijkwam die op zijn beurt protonen uit de kernen van verschillende stoffen stootte. De Joliot-Curies veronderstelden dat deze straling gammastraling was. Chadwick was ervan overtuigd dat alfadeeltjes niet genoeg energie hadden om zulke krachtige gammastralen te produceren. Hij voerde zelf de berylliumbombardementsexperimenten uit en interpreteerde die straling als zijnde samengesteld uit deeltjes met een massa die ongeveer gelijk was aan die van het proton, maar zonder elektrische lading – neutronen. Die ontdekking leverde een nieuw hulpmiddel op voor het induceren van atomaire desintegratie, aangezien neutronen, die elektrisch ongeladen waren, ongebogen in de atoomkern konden doordringen en leidden tot een nieuw model van de atoomkern die uit protonen en neutronen bestond.
In 1935 werd Chadwick benoemd op een leerstoel natuurkunde aan de Universiteit van Liverpool. In 1940 maakte hij deel uit van de MAUD-commissie, die de haalbaarheid van de atoombom moest beoordelen. De commissie kwam in 1941 tot de conclusie dat het memorandum van Otto Frisch en Rudolf Peierls uit 1940 juist was en dat een kritische massa van slechts ongeveer 10 kilogram uranium-235 nodig was. Chadwick zei later dat hij zich realiseerde “dat een atoombom niet alleen mogelijk was, het was onvermijdelijk. Ik moest toen slaappillen slikken. Het was de enige remedie.” De resultaten van de MAUD-commissie waren van invloed op het geven van een impuls aan het Amerikaanse atoombomprogramma. Hij werd in 1943 hoofd van de Britse delegatie bij het Manhattan Project in Los Alamos, New Mexico, VS, en vormde een nauwe band met haar hoofd, Gen. Leslie Groves.
Chadwick werd geridderd in 1945. Hij keerde terug naar Groot-Brittannië in 1946 en werd de Britse wetenschappelijke adviseur van de Atomic Energy Commission van de Verenigde Naties. Hij werd meester van Gonville en Caius College, Cambridge, in 1946, en hij ontving de Copley Medal van de Royal Society in 1950. Hij ging met pensioen in 1958.