Химия - Ферми, Энрико
01 марта 2011Оглавление:
1. Ферми, Энрико
2. Ученики
Энрико Ферми — выдающийся итальянский физик, внёсший большой вклад в развитие современной теоретической и экспериментальной физики, один из основоположников квантовой физики. Член Национальной академии деи Линчеи, иностранный член-корреспондент АН СССР.
Биография
Молодые годы
Ферми родился в 1901 году в Риме в семье железнодорожного служащего и учительницы. В 1923 году он успешно закончил Высшую Нормальную Школу в Пизе и Пизанский Университет и был направлен на стажировку к Максу Борну в Гёттингенский университет. По возвращении в Италию Ферми оказался на распутье и даже подумывал об уходе из науки. Однако в 1924 году по просьбе Пауля Эренфеста его отыскал в Риме Георг Уленбек и пригласил в Лейденский университет. Это стало поворотным моментом в карьере Ферми и заставило его поверить в свои силы. В 1925 году он преподавал в Флорентийском и Римском университетах. В декабре 1925 года он независимо от Поля Дирака разработал статистику частиц с полуцелым спином, подчиняющихся принципу Паули, которые позднее назвали фермионами.
Ферми был масоном, его посвятили в ложе «Лемми», в 1923 году, находящейся в ведении масонской штаб-квартиры на площади Джезу в Риме.
В Римском университете
В 1926 году Ферми был назначен на должность профессора Римского университета, что стало началом плодотворного периода его жизни. В 1928 году он развил предложенный Л. Томасом метод определения основных состояний многоэлектронных атомов. В 1929-30 годах Ферми внес принципиальный вклад в становление квантовой электродинамики, разработав канонические правила квантования электромагнитного поля, отличные от подхода Гейзенберга — Паули.
После 1933 года Ферми целиком погрузился в проблемы ядерной физики. В 1934 году он создал теорию бета-распада. Суть её состояла в том, что при бета-распаде, кроме электрона, испускается ещё нейтрино. Эта теория Ферми явилась прототипом современной теории слабых взаимодействий элементарных частиц.
В 1934 году Ферми выполнил первые крупные экспериментальные работы в области ядерной физики, связанные с облучением элементов нейтронами. Сразу же после открытия Ф. Жолио-Кюри искусственной радиоактивности Ферми пришёл к выводу, что нейтроны, поскольку они не имеют заряда и не будут отталкиваться ядрами, должны быть наиболее эффективным орудием для получения радиоактивных элементов, в том числе трансурановых. Это оригинальное решение оказалось очень плодотворным — было получено более 60 новых радиоактивных изотопов и открыто замедление нейтронов, в 1936 году было открыто селективное поглощение нейтронов.
Нобелевская премия и эмиграция
Работа группы Ферми получила очень высокую оценку в научном мире, она явилась началом нейтронной физики. Эффект Ферми оказался востребован в атомной технике. За серию работ по получению радиоактивных элементов путём нейтронной бомбардировки и за открытие ядерных реакций под действием медленных нейтронов в 1938 году Энрико Ферми была присуждена Нобелевская премия по физике. Выехав в 1939 году для её получения в Стокгольм вместе с семьёй, Ферми не вернулся в Италию, где фашистская диктатура Муссолини по существу ликвидировала условия для нормальной научной работы. К тому же его жена происходила из известной еврейской семьи, а как раз в это время в Италии были приняты законы, существенно ужесточившие положение евреев. Ферми отправился в США, где пять университетов предложили ему место профессора физики. Ферми выбрал Колумбийский университет в Нью-Йорке, где и работал с 1939 по 1942 год.
В 1939 году он разработал теорию потерь энергии заряженными частицами на ионизацию вещества с учётом его поляризации.
Работа над атомными проектами
В январе 1939 году Ферми высказал мысль, что при делении урана следует ожидать испускания быстрых нейтронов и что, если число вылетевших нейтронов будет больше, чем число поглощенных, путь к цепной реакции будет открыт. Поставленный эксперимент подтвердил наличие быстрых нейтронов, хотя их число на один акт деления осталось не очень определённым.
В это время Ферми начал работать над теорией цепной реакции в уран-графитовой системе. К весне 1941 года эта теория была разработана, и летом началась серия экспериментов, главной задачей которых являлось измерение нейтронного потока. Было сделано около тридцати опытов, и в июне 1942 году был получен коэффициент размножения нейтронов больше единицы. Это означало возможность получения цепной реакции в достаточно большой решетке из урана и графита и послужило началом разработки конструкции реактора. Ферми сделал поправку к полученному значению коэффициента размножения и учел это в размерах планируемого котла, разработал метод определения критических размеров системы. Кроме того, боясь, что атмосферный азот будет хорошо поглощать нейтроны, Ферми настоял на том, чтобы все огромное устройство было помещено в гигантскую палатку из материи для оболочек аэростатов. Так появилась возможность поддерживать соответствующий состав атмосферы, окружающей реактор. Постройка реактора началась в Металлургической лаборатории Чикагского университета в октябре, а закончилась 2 декабря 1942 года. В самодельной лаборатории под стадионом Stagg Field Stadium на этом реакторе был проведен поистине эпохальный эксперимент, продемонстрировавший первую самоподдерживающуюся цепную реакцию.
Работа в Чикаго продолжалась до 1944 года, когда Ферми принял американское гражданство и стал одним из руководителей Лос-Аламосской Национальной лаборатории в Нью-Мексико. В 1946 году он возвратился в Чикаго и занял должность профессора в Институте ядерных исследований, который сейчас носит его имя. Он продолжил свои исследования в области ядерной физики и физики элементарных частиц. Помимо этого, с 1950 года он стал одним из первых членов Комитета советников при Комиссии по атомной энергии.
Последние годы
В науке Ферми всегда оставался молодым, энергичным и одержимым. В возрасте около 50 лет, имея богатейший запас знаний в области ядерной энергетики и прекрасную базу для исследований, Ферми изменил направление своей научной деятельности и начинал заниматься физикой частиц высоких энергий и астрофизикой. И здесь он достиг замечательных результатов: создал теорию происхождения космических лучей и раскрыл механизм ускорения частиц в них, разработал статистическую теорию множественного рождения мезонов, открыл изотопический квадруплет, ставший первым адронным резонансом, изучал взаимодействие протонов с пи-мезонами.
Одной из особенностей физических идей Ферми является их долголетие. Ряд последних работ великого ученого был оценён лишь после его смерти. Одной из них является совместная работа Ферми и Ч. Янга по составным моделям элементарных частиц, в которой в качестве основных частиц рассматривались нуклоны и антинуклоны. Когда она появилась, то многие, даже маститые физики-теоретики были удивлены её «бессодержательностью». Но прошло время, и на основе работы Ферми — Янга появились новые модельные схемы, сыгравшие большую роль в развитии физики элементарных частиц. Одной из последних таких моделей является модель кварков.
На склоне лет Ферми, по словам Сегре, собирался написать книгу, посвящённую тем трудным вопросам физики, о которых часто говорят «как хорошо известно», «как нетрудно показать» и т. п. Он начал даже собирать вопросы, лишь кажущиеся элементарными. Но, к сожалению, у него не осталось на это времени. Когда в 1946 году Ферми оценивал, что им уже сделано, он сказал Сегре: «Одна треть». Две трети он собирался ещё сделать, до предела уплотняя свой рабочий день. Ферми с олимпийским спокойствием работал до самого конца своей жизни.
Ферми умер 28 ноября 1954 года, в возрасте всего лишь 53 лет от рака желудка. Трудно себе представить, что мог бы сделать великий физик, если бы он прожил ещё лет 15—20. Но и та «одна треть», которую успел сделать Ферми из намеченного им плана и которая, по словам Понтекорво, достойна 6—8 Нобелевских премий, навсегда сохранит в науке имя этого исключительного одарённого учёного.
Память
В 1956 г. в память о выдающемся учёном в США учреждена Премия Энрико Ферми, которой награждаются учёные, внесшие выдающийся вклад в области исследования, использования и производства энергии. В его честь назван 100-й химический элемент — фермий. Его имя носят Чикагский институт ядерных исследований, Национальная ускорительная лаборатория и космический телескоп.
Просмотров: 2743
|
|