Энрыка Фермі

З пляцоўкі Вікіпедыя
Перайсці да: рух, знайсці
Энрыка Фермі
італ.: Enrico Fermi
Enrico Fermi 1943-49.jpg
Дата нараджэння

29 верасня 1901(1901-09-29)

Месца нараджэння

Рым, Італія

Дата смерці

28 лістапада 1954(1954-11-28) (53 гады)

Месца смерці

Чыкага, штат Ілінойс, ЗША

Грамадзянства

Італія, ЗША

Навуковая сфера

фізіка

Месца працы
Альма-матэр

Вышэйшая Звычайная Школа ў Пізе і Пізанскі ўніверсітэт

Навуковы кіраўнік

Макс Борн
Паўль Эрэнфест

Вядомыя вучні

Ц. Лі
Ч. Янг
Э. Сегрэ
О. Чэмберлен
М. Гел-Ман

Вядомы як

адзін з заснавальнікаў ядзернай фізікі

Узнагароды і прэміі


Нобелеўская прэмія Нобелеўская прэмія па фізіцы (1938)

Подпіс

Подпіс

Энрыка Фермі (італ.: Enrico Fermi; 29 верасня 1901, Рым, Італія — 28 лістапада 1954) — італьянскі фізік, адзін са стваральнікаў першага ядзернага рэактара, вучоны, які ўнёс значны ўклад у развіццё квантавай тэорыі, ядзернай фізікі і фізікі часціц, статыстычнай механікі. Лічыцца адным з «бацькоў атамнай бомбы»[1]. За сваё жыццё ён атрымаў некалькі патэнтаў, звязаных з выкарыстаннем атамнай энергіі. Лаўрэат Нобелеўскай прэміі па фізіцы 1938 года «за доказ існавання новых радыеактыўных элементаў, атрыманых пры апрамяненні нейтронах, і звязанае з гэтым адкрыццё ядзерных рэакцый, выкліканых павольнымі нейтронамі»[2]. Фермі быў адным з нямногіх фізікаў, поспех, як у тэарэтычнай фізіцы, так і ў эксперыментальнай. Член Нацыянальнай акадэміі дэі Лінчэі (1935).

Біяграфія[правіць | правіць зыходнік]

Маладыя гады[правіць | правіць зыходнік]

Фермі нарадзіўся ў 1901 годзе ў Рыме ў італьянскай сям'і. Бацька — чыгуначны служачы Альберта Фермі, нашчадак сялян з П'ячэнцы, маці — настаўніца Іда дэ Гаціс, з сям'і вайскоўцаў з Бары. Акрамя Энрыка, у сям'і былі старэйшая сястра і старэйшы брат Джуліа, з якім Энрыка быў вельмі дружны. Хлопчыкі разам майстравалі электраматоры і праводзілі розныя фізічныя доследы. У 1915 годзе Джуліа памёр у ходзе аперацыі па выдаленні абсцэсу ў гартані, пасля чаго характар ​​Энрыка стаў больш замкнёным. Увесь свой вольны час хлопчык прысвячаў чытання кніг па фізіцы і матэматыцы. Першай кнігай па фізіцы, прачытанай Энрыка, быў знойдзены ім на базары на плошчы Кампа дэі Фіёры 900-старонкавы лацінскі падручнік Андрэа Карафа «Elementorum physicae mathematicae (1840)». У ім разглядаліся асновы як матэматыкі, так і астраноміі, класічнай механікі, оптыкі і акустыкі. Адольфа Амід, калега Альберта Фермі, заўважыўшы глыбокую цікавасць маладога Фермі да навукі, стаў дапамагаць яму ў выбары літаратуры для навучання. Разам са сваім сябрам Энрыка Персіка Фермі праводзіў разнастайныя фізічныя доследы, у прыватнасці, спрабаваў вызначыць дакладную шчыльнасць пітной вады[3][4].

У лістападзе 1918 годзе Фермі паступіў у Вышэйшую нармальную школу ў Пізе[3][5]. Праз чатыры гады, у 1922 годзе, ён паспяхова яе скончыў і атрымаў ступень у Пізанскай універсітэце за свае эксперыменты з рэнтгенаўскімі прамянямі. Акрамя эксперыментальнай працы, Фермі публікуе вялікая колькасць работ па агульнай тэорыі адноснасці. З прычыны адсутнасці штатных месцаў для фізіка ў навучальных установах Італіі, Фермі адпраўляецца на стажыроўку да Максу Борну ў Гётынгенскі універсітэт. Па вяртанні ў Італію Фермі прымае ўдзел у конкурсах на пасаду прафесара фізікі ў Пізанскую і Фларэнтыйскім універсітэтах, у апошнім з якіх выйграе. Да пачатку працы ў Фларэнцыі Фермі прымае запрашэнне Паўля Эрэнфеста, перададзенае яму Георгам Уленбекам, стажыравацца ў Лейдэнскім універсітэце[6]. Здольнасці Фермі былі высока ацэнены Эрэнфестам. Гэта стала паваротным момантам у кар'еры Фермі і прымусіла яго паверыць у свае сілы. У 1925 годзе ён стаў выкладаць у Фларэнтыйскім і Рымскім універсітэтах. А ў снежні 1925 года ён незалежна ад Поля Дзірака распрацаваў статыстыку часціц з полуцелым спінам, якія падпарадкоўваюцца прынцыпу Паўлі, якія пазней назвалі ферміёнамі[3][7].

У Рымскім універсітэце[правіць | правіць зыходнік]

У 1926 годзе Фермі быў прызначаны на пасаду прафесара Рымскага ўніверсітэта[3]. У яго жыцці пачаўся вельмі плённы перыяд. У 1928 годзе ён развіў прапанаваны Л. Томасам метад вызначэння асноўных станаў многоэлектронных атамаў (тэорыя Томаса — Фермі). Таксама ў 1929—1930 гг. Фермі ўнёс прынцыповы ўклад у станаўленне квантавай электрадынамікі, распрацаваўшы кананічныя правілы квантавання электрамагнітнага поля, якія адрозніваліся ад падыходу Гейзенберга — Паўлі. У 1928 годзе 27-гадовага Фермі абіраюць членам Каралеўскай Акадэміі навук Італіі, а яшчэ праз год — член-карэспандэнтам АН СССР.

Пасля 1932 годзе Фермі канцэнтруецца на праблемах ядзернай фізікі[3]. У 1934 годзе ён стварыў першую колькасную тэорыю бэта-распаду, вядомую таксама як четырёхфермионная тэорыя слабога ўзаемадзеяння. Сутнасць яе заключаецца ў тым, што пры бэта-распадзе ў адной кропцы ўзаемадзейнічаюць чатыры ферміёны (пратон, нейтрон, электрон і нейтрына)[7]. Чатырохферміённая тэорыя стала прататыпам сучаснай тэорыі слабых узаемадзеянняў элементарных часціц, хоць сама здагадка аб непасрэдным узаемадзеянні чатырох часціц аказалася памылковым. З прычыны значнасці ўкладу Фермі ў тэарэтычныя даследаванні слабога ўзаемадзеяння і бэта-распаду, шэраг паняццяў у гэтай галіне фізікі носіць яго імя; так, канстанта, якая вызначае інтэнсіўнасць слабога ўзаемадзеяння ў сучаснай Стандартнай мадэлі фізікі элементарных часціц, называецца канстантай Фермі (GF); існуе функцыя Фермі (не блытаць з функцыяй Фермі — Дзірака), якая апісвае ўплыў зарада ядра на рух ўзнікае пры бэта-распадзе электрона; вядомыя правілы адбору Фермі (суадносін паміж спінам і чётностью пачатковага і канчатковага стану ядраў), выконваецца для бэта-распадаў, вядомых як дазволеныя ферміеўскія пераходы. Акрамя таго, прымяняюцца ў ядзернай фізіцы адзінка даўжыні носіць назву фермі (10−13 см).

У 1934 годзе Фермі выканаў першыя буйныя эксперыментальныя працы ў галіне ядзернай фізікі, звязаныя з апрамяненнем элементаў нейтронах[7]. Адразу ж пасля адкрыцця Ф. Жоліа-Кюры штучнай радыёактыўнасці Фермі прыйшоў да высновы, што нейтроны, паколькі яны не маюць зарада і не будуць адштурхоўвацца ядрамі, павінны быць найбольш эфектыўным прыладай для атрымання радыеактыўных элементаў, у тым ліку трансуранавых. Гэта арыгінальнае рашэнне апынулася вельмі плённым - было атрымана больш за 60 новых радыеактыўных ізатопаў і адкрыта запаволенне нейтронаў (эфект Фермі), у 1936 годзе было адкрыта селектыўнае паглынанне нейтронаў.

Фермі, як і многія італьянскія навукоўцы таго часу, быў сябрам фашысцкай партыі. Разам з тым, у 1928 годзе ён ажаніўся на Лауры Капонэ, якая паходзіла з вядомай яўрэйскай сям'і, і да 1938 у іх было двое дзяцей: Нэлі і Джуліа[3].

Нобелеўская прэмія і эміграцыя[правіць | правіць зыходнік]

Праца групы Фермі атрымала вельмі высокую ацэнку ў навуковым свеце, яна таксама з'явілася пачаткам нейтроннай фізікі. Эфект Фермі (з'ява запаволення нейтронаў рэчывамі, якія складаюцца з лёгкіх атамаў) апынуўся запатрабаваны ў атамнай тэхніцы. За серыю работ па атрыманні радыеактыўных элементаў шляхам бамбавання нейтронах і за адкрыццё ядзерных рэакцый пад дзеяннем павольных нейтронаў ў 1938 Энрыка Фермі была прысуджана Нобелеўская прэмія па фізіцы[3]. Выехаўшы ў 1939 годзе для яе атрымання ў Стакгольм разам з сям'ёй, Фермі не вярнуўся ў Італію, бо ў той час італьянскімі ўладамі былі прынятыя законы, якія істотна пагоршылі становішча яўрэяў[3]. Ён пераязджае ў ЗША, дзе пяць універсітэтаў прапанавалі яму месца прафесара фізікі. Фермі абраў Калумбійскі універсітэт у Нью-Ёрку, дзе і працаваў з 1939 па 1942 год.

У 1939 годзе ён распрацаваў тэорыю страт энергіі зараджанымі часціцамі на іанізацыю рэчывы з улікам яго палярызацыі.

Праца над атамнымі праектамі[правіць | правіць зыходнік]

У студзені 1939 годзе Фермі выказаў думку, што пры дзяленні ядра ўрану варта чакаць выпускання хуткіх нейтронаў і што, калі лік якія выляцелі нейтронаў будзе больш, чым колькасць паглынутых, то тады шлях да ланцуговай рэакцыі будзе адкрыты (да яго гэта тэарэтычна прадказаў, але не змог атрымаць Леа Сілард). Праведзены эксперымент пацвердзіў наяўнасць хуткіх нейтронаў, хоць іх лік на адзін акт дзялення засталося не вельмі дастаткова пэўным.

У той жа час Фермі пачаў працаваць над тэорыяй ланцуговай рэакцыі ва ўран-графітавай сістэме. Да вясны 1941 года гэтая тэорыя распрацоўвалася, а ўжо летам пачалася серыя эксперыментаў, галоўнай задачай якіх з'яўлялася вымярэнне нейтроннага патоку. Сумесна з Г. Андэрсанам было пастаўлена каля трыццаці досведаў, і ў чэрвені 1942 года быў атрыманы каэфіцыент размнажэння нейтронаў больш адзінкі. Гэта азначала магчымасць атрымання ланцуговай рэакцыі ў досыць вялікі рашотцы з ўрану і графіту і паслужыла пачаткам распрацоўкі канструкцыі рэактара. Фермі зрабіў папраўку да атрыманага значэнню каэфіцыента размнажэння і ўлічыў гэта ў памерах планаванага катла, распрацаваў метад вызначэння крытычных памераў сістэмы. Акрамя таго, баючыся, што атмасферны азот будзе добра паглынаць нейтроны, Фермі настаяў на тым, каб усе велізарнае прылада рэактара было змешчана ў гіганцкую палатку з матэрыі для абалонак аэрастатаў. Такім чынам з'явілася магчымасць падтрымліваць адпаведны склад атмасферы, навакольнага рэактар. Пабудова рэактара пачалася ў металургічнай лабараторыі Чыкагскага універсітэта ў кастрычніку, а скончылася 2 снежня 1942 года. У самаробнай лабараторыі пад стадыёнам Stagg Field Stadium на гэтым рэактары быў праведзены эксперымент, які прадэманстраваў першую самападтрымоўваемаму ланцуговую рэакцыю. Працы металургічнай лабараторыі былі ініцыяваныя ўрадам ЗША, якое збіралася выкарыстоўваць вынікі ў ваенных мэтах[3]. Пошукам матэрыялаў для металургічнай лабараторыі займаўся Артур Комптан, ён жа запрасіў Фермі ў праект, адправіўшыся для гэтага ў Калумбійскі ўніверсітэт[8]. Наступныя два гады Фермі працягваў эксперыменты з рэактарам, а таксама займаўся распрацоўкай новага рэактара для Аргонскі нацыянальнай лабараторыі, размешчанай у ваколіцах Чыкага[3].

Фатаграфія з пропуску ў лабараторыю ў Лос Аламасе.

У 1944 годзе Фермі са сваёй жонкай Лаурай прыняў амерыканскае грамадзянства. Некаторы час ён працаваў над распрацоўкай плутонію з кампаніяй DuPont, а ў жніўні 1944 года стаў працаваць у Лос-Аламоскай Нацыянальнай лабараторыі ў Нью-Мексіка. Фермі быў адным з кіраўнікоў мангэтанскага праекта. Фермі назіраў над многімі эксперыментамі праекта, у прыватнасці першым выпрабаваннем бомбы ў Аламагорда. Ён быў адным з навуковых кансультантаў прэзідэнта Трумэна па пытаннях выкарыстання бомбы ў ваенных мэтах[3].

У 1946 годзе ён вярнуўся ў Чыкага і заняў пасаду прафесара ў Інстытуце ядзерных даследаванняў, які зараз носіць яго імя. Ён працягнуў свае даследаванні ў галіне ядзернай фізікі і фізікі элементарных часціц[3]. Акрамя гэтага, з 1950 года ён стаў адным з першых членаў Камітэта дарадцаў пры Камісіі па атамнай энергіі.

Апошнія гады[правіць | правіць зыходнік]

Фермі быў вельмі апантаны і захоплены навукай. Ва ўзросце каля 50 гадоў, маючы найвелізарны запас ведаў у галіне ядзернай энергетыкі, ён змяніў напрамак сваёй навуковай дзейнасці і пачаў займацца фізікай часціц высокіх энергій і астрафізікі. І тут ён здзейсніў мноства адкрыццяў: стварыў тэорыю паходжання касмічных прамянёў і раскрыў механізм паскарэння часціц у іх (1949), распрацаваў статыстычную тэорыю множнага нараджэння мезонаў (1950), адкрыў изотопический квадруплет, які стаў першым адронным рэзанансам (1952), вывучаў узаемадзеянне пратонаў з пі-мезонамі[7].

Галоўнай з асаблівасцей фізічных ідэй Фермі з'яўляецца іх даўгалецце. Шэраг апошніх прац гэтага вучонага быў ацэнены толькі пасля яго смерці. Адной з іх з'яўляецца яго сумесная праца з Ч. Янгом па састаўным мадэлям элементарных часціц, у якой у якасці асноўных часціц разглядаліся нуклоны і антинуклоны (яна таксама вядомая як мадэль Фермі — Янга). Калі яна з'явілася, то многія, нават многія фізікі-тэарэтыкі былі здзіўлены яе «беззмястоўнае». Але неўзабаве на аснове працы Фермі — Янга з'явіліся новыя мадэльныя схемы, якія згулялі вялікую ролю ў развіцці фізікі элементарных часціц. Адной з апошніх такіх мадэляў з'яўляецца мадэль кваркаў.

На схіле гадоў Фермі, паводле слоў Э. Сегрэ, збіраўся напісаць кнігу, прысвечаную тым цяжкім пытаннях фізікі, ўяўнымі элементарнымі, ён пачаў нават іх збіраць. Але ў яго не засталося на гэта часу. У 1946 годзе Фермі сказаў, што зрабіў толькі адну траціну ўсёй сваёй працы. Дзве траціны ён так старанна спрабаваў зрабіць, што ўшчыльняць свой працоўны дзень да мяжы. Па словах Понтэкорва, «адна трэць», якую паспеў зрабіць Фермі з вызначанага ім плана, вартая 6 — 8 Нобелеўскіх прэмій, якія назаўсёды захаваюць ў навуцы імя гэтага выключнага адоранага навукоўца.

Лета 1954 года Фермі правёў у Еўропе, знаходзячыся на апошняй стадыі рака страўніка. Ён пабываў з лекцыямі ў Францыі, Германіі і Італіі, сустрэўся са старымі сябрамі. Па вяртанні ў Чыкага Фермі два месяцы наведваў розныя медыцынскія працэдуры. Ён памёр у сне 28 лістапада 1954 года ва ўзросце 53 гадоў[3].

Памяць[правіць | правіць зыходнік]

Рым. Вуліца Энрыка Фермі.

Незадоўга да смерці Фермі Камісія па атамнай энергіі заснавала спецыяльную прэмію для навукоўца[3]. У 1956 годзе гэта прэмія стала насіць імя Прэмія Энрыка Фермі і ўручацца рэгулярна. Прэміяй ўзнагароджваюцца навукоўцы, якія ўнеслі выдатны ўклад у галіне даследавання, выкарыстання і вытворчасці энергіі[9]. У яго гонар названы 100-ы хімічны элемент — фермій. Яго імя носяць Чыкагскі інстытут ядзерных даследаванняў, Нацыянальная паскаральнае лабараторыя (Фермілаб) і касмічны тэлескоп[10], а таксама вуліцы ў многіх італьянскіх гарадах.

На сайце Аргонскай нацыянальнай лабараторыі ён названы «апошнім універсальным навукоўцам» (англ.: Last universal scientist)[8].

Гл. таксама[правіць | правіць зыходнік]

Зноскі

  1. Enrico Fermi Dead at 53; Architect of Atomic Bomb (1954-11-29). Праверана 21 студзеня 2013.
  2. The Nobel Prize in Physics 1938 (англ.) . Нобелевский фонд. Архівавана з першакрыніцы 22 чэрвеня 2012. Праверана 17 чэрвеня 2012.
  3. 3,00 3,01 3,02 3,03 3,04 3,05 3,06 3,07 3,08 3,09 3,10 3,11 3,12 3,13 About Enrico Fermi (англ.) . Чикагский университет. Архівавана з першакрыніцы 10 студзеня 2013. Праверана 7 студзеня 2012.
  4. П. Лятиль Энрико Ферми — М.: Атомиздат, 1965.
  5. Segrè, Emilio. "Enrico Fermi" (in Italian). Dizionario Biografico degli Italiani. Enciclopedia Italiana. 
  6. Сэмюэл Гаудсмит. Открытие спина электрона (из истории физики). // УФН. — 1967. — Т. 93. — № 9.
  7. 7,0 7,1 7,2 7,3 Б. М. Понтекорво. Ферми Энрико // Большая Советская Энциклопедия.
  8. 8,0 8,1 The «Last Universal Scientist» Takes Charge (англ.) . www.ne.anl.gov. Праверана 8 лістапада 2014.
  9. The Enrico Fermi Award (англ.) . science.energy.gov. Праверана 8 лістапада 2014.
  10. Enrico Fermi and the First Self-Sustaining Nuclear Chain Reaction (англ.) . www.osti.gov. Праверана 8 лістапада 2014.

Публікацыі[правіць | правіць зыходнік]

Кнігі[правіць | правіць зыходнік]

  • Ферми Э. Молекулы и кристаллы. — М.: ИЛ, 1946.
  • Ферми Э. Элементарные частицы. — М.: ИЛ, 1953.
  • Ферми Э. Лекции о пи-мезонах и нуклонах. — М.: ИЛ, 1956.
  • Ферми Э. Квантовая механика. — 2-е изд. — М.: Мир, 1968.
  • Ферми Э. Научные труды. — В 2-х т. — М.: Наука, 1971—1972.
  • Ферми Э. Термодинамика. — 2-е изд. — Харьков: Изд-во Харьк. ун-та, 1973.
  • Ферми Э. Лекции по квантовой механике. — М., 2000.
  • Ферми Э. Лекции по атомной физике. — М., 2001.

Артыкулы[правіць | правіць зыходнік]

Літаратура[правіць | правіць зыходнік]

Спасылкі[правіць | правіць зыходнік]