Ферми, Энрико

Энрико Ферми
итал. Enrico Fermi
Энрико Ферми
Дата рождения	29 сентября 1901(1901-09-29)
Место рождения	Рим, Королевство Италия
Дата смерти	28 ноября 1954(1954-11-28) (53 года)
Место смерти	Чикаго, штат Иллинойс, США
Научная сфера	физика
Место работы	Гёттингенский университет Лейденский университет Римский университет Колумбийский университет Чикагский университет Чикагский институт ядерных исследований
Альма-матер	Высшая нормальная школа в Пизе, Пизанский университет
Научный руководитель	Макс Борн, Пауль Эренфест
Ученики	Цзундао Ли, Чжэньнин Янг, Эмилио Сегре, Оуэн Чемберлен, Мюррей Гелл-Манн
Известен как	один из основоположников ядерной физики
Награды и премии	Медаль Маттеуччи (1926) Нобелевская премия по физике (1938) Медаль Хьюза (1942) Медаль Франклина (1947) Силлимановская лекция (1949) Медаль Барнарда (1950) Премия памяти Рихтмайера (1952) Премия Румфорда (1953) Премия Генри Норриса Рассела (1953) Медаль имени Макса Планка (1954)

Энри́ко Фе́рми (29 сентября 1901, в Риме — 28 ноября 1954, в Чикаго) — итальянский физик. Он был членом Национальной академии деи Линчеи (1935) и иностранным членом-корреспондентом АН СССР (1929). Окончил Пизанский университет в 1922 году, проходил стажировку в Гёттингенском университете под руководством М. Борна. Стал профессором Флорентийского университета в 1924 году и Римского университета в 1927 году. В 1938 году эмигрировал в США и работал в Колумбийском и Чикагском университетах, Лос-Аламосской национальной лаборатории и других местах. Он был одним из научных руководителей «Манхэттенского проекта» и руководил созданием первого в мире ядерного реактора в 1942 году в Чикаго.

Биография

Энрико Ферми родился 29 сентября 1901 года в Риме в семье служащего. Несмотря на отсутствие поощрения в семье заниматься наукой, с детства он проявлял огромный интерес к математике и физике. Одним из основных вдохновителей молодого Ферми стал инженер Амидей, коллега его отца, который рассказывал много о начальных шагах Энрико в области науки. Ферми самостоятельно изучал многое из книг. В возрасте тринадцати лет будущий физик за три дня освоил учебник по проективной геометрии, решив все 200 задач из него, а также изучил несколько книг по различным областям математики и теоретической механики.

Летом 1918 года, закончив трёхлетний курс лицея за два года, Энрико Ферми получил диплом и стал задумываться, где продолжить своё образование. Особенно его привлекала физика, которой он посвятил больше всего времени в своих чтениях, включая огромный курс физики русского учёного Ореста Данииловича Хвольсона, описывающий многочисленные эксперименты.

Семнадцатилетний Ферми выбрал Пизанский университет. Для поступления ему пришлось пройти конкурс в Нормальную школу в Пизе и успевать на лекции в университете. Ферми не только успешно прошёл конкурс, но и занял первое место. В 1934 году он написал:

«Когда я поступил в университет, я знал классическую физику и теорию относительности так же хорошо, как и сейчас»

Ферми продолжал учиться самостоятельно, часто возвращался к изученному материалу книги, так как преподаватели мало что могли ему добавить. Он разработал эффективную систему самостоятельного обучения, что можно увидеть по его конспектам. Он быстро усваивал иностранные языки благодаря феноменальной памяти.

Исключительные способности Энрико Ферми были замечены как студентами, так и преподавателями. В 1920 году он уже читал лекции о квантовой теории (малоизвестной в Италии тогда) перед профессорами в Физическом институте. Его первые исследования в области электродинамики и теории относительности начали появляться в это время. Для защиты диссертации допускались только экспериментальные работы. Ферми защитил свою работу по оптике рентгеновских лучей. В 1922 году он успешно закончил университет и Высшую Нормальную школу.

Научная деятельность

В 1926 году после прохождения стажировки в университетах Германии и Голландии, талантливый учёный вернулся в Италию с решимостью превратить физический институт Рима в ведущее учебное заведение мирового уровня. Физика как самостоятельная дисциплина не пользовалась популярностью в итальянских университетах: на всех четырёх курсах Римского университета было всего немногим более десятка студентов-физиков, и лишь 1 — 2 студента ежегодно получали диплом по этой науке.

Энрико Ферми вместе с ограниченной группой единомышленников, среди которых такие талантливые учёные, как Э. Персико, Корбино, Антонио Ло Сурдо, Разетти, Энрикуэз, Б. Понтековро и другие, вдохнул новую жизнь в итальянскую физику. В небольшой лаборатории Римского университета они неустанно трудились, и спустя несколько лет она стала важным центром ядерной физики.

В этот период Энрико Ферми продолжал активно трудиться и его работа приносила заметные результаты. Он разработал статистику, которая стала основой для метода, позднее названного методом Томаса-Ферми, который позволял определять среднее значение электрического потенциала в атоме. В 1931 году его имя было на слуху во всех научных журналах благодаря публикации теории β-распада, которая послужила основой для последующих теорий взаимодействия элементарных частиц.

В 1932 году английский физик Джеймс Чедвик подтвердил существование нейтронов, что побудило группу итальянских учёных под руководством Энрико Ферми начать бомбардировку всех химических элементов в поисках новых радиоактивных элементов. Первым успешным результатом стало облучение фтора, а затем учёным удалось получить более сотни ранее неизвестных радиоактивных изотопов. В 1938 году за открытие новых радиоактивных элементов и ядерных реакций Ферми был удостоен Нобелевской премии.

Итальянский научный журнал «Ricerca Scientifica», в котором Ферми публиковал свои исследования, превратился из небольшой итальянской газеты в журнал международного масштаба. В Чикаго Ферми занимался строительством первого в мире ядерного реактора, ответственность за который полностью легла на его плечи. Он был хладнокровным и, можно сказать, бесстрашным человеком: известен случай, когда температура реактора достигла критической отметки, и вокруг царили полный хаос и всеобщее напряжение. Тогда матёрый учёный успокоил всех одной фразой:

«Пойдём обедать»

Такой фокус Ферми проделывал неоднократно. Это была не безрассудность, а скорее полная уверенность в точных расчётах, экспериментах и профессионализме коллег, что приходит только с многолетним опытом. Детище Ферми получило название «pila», что с итальянского означало сложный, многослойный объект. Позднее Ферми использовал реактор в качестве источника нейтронов, и открыл нейтронную оптику. Энрико Ферми начинал свой путь тогда, когда рядом не было достойных учителей. Сумасшедший XX век ломал все устоявшиеся парадигмы, и в таком круговороте не составило бы труда потеряться. Однако Энрико Ферми благодаря своему упорному труду и необыкновенным способностям не только устоял, но и создал фундамент, на который до сих пор опирается не одно поколение учёных

Вклад в науку

Учёный учредил научные школы ядерной физики как в Италии, так и в США, а также является автором обширного научного наследия в области физики элементарных частиц и квантовой теории. Он разработал теорию происхождения космических лучей и природу их высокой энергии.

В 1925 году он представил квантовую статистику, а в 1934 году завершил работу над теорией бета-распада, а также совместно с коллегами обнаружил искусственную радиоактивность, порождённую нейтронами. Одним из самых важных достижений его научной деятельности стало создание ядерного реактора, в котором в 1942 году произошла первая цепная ядерная реакция. Согласно словам английского физика Джона Кокрофта, именно Ферми открыл дверь в атомный век. Это событие стало революционным в научном мире и в истории развития человечества.

Научные труды

Энрико Ферми написал книги на различные темы:

• «Молекулы и кристаллы» (Изд. ИЛ, 1946);
• «Элементарные частицы» (Изд. ИЛ, 1953);
• «Лекции о пи-мезонах и нуклонах» (Изд. ИЛ, 1956);
• «Квантовая механика» (2-е издание, изд. Мир, 1968);
• «Научные труды» (В 2-х томах, изд. Наука, 1971—1972).

Жизнь в Америке

У учёного были серьёзные мотивы для эмиграции. Политическая обстановка в фашистской Италии начала ухудшаться с 1936 года, включая введение антисемитских законов, которые представляли угрозу для жены Ферми, итальянки еврейского происхождения. В январе 1939 года Ферми принял предложение о работе в Колумбийском университете, где начал изучать деление ядер. Этот процесс, который был обнаружен немецкими учёными Отто Ганом и Фрицем Штрассманом в 1938 году, стал ключевым в развитии ядерной физики. На тот момент никто не предвидел военных, политических и экономических последствий изучения этой темы, и Ферми интерпретировал её просто как интересное физическое явление. Видимо, этические аспекты науки мало интересовали Ферми, который проявлял равнодушие к многим аспектам, выходящим за пределы физики, включая политику. Слухи ходили (хотя их трудно было поверить), что когда Ферми услышал о атомных бомбардировках Хиросимы и Нагасаки, он произнёс чрезвычайно циничную фразу:

«Но всё-таки это была прекрасная физика…»

Весной 1942 года Энрико Ферми перебрался в Чикаго, где начались исследования по цепным ядерным реакциям (Манхэттенский проект). В декабре он управлял экспериментальной группой, которая достигла самоподдерживающейся реакции в первом ядерном реакторе, ознаменовывая открытие пути к ядерному оружию. В 1944 году Ферми переехал в Лос-Аламос, где проводились основные исследования, и в июле 1945 года он уже участвовал в испытании первой атомной бомбы.

В 1946 году Э. Ферми стал членом созданного в Чикаго Института ядерных исследований. Его последние годы были посвящены физике высоких энергий. Он предложил гипотезу о происхождении космических лучей высоких энергий, в 1950 году представил статистическую теорию множественного образования мезонов. В 1952 году он внёс новый вклад в физику элементарных частиц — открытием первого адронного резонанса.

Энрико был избран иностранным членом Лондонского Королевского Общества в 1950 году и президентом Американского физического общества в 1953 году. Год спустя вышла его последняя книга «Лекции о пи-мезонах и нуклонах». Его имя осталось в названиях ряда научных центров и в памяти многих учёных, а сотый элемент таблицы Менделеева был назван в его честь — фермий.

Память

Непосредственно перед кончиной Энрико Ферми, Комиссия по атомной энергии учредила специальную премию, посвящённую учёному. С 1956 года эта награда носит название Премия Энрико Ферми и вручается регулярно учёным, которые внесли выдающийся вклад в исследование, использование и производство энергии. В его честь был назван 100-й химический элемент — фермий.

Его имя увековечено названиями Чикагского института ядерных исследований, Национальной ускорительной лаборатории (Фермилаб) и космического телескопа, а также улиц во многих итальянских городах. На веб-сайте Аргоннской национальной лаборатории он назван «последним универсальным учёным». В 1970 году Международный астрономический союз назвал кратер на обратной стороне Луны в честь Энрико Ферми.

Личная жизнь

Ферми был настолько занят своей научной деятельностью, что у него не оставалось времени на личную жизнь. Несмотря на это, учёный вступил в брак с еврейской женщиной по имени Лаура Капон. Через десять лет брака у Ферми и Лауры родились двое детей, сын и дочь. Их сына назвали в честь брата Ферми, Джулио.

Награды

• 1926 год — Медаль Маттеуччи.
• 1938 год — Нобелевская премия по физике.
• 1942 год — Медаль Хьюза.
• 1949 год — Силлимановская лекция.
• 1950 год — Медаль Барнарда.
• 1952 год — Премия памяти Рихтмайера.
• 1953 год — Премия Румфорда.
• 1953 год — Премия Генри Норриса Рассела.
• 1954 год — Медаль имени Макса Планка.

Примечания

Данная статья имеет статус «готовой». Это не говорит о качестве статьи, однако в ней уже в достаточной степени раскрыта основная тема. Если вы хотите улучшить статью — правьте смело!