Энрыка Фермі

Энрыка Фермі (; , Рым, Італія — ) — 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». 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 нейтронамі, і звязанае з гэтым адкрыццё ядзерных рэакцый, выкліканых павольнымі нейтронамі». Фермі быў адным з нямногіх фізікаў, што дасягнулі поспехаў як у тэарэтычнай фізіцы, так і ў эксперыментальнай. Член Нацыянальнай акадэміі дэі Лінчэі (1935).

 Біяграфія 

 Маладыя гады 

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 чытанню 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 дакладна вызначыць шчыльнасць пітной вады.

У лістападзе 1918 годзе Фермі паступіў у Вышэйшую нармальную школу ў Пізе. Праз чатыры гады, у 1922 годзе, ён паспяхова яе скончыў і атрымаў ступень у Пізанскім універсітэце за свае эксперыменты з рэнтгенаўскімі прамянямі. Акрамя эксперыментальнай працы, Фермі публікуе вялікую колькасць работ па агульнай тэорыі адноснасці. З прычыны адсутнасці штатных месцаў для фізіка ў навучальных установах Італіі, Фермі адпраўляецца на стажыроўку да Макса Борна ў Гётынгенскі ўніверсітэт. Па вяртанні ў Італію Фермі прымае ўдзел у конкурсах на пасаду прафесара фізікі ў Пізанскім і Фларэнційскім універсітэтах, у апошнім з якіх выйграе. Да пачатку працы ў Фларэнцыі Фермі прымае запрашэнне Паўля Эрэнфеста, перададзенае яму Георгам Уленбекам, стажыравацца ў Лейдэнскім універсітэце. 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 Фларэнційскім і Рымскім універсітэтах. А ў снежні 1925 года ён незалежна ад Поля Дзірака распрацаваў статыстыку часціц з паўцэлым спінам, якія падпарадкоўваюцца прынцыпу Паўлі; пазней іх назвалі ферміёнамі.

 У Рымскім універсітэце 

У 1926 годзе Фермі быў прызначаны на пасаду прафесара Рымскага ўніверсітэта. У яго жыцці пачаўся вельмі плённы перыяд. У 1928 годзе ён развіў прапанаваны Л. Томасам метад вызначэння асноўных станаў шматэлектронных 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 года Фермі канцэнтруецца на праблемах ядзернай фізікі. У 1934 годзе ён стварыў першую колькасную тэорыю бэта-распаду, вядомую таксама як чатырохферміённая тэорыя слабога ўзаемадзеяння. Сутнасць яе заключаецца ў тым, што пры бэта-распадзе ў адным пункце ўзаемадзейнічаюць чатыры ферміёны (пратон, нейтрон, электрон і нейтрына). Чатырохферміённая тэорыя стала прататыпам сучаснай тэорыі слабых узаемадзеянняў элементарных часціц, хоць сама здагадка аб непасрэдным узаемадзеянні чатырох часціц аказалася памылковай. 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 (); існуе функцыя Фермі (не блытаць з функцыяй Фермі — Дзірака), якая апісвае ўплыў зарада ядра на рух, што ўзнікае пры бэта-распадзе электрона; вядомыя правілы адбору Фермі (суадносін паміж спінам і цотнасцю пачатковага і канчатковага стану ядраў), выконваецца для бэта-распадаў, вядомых як дазволеныя ферміеўскія пераходы. Акрамя таго, у ядзернай фізіцы прымяняецца адзінка даўжыні пад назвай фермі (10−13 см).

У 1934 годзе Фермі выканаў першыя буйныя эксперыментальныя працы ў галіне ядзернай фізікі, звязаныя з апрамяненнем элементаў нейтронамі. Адразу ж пасля адкрыцця Ф. Жоліа-Кюры штучнай радыеактыўнасці Фермі прыйшоў да высновы, што нейтроны, паколькі яны не маюць зарада і не будуць адштурхоўвацца ядрамі, павінны быць найбольш эфектыўным сродкам для атрымання радыеактыўных элементаў, у тым ліку трансуранавых. Гэта арыгінальнае рашэнне аказалася 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 з Лаурай Капонэ, якая паходзіла з вядомай яўрэйскай сям’і, і да 1938 у іх было двое дзяцей: Нэлі і Джуліа.

 Нобелеўская прэмія і эміграцыя 

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) выявіўся запатрабаваным у атамнай тэхніцы. За серыю работ па атрыманні радыеактыўных элементаў шляхам бамбавання нейтронамі і за адкрыццё ядзерных рэакцый пад дзеяннем павольных нейтронаў у 1938 Энрыка Фермі была прысуджана Нобелеўская прэмія па фізіцы. 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. Ён пераязджае ў ЗША, дзе пяць універсітэтаў прапанавалі яму месца прафесара фізікі. Фермі абраў Калумбійскі ўніверсітэт у Нью-Ёрку, дзе і працаваў з 1939 па 1942 год.

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

 Праца над атамнымі праектамі 

У студзені 1939 года Фермі выказаў думку, што пры дзяленні ядра ўрану варта чакаць выпускання хуткіх нейтронаў і што, калі лік выляцеўшых нейтронаў будзе большы, 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 не ўдалося вымераць з дастатковай пэўнасцю.

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 эксперыментаў, і ў чэрвені 1942 года быў атрыманы каэфіцыент размнажэння нейтронаў, большы за 1. Гэта азначала магчымасць атрымання ланцуговай рэакцыі ў досыць вялікай рашотцы з урану і графіту і паслужыла пачаткам распрацоўкі канструкцыі рэактара. Фермі зрабіў папраўку да атрыманага значэння 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 уся велізарная канструкцыя рэактара была змешчана ў гіганцкую палатку з матэрыі для абалонак аэрастатаў. Такім чынам, з’явілася магчымасць падтрымліваць адпаведны склад атмасферы вакол рэактара. Пабудова рэактара пачалася ў металургічнай лабараторыі Чыкагскага ўніверсітэта 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 самападтрымальную ланцуговую рэакцыю. Працы металургічнай лабараторыі былі ініцыяваныя ўрадам ЗША, які збіраўся выкарыстоўваць вынікі ў ваенных мэтах. Пошукам матэрыялаў для металургічнай лабараторыі займаўся Артур Комптан, ён жа запрасіў Фермі ў праект, адправіўшыся для гэтага ў Калумбійскі ўніверсітэт. Наступныя два гады Фермі працягваў эксперыменты з рэактарам, а таксама займаўся распрацоўкай новага рэактара для Аргонскай нацыянальнай лабараторыі, размешчанай у ваколіцах Чыкага.

200px|thumb|left|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-Аламаскай Нацыянальнай лабараторыі ў Нью-Мексіка. Фермі быў адным з кіраўнікоў Манхэтэнскага праекта. Фермі наглядаў за 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.

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. Акрамя гэтага, з 1950 года ён стаў адным з першых членаў Камітэта дарадцаў пры Камісіі па атамнай энергіі.

 Апошнія гады 

Фермі быў вельмі апантаны і захоплены навукай. Ва ўзросце каля 50 гадоў, маючы велізарны запас ведаў у галіне ядзернай энергетыкі, ён змяніў напрамак сваёй навуковай дзейнасці і пачаў займацца фізікай часціц высокіх энергій і астрафізікай. 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 ізатапічны квадруплет, які стаў першым адронным рэзанансам (1952), вывучаў узаемадзеянне пратонаў з пі-мезонамі.

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. Янгам па састаўных мадэлях элементарных часціц, у якой у якасці асноўных часціц разглядаліся нуклоны і антынуклоны (яна таксама вядомая як мадэль Фермі — Янга). Калі яна з’явілася, то многія, нават многія фізікі-тэарэтыкі былі здзіўлены яе «беззмястоўнасцю». Але неўзабаве на аснове працы Фермі — Янга з’явіліся новыя мадэльныя схемы, якія адыгралі 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 пытанням фізікі, што ўяўляюцца 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 ўшчыльняў 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 у навуцы імя гэтага выключна адоранага навукоўца.

Лета 1954 года Фермі правёў у Еўропе, знаходзячыся на апошняй стадыі раку 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.

 Навуковыя дасягненні 
Навуковыя працы па атамнай і ядзернай фізіцы, статыстычнай механіцы, фізіцы элементарных часціц, астрафізіцы і тэхнічнай фізіцы. Распрацаваў квантавую статыстыку часціц з паўцэлым спінам (статыстыка Фермі — Дзірака), тэорыю бета-распаду (1934). Адкрыў штучную радыеактыўнасць, выкліканую бамбардзіроўкай атамных ядзер нейтронамі і з’яву запавольвання нейтронаў у рэчыве (у сааўтарстве; 1934). Пабудаваў першы ў свеце ядзерны рэактар, на якім атрымаў ланцуговую ядзерную рэакцыю (1942). Разам з Ч. Янгам прапанаваў састаўную мадэль элементарных часціц (1949; мадэль Фермі—Янга), адкрыў адронны рэзананс (1952).

 Памяць 


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

На сайце Аргонскай нацыянальнай лабараторыі ён названы «апошнім універсальным навукоўцам» ().

 Гл. таксама 

 Ферміён
 Парадокс Фермі
 Нейтрына
 Энергія Фермі

 Публікацыі 

 Кнігі 

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

 Артыкулы 




 Літаратура 
 Fermi Laura Atoms in the Family. — Chicago.: University of Chicago Press, 1954. — P. 123.
 Ферми Л. Атомы у нас дома. — 2-е изд. — : Иностранная литература, 1959.

 Лятиль П. Энрико Ферми. — : Атомиздат, 1965.
 Понтекорво Б. Энрико Ферми. — М.: Знание, 1971.
 Понтекорво Б., Покровский В. Н. Энрико Ферми в воспоминаниях учеников и друзей. — : Наука, 1972.
 Сегре Э. Энрико Ферми — физик. — : Мир, 1973.


 Fermi’s audio biography on University of Chicago website


 Спасылкі 

 Інфармацыя з сайта Нобелеўскага камітэта 

 Biography and Bibliographic Resources, з Аддзела навуковай і тэхнічнай інфармацыі, Міністэрства энергетыкі ЗША

Катэгорыя:Фізікі XX стагоддзя
Катэгорыя:Фізікі-тэарэтыкі Італіі
Катэгорыя:Фізікі-тэарэтыкі ЗША
Катэгорыя:Лаўрэаты Нобелеўскай прэміі па фізіцы
Катэгорыя:Члены-карэспандэнты АН СССР
Катэгорыя:Замежныя члены Лонданскага каралеўскага таварыства
Катэгорыя:Члены і члены-карэспандэнты Нацыянальнай акадэміі навук ЗША
Катэгорыя:Вучоныя, у гонар якіх названы фізічныя адзінкі вымярэння
Катэгорыя:Узнагароджаныя медалём Матэўчы
Катэгорыя:Узнагароджаныя медалём імя Макса Планка
Катэгорыя:Памерлі ад раку страўніка
Катэгорыя:Масоны Італіі
Катэгорыя:Узнагароджаныя медалём Х’юза
Катэгорыя:Выпускнікі Пізанскага ўніверсітэта
Катэгорыя:Фізікі Італіі
Катэгорыя:Лаўрэаты Нобелеўскай прэміі з Італіі
Катэгорыя:Вікіпедыя:Істотныя артыкулы