Enrico Fermi w latach 1943-49
Enrico Fermi (ur.
29 września
1901
w
Rzymie
,
Włochy
, zm.
28 listopada
1954
w
Chicago
,
USA
) –
włoski
fizyk teoretyk
, laureat
Nagrody Nobla
z dziedziny
fizyki
w roku
1938
, za wytworzenie w reakcjach z neutronami nowych pierwiastków promieniotwórczych[1].
Biografia
Urodził się w Rzymie i wychował w zamożnej rodzinie. Jego ojciec, od urzędnika na kolei doszedł do ważnych stanowisk w służbie państwowej. Fermi wcześnie zwracał na siebie uwagę inteligencją i szybkością kojarzenia. Bez większego trudu udało mu się rozpocząć w
1918
studia w Scuola Normale w
Pizie
, uczelni dla elity intelektualnej Włoch. Pogłębiał następnie wiedzę na uniwersytecie w tym samym mieście i uzyskał doktorat w
1924
roku. Po spędzeniu jakiegoś czasu za granicą, w
Getyndze
i
Lejdzie
, powrócił do Włoch i po początkowych niepowodzeniach został mianowany profesorem fizyki uniwersytetu w
Rzymie
. Już sama ta nominacja była nie lada osiągnięciem dla kogoś tak młodego, zważywszy na tradycyjny i biurokratyczny charakter włoskich uniwersytetów. Zawdzięczał ją bez wątpienia swojej reputacji, ugruntowanej już blisko 30 ważnymi publikacjami, oraz poparciu, jakiego mu udzielał O.M. Corbino, najwybitniejszy wówczas włoski fizyk, a do tego senator. Corbino zdecydowany był zmodernizować fizykę włoską i umiał dostrzec, że Fermi, pomimo młodego wieku, idealnie się do tego nadaje. W
1938
roku, po otrzymaniu Nagrody Nobla, wyemigrował do
USA
. Od
1939
roku był profesorem Columbia University w
Nowym Jorku
, a w latach
1941
-
1946
Uniwersytetu w
Chicago
. Zajmował się
fizyką jądrową
. Był współtwórcą pierwszego na świecie
reaktora jądrowego
(Chicago) – zaprojektował go i uruchomił 2 grudnia
1942
– i
bomby atomowej
(pracował nad nią w ośrodku badawczym w
Los Alamos
). Opracował mikroskopowy rozkład prawdopodobieństwa
fermionów
(
statystyka Fermiego-Diraca
), nazwanych tak na jego cześć. W ostatnich latach życia był wraz ze
Stanisławem Ulamem
inicjatorem pierwszych doświadczeń komputerowych. Zmarł na
raka krtani
, po długiej chorobie, zachowując, według wspomnień Ulama, do końca jasność myśli i obiektywność sądów.
Na jego cześć mianem "
ferm
" (
łac.
fermium, skr.
Fm
) nazwano
pierwiastek chemiczny
o
l.a.
100, odkryty wśród produktów rozpadu pierwszej
amerykańskiej
bomby wodorowej
. Również
pozaukładowa jednostka długości
w
fizyce jądrowej
odpowiadająca 1
femtometrowi
nazwana została "fermi" (f).
Raport Fermiego
Wedle raportu Fermiego z 1934 r., umieścił on – raczej intuicyjnie niż z przyczyn racjonalnych –
parafinę
pomiędzy źródłem neutronów a bombardowanym przez nie celem.
Nie było w tym przeczucia ani świadomego rozumowania... przypadkowo wziąłem kawałek parafiny.
W wyniku tego doszło do zwiększenia intensywności oddziaływania neutronów od kilkudziesięciu do kilkuset razy. Tak Fermi zetknął się przypadkowo ze spowolnionymi
neutronami
. Spowolnienie to nastąpiło wskutek zderzenia się neutronów z lekkimi cząsteczkami
węglowodorów
, dzięki czemu te pierwsze pozostawały w sąsiedztwie bombardowanego jądra dostatecznie długo, by zwiększyć szansę ich wchłonięcia przez jądro.
Nagroda Nobla
Właśnie za te badania, mające na celu "odkrycie nowych substancji promieniotwórczych... i odkrycie selektywnego działania spowolnionych neutronów" Fermi otrzymał w 1938 Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki. Przeoczył jednakże zjawisko o wielkim znaczeniu. Oczywiście, podczas systematycznych prób napromieniowywania różnych pierwiastków, Fermi i jego koledzy zbombardowali spowolnionymi neutronami również uran. Nieuchronnie doprowadziło to do
rozszczepienia jądrowego
, ale Fermi uważał, że doszło do powstania
pierwiastków transuranowych
i w przemówieniu z okazji odbierania Nagrody Nobla nawiązał do rzekomego wyprodukowania przez siebie pierwiastków o liczbach atomowych 93 i 94, które nazwał "ausonium" i "hesperium". Tymczasem już w 1938 r.
Otto Hahn
i
Lise Meitner
jako pierwsi zdali sobie sprawę, że w tego rodzaju reakcjach dochodzi do rozszczepienia jądra atomowego.
W 1953 roku
American Astronomical Society
przyznało mu nagrodę
Henry Norris Russell Lectureship
.
Główne osiągnięcia
W dziedzinie teorii głównym osiągnięciem Fermiego w okresie rzymskim była teoria
rozpadu beta
. Jest to proces zachodzący w nietrwałym
jądrze atomowym
, podczas którego dochodzi do przemiany neutronu w
proton
oraz emisji
elektronu
i
antyneutrina
(n→p+e+Ґ). Fermi poddał go wnikliwej analizie, w której wprowadził do nauki nową siłę:
oddziaływanie słabe
. Opublikował tę pracę w 1933 po włosku, gdyż jej oryginalna wersja – angielska – została odrzucona przez czasopismo "Nature" jako zbyt spekulatywna.
W Ameryce Fermi wkrótce został wciągnięty w przedsięwzięcie zmierzające do uzyskania kontrolowanej łańcuchowej reakcji jądrowej. W 1942 udało mu się zbudować pierwszy reaktor jądrowy na stadionie University of Chicago w Stagg Field. Przy użyciu
grafitu
, jako moderatora rozszczepialnego, Fermi i jego zespół przystąpili do konstruowania stosu atomowego. Składał się on z około 40 000 bloków grafitowych – specjalnie do tego celu wyprodukowanych, aby wykluczyć możliwość zanieczyszczeń – w których wydrążono około 22 000 otworów, by w nich umieścić kilka ton uranu. 2 grudnia 1942 o godzinie 14:20 rozpoczęła się era atomowa, gdyż właśnie wtedy uruchomiono stos Fermiego, w którym przez 28 minut dochodziło do samopodtrzymującej się
reakcji łańcuchowej
. W historycznym telefonie, jaki po tym nastąpił,
Artur Compton
powiadomił dyrekcję przedsięwzięcia, że "włoski żeglarz wylądował w nowym świecie, a krajowcy okazali się przyjaźni".
Fermi nadal pracował nad
projektem Manhattan
i był świadkiem pierwszego wybuchu bomby atomowej w lipcu 1945 na pustyni w stanie
Nowy Meksyk
. Podobno kiedy dotarł do niego podmuch eksplozji, wypuścił z dłoni skrawek papieru, a potem, na podstawie ich przemieszczeń, obliczył, że jej siła odpowiadała 10 000 ton
TNT
.
Czasy powojenne, śmierć i pamięć
Po wojnie Fermi przyjął katedrę fizyki w University of Chicago i wykładał tam aż do śmierci. Zmarł w wieku 53 lat w Chicago. Jego nazwisko zostało na różne sposoby upamiętnione, m.in. w terminologii naukowej (pierwiastek o liczbie atomowej 100 – ferm, jednostka długości wynosząca 10-¹³ cm – fermi, cząstki subatomowe – fermiony) Nazwę Fermilab nosi też Państwowe Laboratorium Przyśpieszenia Cząstek Elementarnych w Batavii Chicago.
Zobacz też
Bibliografia
- Beata Tarnowska (red.): Nagrody Nobla, Leksykon PWN. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2001. .
Linki zewnętrzne
Przypisy