Kenraali

Enrico Fermi: Mies, joka antoi maailman ydinfissio


Enrico Fermi antoi työnsä kautta maailmalle ensimmäisen prototyypin ydinreaktorin ja vaikutti myös valtavasti ensimmäisen atomipommin kehittämiseen. Molemmat näistä tekniikoista ovat osoittautuneet sekä suuriksi hyödykeiksi että uskomattoman tuhoisiksi aseiksi nykymaailmallemme.

Ydinvoiman ja aseiden etiikka ja moraali syrjään, hänen panoksensa auttoi muuttamaan maailmaa ikuisesti, hyvään tai huonompaan suuntaan.

Enrico Fermi syntyi Italiassa vuonna 1901 ja hänen varhaiset tutkimustyönsä olivat yleinen suhteellisuusteoria ja kvanttimekaniikka. Hän arvostaisi nopeasti ydinfysiikan mahdollisuuksia ja omistaisi elämänsä sille.

Enricon saavutukset saisivat hänet Nobelin palkinto vuonna 1938, tapahtuma, joka oli sekä kunnia että kirjaimellinen hengenpelastaja. Myöhemmin hän rakensi ensimmäisen ydinreaktorin ja työskenteli Manhattan-projektin parissa. Fermi lopetti päivät kotona Chicagossa vuonna 1954.

Enrico Fermi kunnioitettiin jopa jaksollisessa taulukossa elementillä 100, Fermiumottaen nimensä.

Toivomme, että tämä lyhyt Enrico Fermin elämäkerta tekee ihmisestä oikeudenmukaisen.

Aikainen elämä

Enrico Fermi syntyi Italiassa 29. syyskuuta 1901 Roomassa. Enrico oli Alberton ja Ida de Gattis Fermin kolmas lapsi. Hänen äitinsä Ida oli itsessään merkittävä nainen. Opettajana koulutettu hän oli erittäin älykäs ja sillä oli tärkeä rooli lastensa kouluttamisessa.

Hänen isänsä Alberto oli Italian hallituksen viestintäministeriön ylitarkastaja.

Enrico Fermi kävi paikallista lukioa ja osoitti nopeasti matematiikan ja fysiikan taitoa. Tätä kykyä vaalivat ja kehittivät hänen isänsä kollegat, muun muassa A.Amidei.

Hyvin nuorena 14-vuotiaana Enrico Fermin vanhin veli kuoli traagisesti äkillisesti. Enrico oli hyvin lähellä veljeään ja tapahtuma tuhosi sen, ja tämän sanotaan olevan tärkeä tekijä hänen kiinnostuksessaan fysiikkaan.

Hänen vanhempansa huomasivat Fermin voimakkaan tunnekivun kannustivat häntä keskittymään opintoihinsa. Hän, aivan sattumalta, törmää pari fysiikan kirjaa, jotka on kirjoitettu puoli vuosisataa aiemmin ja oli täysin innostunut.

Muodollisina teini-ikäisinä Enrico ja hänen ystävänsä tekivät erilaisia ​​fysiikan kokeita vain huvin vuoksi. Näihin sisältyi Rooman vesihuollon tiheyden testaaminen, kuten sinäkin.

Perustutkinnosta lääkäriin: Enrico Fermin opinnot

Fermi voitti stipendin erittäin arvostettuun Scuola Normale Superiore -yliopistoon Pisassa, Italiassa vuonna 1918. Itse asiassa hänen essee oli niin vaikuttava, että hänet seurattiin nopeasti tohtoriohjelmaan professori Pucciantin johdolla. Fermi valmistui arvosanoin vuonna 1922.

Seuraavana vuonna, vuonna 1923, hän voitti jopa Rockefeller-apurahan, joka myönsi hänelle useita kuukausia tunnetun fyysikon Max Bornin kanssa Gottingenissa, Saksassa.

Saatuaan menestyksekkäästi Rockefeller-apurahan, Fermi muutti Leydeniin työskentelemään P. Ehrenfestin kanssa vuonna 1924. Hän palasi myöhemmin Italiaan vuosina 1924–1926 ottaakseen matematiikan fysiikan ja mekaniikan luennoitsijaksi Firenzen yliopistoon.

Vuonna 1926 Enrico Fermi löysi Paulin poissulkemisperiaatteen alaisia ​​hiukkasten tilastolakeja. Nämä lait tunnetaan nyt nimellä Fermi-tilastot.

Nämä hiukkaset tunnetaan nyt fermioneina, jotka ovat kontrastissa bosoneihin, jotka noudattavat Bose-Einstein-tilastoja.

Fermi valittiin teoreettisen fysiikan professoriksi Rooman yliopistoon vuonna 1927. Hän toimi tässä tehtävässä runsaan vuosikymmenen ajan, ennen kuin maailmanlaajuiset poliittiset tapahtumat muuttavat dramaattisesti hänen elämänsä ikuisesti.

Enrico Fermi ja beetahiukkasten hajoamisen teoria

Enrico Fermin varhainen ura Italiassa näki hänet pääasiassa elektrodynamiikan ongelmien parissa. Hän jatkoi myös teoreettisia tutkimuksia erilaisista spektroskooppisista ilmiöistä.

Jossain toimikautensa aikana Fermi muuttaisi merkittävästi elämäänsä ikuisesti siirtämällä kohdennuksensa ulommilta elektronilta atomin ytimeen.

Kun otetaan huomioon hänen tähänastiset saavutuksensa, ei pitäisi olla yllätys, että Enrico Fermin ura fysiikassa ja henkilökohtaisessa elämässä kukoisti. Hän oli pian naimisissa Laura Caponin kanssa vuonna 1928. Hän oli arvostetun juutalaisen perheen tytär Roomassa.

Fermin tärkein työ oli alkamassa. Tällä hetkellä hän kehitti beetahiukkasten hajoamisen teoriaa.

Tämä yhdistää edellisen säteilytyön Paulin neutriinokonseptin kanssa. Sen jälkeen kun Curie ja Joliot löysivät keinotekoisen radioaktiivisuuden vuonna 1934, Fermi osoitti, että ydinmuutosta voi tapahtua melkein kaikissa elementeissä.

Tämä erittäin tärkeä työ johtaisi hitaiden neutronien löytämiseen samana vuonna. Tämä johtaisi nopeasti ydinfissioiden löytämiseen ja sellaisten alkuaineiden tuotantoon, jotka ovat nykyisen jaksollisen taulukon ulkopuolella.

Yksi Atric Enrico Fermi onnistui jakamaan oli näennäisesti vaaraton uraani. Tämä työ johtaisi lopulta hidastuneiden neutronien löytämiseen, jotka olivat ydinfissioiden edeltäjiä.

Vuoteen 1938 mennessä Enrico Fermi oli epäilemättä suurin neutronien asiantuntija.

Nobelin palkinto auttaa Enrico Fermiä pakenemaan Amerikkaan

Hänen havainnot ja saavutukset johtivat lopulta siihen, että Enrico Fermi voitti vuoden 1938 fysiikan Nobel-palkinnon "työstään neutronien tuottamalla keinotekoisella radioaktiivisuudella ja hitaiden neutronien aiheuttamilla ydinreaktioilla".

Kuten kävi ilmi, tämä ei ollut vain suuri kunnia, vaan pelastaisi lopulta Fermin ja hänen perheensä elämän. Fasismin haamu oli juuri tartuttanut Italian, ja antisemitismiä ylistettiin avoimesti.

Seremonia pidettiin Tukholmassa, Ruotsi, mikä antoi Fermille täydellisen tekosyyn lähteä Italiasta ja saada vapaus paeta Amerikkaan.

Enrico Fermin amerikkalainen unelma Chicagossa

Kun hän oli turvallisesti Yhdysvalloissa, Fermi nimitettiin fysiikan professoriksi New Yorkin Columbian yliopistossa vuonna 1939. Hänen työnsä täällä johti yhteen ihmisen historian suurimmista ja tuhoisimmista löydöistä.

Hahn ja Strassmann olivat löytäneet ydinfissioilmiöt vuoden 1939 alkupuolella. Fermi arvosti heti tämän löydön, joka ymmärsi toissijaisten neutronien emissioiden mahdollisuuden ja ehkä ketjureaktion.

Columbian yliopistossa ollessaan Enrico Fermi havaitsi, että jos uraanin neutronit pääsisivät toiseen fissio-uraaninäytteeseen, ne voisivat jakaa nämä atomit edelleen ja käynnistää ketjureaktion. Tämä ei pelkästään kuulosta vaikuttavalta, vaan sattui myös vapauttamaan valtavia määriä energiaa.

Enricon kokeet johtivat ensimmäiseen kontrolloituun ydinketjureaktioon Chicagossa 3. joulukuuta 1942. Tämä tapahtui todella Chicagon urheilustadionin alla squash-kentällä (onko se ironista, emme ole varmoja?).

Tietenkin tällä hetkellä maailma joutui ihmiskunnan historian tuhoisimpiin tapahtumiin, toiseen maailmansotaan.

Hänen työnsä ei ollut jäänyt huomaamatta, ja hänet värvättiin nopeasti Manhattan-projektiin. Kuten me kaikki tänään tiedämme, tämän projektin ensisijaisena tavoitteena oli hyödyntää atomin voimaa tuottamaan uskomattoman voimakas sota-ase.

Fermi ja hänen vaimonsa myös vahvistivat sitoutumistaan ​​maahan, joka oli suojellut heitä tulemalla virallisesti kansalaisiksi vuonna 1944.

Enrico Fermi vastustaa ja tuomitsee H-pommin

Sodan päättymisen jälkeen Enrico Fermi nimitettiin atomienergiakomission yleiseen neuvoa-antavaan komiteaan. Lokakuussa 1949 komissio kokoontui keskustelemaan Japanissa valloitettujen äskettäin valmistuneiden atomipommien voiman nostamisen toteutettavuudesta.

Ehdotus vetypommien kehittämiseksi järkytti Fermiä, kantaa, jonka hän seisoi itsepäisesti. Hän kirjoitti valiokunnan mietintöön räikeän lisäyksen, jossa tuomittiin H-pommi ehdottomasti.

Presidentti Harry S. Truman määräsi pommin kehittämisen huolimatta ja jätti huomiotta Enrico Fermin varoitukset.

Fermi palasi myöhemmin Los Alamosiin, New Mexico, auttamaan laskelmissa toivoen voivansa todistaa, että superpommi olisi epäkäytännöllinen.

Kuten historia kertoo, hän ei selvästi onnistunut.

Chicago Pile-1 -ydinreaktio kentän alla

Chicago Pile-1 (CP-1) oli maailman ensimmäinen keinotekoinen ydinreaktori. Reaktori rakennettiin Stagg Fieldin länsipuolen alapuolelle hylättyyn squash-kenttään. Stagg-kenttä oli Chicagon yliopiston jalkapallostadion. Kaiken kaikkiaan jalusta oli turha testin aikaan.

Enrico Fermi kuvaili myöhemmin laitetta "raakana mustana tiilinä ja puupuuta". No, se varmasti täyttää meidät luottamuksella.

Reaktorin kokoonpano alkoi marraskuussa 1942 Fermin suorassa valvonnassa. Yksi mies ei tietenkään pysty toteuttamaan tällaista sitoumusta yksin. Fermin joukkueeseen kuului Herbert L.Anderson, Walter Zinn, Martin D.Whitaker ja George Weil.

Perus, melkein Jerry-Rigged-laite rakennettiin ympärille 45,000 grafiittilohkot ja puu, jotka painavat yhteensä 360 tonnia. Tämän oli tarkoitus toimia reaktorin neutronimoderaattorina.

Uraanioksidi tai jauhe muodostettiin "jääkiekko" -paloiksi ja työnnettiin lohkoihin.

Enrico Fermi ja muut projektikoordinaattorit järjestivät nämä uraanioksidi "kiekko" lohkot sanottuun kuvioon sopivaksi katsomallaan tavalla. Ohjaussauva sisällytettiin myös reaktion hallintaan, kuten nykyaikaiset säätösauvat tekevät nykyisissä reaktoreissa.

Chicago Pile-1: n rakennus

Toisin kuin myöhemmissä reaktoreissa, Chicago Pile-1: stä puuttui merkittävä säteilysuojaus tai jopa jäähdytysjärjestelmä. Tämä ei ollut ohitusta, mutta reaktoria käytettiin vain pienellä teholla (noin puoli wattia).

Koko rakenteen oli tarkoitus olla suunnilleen pallomainen, mutta työn edetessä sitä muutettiin.

Fermi oli laskenut, että ketjureaktion kriittinen massa voidaan saavuttaa täydentämättä rakennetta suunnitellusti.

CP-1 siirretään myöhemmin Red Gate Woodsiin vuonna 1943 ja konfiguroidaan uudelleen nimettäväksi Chicago Pile-2: ksi. Tätä reaktoria käytettiin todella vuoteen 1954 asti, jolloin se lopulta poistettiin käytöstä ja haudattiin.

Stagg Fieldin osastot purettiin myöhemmin elokuussa 1957, jolloin alueesta tuli Yhdysvaltain kansallinen historiallinen maamerkki sekä Chicagon maamerkki.

Kuinka Chicago Pile-1 toimi?

Paalu oli yhdistelmä grafiittilohkoja ja puinen "kehto" -rakenne ulkopuolelta. Uraani / grafiitti-lohkot oli järjestetty karkeasti pallomaiseksi rakenteeksi yrittäen maksimoida reaktion "kriittisyyden" mahdollisuudet.

Testit alkoivat 2. joulukuuta. George Well asetettiin vastuuseen kokeen kontrollitangon käytöstä. Hänen rooliaan ei pidä aliarvioida.

Kaikki väärät liikkeet ja reaktiot ovat voineet mennä kriittisiksi ja tuhota vakavasti monien ihmisten elämän.

Kontrollitanko oli käytännössä mittatikku, jonka päällä oli kadmiumpala, raaka mutta tehokas.

Testi alkoi aamusta lounasaikaan Enrico Fermin sanelemalla Wellille vetämään sauvat. Neutronitasoja seurattaisiin sitten reaktorin "reaktion" havaitsemiseksi.

Kuten voit odottaa, taso nousee dramaattisesti ja sitten tasaantuu.

Tämä olisi osoitus kriittisyyden "läheisyydestä", jota tarvitaan itsekestävässä ydinfissiossa.

Tarkkailijat huomauttivat myöhemmin, että he hämmentyisivät hieman siitä, kuinka lähellä lukemien kriittisyyttä. Jännitteet kasvoivat, kunnes Fermi ilmoitti, että koe olisi lopetettava lounaaksi.

Kokeita jatkettaisiin edelleen "työntämään onneaan", kunnes Fermi ilmoitti kokeen pysähtyvän.

Fermin kasvot olivat - yksi ei nähnyt hänessä merkkejä riemusta. Koe oli toiminut aivan kuten hän oli odottanut, ja se oli. Viileä ja kerätty - Fermin kasvot olivat pätevä toimintamies, joka työskenteli kiireisesti yhdessä tärkeässä työssä.”- Arthur Compton.

Koko tapahtumaa vietettiin yhdellä pullolla Chiantia ja joitain paperikuppeja, oh ja paljon taputusta ja paahtamista. Melko sivistynyt juhla tapahtuman suuruuden vuoksi. Se on täytynyt olla mielenkiintoinen kokeilu havaittavissa.

Enrico Fermin rooli Manhattan-projektissa

"Henkilö, joka todella tekee minuun eniten vaikutusta kaikkien siellä tapaamieni ihmisten joukossa, oli Fermi. Hän oli todella ylimääräinen mies. Hän sattui olemaan fyysikko, mutta luulen, että hän olisi voinut mennä mihin tahansa ammattiin, joko vahingossa tai suunnitellusti, ja pärjätä siinä poikkeuksellisen hyvin. "- Crawford Greenewalt

Chicago Pile-1: llä oli kaksi tarkoitusta, kun tiimi huomasi, että "kriittisyys" oli todellakin käytännöllistä, tekniikan potentiaalinen energialähde oli ilmeinen.

Mutta projektin todellinen tarkoitus oli itse asiassa aseistaa atomi.

Tässä roolissa Chicagon kokeilusarjan havainnot muodostaisivat lopulta kriittisen osan kuuluisasta Manhattan-projektista.

Manhattan-projekti oli itse asiassa tuolloin unelmaryhmä tieteellisistä valaisimista. Enrico Fermi oli kaikin puolin yksi arvostetuimmista. Hänen tähänastiset menestyksensä, mukaan lukien Chicago Pile -kokeilusarja, vahvistivat paikkansa joukkueessa ja historiaan.

Fermi oli henkilökohtaisesti mukana monissa keskeisissä virstanpylväissä koko projektin ajan. Hän osallistui nimenomaan fissiokäsitteen todistamiseen ja oli tärkeä avustaja, kun X-10-grafiittireaktori ja B-reaktori saavuttivat kriittisyyden.

Hän oli myös vahvasti mukana kolminaisuuden testissä.

Enrico Fermin vaikutus ja hänen kollegansa

Fermi oli arvostettu opettaja ja sekä teoreettisen että kokeellisen fysiikan mestari, kuten olemme nähneet. Hänelle annettiin jopa lempinimi "Paavi".

Chicagossa tehtyjen valtavien saavutusten jälkeen Oppenheimer itse värväsi Fermin virallisesti Manhattan-projektiin. Enrico Fermistä tuli Los Alamosin laboratorion apulaisjohtaja vuonna 1944.

Fermi työnsi ensimmäisen uraanipolttoainesäilön Hanfordin epätoivoiseen B-reaktoriin. Työskennellessään John Wheelerin kanssa, Fermi auttoi määrittämään, että ksenonimyrkytys oli vastuussa reaktorin salaperäisestä sammuttamisesta.

Fermillä ei ollut pelkästään tärkeä rooli projektin aikana, vaan hän teki valtavan vaikutelman kollegoistaan. Muun muassa hänen läheinen ystävänsä Leona Marshall Libby muistaa myöhemmin:

"Hän oli hämmästyttävän viisas tieteellisen työn johtaja siinä mielessä, että hän tiesi tarkalleen missä olla varovainen, ja hän osasi hyvin usein arvata, milloin ei ollut tarpeellista tehdä tarkempia mittauksia. Hänellä oli erittäin hyvä käsitys ponnisteluista, jotka antoivat vaaditun tuloksen tuhlaamatta sitä "

Fermin julkaisemat teokset

Enrico Fermi kirjoitti lukuisia artikkeleita sekä teoreettisessa että kokeellisessa fysiikassa. Fermin tärkeimmät panokset fysiikkaan ovat seuraavat: -

- "Sulla quantizzazione del gas perfetto monoatomico",Repiä. Accad. Naz. Lincei, 1935 (myös vuonnaZ. Phys., 1936), joka koskee elektronisen kaasun ja Paulin periaatteen mukaisten hiukkasista valmistettujen kaasujen tilastojen perustaa.

- Useita julkaisuja julkaistuRepiä. Lincei, 1927-28, käsittele atomin tilastollista mallia (Thomas-Fermi-atomimalli) ja anna puolikvantitatiivinen menetelmä atomien ominaisuuksien laskemiseksi. Fermi julkaisi tämän työn jatkamisen volyymissa:Quantentheorie und Chemie, toim. H. Falkenhagen, Leipzig, 1928.

- "Uber die magnetischen Momente der AtomKerne",Z. Phys., 1930, on kvantitatiivinen teoria spektrilinjojen hyperhienoista rakenteista. Joidenkin ytimien magneettiset momentit johdetaan niistä.

- "Tentativo di una teoria dei raggi ß",Ricerca Scientifica, 1933 (myösZ. Phys., 1934) ehdottaa teoriaa ß-säteiden emissiosta, joka perustuu Paulin ensin ehdottamaan hypoteesiin neutriinon olemassaolosta.

Fermin viimeiset vuodet, hänen kuolemansa ja perintönsä

Enrico Fermi jatkoi työstään Chicagon yliopiston ydintutkimuksen instituutissa myöhempinä vuosina. Hän käänsi huomionsa korkean energian fysiikkaan ja johti tutkimuksia kosmisien säteiden alkuperästä ja teorioita kosmisen säteen hiukkasissa olevista fantastisista energioista.

Nämä teoriat kiertivät ajatusta universaalista magneettikentästä, joka toimi jättimäisenä kiihdyttimenä, joka ottaisi huomioon kosmisen säteen hiukkasissa olevat fantastiset energiat.

Enrico Fermi oli elämänsä aikana useissa akatemioissa ja "oppineissa" yhteisöissä Italiassa ja ulkomailla. Yksi niistä oli Italian kuninkaallinen akatemia vuonna 1929.

Hän oli itse asiassa yksi Royal Academyin 30 ensimmäisestä jäsenestä. Melko kunnia.

Fermi oli koko elämänsä ajan aina suuri kysyntä luennoitsijana. Hänelle annettiin useita kursseja Michiganin yliopistossa Ann Arbor ja Stanfordin yliopisto.

Enrico Fermi oli ensimmäinen erikoiskohteen vastaanottaja $50,000 palkinnon, jolla nyt on hänen nimensä, työstä atomilla.

Myöhempinä vuosina Enrico Fermi sairastaisi parantumatonta mahasyöpää ja vietti viimeiset kuukautensa Chicagossa lääkehoidossa.

Enrico Fermi, mies, joka auttoi antamaan maailmalle ydinreaktorin ja atomipommin, kuoli unessa 28. marraskuuta 1954.

Hän oli kotona Chicagossa, Illinoisissa.

Enrico Fermillä ja hänen vaimollaan Lauralla oli yksi poika Giulio ja yksi tytär Nella.

Ilmeisesti hänen suosikki harrastuksensa olivat kävely, vuorikiipeily ja talviurheilu, kun ei pelannut atomien kanssa.


Katso video: The Fermi Paradox. Top 3 Richest Person (Saattaa 2021).