Энрико Ферми


Сдавался/использовался	1999г., Елецкий пединститут
	Загрузить архив:
	Файл: 240-2412.zip (8kb [zip], Скачиваний: 64) скачать

После открытия искусственной радиоактивностиработыпоее

исследованию иполучениюновых изотоповразвернулисьшироким

фронтом. Наиболее плодотворными в этом направлении оказались опы-

ты Энрико Ферми (1901-1954). "Великий итальянский физик Э.Ферми,-

писал Бруно Понтекорво,- занимает особое место среди современных

ученых: в наше время,когда узкая специализация в научных иссле-

дованиях стала типичной,трудно указать столь жеуниверсального

физика, каким был Ферми. Можно даже сказать, что появление на на-

учной арене XX в.человека, который внес такой громадный вклад в

развитие теоретическойи экспериментальной физики,астрономии и

технической физики,- явление скорее уникальное, чем редкое."

Ферми родился 29 сентября 1901 года в Риме, в семье служаще-

го. У Энрико очень рано проявились большие способности кточным

наукам, в частности к физике и математике.

Осенью 1919 г. Ферми поступил одновременно в Высшую Нормаль-

ную школу и на физико-математический факультет Пизанского универ-

ситета. Для поступления в Высшую школу нужно было выдержать очень

трудный вступительный экзамен.Ученик Нормальной школы автомати-

чески становился и студентом университета,причем обучение таких

студентов в университете было бесплатным.

Будучи студентом,Ферми стремится познать новые отрасли фи-

зики, касающиеся строения материи и квантовой теории. Но эти раз-

делы не культивировались в Италии,по ним не читалисьуниверси-

тетские курсы.Что касается классической физики и теории относи-

тельности, то их,как вспоминал позднее уже знаменитый Ферми,в

те годы он знал так же, как и в 1934 г.

Еще будучи студентом,Ферми много работаетвлаборатории

университета. В 1922 г.он выполняет экспериментальную дипломную

работу по оптике рентгеновских лучей, успешно защищает ее и полу-

чает диплом об окончании университета с высшей оценкой. В этом же

- 2 -

году и с такой же оценкой он получает диплом об окончании Высшей

Нормальной школы.

В январе 1923 г. Ферми по направлению Министерства образова-

ния уезжаетдля совершенствования в Геттинген к М.Борну.В Гет-

тингене Ферми выполнил самостоятельно ряд работ.Одна из них, по

теоретической физике,понравиласьП.Эренфесту, и он написал об

этом Ферми. Это привело к тому, что с сентября по декабрь 1924 г.

Э.Ферми обучаетсяв Лейдене у Эренфеста - известного физика-тео-

ретика. Именно под влиянием Эренфеста Ферми приобретаетуверен-

ность в своих силах;у него появляются характерные черты серьез-

ного исследователя: стремление к конкретности во всем, умение вы-

делять главное, исключительный здравый смысл. И в дальнейшем поч-

ти все теории Ферми создает для того,чтобы объяснитьповедение

определенной экспериментальной кривой,"странность"какого-то

экспериментального факта.

С января 1925 до осени 1926 г. Ферми работает временным про-

фессором во Флоренции,читая лекции по теоретической механикеи

математической физике.Здесь он получает свою первую ученую сте-

пень "свободного доцента", создает знаменитую работу по квантовой

статистике ипишет блестящую книгу "Введение в атомную физику",

которая позднее стала основным учебником по теоретической физике

для студентов университетов.

В 1926 г. в Римском университете, собственно, специально для

Ферми создаетсякафедратеоретической физики.Осенью1926 г.

25-летний Э.Ферми успешно выдерживает конкурсизанимает долж-

ность профессорастоличногоуниверситета, проработавв нем до

1938 г.

Одним из главных итогов деятельности Ферми в этот период бы-

- 3 -

ло созданием им итальянской школы физики.Когда Ферми в 1926г.

начал работать в Римском университете,там не было никакого исс-

ледовательского коллектива.Ферми сразу же начал создавать такой

коллектив изсотрудников университета и своих наиболее способных

учеников. Вскоре вокруг него сформировалось ядро этой школы: Ра-

зетти, Сегре, Амальди, Понтекорво, Майорана и др.

Лекции Ферми в университете по квантовой механике,атомной

физике, математической физике, термодинамике и его любимой геофи-

зике отличались большой ясностью и стройностью изложения. В физи-

ке, по мнению Ферми,нет места для путаных мыслей,а физическая

сущность любого,действительно понимаемоговопроса можетбыть

объяснена безпомощисложных формул.И это Ферми прекрасно ил-

люстрировал своими собственными работами и своим стилем. Вот как

об этом вспоминал Г.Бете:"Метод работы Ферми над теоретическими

проблемами больше всего поражал меня своей простотой. Он мог про-

никнуть всущество любой задачи,какой бы сложной она не каза-

лась. Он срывал с нее покров математических усложнений и ненужно-

го формализма. С помощью такого метода он мог, часто не более чем

за полчаса,решить весьма сложную физическую задачу. Он был мас-

тером полученияважных результатов минимальными усилиями и прос-

тейшим математическим аппаратом".

Кипучая теоретическаядеятельность Ферми в период с 1926 по

1933 г. шла по трем главным направлениям. Во-первых, в этот пери-

од, освоив квантовую механику, он успешно развивал ее, объяснял и

пропагандировал в научных кругах.Но,как вспоминает Сегре, эти

проповеди имелибольшойуспех умолодежи и ничтожный у ученых

старшего поколения.Второе направление деятельностиФермибыло

связано со статической механикой. В-третьих, своими теоретически-

- 4 -

ми работами Ферми внес большой вклад в учение о структуре атомов

и молекул. Совокупность работ в этой области составила книгу "Мо-

лекулы и кристаллы".

После 1933 г.Ферми целиком погружается в проблемы ядерной

физики. В 1934 г. он создает теорию7 b0-распада. Суть ее состояла в

том, что при 7b0-распаде кроме электрона испускается еще нейтрино -

маленький нейтрон.Эта теория Ферми явилась прототипом современ-

ной теориивзаимодействияэлементарных частиц."Построенная им

теория оказалась способной выдержать почти без изменениядвас

половиной десятилетияреволюционногоразвития ядернойфизики.

Можно было бы заметить,что физическая теория редко рождаетсяв

столь окончательной форме",- писал о теории 7b0-распада Ф.Разетти.

В 1934 г. Э.Ферми выполняет первые крупные экспериментальные

работы в области ядерной физики, связанные с облучением элементов

нейтронами. Сразу же после открытия И.и Ф.Жолио-Кюри искусс-

твенной радиоактивности Ферми пришел к выводу, что нейтроны, пос-

кольку они не имеют заряда и не будут отталкиваться ядрами, долж-

ны бытьнаиболее эффективным орудием для получения радиоактивных

элементов. И если все физики после открытия И.иФ. Жолио-Кюри

заторопились повторитьих опыты,то "только у Ферми,по словам

О.Фриша, хватило ума выбрать оригинальное направление, оказавшее-

ся наредкость плодотворным".Ферми со свойственной ему кипучей

энергией начал облучать нейтронами почти все элементы. В резуль-

тате этихэкспериментов было получено более 60 новых радиоактив-

ных изотопов и открыто замедление нейтронов.

Работа группыФерми получила очень высокую оценку в научном

мире. Есликоротко оценить итоги этих исследований. то следует

сказать, что они явились началом новой области физики - нейтрон-

- 5 -

ной. Открытиеэффектазамедления нейтронов (эффект Ферми),по

словам Понтекорво,открыло "новую главу ядерной физики,а также

новую область техники, как мы говорим сегодня,- атомную технику".

За серию работ по получениюрадиоактивных элементовпутем

нейтронной бомбардировкии за открытие ядерных реакций под дейс-

твием медленных нейтронов в 1938 г. Э.Ферми была присуждена Нобе-

левская премия.Выехавза ееполучениемв Стокгольм вместе с

семьей, Ферми не вернулся в Италию, где фашистская диктатура Мус-

солини по существу ликвидировала условия для нормальнойнаучной

работы.

В январе 1939 г.Э.Ферми высказывает мысль, что при делении

урана следуетожидатьиспускания быстрых нейтронов и что,если

число вылетевших нейтронов будет больше,чем числопоглощенных,

путь кцепной реакциибудетоткрыт. Поставленный эксперимент

подтвердил наличие быстрых нейтронов,хотя их число на одинакт

деления осталось не очень определенным. В это время Ферми начина-

ет работать над теорией цепной реакции в уран-графитовой системе.

К весне 1941 г. эта теория была разработана, и летом началась се-

рия экспериментов,главной задачейкоторых являлосьизмерение

нейтронного потока.Было сделано около тридцати опытов, и в июне

1942 г. был получен коэффициент размножения нейтронов больше еди-

ницы. Этоозначало возможность получения цепной реакции в доста-

точно большой решетке из урана и графита и послужило началом раз-

работки конструкции реактора. Ферми, как всегда сделал поправку к

полученному значению коэффициента размножения и учел это в разме-

рах планируемого котла.Кроме того,боясь, что атмосферный азот

будет хорошо поглощать нейтроны,Ферми настоял на том, чтобы все

огромное устройство было помещено в гигантскую палатку из материи

- 6 -

для оболочек аэростатов.Так появилась возможностьподдерживать

соответствующий состав атмосферы,окружающей реактор.Постройка

реактора началась в Чикаго в октябре,азакончилась 2декабря

1942 г. После запуска реактора Ферми работает над проблемами мир-

ного и военного использования атомной энергии.

В науке науке Ферми всегда оставался молодым, энергичным и

одержимым. В возрасте около 50 лет,имея богатейший запас знаний

в областиядерной энергетики и прекрасную базу для исследований,

Ферми изменяет направление своей научной деятельности и начинает

заниматься областьючастицвысоких энергийи астрофизикой.И

здесь он достиг замечательных результатов.

Одной из особенностей физических идей Ферми является их дол-

голетие. Ряд последних работ великогоученогобыл оцененлишь

после его смерти. Одной из них является совместная работа Ферми и

Ч.Янга по составным моделям элементарных частиц. Когда она появи-

лась, то многие,даже маститые физики-теоретики были удивлены ее

"бессодержательностью". Но прошло время,и на основе работы Фер-

ми - Янга появились новые модельные схемы, сыгравшие большую роль

в развитии физики элементарных частиц.Одной из последнихтаких

моделей является модель кварков.

На склоне летФерми,по словам Сегре,собирался написать

книгу, посвященную тем трудным вопросам физики, о которыхчасто

говорят "как хорошо известно","как нетрудно показать" и т.п. Он

начал даже собирать вопросы,лишь кажущиеся элементарными. Но, к

сожалению, унего неосталось на это времени.Когда в 1946 г.

Ферми оценивал,что имуже сделано,онсказал Сегре:"Одна

треть". Дветрети он собирался еще сделать,до предела уплотняя

свой рабочий день.Ферми с олимпийским спокойствиемработалдо

- 7 -

самого конца своей жизни.

Ферми умер 28 ноября 1954 г.,в возрасте всего лишь 53 лет.

Трудно представить,что мог бы сделать великий физик, если бы он

прожил еще лет 15-20. Но и та "одна треть", которую успел сделать

Ферми из намеченного им плана и которая,пословам Понтекорво,

достойна 6-8Нобелевских премий,навсегда сохранит в науке имя

этого исключительного одаренного ученого.