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위대한 과학자들의 전기
페르미 엔리코. 과학자의 전기
브루노 폰테코르보(Bruno Pontecorvo)는 “위대한 이탈리아 물리학자 엔리코 페르미(Enrico Fermi)는 현대 과학자들 사이에서 특별한 위치를 차지하고 있습니다. 과학 연구에 대한 좁은 전문화가 전형적인 우리 시대에는 페르미(Fermi)라는 그런 보편적 물리학자를 지적하기 어렵습니다. XNUMX세기 과학계에 이론물리학, 실험물리학, 천문학, 기술물리학의 발전에 지대한 공헌을 한 인물의 등장은 보기 드문 현상이라 할 수 있다. . 엔리코 페르미는 29년 1901월 1918일 로마에서 태어났습니다. 그는 철도 직원인 Alberto Fermi와 교사인 née Ida de Gattis의 세 자녀 중 막내였습니다. 어린 시절에도 Enrico는 수학과 물리학에 뛰어난 소질을 보였습니다. 주로 독학의 결과로 얻은 이러한 과학에 대한 그의 탁월한 지식으로 인해 1923년 장학금을 받고 피사 대학교의 고등 사범 학교에 입학할 수 있었습니다. 그 후, Enrico는 로마 대학교 물리학 연구소 부교수인 상원 의원 Corbino의 후원 아래 로마 대학교에서 화학자들을 위한 수학 교사로 임시직을 받았습니다. 1924년 그는 독일, 괴팅겐, 막스 본으로 출장을 갔다. 페르미는 그다지 자신이 없었고 1925년 1926월부터 1926월까지 라이덴에서 함께 있었던 에렌페스트의 큰 도덕적 지원 덕분에 물리학자로서의 소명을 믿게 되었습니다. 이탈리아로 돌아온 페르미는 XNUMX년 XNUMX월부터 XNUMX년 가을까지 피렌체 대학에서 일했습니다. 여기에서 그는 "자유 부교수"의 첫 번째 학위를 받았으며, 가장 중요한 것은 양자 통계에 대한 그의 유명한 작업을 작성했다는 것입니다. XNUMX년 XNUMX월에 그는 로마 대학에서 새로 설립된 이론 물리학의 교수직을 맡았습니다. 여기에서 그는 젊은 물리학자 팀을 조직했습니다: Rasetti, Amaldi, Segre, Pontecorvo 및 기타 이들은 이탈리아 현대 물리학 학교를 구성했습니다. 1927년 로마 대학에 이론물리학의 첫 학장이 설립되었을 때 국제적 명성을 얻은 페르미가 학장으로 선출되었습니다. 1928년, 페르미는 로마의 유명한 유태인 집안의 로라 카폰과 결혼했습니다. 페르미 부부에게는 아들과 딸이 있었습니다. 여기 이탈리아의 수도에서 페르미는 주변의 여러 저명한 과학자들을 모아 이 나라 최초의 현대 물리학 학교를 설립했습니다. 국제 과학계에서는 페르미 그룹이라고 부르기 시작했습니다. XNUMX년 후, 페르미는 베니토 무솔리니에 의해 새로 설립된 이탈리아 왕립 아카데미 회원의 명예 직위에 임명되었습니다. 1932년대에 원자에는 두 가지 유형의 하전 입자가 포함되어 있다는 것이 일반적으로 받아들여졌습니다. 물리학자들은 핵이 전하가 없는 입자를 포함할 수 있는지 여부에 관심이 있었습니다. 전기적으로 중성인 입자를 탐지하기 위한 실험은 XNUMX년 James Chadwick이 중성자를 발견했을 때 절정에 달했습니다. 중성자는 물리학자, 특히 Werner Heisenberg가 거의 즉시 양성자의 핵 파트너로 인식했습니다. 1934년 Frédéric Joliot와 Irene Joliot-Curie는 인공 방사능을 발견했습니다. 붕소와 알루미늄의 핵에 알파 입자를 충돌시켜 그들은 처음으로 알려진 원소의 새로운 방사성 동위 원소를 만들었습니다. 이 발견은 광범위한 공명을 일으켰고 짧은 시간에 많은 새로운 방사성 동위 원소가 얻어졌습니다. 그러나 원자에 하전 입자가 충돌하면 전기 반발을 극복하기 위해 강력하고 값비싼 가속기에서 하전 입자를 가속해야 합니다. 입사 전자는 원자 전자에 의해 반발되고 양성자와 알파 입자는 같은 이름의 전하가 반발하는 것과 같은 방식으로 핵에 의해 반발됩니다. Fermi는 핵 반응을 시작하는 강력한 수단으로서 중성자의 중요성을 인식했습니다. 중성자는 전하가 없기 때문에 가속기가 필요하지 않습니다. 1934년 봄, 페르미는 중성자로 원소를 조사하기 시작했습니다. 의외였고 대담했다. O. Frisch는 "내 반응과 다른 많은 사람들의 반응은 회의적이었다는 것을 기억합니다. 페르미 실험은 알파 입자보다 중성자가 훨씬 적었기 때문에 무의미하게 보였습니다."라고 썼습니다. 25년 1934월 47일자 첫 번째 통신에서 페르미는 알루미늄과 불소에 충격을 가하여 전자를 방출하는 나트륨과 질소 동위원소를 얻었다고 보고했습니다. 중성자 충격의 방법은 매우 효과적인 것으로 판명되었으며 Fermi는 이 높은 핵분열 효율이 "알파 입자 및 양성자의 소스와 비교하여 기존 중성자 소스의 약점을 완전히 보상한다"고 썼습니다. 그는 이 방법으로 연구한 XNUMX개 요소 중 XNUMX개를 활성화했습니다. 성공에 고무된 그는 F. Razetti 및 O. d'Agostino와 협력하여 토륨과 우라늄과 같은 중원소의 중성자 폭격을 수행했습니다. "실험을 통해 이전에 일반적인 활성 불순물로부터 정제된 두 원소가 중성자와 충돌할 때 강력하게 활성화될 수 있음이 나타났습니다." 자연 발생 원소 중 가장 무거운 86번째 원소인 우라늄을 폭격하여 복잡한 동위원소 혼합물을 생성했습니다. 화학 분석은 우라늄의 동위 원소 또는 이웃 원소의 동위 원소를 감지하지 못했습니다 (또한 분석 결과는 91에서 93까지의 숫자를 가진 모든 원소의 존재를 제외했습니다). 실험자들이 처음으로 원자번호 1938번의 새로운 인공 원소를 얻는 데 성공했다는 의혹이 제기되었고, 페르미는 불쾌하게도 연구소장인 오르소 코르비노가 기다리지 않고 XNUMX번째 원소의 성공적인 합성을 발표했다. 제어 테스트. 실제로 페르미는 그것을 얻지 못했습니다. 그러나 그는 자신도 모르게 우라늄을 분열시켜 무거운 핵을 두 개 이상의 파편과 다른 파편으로 쪼개었다. 우라늄 핵분열은 Otto Hahn, Lise Meitner 및 Fritz Strassmann에 의해 XNUMX년에 발견되었습니다. Rutherford는 큰 관심을 가지고 Fermi의 실험을 따랐습니다. 일찍이 23년 1934월 XNUMX일에 그는 그에게 다음과 같이 썼습니다. "당신의 결과는 매우 흥미롭고, 미래에 우리가 이러한 변형의 실제 메커니즘에 대한 더 많은 정보를 얻을 수 있을 것이라는 데는 의심의 여지가 없습니다." 22년 1934월 XNUMX일 페르미는 근본적인 발견을 했습니다. 중성자 소스와 활성화된 은 실린더 사이에 파라핀 쐐기를 배치함으로써 Fermi는 쐐기가 중성자 활동을 감소시키지 않고 약간 증가시키는 것을 알아차렸습니다. Fermi는 이 효과가 명백히 파라핀에 수소가 존재하기 때문이라고 결론지었고 많은 수의 수소 함유 원소가 분열 활동에 어떻게 영향을 미치는지 테스트하기로 결정했습니다. 먼저 파라핀으로 실험을 수행한 다음 물로 실험을 수행한 Fermi는 활성이 수백 배 증가했다고 말했습니다. 페르미의 실험은 느린 중성자의 엄청난 효율을 보여주었습니다. 그러나 놀라운 실험 결과 외에도 같은 해에 Fermi는 놀라운 이론적 성과를 달성했습니다. 이미 1933년 1934월호에 베타 붕괴에 대한 그의 예비 생각이 이탈리아 과학 저널에 실렸습니다. XNUMX년 초에 그의 고전 논문 "베타 광선 이론"이 출판되었습니다. 저자의 기사 요약은 다음과 같습니다. "중성미자의 존재를 기반으로 한 베타 붕괴의 정량적 이론이 제안되는 반면, 전자와 중성미자의 방출은 방사선 이론에서 여기 원자에 의한 광 양자 방출과 유추하여 고려됩니다. 공식은 핵의 수명과 베타선의 연속 스펙트럼 형태에서 파생되며 얻은 공식을 실험과 비교합니다. 이 이론에서 페르미는 중성미자 가설과 핵의 양성자-중성자 모델에 생명을 불어넣었으며 이 모델에 대해 하이젠베르크가 제안한 등장 스핀 가설도 받아들였습니다. 페르미가 표현한 아이디어를 바탕으로 유카와 히데키는 1935년에 현재 파이 중간자 또는 파이온으로 알려진 새로운 소립자의 존재를 예측했습니다. F. Razetti는 Fermi의 이론에 대해 논평하면서 다음과 같이 썼습니다. "그가 이것을 기반으로 구축한 이론은 핵 물리학의 혁명적 발전의 거의 변하지 않은 XNUMX년을 견딜 수 있는 것으로 밝혀졌습니다. 물리학 이론은 거의 탄생하지 않는다는 것을 알 수 있습니다. 그런 최종 형태로." 한편 이탈리아에서는 무솔리니의 파시스트 독재가 점점 더 강해지고 있었다. 1935년 이탈리아의 에티오피아 침략으로 국제연맹 회원국들이 경제 제재를 가했고, 1936년 이탈리아는 나치 독일과 동맹을 맺었다. 로마 대학의 페르미 그룹이 붕괴되기 시작했습니다. 1938년 XNUMX월 이탈리아 정부가 반유대주의 민법을 통과시킨 후 페르미와 그의 유태인 아내는 미국으로 이민을 가기로 결정했습니다. 물리학 교수직을 맡아달라는 콜롬비아 대학의 초청을 수락한 페르미는 이탈리아 당국에 XNUMX개월 동안 미국을 떠날 것이라고 알렸다. 1938년 페르미는 노벨 물리학상을 수상했습니다. 노벨 위원회의 결정에 따르면 페르미는 "중성자를 조사하여 얻은 새로운 방사성 원소의 존재와 이와 관련된 느린 중성자에 의한 핵 반응의 발견에 대한 증거"로 페르미에게 상을 수여했습니다. "페르미의 뛰어난 발견과 함께 실험자로서의 기술, 그의 놀라운 독창성과 직관력은 핵 구조에 대한 새로운 시각을 제시하고 원자 연구의 미래 발전을 위한 새로운 지평을 열어 보편적인 인정을 받았습니다." 스웨덴 왕립과학원의 Hans Pleyel이 수상자를 소개하고 있습니다. 1938년 XNUMX월 스톡홀름에서 열린 시상식에서 페르미는 스웨덴 왕에게 파시스트 경례를 하는 대신 악수를 했다. 이에 대해 이탈리아 언론에서 공격을 받았다. 축하 직후 페르미는 해외로 떠났다. 미국에 도착한 페르미는 당시의 모든 이민자들과 마찬가지로 지능 검사를 통과해야 했습니다. 노벨상 수상자는 15와 27을 더하고 29를 2로 나누라는 요청을 받았습니다. Fermi 가족이 뉴욕에 상륙한 직후 Niels Bohr는 코펜하겐에서 미국으로 건너와 Princeton Institute for Basic Research에서 몇 달을 보냈습니다. Bohr는 Hahn, Meitner 및 Strassmann이 우라늄에 중성자를 충돌시켜 핵분열을 발견했다고 보고했습니다. 많은 물리학자들이 연쇄 반응의 가능성에 대해 논의하기 시작했습니다. 연쇄 반응을 수행하기 위해 페르미는 그러한 반응이 가능한지, 제어 가능한지 여부를 결정할 수 있는 계획 실험에 착수했습니다. 1939년 해군과의 협상에서 Fermi는 강력한 에너지 방출과 연쇄 반응을 기반으로 한 원자 무기를 만들 가능성을 처음 언급했습니다. 그는 연구를 계속하기 위해 연방 기금을 받았습니다. 그의 연구 과정에서 Fermi와 그의 전 제자였던 이탈리아 물리학자 Emilio Segre는 당시 발견되지 않은 원소인 플루토늄을 원자 폭탄의 "폭발물"로 사용할 가능성을 확립했습니다. 질량 번호 239의 원소인 플루토늄은 아직 알려지지 않았지만 두 과학자 모두 그러한 원소가 핵분열성이고 우라늄-238로 중성자를 포획하여 우라늄 원자로에서 생산할 수 있다고 확신했습니다. 1942년 미국에서 맨하탄 프로젝트가 원자 폭탄 생성 작업을 위해 만들어졌을 때 연쇄 반응을 연구하고 플루토늄을 얻는 책임은 "적대국의 외국 주체"라는 지위를 가진 페르미에게 할당되었습니다. 법적 관점에서 "권한" 이듬해 연구는 컬럼비아 대학에서 시카고 대학으로 이전되었으며, 그곳에서 페르미는 우라늄 위원회의 이론적인 측면 소과장으로서 세계 최초의 원자로 건설을 감독했습니다. 대학의 Stagg Field 축구 경기장의 스탠드. 세워진 원자로는 연쇄 반응(중성자를 늦춤)의 속도를 억제하기 위해 흑연(순수 탄소) 막대로 만들어졌기 때문에 기술 용어로 "힙"이라고 불렀습니다. 흑연 막대 사이에 우라늄과 산화우라늄을 넣었습니다. 2년 1942월 XNUMX일, 중성자 흡수 카드뮴 제어 막대가 세계 최초의 자체 유지 연쇄 반응을 시작하기 위해 천천히 확장되었습니다. John Cockcroft는 나중에 "Fermi가 원자 시대의 문을 열었음이 분명했습니다."라고 썼습니다. 얼마 후, Fermi는 Robert Oppenheimer의 지시에 따라 뉴멕시코주의 고도로 분류된 Los Alamos에서 원자 폭탄을 만들기 위해 만들어진 새로운 실험실에서 현대 물리학과의 책임자로 임명되었습니다. 페르미와 그의 가족은 1944년 16월에 미국 시민이 되었고 다음 달에 로스 알라모스로 이사했습니다. 페르미는 1945년 1945월 XNUMX일 뉴멕시코 주 앨러모고도 근처에서 최초의 원자폭탄 폭발을 목격했습니다. XNUMX년 XNUMX월 일본 히로시마와 나가사키에 원자폭탄이 떨어졌다. 전쟁이 끝난 후 페르미는 시카고 대학교로 돌아와 물리학 교수가 되었고 시카고 대학교에 새로 설립된 핵 연구 연구소의 회원이 되었습니다. Fermi는 훌륭한 교사였으며 탁월한 강사로 유명했습니다. 그의 대학원생 중에는 Murray Gell-Mann, Yang Zhenning, Li Zhengdao, Owen Chamberlain이 있습니다. 1945년 시카고에서 사이클로트론(입자 가속기)의 건설을 완료한 후 Fermi는 최근에 발견된 파이 중간자와 중성자 사이의 상호 작용을 연구하기 위한 실험을 시작했습니다. 페르미는 또한 우주선의 기원과 높은 에너지의 근원에 대한 이론적 설명에 속합니다. 뛰어난 지성과 무한한 에너지를 지닌 페르미는 등산, 겨울 스포츠, 테니스를 좋아했습니다. 그는 28년 1954월 XNUMX일 XNUMX세가 된 직후 시카고에 있는 자택에서 위암으로 사망했습니다. 이듬해 새로운 XNUMX번째 원소는 그의 이름을 따서 페르뮴으로 명명되었습니다. 저자: Samin D.K.
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