恩利克·费米(意大利文:Enrico Fermi,1901年9月29日—1954年11月28日),美籍意大利物理学家,意大利皇家学院院士,
诺贝尔物理学奖获得者,
美国国家科学院院士,爱丁堡皇家学院院士,生前是美国
芝加哥大学物理学教授。
人物生平
1901年9月29日,恩利克·费米出生于意大利罗马。
1918年,高中毕业后进入比萨高等师范学院(Scuola Normale Superiore of Pisa)就读。
1922年,从比萨高等师范学院毕业,获得物理学博士学位(Laurea degree in physics)。
1923年,获得意大利政府奖学金(scholarship)前往德国,在哥廷根大学
马克斯·玻恩(Max Born)的指导下从事研究工作。
1924年,前往荷兰莱顿研究所工作。
1926年—1938年,担任罗马大学(University of Rome)理论物理学教授(Professor of Theoretical Physics)。
1929年,被
贝尼托·墨索里尼(Benito Mussolini)任命为意大利皇家学院院士。
1938年,获得诺贝尔物理学奖;12月,带着全家前往
斯德哥尔摩接受诺贝尔奖,此后为了逃避意大利的反犹太主义法律(Italy's anti-Semitic laws),就没有返回意大利,与家人一起移居美国。
1939年1月,进入哥伦比亚大学(Columbia University)工作,并在美国进行了第一次裂变实验(fission experiment)。
1942年,进入芝加哥大学冶金实验室(University of Chicago's Metallurgical Laboratory)从事钚和反应堆研究。
1944年7月,被洛斯·阿拉莫斯国家试验室(Los Alamos National Laboratory)第一任主任
罗伯特·奥本海默(Robert Oppenheimer)聘任为部门负责人和副主任,并参与曼哈顿计划(Manhattan Project);9月,以费米的名字命名,新的F部门成立;9月,成为美国公民(American citizen)。
1945年,从洛斯·阿拉莫斯搬到芝加哥;7月,担任芝加哥大学物理学教授(Professor of physics);同年,当选为美国国家科学院院士。
1954年11月28日,在伊利诺伊州芝加哥因胃癌(Stomach cancer)逝世,终年53岁。
1976年,入选美国国家发明家名人堂(National Inventors Hall of Fame)。
主要成就
科研成就
1926年,恩利克·费米在他的第一篇主要论文“Sulla quantizzazione del gas perfetto monoatomico (in Italian)”中发展了量子统计⼒学,用来描述由⼤量满⾜
泡利不相容原理(Pauli's exclusion principle)的费⽶⼦组成的系统中,粒⼦处在不同量⼦态上的统计规律,同时
保罗·狄拉克也独立发现了这一规律,因此称为费⽶—狄拉克统计(Fermi-Dirac statistics)。
1942年12月1日,恩利克·费米指导设计和制造出来的第一台可控核反应堆(self-sustaining nuclear reaction)首次运转成功,被命名为“芝加哥一号堆”(Chicago Pile-1)。
1943年10月4日,见证了X-10石墨反应堆进入临界状态。
1945年7月16日,恩利克·费米见证了在美国新墨西哥州的
阿拉莫戈多沙漠中世界上第一颗原子弹,代号为“Gadget”的核弹试爆(Trinity test),并正确计算了Gadget的当量。
恩利克·费米最后几年主要从事高能物理的研究,1949年揭示宇宙线中原粒子的加速机制,研究了π介子、μ子和核子的相互作用,并提出宇宙线起源理论。1949年与
杨振宁合作,提出基本粒子的第一个复合模型。1952年发现了第一个强子共振──同位旋四重态。
恩利克·费米生前在《自然(Nature)》《物理评论(Physical Review)》《理论物理学进展(Progress of theoretical physics)》等学术期刊上发表250多篇科学论文,代表论文有:
Fermi E. Über die Theorie des Stoßes zwischen Atomen und elektrisch geladenen Teilchen[J]. Zeitschrift für Physik, 1924, 29(1): 315-327.
Fermi E. Zur Quantelung des idealen einatomigen Gases[J]. Zeitschrift für Physik, 1926, 36(11-12): 902-912.
Fermi E. Statistical method to determine some properties of atoms[J]. Rend. Accad. Naz. Lincei, 1927, 6(602-607): 5.
Fermi E. Eine statistische Methode zur Bestimmung einiger Eigenschaften des Atoms und ihre Anwendung auf die Theorie des periodischen Systems der Elemente[J]. Zeitschrift für Physik, 1928, 48(1-2): 73-79.
Fermi E. Magnetic moments of atomic nuclei[J]. Nature, 1930, 125(3140): 16-16.
Fermi E. Über den ramaneffekt des kohlendioxyds[J]. Zeitschrift für Physik, 1931, 71(3-4): 250-259.
Fermi E. Quantum theory of radiation[J]. Reviews of modern physics, 1932, 4(1): 87.
Fermi E, Amaldi E, D'Agostino O, et al. Artificial radioactivity produced by neutron bombardment[J]. Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Containing Papers of a Mathematical and Physical Character, 1934, 146(857): 483-500.
Fermi E. Versuch einer Theorie der β-Strahlen. I[J]. Zeitschrift für Physik, 1934, 88(3-4): 161-177.
Fermi E. Radioactivity induced by neutron bombardment[J]. Nature, 1934, 133(3368): 757-757.
Fermi E. The ionization loss of energy in gases and in condensed materials[J]. Physical Review, 1940, 57(6): 485.
Fermi E. The development of the first chain reacting pile[J]. Proceedings of the American Philosophical Society, 1946, 90(1): 20-24.
Fermi E, Marshall L. Interference phenomena of slow neutrons[J]. Physical Review, 1947, 71(10): 666.
Fermi E, Teller E. The capture of negative mesotrons in matter[J]. Physical Review, 1947, 72(5): 399.
Fermi E, Marshall L. On the interaction between neutrons and electrons[J]. Physical Review, 1947, 72(12): 1139.
Fermi E, Richtmyer R D. Note on census-taking in Monte-Carlo calculations[R]. Los Alamos Scientific Laboratory, Los Alamos, NM (United States), 1948.
Fermi E, Yang C N. Are mesons elementary particles?[J]. Physical Review, 1949, 76(12): 1739.
Fermi E. On the origin of the cosmic radiation[J]. Physical review, 1949, 75(8): 1169.
Fermi E. High energy nuclear events[J]. Progress of theoretical physics, 1950, 5(4): 570-583.
Fermi E. Angular distribution of the pions produced in high energy nuclear collisions[J]. Physical Review, 1951, 81(5): 683.
Fermi E. Experimental production of a divergent chain reaction[J]. American Journal of Physics, 1952, 20(9): 536-558.
Fermi E. Numerical solution of a minimum problem[R]. Los Alamos Scientific Lab., Los Alamos, NM, 1952.
Fermi E, Pasta P, Ulam S, et al. Studies of the nonlinear problems[R]. Los Alamos National Lab.(LANL), Los Alamos, NM (United States), 1955.
人才培养
1949年,恩利克·费米在芝加哥大学讲授课程“核物理”的笔记整理出版了《核物理(Nuclear Physics)》。
1954年,恩利克·费米在芝加哥大学讲授量子力学基本知识时,在每节课结束时都会为他的学生创造一个问题,这些具有挑战性的练习没有包含在费米的笔记中,但保存在他的学生的笔记中。《量子力学笔记(Notes on Quantum Mechanics)》(第二版)中包括一组由他以前的学生罗伯特·施卢特(Robert A. Schluter)编写了这些问题。
荣誉表彰
社会任职
个人生活
恩利克·费米的父亲阿尔贝托·费米(Alberto Fermi)是交通部总督察,母亲艾达·德·加蒂斯(Ida De Gattis)是小学教师。
恩利克·费米的妻子劳拉·卡彭(Laura Capon)具有犹太血统,这也导致此后为了逃避意大利的反犹太主义法律而全家移居美国。
1938年,德国威廉皇家化学研究所的两位化学家
奥托·哈恩(Otto Hahn)和
弗里茨·施特拉斯曼( Fritz Strassmann),与女物理学家
莉泽·迈特纳(Lise Meitner)合作,试验用慢中子轰击铀元素,而且用化学方法分离和检验核反应的产物,获得了令人难以置信的结果:铀核在中子的轰击下,分裂成大致相等的两半,它们不是93号新元素,而是56号元素钡,原子核的这一种变化现象过去还从未发现过。
1938年11月22日,在诺贝尔奖颁发后的12天,奥托·哈恩把分裂原子的报告寄往柏林《自然科学》杂志,该杂志1939年1月便登出了哈恩的论文,推翻了恩利克·费米的实验结果,说明诺贝尔奖搞错了。听到这个消息,恩利克·费米的第一个反应是来到哥伦比亚大学实验室,利用那里较好的设备,重复了奥托·哈恩的试验,结果和他的试验一样。费米坦率地检讨和总结了自己的错误判断。在裂变理论基础上,费米很快提出一种假说:当铀核裂变时,会放射出中子,这些中子又会击中其它铀核,于是就会发生一连串的反应,直到全部原子被分裂,这就是链式反应理论。
人物评价
恩利克·费米将他的研究重点放在原子核上,为β衰变理论做出了贡献(Fermi began to focus his research on the atomic nucleus, contributing to beta decay theory)。(洛斯·阿拉莫斯国家试验室评)
。(费米国家加速器实验室评)
后世纪念
费米子(Fermion)是指在一组由全同粒子组成的体系中,如果在体系的一个量子态(即由一套量子数所确定的微观状态)上只允许容纳一个粒子。由
保罗·狄拉克给出,纪念恩利克·费米在这领域所作的贡献。
镄(Fermium)为人造放射性元素,元素符号为Fm, 金属元素。化学性质类似稀土元素。1952年,美国加州大学伯克利分校教授吉奥索带领团队首次发现镄,而后为了纪念物理学家费米将此元素命名为镄。
1954年,美国政府机构原子能委员会设立
费米奖(Enrico Fermi Award),他是一项国际奖,恩利克·费米去世前成为首位获奖者,奖金为32万5千美元。费米奖每年颁发一次,用来奖励在核物理有高度成就的杰出人士,候选人由美国全国科学院院士、各科学技术学会的官员投票选出。
1955年11月,芝加哥大学核研究所(The Institute for Nuclear Studies)更名为恩利克·费米核研究所(The Enrico Fermi Institute for Nuclear Studies);1968年1月,更名为恩利克·费米研究所(The Enrico Fermi Institute)。
1967年,以恩利克·费米名字命名的
费米国家加速器实验室(Fermi National Accelerator Laboratory,缩写为Fermilab或FNAL)建立,这是美国物理学研究中心之一,位于美国伊利诺斯州巴达维亚附近的草原上。它官方上属于美国能源部(United States Department of Energy),但也隶属于芝加哥大学和
大学研究协会(Universities Research Association),并由这两个机构负责其运作。