Enrico Fermi and his discovery (стр. 2 из 3)

Basic Facts:

There are eighteen known isotopes and all of them are radio active. Fermium is made by subjecting elements like uranium and plotomium to intense nuetron bombardment.

Isotope:

17 radioisotopes of fermium have been characterized, with the most stable being ²⁵⁷Fm with a half-life of 100.5 days, ²⁵³Fm with a half-life of 3 days, ²⁵²Fm with a half-life of 25.39 hours, and ²⁵⁵Fm with a half-life of 20.07 hours. All of the remaining radioactive isotopes have half-lives that are less than 5.4 hours, and the majority of these have half-lives that are less than 3 minutes. This element also has 1 meta state, ^250mFm (t_½ 1.8 seconds). The isotopes of fermium range in atomic weight from 242.073 amu (²⁴²Fm) to 259.101 amu (²⁵⁹Fm).

Notable characteristics:

Only small amounts of fermium have ever been produced or isolated. Thus relatively little is known about its chemical properties. Only the (III) oxidation state of the element appears to exist in aqueous solution. Fm and heavier [[isotope]]s can be synthesized by intense neutron bombardment of lighter elements especially uranium and plutonium.

«С фермием в вашей крови вы будете жить долго!»

Глава 1. Биография

Физика в Риме

Энрико Ферми родился в Риме, Италии. Его отцом был Альберто Ферми, Старший инспектор Министерства Коммуникаций, и его матерью была Ида де Гаттис. Молодой мальчик он любил изучать физику и математику и разделил свои интересы с братом Джульо. Когда Джульо неожиданно умер от нарыва горла в 1915, Энрико был в обезумевшем состоянии, и с головой погрузился в научное исследование, чтобы отвлечь себя. Позже, Энрико оказывал поддержку студенту по имени Энрико Персико, и они оба были заняты в научных проектах, таких как построения гироскопов, и измерения магнитного поля земли. Он посещал местную среднюю школу и его ранняя способность к математике и физике была признана и поощрена коллегами его отца, среди которых был Амидей. В 1918 году он получил место в Скуоле Нормейле Супериоре. Он провел четыре года в Университете В Пизе и в 1922 году получил докторскую степень по физике.

Советником доктора философии Ферми был Луиджи Пуссианти. В 1924 ферми провел семестр в Геттингене, и затем остался на несколько месяцев в Лейдене с Полом Эхренфестом. С января 1925 до осени 1926 он находился в Университете Флоренции.

В 1926 году Ферми открыл статистические законы, в настоящее время известные как «Статистика Ферми».

Когда ему было только 24 года, Ферми стал профессором в Риме (первой атомной физики в Италии, созданной для него профессором Орсо Марио Корбино, директором Института Физики). Корбино помог Ферми подобрать ему команду, к которой вскоре присоединились такие известные ученые как Эдуардо Амальди, Бруно Понтекорво, Франко Разетти и Эмильо Сегре.

В течение этого времени в Риме, Ферми и его группа сделали важные вклады во многие практические и теоретические аспекты физики. Некоторые из них включают теорию бета распада, и открытия медленных нейтронов, которые были основой для работы ядерных реакторов. Его группа также систематически бомбардировала элементы нейтронами, и в течение их экспериментов с ураном, наблюдалось ядерное расщепление. В то время считали расщепление не невозможны. В то время люди считали, что элементы с более высоким атомным числом образуются нейтронной бомбардировкой более легких элементов, никто не ожидал, что нейтроны имеют достаточно энергии чтобы разложить более тяжелый атом на два легких элемента. Однако, химик Ида Ноддак раскритиковал работу Ферми и предположил, что некоторые из его экспериментов, могли произвести более легкие элементы. В то время, Ферми отклонил эту возможность на основе вычислений.

Ферми был известен за его простоту в решении проблем. Когда бы ни было возможно, он избегал усложненной математики и получал быстрые результаты, основанные на оценках порядка величины. Это качество было исключительным и повлияло на многих физиков, которые работали с ним, таких как Ганс Безэ, который провел два семестра, работая с Ферми в начале 1930-ых. Ферми также делал запись своих вычислений в портативных компьютерах, и позже использовал их в решении многих новых проблем, которые были основаны на ранее известных проблемах. Когда Ферми представил свою известную статью обета распаде престижному журналу Природа, редактор журнала не принял это, потому что "она содержала предположения, которые были слишком далеки от действительности". Таким образом, Ферми увидел статью, изданную на итальянском языке и на немецком языке прежде, чем она была издана на английском языке. Природа в конечном счете опубликовала статью Ферми о бета распаде 16 января 1939. Он никогда не забывал этот опыт и и всегда говорил: "Прежде чем стать первым попробуйте стать вторым".

Нобелевская премия и Манхэттанский Проект

Ферми оставался в Риме до 1938. В 1938, Ферми получил Нобелевскую премию по физике за его "демонстраций существования новых радиоактивных элементов, произведенных нейтронным озарением, и за его открытие ядерных реакций, вызванных медленными нейтронами".

После того, как Ферми получил Нобелевскую премию в Стокгольме, он, его жене Лаура, и их дети эмигрировали в Нью-Йорк. Это случилось главным образом из-за антисемитских законов, провозглашенных фашистским режимом Бенито Муссолини, который угрожал Лауре, так как она была еврейкой. Вскоре после его прибытия в Нью-Йорк, Ферми начал работать в Колумбийском унмверситете. В Колумбии, Ферми проверил начальный эксперимент ядерного расщепления Хана и Фритза Страссмана. В 1938 году Ферми был без сомнения величайшим экспертом по нейтронам и он продолжил свою работу над этой темой по прибытии в США, где он был назначен профессором физики в Колумбийском университете.

В 1944 году Ферми стал гражданином Америки и к концу войны (1946) он стал профессором в Институте ядерных исследований Университета в Чикаго, это положение он занимал до его внезапной смерти в 1954 году. Там он уделил свое внимание высокоэнергетической физике и исследовал пионнонуклонное взаимодействие. В течение следующих лет своей жизни Ферми занимался проблемой таинственного происхождения космических лучей, тем самым развивая теорию, согласно которой универсальное магнитное поле – действующее как гигантский ускоритель –будет давать фантастическую энергию представляющую частицы космического луча. Профессор Ферми был автором многочисленных статей и теоретической и экспериментальной физики. Некоторые статьи опубликованные в в Ренде в 1927 -1928 годах относятся к статистической модели атома (Модель атома Томаса –Ферми) и даю полуколичественный метод вычисления атомных свойств.

Нобелевской премией по физике Ферми был награжден за его работу о искусственной радиоактивности произведенную нейтронами, и за ядерные реакции осуществляемые медленными нейтронами. Первая статья по этой теме была опубликована им в 1934 году. Ферми стал членом различных академических и учебных обществ в Италии и заграницей. Как лектор он был всегда востребован ( он также дал несколько курсов в Университете Мичигана и Стенфордском университете в Калифорнии). Он был первым кто получил специальное вознаграждение 50 тысяч долларов – которое теперь названо в его честь – за работу о атоме.

Послевоенная Работа

Ферми был известен как единственный физик двадцатого столетия, который превосходил других и теоретически и экспериментально. Известный историк физики, C. P. Сноу, говорит о нем: " Если бы Ферми родился несколькими годами ранее, можно было бы вообразить что он откроет атомное ядро Резерфорда, и затем разовьет теорию водородного атома Бора". Способность Ферми и успех пришли от его врожденного навыка и интеллигентности. Он не любил усложненные теории, так как он имел способность к математике, он никогда не использовал это, когда работа могла быть сделана намного более просто. Он был известен тем, что получил быстрые и точные ответы на проблемы, которые интересовали других людей. Например это было замечено в течение первого тестирования атомного бомбы в Нью-Мексико 16 июля 1945. Он оценил, что взрыв был больше чем от 10 килотонн тротила. Позже, этот метод получения приблизительных и быстрых ответов через второстепенные вычислений стал неофициально известным как «метод Ферми».

После войны, Ферми служил в течение короткого времени на общем Совещательном комитете Комиссии по ядерной энергии, в научном комитете под председательством Роберта Оппенхеимера. После взрыва первой советской атомной бомбы в августе 1949, он, наряду с Изидор Раби, написал решительно сформулированное сообщение для комитета, который выступал против развития водородной бомбы на моральных и технических основаниях. Но Ферми также участвовал в предварительной работе над водородной бомбой в Лос-Аламосе, как консультант, и наряду с Станиславом Уланом, вычислил, что количество трития, необходимого для модели термоядерного оружия Эдварда Теллера будет препятствующим. В своих более поздних годах, Ферми делал важную работу по физике элементарных частиц, особенно связанной с пионами и мюонами. Он, как также известно, был вдохновляющим преподавателем в Университете Чикаго, и как известно, концентрировал свое внимание, на простотой, и осторожной подготовкой к лекции. 28 ноября 1954, Ферми умер в возрасте 53 лет от рака желудка в Чикаго, Иллинойсе и был предан земле там на кладбище. Так Юджин Вигнер написал: " За десять дней до того, как Ферми умер, он сказал мне, я надеюсь, что это не займет много времени". Недавний опрос Time представил Ферми одним из лучших среди двадцати ученых столетия. Лаборатория ускорителя частиц и физики в Батавии, Иллинойсе, названа в честь его сообществом физики. Ферми 1 ферми 2 атомных электростанции в Ньюпорте, Мичиган также назван в честь его. В 1952, элемент 100 на периодической таблице элементов был изолирован из развалин ядерного испытания. В честь вкладов Ферми в научное сообщество, он было, назвал в честь его фермием.

Личная жизнь

В 1928, Ферми женился на Лауре Капон и позже у них появился сын Джульо Ферми (1936-1997) и дочери Нелла Ферми Вейнер(1931-1995). Его сын позже работал с Нобелевским лауреатом Максом Перуцом по структуре гемоглобина.

Глава 2.Золотое правило Ферми

В квантовой физике, золотое правило Ферми - способ вычислить норму перехода (вероятность перехода в единицу времени) от одной энергии квантовой системы в континуум другой энергии, благодаря волнению. Мы полагаем, что система начинается в

данного гамильтониана H₀. Мы рассматриваем эффект как беспокойство гамильтониана H'. Если H' является независимым от времени, система стремится только к тому состоянию в континууме, которые имеют ту же самую энергию как и начальное состояние. Если H' колеблется как функция времени с угловой частотой , переход - в состояние с энергией, которая отличается на от энергии начального состояния. В обоих случаях, вероятность перехода "один к многим" в единицу времени от начального состояния к конечному дается, первый порядок в волнении к: