ФЕРМИ (Fermi) Энрико (1901-1954), итальянский физик, один из

ФЕРМИ (Fermi) Энрико (1901-1954), итальянский физик,
один из создателей ядерной и нейтронной физики, основатель
научных
школ
в
Италии
и
США,
иностранный
член-
корреспондент АН СССР (1929). В 1938 эмигрировал в США.
Разработал квантовую статистику (статистика Ферми — Дирака;
1925), теорию бета-распада (1934). Открыл (с сотрудниками)
искусственную
радиоактивность,
вызванную
нейтронами,
замедление нейтронов в веществе (1934). Построил первый
ядерный реактор и первым осуществил в нем (2.12.1942) цепную
ядерную реакцию. Нобелевская премия (1938).
Детство и юность
Энрико Ферми родился в семье служащего. Хотя дома
никто не побуждал его заниматься науками, он еще в детстве
проявлял большой интерес к математике и к физике. Большое
благотворное влияние на юношу оказал коллега его отца,
инженер Амидей, который впоследствии очень подробно поведал
о
первых
шагах
Энрико
в
науке.
Он
многое
изучал
самостоятельно по книгам. Так, тринадцати лет он за три дня
изучил учебник по проективной геометрии, прорешав все 200
имевшихся там задач, проштудировал несколько книг по
различным разделам математики и теоретической механики.
Летом 1918 г., пройдя трехгодичный курс лицея за два года,
Ферми получил диплом и встал вопрос, где продолжить учебу.
Его особенно привлекала физика, по которой он прочитал
больше всего книг, в том числе, огромные тома курса физики
русского профессора О. Хвольсона, в которых подробно
описывались многочисленные экспериментальные установки.
Можно было поступить в Римский университет, но
семнадцатилетний Энрико остановил свой выбор на университете
в Пизе. Для поступления туда ему нужно было пройти конкурс в
Нормальную школу в Пизе и впоследствии совмещать учебу в
ней с посещением лекций в университете. Ферми не только
выдержал конкурс, но и вышел в нем на первое место.
Впоследствии, в 1934 г. Ферми писал: «Когда я поступил в
университет, классическую физику и теорию относительности я
знал так же, как и теперь». Во многом, как и прежде, Ферми
оставался самоучкой, к его учебе по книгам преподаватели мало
что могли добавить. Он выработал весьма эффективную систему
самостоятельных занятий, в чем можно убедиться по его
тогдашним конспектам. Феноменальная память позволяла ему
также быстро изучать иностранные языки.
Исключительные способности Ферми скоро были замечены
не только студентами, но и преподавателями. В 1920 г. он уже в
присутствии ряда профессоров читал лекцию о квантовой теории
(почти неизвестной тогда в Италии) в Физическом институте.
Тогда же появились его первые исследования в области
электродинамики и теории относительности. В воспоминаниях
Энрико Персико, будущего профессора Римского университета,
с которым Ферми поддерживал тесную дружбу с 14 лет, есть
следующие строки о том, как тот работал: «Его метод изучения
книги всегда состоял в том, что из книги он брал только данные
проблемы и результаты опыта, сам обрабатывал их и затем
сравнивал свои результаты с результатами автора. Иногда при
проведении такой работы он ставил новые проблемы и решал их,
или даже поправлял ошибочные, хотя
и общепринятые
решения». В качестве диссертационных (дипломных) работ тогда
допускались только экспериментальные. Ферми защищал работу
по оптике рентгеновских лучей. В 1922 г. он блестяще
оканчивает университет и Высшую Нормальную школу.
Поддержка сенатора Корбино
Несмотря на все успехи Ферми, ему не могли предложить
работы в Пизанском университете. Он вернулся в Рим, где вскоре
состоялось его знакомство с сенатором профессором Орсо Марио
Корбино,
директором
Физического
института
Римского
королевского университета, который сам в молодости проявил
себя как блестящий физик-экспериментатор. Корбино очень
быстро оценил двадцатилетнего Ферми и принял его под
покровительство,
дал
ему
временную
работу
в
качестве
преподавателя математики для студентов-химиков Римского
университета и обещал при первой же возможности сделать его
постоянным сотрудником. Ферми считал Корбино своим вторым
отцом.
В Италии в то время не было крупной теоретической
школы, и поэтому
для Ферми явилась большой удачей
возможность поехать в 1923 г. в Геттинген, где работал Макс
Борн. Как это ни странно, общение с Борном и его блистательными учениками и сотрудниками не принесло, по словам
самого Ферми, ему особенной пользы. Причиной тому могли быть
привычка Ферми работать в одиночку и отсутствие у него тогда
уверенности в себе, которую ему дало впоследствии общение с
Паулем Эренфестом, на обучении у которого в Голландии Ферми
находился с сентября по декабрь 1924 года. После возвращения в
1923 г. в Римский университет Ферми один год читает курс
математики для химиков и естественников, а после возвращения в
1924 г. от Эренфеста, приступает к преподаванию как временный
профессор во Флорентийском университете.
Признание теоретиков
Одной из серьезных заслуг Ферми, начавшего преподавать
в Италии, явилось быстрое формирование получившей в
дальнейшем заслуженную известность итальянской школы
теоретической физики. Как вспоминали впоследствии бывшие
его ученики, это происходило как бы исподволь. После занятий
собирались в кабинете Ферми и начиналось обсуждение
заданного кем-то вопроса, часто не связанного непосредственно
с тем, что только что было на занятиях. Ответ Ферми часто
превращался в импровизированную лекцию. По воспоминаниям
тогдашних учеников Ферми, «скорость формирования молодого
физика в этой школе была невероятной». Ферми учил не только
физике в прямом смысле этого слова: собственным примером
«он учил страстно любить физику, равно как и понимать дух и
этику этой науки». Ферми не любил предлагать темы для дипломных работ, справедливо считая, что во всех отношениях
полезнее, если студент сам выберет интересную для него задачу.
Задачи же, которые тогда увлекали самого Ферми, стали
вскоре научной классикой. В декабре 1925 г. он независимо от
английского физика П. Дирака разработал статистику частиц с
полуцелым спином — для них даже привилось название
«фермионы» — ставшую одной из основ физики элементарных
частиц, развивал эффективный приближенный метод расчетов
многоэлектронных атомов (в квантовой, как и в классической
механике задачи многих тел физики умеют решать лишь
приближенно).
В
Рим,
становившейся
новым
центром
теоретической физики, все чаще стали приезжать коллеги из-за
рубежа.
Профессура в Риме
Осенью 1926 г., заняв первое место на конкурсе, Ферми
становится штатным профессором на созданной в Римском
университете кафедре теоретической физики. Об этом периоде
его жизни в книге Б. Понтекорво написано: «Личная жизнь
Ферми с того времени, когда он обосновался в Риме, протекала
спокойно и благополучно в течение нескольких лет, примерно до
1936 г. Он женился в 1928 г. на синьоре Лауре Капон; как мы
увидим, это событие десять лет спустя стало одной из причин
того, что Ферми вместе с семьей покинул родину. В 1929 г.
Ферми был несколько неожиданно избран... членом Королевской
академии Италии. Это была новая академия, созданная
Муссолини для увеличения престижа фашистского режима.
Члены
академии
получали
довольно
значительное
вознаграждение. Избрание в академию заметно увеличило
доходы Ферми, принесло звание его превосходительства» и
довольно смешной мундир.
В 1932 г. Ферми избирается членом-корреспондентом
старейшей
итальянской
Национальной
академии
Линчей.
«Ферми вел размеренную жизнь и почти никогда не изменял
своим привычкам. Творческой работой он занимался с половины
шестого утра до половины восьмого... в институт приезжал не
позже девяти утра». Лето он, если не отдыхал в Альпах,
проводил за границей, где читал лекции, становившиеся вскоре
основой его новых книг. Так появились «Квантовая теория
излучения» и «Термодинамика» по лекциям, прочитанным в
Мичиганском и Колумбийском университетах.
В числе ведущих физиков мира, Ферми в 1933 г. участвует
в Брюсселе в работе Сольвеевского конгресса по ядерной физике.
К тому времени начатые им недавно работы по физике нейтронов
уже получили известность. Но особенно высоко были оценены
его работы 1933 г., в которых излагалась развитая им теория бетараспада. Физика нейтронов все полнее захватывала Ферми. В
1934 г. он получает первые радиоактивные изотопы при
облучении веществ нейтронами. Годом позже он открывает
эффект замедления нейтронов, которому суждено было в
дальнейшем сыграть важнейшую роль в ядерной физике и
технике. За работы по физике нейтронов Ферми в 1938 г. была
вручена Нобелевская премия в Стокгольме, откуда он уже не
вернулся в Италию, а вместе с семьей уехал в Нью-Йорк. Так
началась жизнь в Америке.
В Америке
Для эмиграции были веские основания. Политический
климат в фашистской Италии стал заметно ухудшаться с 1936 г., в
частности, начали появляться антисемитские законы, которые
могли
угрожать
жене
Ферми,
итальянке
еврейского
происхождения. В январе 1939 Ферми поступает на работу в Колумбийский университет и приступает к исследования реакции
деления ядер. Эта ядерная реакция была открыта в 1938 г. О. Ганом
и Штрассманом. Вскоре она заняла ключевое место в ядерной
физике. Ферми был близок к открытию этой реакции, но
постановка эксперимента, который проводил Ферми со своими
сотрудниками, не позволяла обнаружить большое количество энергии, выделяемой в этой реакции. Ферми сыграл выдающуюся роль
в американском ядерном проекте. Весной 1942 г. Ферми
переезжает
в
Чикаго,
где
разворачиваются
работы
по
исследованию цепных ядерных реакций (Манхэттенский проект).
В декабре возглавляемая им экспериментальная группа сумела
получить
в
первом
ядерном
реакторе
такую
самоподдерживающуюся реакцию. Путь к ядерному оружию был
открыт. В 1944 г. Ферми переехал в Лос-Аламос, где велись
основные работы, а в июле 1945 г. он уже принимал участие в
испытании первой атомной бомбы.
В 1946 г. Ферми становится сотрудником созданного в
Чикаго Института ядерных исследований. Последние годы его
жизни были посвящены физике высоких энергий. Он выдвинул
гипотезу о происхождении космических лучей высоких энергий,
в 1950 г. выступил со статистической теорией множественного
образования мезонов. 1952 год отмечен его новым вкладом в
физику элементарных частиц — открытием первого адронного
резонанса. В 1950 г. Ферми избирается иностранным членом
Лондонского Королевского, а в 1953 г. — президентом
Американского физического общества. Год спустя выходит его
последняя книга «Лекции о пи-мезонах и нуклонах». Ферми был
членом многих иностранных академий и научных обществ, в его
честь назван сотый элемент таблицы Менделеева - фермий, его
имя после кончины осталось в названиях ряда научных центров,
в его трудах и в памяти многих людей.
В. И. Григорьев