Энрико Ферми: человек, построивший первый в мире ядерный реактор

Сегодня исполняется 35 выпуск серии статей HumanProgress.org под названием Герои прогресса. Эта колонка, выходящая раз в две недели, представляет собой краткое введение в героев, внесших выдающийся вклад в благополучие человечества. Вы можете найти 34-ю часть этой серии здесь.

На этой неделе наш герой — Энрико Ферми, итало-американский физик, создавший первый в мире ядерный реактор. Хотя многие спорят, ядерная энергетика остается основным источником безуглеродной энергии, которая, по подсчетам ученых из НАСА, спасла миллионы людей от смертей, связанных с загрязнением воздуха. Сегодня 26 процентов электроэнергии в Европейском Союзе и 20 процентов электроэнергии в Соединенных Штатах вырабатывается за счет атомной энергетики. Эти цифры, вероятно, возрастут в ближайшие десятилетия.

Начало Ферми

Энрико Ферми родился 29 сентября 1901 года в Риме, Италия. Его отец был начальником отдела в Министерстве путей сообщения, а мать работала учительницей начальных классов.Даже в молодом возрасте Ферми проявлял большой интерес к науке, и его часто можно было встретить за созданием научных приспособлений, таких как гироскопы и электродвигатели. Ферми крестился как католик, но всю жизнь оставался агностиком.

Научный руководитель Ферми, Луиджи Пуччианти, говорил, что Ферми был настолько умен, что «мало чему [он] Пуччанти мог его научить».

В 1918 году Ферми окончил среднюю школу и получил стипендию в престижной Scuola Normale Superiore di Pisa, Италия. Первоначально Ферми выбрал специализацию по математике, но вскоре переключился на физику, сосредоточившись на квантовой механике и атомной физике. Преподаватели были настолько впечатлены интеллектом Ферми, что быстро включили его в докторскую программу. Его научный руководитель Луиджи Пуччианти говорил, что Ферми был настолько умен, что «мало чему [он] Пуччанти мог его научить».

Ферми получил степень доктора физики в 1922 году, когда ему было всего 20 лет. В 1923 году Ферми получил стипендию от итальянского правительства, которая позволила ему провести несколько месяцев, обучаясь у известного физика Макса Борна в Геттингенском университете. Ферми также получил стипендию от Фонда Рокфеллера для обучения в Лейденском университете. Он вернулся в Италию в конце 1924 года.

В Италии Ферми был назначен лектором математической физики и механики во Флорентийском университете — этот пост он занимал два года. В 1927 году он был избран профессором теоретической физики Римского университета. В марте 1929 года Бенито Муссолини назначил Ферми членом Королевской академии Италии.

На ранних этапах своей карьеры Ферми в основном сосредоточился на проблемах электродинамики и теоретических исследованиях спектроскопических явлений (т. Е. Взаимодействие между веществом и электромагнитным излучением). В 1934 году Ферми начал изучать атом. Он продемонстрировал, что ядерная трансформация может произойти почти в каждом элементе, подвергнутом нейтронной бомбардировке.Когда он расщепил атом урана, Ферми обнаружил, что эксперимент привел к замедлению нейтронов, что вызвало ядерное деление и производство новых элементов за пределами известной в то время периодической таблицы.

Приезд в Америку

В 1938 году Ферми был удостоен Нобелевской премии по физике «за работу с искусственной радиоактивностью, создаваемой нейтронами, и ядерными реакциями, вызываемыми медленными нейтронами». В то время Италия только что приняла антисемитские законы, которые угрожали еврейской жене Ферми Лауре и лишили работы многих его научных сотрудников. Когда Ферми и Лаура отправились в Стокгольм на церемонию вручения Нобелевской премии, пара решила не возвращаться в Италию. Вместо этого они решили поехать со своими двумя детьми в Соединенные Штаты.

Ферми неустанно работал над идеей ядерной энергии.

Ферми предложили несколько должностей в Соединенных Штатах, и он стал профессором физики в Колумбийском университете в Нью-Йорке. Находясь в Колумбии, Ферми обнаружил, что когда нейтроны урана испускаются в другую порцию делящегося урана, они расщепляют атомы урана и запускают цепную реакцию, высвобождая таким образом огромное количество энергии. Ферми неустанно работал над идеей ядерной энергии, и, перейдя в Чикагский университет в 1942 году, он успешно построил первый искусственный ядерный реактор, названный «Чикагская батарея-1».

Построенный на корте для сквоша, расположенном под футбольным полем Чикагского университета, Chicago Pile-1 имел почти 25 футов в диаметре. Он содержал 380 тонн графитовых блоков, почти 6 тонн металлического урана и 40 тонн оксида урана — все это было распределено по тщательно продуманной схеме. Строительство реактора было завершено 1 декабря 1942 года. На следующий день реактор достиг состояния, когда его цепная реакция ядерного деления стала самоподдерживающейся. Эксперимент был первой управляемой цепной ядерной реакцией.Chicago Pile-1 быстро стал прототипом многих других крупных ядерных реакторов, которые строились в Соединенных Штатах.

В 1944 году Ферми переехал в Лос-Аламос и начал работать заместителем директора Манхэттенского проекта, который занимался разработкой атомной бомбы. В том же году Ферми, его жена и дети стали гражданами США. После окончания войны Ферми стал профессором Чикагского университета, а также был назначен членом Генерального консультативного комитета США по атомной энергии.

До конца своей жизни работа Ферми была сосредоточена на физике высоких энергий. Он также руководил исследованиями происхождения космических лучей. В 1954 году у Ферми диагностировали неизлечимый рак желудка. Он умер 28 ноября 1954 года в своем доме в Чикаго.

Наследие Ферми

Многие награды, учреждения и концепции названы в честь Ферми, в том числе лаборатория Ферми в Иллинойсе, премия Энрико Ферми, присуждаемая Министерством энергетики США, и космический гамма-телескоп Ферми. Ферми также является лишь одним из 16 ученых, в честь которых назван элемент. Это называется фермий (Фм).

Ядерные реакторы обеспечивали человечество надежной, относительно безопасной и чистой энергией на протяжении почти восьми десятилетий.

Деление ядер — одно из самых значительных открытий в истории человечества. Ядерные реакторы обеспечивали человечество надежной, относительно безопасной и чистой энергией на протяжении почти восьми десятилетий. Аварии были редки и, за исключением Чернобыльской, управляемы с точки зрения их негативного воздействия на человека и окружающую среду.

Сегодня ядерная энергетика остается единственным надежным источником энергии, который не выбрасывает углекислого газа в атмосферу и может быть масштабирован для удовлетворения растущих потребностей человеческой цивилизации. Ядерная энергетика улучшила жизни сотен миллионов людей и, вероятно, будет продолжать делать это в ближайшие десятилетия. По этим причинам Энрико Ферми — наш 35-й Герой прогресса.