Фізик-теоретик, один з найвизначніших науковців 20 століття, який зробив фундаментальний внесок у квантову теорію, ядерну фізику та статистичну механіку. Його роботи заклали основу для розвитку атомної енергетики і сучасної фізики частинок. Далі на ichicago.net.
Біографія
Енріко Фермі народився 29 вересня 1901 року у Римі у родині службовця залізниці Альберто Фермі та вчительки Іди де Гаттіс. Батько працював у Міністерстві зв’язку Італії, а мати викладала у початковій школі. Родина належала до середнього класу і приділяла велику увагу освіті, що згодом відіграло ключову роль у формуванні наукового інтересу юного Енріко. З раннього дитинства Фермі демонстрував незвичайні здібності до математики, механіки та логіки. Його кмітливість помітили вчителі вже у початковій школі.
Справжнім потрясінням для юного Енріко стала раптова смерть його старшого брата Джуліо у 1915 році через ускладнення після операції. Саме у цей період 14-річний Фермі, глибоко засмучений втратою, ще більше занурився у наукову діяльність. Він віднайшов розраду у книгах, самостійно почав вивчати роботи Ньютона, “Трактат про електрику і магнетизм” Максвелла та праці Ейнштейна про спеціальну теорію відносності. Він конспектував прочитане, розвʼязував складні задачі, іноді самостійно виводив рівняння, не маючи ще навіть формальної підготовки з вищої математики.
У 1918 році Фермі склав надзвичайно складний вступний іспит до Scuola Normale Superiore у Пізі — одного з найелітніших навчальних закладів Італії, відомого своїм фокусом на природничі науки. В університеті він здобув знання з класичної фізики, математики та термодинаміки, але його справжньою пристрастю стали новітні теорії — квантова механіка й статистична фізика, що саме формувалися у ті роки. Фермі здобув докторський ступінь з фізики у 1922 році. Його науковий стиль вже тоді вирізнявся винятковою ясністю, математичною строгістю і здатністю поєднувати теорію з експериментом. Після завершення навчання Фермі отримав можливість стажуватись у Геттінгенському університеті у Німеччині.
Наукова кар’єра
Після стажування у Німеччині та Нідерландах у період 1923–1925 років, Енріко Фермі повернувся до Італії, де швидко став однією з центральних фігур у науковому середовищі. У 1926 році він був призначений першим професором теоретичної фізики у Римському університеті La Sapienza. Енріко зібрав навколо себе команду блискучих молодих вчених, яку згодом у науковому світі назвуть “Школою Фермі”. Фермі опублікував свою роботу зі статистики квантових частинок з напівцілим спіном, в якій сформулював принцип, згідно з яким жодні два ферміони не можуть перебувати в однаковому квантовому стані. Незалежно, але паралельно з ним, до такого ж висновку дійшов британський фізик Пол Дірак. Відтоді ця модель увійшла в історію як статистика Фермі — Дірака. Цей прорив заклав основи теорії електронного газу, яка згодом пояснила багато властивостей металів, а також лягла в основу створення мікроелектроніки.
У 1930-х роках Фермі перемкнувся з теоретичних досліджень на ядерну фізику. У 1934 році він провів серію експериментів, в яких бомбардував різні хімічні елементи нейтронами. У ході цих дослідів Фермі відкрив, що повільні нейтрони мають значно більшу ймовірність вступати в ядерні реакції, ніж швидкі. Це спостереження стало фундаментальним принципом для всіх ядерних реакторів, які й досі використовують сповільнені нейтрони для ефективного керування ланцюговими реакціями. На основі цих робіт Фермі та його команда створили низку нових радіоактивних ізотопів — явище, яке згодом отримало назву штучної радіоактивності. У 1938 році за цю революційну роботу Енріко Фермі було присуджено Нобелівську премію з фізики за ідентифікацію нових радіоактивних елементів, створених шляхом бомбардування нейтронами, та за відкриття, пов’язане з повільними нейтронами.
Під час одного з експериментів з бомбардування урану Фермі майже випадково здійснив перше розщеплення атомного ядра — тобто процес, який лежить в основі ядерної енергії та атомної бомби. Проте у той час фізик ще не мав точного уявлення, що саме сталося. Попри це непорозуміння внесок Фермі у наближення атомної ери був величезним. Його методика роботи стала еталоном для сучасної фізики.
Еміграція до США
Його рішення залишити батьківщину було зумовлене не лише науковими перспективами, а й політичною ситуацією в Європі. Фермі неодноразово висловлювався проти фашизму, але публічно не конфліктував з владою. Наукова спільнота Сполучених Штатів радо прийняла одного з найвидатніших фізиків світу. Фермі отримав запрошення від Колумбійського університету у Нью-Йорку, де він одразу долучився до досліджень у галузі ядерної фізики. Разом з колегами він провів серію дослідів, що підтвердили можливість ланцюгової ядерної реакції. У 1939 році Сілард та Ейнштейн надіслали президенту Рузвельту знаменитого листа, що попереджав про небезпеку створення нацистами атомної бомби, і у США було запущено дослідження у цьому напрямі. Фермі став одним з провідних експертів, залучених до цього надсекретного проєкту.
У грудні 1942 року під керівництвом Фермі команда фізиків збудувала перший у світі ядерний реактор — Chicago Pile-1 (CP-1), розташований під трибунами стадіону університету Чикаго. 2 грудня 1942 року цей пристрій дав першу в історії контрольовану ланцюгову ядерну реакцію, що стало точкою відліку атомної ери. Фермі самостійно вів розрахунки для розміщення графітових блоків та урану, які забезпечували стабільний перебіг реакції. І хоча пристрій був примітивним за сучасними мірками, саме ця установка довела, що ядерну енергію можна контролювати, а отже потенційно використовувати як для енергетики, так і для створення зброї. Після успіху CP-1 Фермі став ключовою фігурою Мангеттенського проєкту — надсекретної урядової програми США зі створення атомної бомби.
У 1944 році він переїхав до Лос-Аламоса, де під керівництвом Роберта Оппенгеймера вчені з усього світу працювали над зброєю, що мала змінити хід Другої світової війни. Фермі очолював теоретичні й експериментальні групи, розраховував параметри вибуху, займався фізикою нейтронів та енергетичним балансом ядерного поділу. Він відігравав центральну роль у забезпеченні того, щоб розрахунки були не лише точними, а й інженерно реалізованими. Після завершення війни Фермі виступав за відкритість ядерної науки і підтримував мирне використання атомної енергії. Він став одним з найвпливовіших наукових радників уряду США у повоєнні роки, зокрема у комісії з атомної енергії (AEC).
Післявоєнна діяльність
Після завершення Другої світової війни Енріко Фермі зосередився на розвитку мирного використання ядерної енергії та повернувся до академічної діяльності. У 1945 році він прийняв запрошення стати професором фізики у Чиказькому університеті, де працював до кінця життя. Його кабінет і лабораторія в Інституті ядерних досліджень стали осередком сучасної науки, де формувалося нове покоління фізиків, а сам Фермі — одним з найвпливовіших наставників у повоєнному науковому світі. Педагогічна майстерність Фермі вражала. Він вмів пояснювати складні поняття просто і логічно, підходив до викладання з тією ж строгістю й ефективністю, як і до експериментів. Його лекції, особливо з квантової механіки, теорії поля та ядерної фізики, стали основою багатьох підручників. Він уважно ставився до студентів, заохочуючи не лише знання, а й критичне мислення.
Фермі також продовжував грати важливу роль у науковій політиці. Він був радником Комісії з атомної енергії США, де виступав за відкритість ядерних досліджень і міжнародний контроль над ядерною зброєю. Енріко Фермі помер 28 листопада 1954 року від раку шлунка. Завдяки багатогранній діяльності Фермі став унікальною постаттю, яка поєднувала талант теоретика, експериментатора, педагога і державного радника.
