E.费米

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费米,E.

  费米,E.汉语拼音:Feimi;外文:Fermi, Enrico;1901-09-29~1954-11-29),美籍意大利物理学家。生于意大利罗马,卒于美国芝加哥。1918年进入比萨大学,1922年获博士学位。继而去德国格丁根大学M.玻恩工作,后又去荷兰莱顿大学P.厄任费斯脱工作。1924年回到意大利,在罗马大学任教,1925年到佛罗伦萨大学任讲师。1927年回罗马物理研究所工作,并在罗马大学担任第一任理论物理讲座。1929年被选为意大利皇家学会会员,1950年被选为英国皇家学会国外会员。为纪念他所作的贡献,原子序数为100的元素,以他的姓氏命名为。美国原子能委员会设立了费米奖金,1954年首次奖金授予他本人。费米对统计物理原子物理原子核物理粒子物理都有重要贡献。

  1926年初,费米根据泡利不相容原理,提出电子应服从的统计规律。这个统计规律也适用于服从不相容原理的其他粒子,如质子、中子,这对于理解物质的结构及其性质有很大的重要性。几个月以后,P.A.M.狄拉克独立地提出了相同的理论。因此后来称由费米和狄拉克所提出的处理服从不相容原理的全同粒子的统计方法为费米–狄拉克统计。

  1927年冬,费米根据费米–狄拉克统计原理建立了一个原子结构的模型理论。在这以前不到一年,英国的L.H.托马斯曾提出过相同的理论。但当时费米并不知道托马斯的工作,他们都是各自独立进行的。因此后来这一原子结构的模型理论被称为“托马斯–费米模型”。

  为了解释β衰变过程中电子能量连续分布的现象,W.泡利于1930年提出中微子假说(1933年正式发表)。当时泡利以为这一假说不会被人认真对待,一直没有公开发表。但费米却认真接受了中微子假说,结合W.K.海森伯1932年提出的β衰变就是原子核内一个中子放出一个电子变为一个质子的过程这个设想,于1933年提出了β衰变理论,成功地解释了β衰变现象的许多特点。50年来,费米的β衰变理论有了不少发展,特别是在20世纪60年代末70年代初,它已和电磁相互作用理论相结合,演化成为电弱统一理论。这一统计理论在低能弱相互作用现象中的等效形式仍与早年费米的β衰变理论的形式相同。因此,一般都认为费米是弱相互作用理论的开创人。

  在实验物理方面费米同样作出了重要的贡献。1934年初,约里奥–居里夫妇用α粒子轰击原子核产生人工放射性元素之后,费米就想到可以用中子轰击原子核产生人工放射性元素。他和他的助手用中子照射了几乎所有的化学元素,在短短几个月中就发现了60多种新的人工放射性核素。1934年秋,费米和他的合作者们还发现,就产生放射性的效率而言,对许多元素用慢中子照射比用快中子照射更为有效。这对以后发展原子能的研究有重要意义。由于中子核反应的发现,费米获得1938年诺贝尔物理学奖。

  1938年意大利颁布了法西斯的种族歧视法,由于费米的妻子是犹太血统,他于1938年11月利用去瑞典接受诺贝尔奖的机会,携带家眷离开意大利去美国,先在纽约哥伦比亚大学后在芝加哥大学任教。

  1939年N.玻尔去美国时告诉费米铀裂变的消息后,费米就着手探索核裂变链式反应的可能性。在他的领导下,他和助手们在1942年12月2日在芝加哥大学建成世界上第一座可控原子核裂变链式反应堆,使它达到临界状态,产生可控的核裂变链式反应。这一成就是原子能时代的一个重要里程碑。随后费米参加了原子弹的研制工作,到美国新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯实验室任理事会委员。

  为了反对把原子能用于战争目的,费米于1946年初离职回到芝加哥大学任教,转入粒子物理这个新领域的研究。一批有为的青年慕名来到芝加哥大学,聚集在他的左右,其中如杨振宁、李政道、M.盖耳–曼和O.张伯伦等人,后来成为有重要贡献的物理学家。芝加哥大学的同步回旋加速器建成以后,费米和他的小组于1951年发现了第一个核子共振态。

  20世纪以来,物理学研究领域的广度和深度都发展得很快,很少有人能在几个领域都作出重要的贡献。可是费米对理论物理和实验物理都作出了重要的贡献,有些还是开创性的成就,这在20世纪是少见的。