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费米其人和费米悖论(一)

(2014-06-11 20:52:14)
标签:

费米

费米悖论

中子

原子弹

核裂变

          ——纪念杰出的物理学家恩利克·费米逝世60周年——

 

  当你翻开元素周期表,发现第100号元素叫“镄”。当你漫游于微观世界,知道基本粒子分为两大类,带质量的基本粒子族,如中子,质子和电子等,被称为“费米子”。当你来到美国伊利诺斯州巴达维亚,这里有世界著名的高能物理实验室,它以费米的名字命名,称为“美国国家费米实验室”。这一切都是为了纪念这位二十世纪杰出的理论物理学家和天才的实验物理学家恩利克·费米。
 
费米其人和费米悖论(一)

        理论物理学家,诺贝尔奖获得者恩利克·费米(1901——1954)

 费米其人和费米悖论(一)
                 美国国家费米试验室

    1901年,费米出生在意大利罗马,他的大学生涯是在意大利著名的比萨大学度过的,1925年费米获得比萨大学物理学博士学位,后在罗马大学任教,并从事研究工作。这期间费米开创了物理学两门新兴学科:量子统计学和中子物理学,由于他在热中子轰击理论及试验方面卓越贡献,荣获1938年度诺贝尔物理奖。当时意大利政府跟随德国希特勒大事宣扬法西斯主义,对犹太人进行迫害。由于费米妻子是犹太人,加之费米本人对法西斯主义非常反感,故决定离开意大利,费米到瑞典斯德哥尔摩领取诺贝尔奖后,就再也没有回意大利,直接去了美国纽约,他受到哥伦比亚大学的热诚欢迎,并在哥大从事教学和科研工作

 费米其人和费米悖论(一)
   比萨大学校园(著名的比萨斜塔是伽利略作自由落体实验的地方)
费米其人和费米悖论(一)

                费米足迹---意大利比萨大学
费米其人和费米悖论(一)
                 米足迹---大利罗马大学


费米其人和费米悖论(一)
                    费米足迹---美国哥伦比亚大学
         费米在哥伦比亚大学期间,主要从事中子物理学的研究,当时对铀235的裂变产生了浓厚的兴趣,当用中子轰击铀235原子核时,铀核被分裂,同时释放出的中子,又去轰击其他铀原子核,费米意识到这是一种裂变过程中的链式反应,这个反应过程伴随着巨大能量的释放。此时,第二次世界大战正如火如荼般进行着,费米预感到铀核的链式反应,用到军事上的潜在可能性,他主动向美军方通报这一情况,几个月后,美藉匈牙利科学家齐拉意识到德国也在作手研究核裂变,齐拉主动找到爱因斯坦,谈及铀核的裂变问题和研制核弹的可能性,美国需要紧急出手,控制住比属刚果的铀矿。爱因斯坦同意和齐拉一起联名给美国总统罗斯福写信,爱因斯坦的上书果然奏效,这引起罗斯福的强烈关注.由此一项旨在研制原子弹的“曼哈顿工程”开始实施。

 费米其人和费米悖论(一)

                  235核裂变的链式反应

 费米其人和费米悖论(一)
                   
带有多个质子和中子的原子模型
    “曼哈顿工程”的第一步,也是关键性的一步是设计和建造实用型核反应堆。被誉为“中子物理学之父”的费米,当然是最佳人选,于是费米被任命为建造核反应堆专题组组长。费米来到芝加哥大学工作,在他的领导下,世界上第一台核反应堆于1942年在芝加哥建成并投入运行。这开创了人类应用核能的新纪元!其后,费米又担任了“曼哈顿工程”的科学技术顾问,第一颗原子弹在1944年研制和试验成功。在二战快结束的1945年,美国在日本广岛和长崎投下了两颗原子弹。

 费米其人和费米悖论(一)
                费米足迹----芝加哥大学
费米其人和费米悖论(一)
                  
费米足迹-----芝加哥大学
费米其人和费米悖论(一)
                   原子弹

费米其人和费米悖论(一)
                  原子弹爆炸情景
费米其人和费米悖论(一)
     爱因斯坦在后来回顾这段历史时,非常后悔给罗斯福总统写信,爱因斯坦是个和平主义者。他对原子弹给平民百姓造成的伤亡深为痛心,这是可以理解的。在笔者看来,核武器的出现是历史的必然,只是时间早晚而已,当时如果希特勒德国先研制成功核弹,那将更可怕。任何科学发明和发现,都是一把双刃剑,它既会用于和平事业,也会用于军事,除非国家消亡,世界大同,这是不以科学家的意志为转移的。科学家们也不必为此自责。

     二战结束后,高能物理成了费米的研究重心,费米在这个领域辛勤耕耘,硕果累累。1949年,费米和杨振宁合作,提出了第一个基本粒子的复合模型。费米还研究了π介子,μ子和核子之间相互作用,揭示了宇宙射线中粒子的加速机制,并对宇宙射线起源作了深入探讨。1952年发现了第一个强子共振现象。费米一生写了250多篇论文,他是世界上罕见的集理论物理和实验物理于一身的科学家,由于他在科学研究上的辉煌成就,被诸如哈佛,耶鲁等十多所世界名校授予荣誉博士。1952年被选为美国物理学会主席。1954年,费米病逝,享年53岁,结束了他光辉而短暂的一生。费米生前所提出的“费米悖论”对后来的科学发展产生着深远影响。为了表彰费米为原子能应用作出的杰出贡献,美国原子能委员会设立了“费米奖”,奖给在核能应用上作出杰出贡献的科学家。  

    (本文分两部份发表,下篇为“费米悖论”。)

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