ここへ来る前、私はこの主題について混乱していました。あなたの講演を聞いた後、私はまだ混乱しています。しかし、より高いレベルで。
Enrico Fermiはイタリア人で後にアメリカに帰化した物理学者で、世界初の原子炉Chicago Pile-1の創造者です。彼は「核時代の建築家」および「原子爆弾の建築家」と呼ばれています。理論物理学と実験物理学の両方で優れていた数少ない物理学者の一人でした。Fermiは、中性子砲撃による放射能誘起に関する研究と超ウラン元素の発見により、1938年のノーベル物理学賞を受賞しました。同僚たちとともに、Fermiは原子力利用に関連する複数の特許を出願し、すべてが米国政府に接収されました。彼は統計力学、量子論、核物理学および粒子物理学の発展に大きく貢献しました。
Fermiの最初の主要な貢献は統計力学の分野に関わるものでした。Wolfgang Pauliが1925年に排他原理を定式化した後、Fermiは、この原理を理想気体に適用する論文を発表しました。現在Fermi–Dirac統計として知られている統計的定式化を採用していました。今日では、排他原理に従う粒子は「フェルミ粒子」と呼ばれています。Pauliはその後、ベータ崩壊中に電子とともに放出される帯電していない目に見えない粒子の存在を仮定し、エネルギー保存の法則を満たしました。Fermiはこのアイデアを採用し、仮定された粒子を組み込んだモデルを開発し、それを「ニュートリノ」と名付けました。後にFermiの相互作用と呼ばれ、現在は弱相互作用と呼ばれている彼の理論は、自然の4つの基本相互作用の1つを記述しました。最近発見された中性子を使った放射能誘起実験を通じて、Fermiは遅い中性子が速い中性子よりも原子核によってより容易にキャプチャされることを発見し、この現象を説明するためにFermi年齢方程式を開発しました。トリウムおよびウランを遅い中性子で砲撃した後、彼は新しい元素を作成したと結論付けました。彼はこの発見によってノーベル賞を受賞しましたが、新しい元素は後に核分裂生成物であることが判明しました。
Fermiは、ユダヤ人の妻Laura Caponに影響を与えた新しいイタリア人種法から逃れるために、1938年にイタリアを離れました。彼は米国に移民し、第二次世界大戦中にManhattan Projectで働きました。Fermiは、1942年12月2日に臨界に達したChicago Pile-1を設計・建設したチームを率いました。人間が作成した最初の自立的な核連鎖反応を実証しました。彼はTennesseeのOak Ridgeにあるx-10 Graphite Reactorが1943年に臨界に達した時、およびHanford SiteのB Reactorが翌年に臨界に達した時に現場にいました。Los Alamosでは、彼はF Divisionを率いており、その一部がEdward Tellerの熱核「スーパー」爆弾に取り組んでいました。彼は1945年7月16日のTrinity試験に立ち会い、Fermi法を使用して爆弾の収率を推定しました。
戦後、FermiはJ. Robert Oppenheimerの下で、Atomic Energy Commissionに核物質についてアドバイスした一般諮問委員会に仕えました。1949年8月の最初のソビエト核分裂爆弾の爆発後、彼は道徳的および技術的根拠の両方で水素爆弾の開発に強く反対しました。彼はOppenheimerのセキュリティクリアランスの拒否をもたらした1954年の聴聞会でOppenheimerのために証言した科学者の一人でした。Fermiは粒子物理学、特にパイオンとミューオンに関連する重要な研究を行い、宇宙線は星間空間の磁場によって加速された物質から生じたと推測しました。多くの賞、概念、および機関はFermiにちなんで命名されています。これにはEnrico Fermi Award、Enrico Fermi Institute、Fermi National Accelerator Laboratory Fermilab、Fermi Gamma-ray Space Telescope、Enrico Fermi Nuclear Generating Station、および合成元素フェルミウムが含まれており、彼は元素にちなんで名付けられた16人の科学者の一人です。
偉大で愛される教師として、Fermiは少なくとも8人の若い研究者に師事または直接影響を与え、彼らはノーベル賞を受賞しました。
初期の人生
Enrico Fermiは1901年9月29日にイタリアのRomeで生まれました。彼は鉄道省の部門長であるAlberto Fermiおよび初等学校の教師であるIda de Gattisの3番目の子でした。彼の妹Mariaは2歳年上で、彼の兄Giulioは1歳年上でした。2人の少年が湿った看護を受けるために田舎のコミュニティに送られた後、Enricoは2歳半でRomeの彼の家族に戻りました。祖父母の希望に従ってローマカトリック信仰で洗礼を受けましたが、彼の家族は特に宗教的ではありませんでした。Enricoは成人時代を通じて不可知論者でした。少年の頃、彼は兄Giulioと同じ関心を共有し、電動モーターを構築し、電気的および機械的なおもちゃで遊びました。Giulioは1915年に喉の膿瘍の手術中に死亡し、Mariaは1959年にMilan近くの飛行機墜落で死亡しました。
地元の市場でFermiは物理学の本「Elementorum physicae mathematicae」を見つけました。Collegio Romanoの教授であるJesuit Father Andrea Caraffallaによってラテン語で書かれたこの本は、数学、古典力学、天文学、光学、および音響学を、1840年の出版時に理解されていたとおりに提示しました。科学的志向の友人Enrico Persicoと一緒に、Fermiはジャイロスコープを構築し、地球の重力加速度を測定するようなプロジェクトを追求しました。Fermiの父の同僚は彼に物理学と数学の本を与え、彼は急速に同化しました。
Pisa のScuola Normale Superiore
Fermiは1918年7月に高校を卒業し、Amideiの促しで、Pisa のScuola Normale Superioreに申請しました。1人の息子を失った両親は、彼が4年間学校の宿泊施設に住むことを厳しく許可しました。Fermiは、「音の特殊な特性」というテーマのエッセイを含む難しい入試試験で最初の位置を取りました。17歳のFermiは、Fourier分析を使用して振動する棒の偏微分方程式を導出および解くことを選択し、Fermiにインタビューした後、試験官は彼が傑出した物理学者になると宣言しました。
Scuola Normale SuperioreでFermiは同窓生Franco Rasettiとのいたずらをしました。2人は親友で共同研究者になりました。Fermiは物理実験室の所長であるLuigi Pucciantiから助言を受けました。彼はFermiに教えることはほとんどないと言い、Fermiに何か教えてくれるよう頻繁に頼みました。Fermiの量子物理学の知識はPucciantiが彼にこのトピックに関するセミナーを組織するよう頼むほどでした。この時間中にFermiはテンソル計算を学びました。これは一般相対性理論の重要な技術でした。Fermiは当初、数学を専攻に選択しましたが、すぐに物理学に切り替えました。彼はほぼ自習のままで、一般相対性理論、量子力学、および原子物理学を研究しました。
1920年9月、Fermiは物理学部に入学しました。部門には3人の学生しかいなかったため、Fermi、Rasetti、およびNello Carrara、Pucciantiはどんな目的でも自由に研究室を使用させました。Fermiは、彼らがX線結晶学を研究すべきであると決定し、3人はLaue写真（結晶のX線写真）を作成するために取り組みました。1921年の大学での3年目の間に、Fermiはイタリアの雑誌Nuovo Cimentoで最初の科学論文を出版しました。最初は「On the dynamics of a rigid system of electrical charges in translational motion」 Sulla dinamica di un sistema rigido di cariche elettriche in moto traslatoryというタイトルでした。来たるべきことの兆候は、質量がテンソルとして表現されたことでした。3次元空間で移動および変化するものを説明するために一般的に使用される数学的構成。古典力学では、質量はスカラー量ですが、相対性理論では速度によって変わります。2番目の論文は「On the electrostatics of a uniform gravitational field of electromagnetic charges and on the weight of electromagnetic charges」 Sull'elettrostatica di un campo gravitazionale uniforme e sul peso delle masse elettromagneticheでした。一般相対性理論を使用して、Fermiは電荷の重量がU/c2に等しいことを示しました。ここでUはシステムの静電エネルギーであり、cは光の速度です。
最初の論文は、電磁質量の計算に関する電動力学理論と相対論的理論との間の矛盾を指摘しているようでした。前者は4/3 U/c2の値を予測しました。Fermiはその翌年に「Concerning a contradiction between electrodynamic and the relativistic theory of electromagnetic mass」という論文でこれに対処し、見かけ上の矛盾が相対性理論の結果であることを示しました。この論文は十分に高く評価され、1922年にドイツの科学雑誌Physikalische Zeitschriftに翻訳され、出版されました。その年、Fermiは「On the phenomena occurring near a world line」 Sopra i fenomeni che avvengono in vicinanza di una linea orariaというタイトルの記事をイタリアの雑誌I Rendiconti dell'Accademia dei Linceiに提出しました。この記事で、彼は等価原理を調査し、いわゆる「Fermi座標」を導入しました。彼は、時間線に近い世界線上で、空間が架空の空間であるかのように動作することを証明しました。
Fermiは「A theorem on probability and some of its applications」 Un teorema di calcolo delle probabilità ed alcune sue applicazioniというタイトルのSala Normale Superioreに論文を提出しました。1922年7月、20歳の異常に若い年齢でlaureaを受け取りました。論文はX線回折画像に関するものでした。理論物理学はまだイタリアの学問分野と見なされておらず、受け入れられるであろう唯一の論文は実験物理学のものでした。このため、イタリアの物理学者はドイツから来る相対性理論のような新しい考えを受け入れるのが遅かった。Fermiは実験室での実験作業をかなり得意としていたため、これは彼にとって克服できない問題をもたらしませんでした。
1923年にAugust Kopffの本「Fundamentals of Einstein Relativity」のイタリア版の付録を書いている間に、Fermiは最初に有名なEinsteinの方程式E = mc2の中に隠されている利用すべき膨大な量の核ポテンシャルエネルギーを指摘しました。「少なくとも近い将来には、これらの恐ろしい量のエネルギーを放出する方法を見つけることは可能に思えません」と彼は書きました。「これはすべて良いことです。なぜなら、このような恐ろしい量のエネルギーの爆発の最初の効果は、それを見つける不運な物理学者を砕くことになるからです。」
1924年、Fermiはイタリアの大グランド・オリエント「Adriano Lemmi」のフリーメーソンロッジに開始されました。
FermiはGöttingenのMax Born大学の下で学期を過ごし、Werner HeisenbergおよびPascual Jordanに会いました。その後、Fermiは1924年9月から12月にPaul Ehrenfestraと一緒にLeidenで学びました。数学者Vito Volterraの仲介を通じてRockefeller Foundationから取得したフェローシップで。ここで、Fermiはヘンドリック・ローレンツとアルバート・アインシュタインに会い、サミュエル・グッドスミットとヤン・ティンベルゲンと友達になりました。1925年1月から1926年後半まで、FermiはFlorence大学で数学物理学と理論力学を教えました。Rasettiとチームを組んで、水銀蒸気の磁場の影響に関する一連の実験を実施しました。彼はまた、Sapienza University of Romeのセミナーに参加し、量子力学および固体物理学に関する講演をしました。Schrödinger方程式の予測の顕著な正確さに基づいた新しい量子力学に関する講演を行いながら、Fermiはしばしば「それは非常にうまく適合するべきではありません！」と言っていました。
Wolfgang Pauliが1925年に排他原理を発表した後、Fermiは「On the quantization of the perfect monoatomic gas」 Sulla quantizzazione del gas perfetto monoatomicoという論文で応答しました。彼は排他原理を理想気体に適用しました。このペーパーは、Fermiの統計的定式化の特に注目に値します。これは、排他原理に従う多くの同一粒子のシステムの粒子の分布を説明します。これはその後、イギリスの物理学者Paul Diracによって独立して開発され、彼はそれがBose–Einstein統計とどのように関連していたかを示しました。したがって、それはFermi–Dirac統計として知られています。Diracの後、排他原理に従う粒子は今日「フェルミ粒子」と呼ばれ、そうでないものは「ボソン」と呼ばれています。
Romeの教授
イタリアの教授職は、空の椅子の競争concorsoによって付与されました。申請者は委員会の教授によって彼らの出版物で評価されました。Fermiはサルデーニャのカリアリ大学の数学物理学の椅子に申請しましたが、Giovanni Giorgiに有利に僅かに超えられました。1926年、24歳の時に、彼はSapienza University of Romeの教授職に申請しました。これは新しい椅子で、イタリアの理論物理学の最初の3つの1つでした。教育大臣によって作成されました。
