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恩利克·費米

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恩利克·費米（意大利文：Enrico Fermi，1901年9月29日—1954年11月28日），美籍意大利物理學家，意大利皇家學院院士，諾貝爾物理學獎獲得者，美國國家科學院院士，愛丁堡皇家學院院士，生前是美國芝加哥大學物理學教授 [8]  。
恩利克·費米於1922年從比薩高等師範學院畢業；1923年獲得意大利政府獎學金前往德國進修；1924年前往荷蘭萊頓研究所工作；1926年至1938年擔任羅馬大學理論物理學教授；1929年當選為意大利皇家學院院士；1938年獲得諾貝爾物理學獎 [1]  ，同年移居美國；1939年進入哥倫比亞大學工作 [32]  ；1942年進入芝加哥大學冶金實驗室從事鈈和反應堆研究；1944年擔任洛斯·阿拉莫斯國家試驗室副主任，並參與曼哈頓計劃 [13]  ，同年成為美國公民；1945年擔任芝加哥大學物理學教授 [33]  ；1954年11月28日在芝加哥逝世，終年53歲 [9]  。
恩利克·費米主要從事統計力學、量子理論以及核和粒子物理學方面的研究 [8]  。
中文名
恩利克·費米
外文名
意大利文：Enrico Fermi
國    籍
美國
民    族
拉丁族
出生地
意大利羅馬
出生日期
1901年9月29日
逝世日期
1954年11月28日
畢業院校
比薩高等師範學院
職    業
教育科研工作者
主要成就
1929年當選為意大利皇家學院院士
1938年獲得諾貝爾物理學獎
1945年當選為美國國家科學院院士
1949年當選為愛丁堡皇家學院院士

目錄

  1. 1 人物生平
  2. 2 主要成就
  3. ▪ 科研成就
  1. ▪ 人才培養
  2. ▪ 榮譽表彰
  3. 3 社會任職
  4. 4 個人生活
  1. 5 人物評價
  2. 6 後世紀念

恩利克·費米人物生平

費米在比薩 費米在比薩
1901年9月29日，恩利克·費米出生於意大利羅馬。
1918年，高中畢業後進入比薩高等師範學院（Scuola Normale Superiore of Pisa）就讀。
1922年，從比薩高等師範學院畢業，獲得物理學博士學位（Laurea degree in physics） [2]  。
1923年，獲得意大利政府獎學金（scholarship）前往德國，在哥廷根大學馬克斯·玻恩（Max Born）的指導下從事研究工作 [18]  。
恩利克·費米
恩利克·費米(4張)
1924年，前往荷蘭萊頓研究所工作。
1926年—1938年，擔任羅馬大學（University of Rome）理論物理學教授（Professor of Theoretical Physics）。
1929年，被貝尼託·墨索里尼（Benito Mussolini）任命為意大利皇家學院院士。
1938年，獲得諾貝爾物理學獎；12月，帶着全家前往斯德哥爾摩接受諾貝爾獎，此後為了逃避意大利的反猶太主義法律（Italy's anti-Semitic laws），就沒有返回意大利，與家人一起移居美國。
1939年1月，進入哥倫比亞大學（Columbia University）工作，並在美國進行了第一次裂變實驗（fission experiment） [32]  。
1942年，進入芝加哥大學冶金實驗室（University of Chicago's Metallurgical Laboratory）從事鈈和反應堆研究。
1944年7月，被洛斯·阿拉莫斯國家試驗室（Los Alamos National Laboratory）第一任主任羅伯特·奧本海默（Robert Oppenheimer）聘任為部門負責人和副主任，並參與曼哈頓計劃（Manhattan Project） [12]  ；9月，以費米的名字命名，新的F部門成立 [11]  ；9月，成為美國公民（American citizen）。
1945年，從洛斯·阿拉莫斯搬到芝加哥；7月，擔任芝加哥大學物理學教授（Professor of physics）；同年，當選為美國國家科學院院士 [29]  。
1954年11月28日，在伊利諾伊州芝加哥因胃癌（Stomach cancer）逝世，終年53歲 [10]  。
1976年，入選美國國家發明家名人堂（National Inventors Hall of Fame） [28]  。

恩利克·費米主要成就

恩利克·費米科研成就

  • 科研綜述
1926年，恩利克·費米在他的第一篇主要論文“Sulla quantizzazione del gas perfetto monoatomico (in Italian)”中發展了量子統計⼒學，用來描述由⼤量滿⾜泡利不相容原理（Pauli's exclusion principle）的費⽶⼦組成的系統中，粒⼦處在不同量⼦態上的統計規律，同時保羅·狄拉克也獨立發現了這一規律，因此稱為費⽶—狄拉克統計（Fermi-Dirac statistics） [19]  。
1942年12月1日，恩利克·費米指導設計和製造出來的第一台可控核反應堆（self-sustaining nuclear reaction）首次運轉成功，被命名為“芝加哥一號堆”（Chicago Pile-1） [3]  。
1943年10月4日，見證了X-10石墨反應堆進入臨界狀態。
1945年7月16日，恩利克·費米見證了在美國新墨西哥州的阿拉莫戈多沙漠中世界上第一顆原子彈，代號為“Gadget”的核彈試爆（Trinity test），並正確計算了Gadget的當量 [11]  。
恩利克·費米最後幾年主要從事高能物理的研究，1949年揭示宇宙線中原粒子的加速機制，研究了π介子、μ子和核子的相互作用，並提出宇宙線起源理論。1949年與楊振寧合作，提出基本粒子的第一個複合模型。1952年發現了第一個強子共振──同位旋四重態 [20]  。
  • 學術論著
恩利克·費米生前在《自然（Nature）》《物理評論（Physical Review）》《理論物理學進展（Progress of theoretical physics）》等學術期刊上發表250多篇科學論文 [22]  ，代表論文有：
Fermi E. Über die Theorie des Stoßes zwischen Atomen und elektrisch geladenen Teilchen[J]. Zeitschrift für Physik, 1924, 29(1): 315-327.
Fermi E. Zur Quantelung des idealen einatomigen Gases[J]. Zeitschrift für Physik, 1926, 36(11-12): 902-912.
Fermi E. Statistical method to determine some properties of atoms[J]. Rend. Accad. Naz. Lincei, 1927, 6(602-607): 5.
Fermi E. Eine statistische Methode zur Bestimmung einiger Eigenschaften des Atoms und ihre Anwendung auf die Theorie des periodischen Systems der Elemente[J]. Zeitschrift für Physik, 1928, 48(1-2): 73-79.
Fermi E. Magnetic moments of atomic nuclei[J]. Nature, 1930, 125(3140): 16-16.
Fermi E. Über den ramaneffekt des kohlendioxyds[J]. Zeitschrift für Physik, 1931, 71(3-4): 250-259.
Fermi E. Quantum theory of radiation[J]. Reviews of modern physics, 1932, 4(1): 87.
Fermi E, Amaldi E, D'Agostino O, et al. Artificial radioactivity produced by neutron bombardment[J]. Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Containing Papers of a Mathematical and Physical Character, 1934, 146(857): 483-500.
Fermi E. Versuch einer Theorie der β-Strahlen. I[J]. Zeitschrift für Physik, 1934, 88(3-4): 161-177.
Fermi E. Radioactivity induced by neutron bombardment[J]. Nature, 1934, 133(3368): 757-757.
Fermi E. The ionization loss of energy in gases and in condensed materials[J]. Physical Review, 1940, 57(6): 485.
Fermi E. The development of the first chain reacting pile[J]. Proceedings of the American Philosophical Society, 1946, 90(1): 20-24.
Fermi E, Marshall L. Interference phenomena of slow neutrons[J]. Physical Review, 1947, 71(10): 666.
Fermi E, Teller E. The capture of negative mesotrons in matter[J]. Physical Review, 1947, 72(5): 399.
Fermi E, Marshall L. On the interaction between neutrons and electrons[J]. Physical Review, 1947, 72(12): 1139.
Fermi E, Richtmyer R D. Note on census-taking in Monte-Carlo calculations[R]. Los Alamos Scientific Laboratory, Los Alamos, NM (United States), 1948.
Fermi E, Yang C N. Are mesons elementary particles?[J]. Physical Review, 1949, 76(12): 1739.
Fermi E. On the origin of the cosmic radiation[J]. Physical review, 1949, 75(8): 1169.
Fermi E. High energy nuclear events[J]. Progress of theoretical physics, 1950, 5(4): 570-583.
Fermi E. Angular distribution of the pions produced in high energy nuclear collisions[J]. Physical Review, 1951, 81(5): 683.
Fermi E. Experimental production of a divergent chain reaction[J]. American Journal of Physics, 1952, 20(9): 536-558.
Fermi E. Numerical solution of a minimum problem[R]. Los Alamos Scientific Lab., Los Alamos, NM, 1952.
Fermi E, Pasta P, Ulam S, et al. Studies of the nonlinear problems[R]. Los Alamos National Lab.(LANL), Los Alamos, NM (United States), 1955. [22] 

恩利克·費米人才培養

  • 編著教材
1949年，恩利克·費米在芝加哥大學講授課程“核物理”的筆記整理出版了《核物理（Nuclear Physics）》 [23]  。
1954年，恩利克·費米在芝加哥大學講授量子力學基本知識時，在每節課結束時都會為他的學生創造一個問題，這些具有挑戰性的練習沒有包含在費米的筆記中，但保存在他的學生的筆記中。《量子力學筆記（Notes on Quantum Mechanics）》（第二版）中包括一組由他以前的學生羅伯特·施盧特（Robert A. Schluter）編寫了這些問題 [24]  。
  • 指導學生
姓名
榮譽
備註
埃米利奧·吉諾·塞格雷（Emilio Gino Segrè, 1905年2月1日—1989年4月22日）
1959年獲得諾貝爾物理學獎
博士生 [25] 
李政道（Tsung-Dao Lee，1926年11月24日）
1957年獲得諾貝爾物理學獎
博士生 [26] 

恩利克·費米榮譽表彰

時間
榮譽表彰
授予單位
1924年
洛克菲勒基金會獎學金（Fellowship）
洛克菲勒基金會（Rockefeller Foundation）
1926年
馬泰烏奇獎章（Matteucci Medal）
意大利科學院
1929年
意大利皇家學院院士（Member）
意大利皇家學院（Royal Academy of Italy） [30] 
1938年
諾貝爾物理學獎（Nobel Prize in Physics）
瑞典皇家科學院（Royal Swedish Academy of Sciences） [1] 
1939年
劉易斯獎學金
美國哲學學會（American Philosophical Society）
1942年
休斯獎章（Hughes Medal）

1945年
美國國家科學院院士（Member）
美國國家科學院（National Academy of Sciences） [29] 
1949年
愛丁堡皇家學院院士（Fellow）
愛丁堡皇家學院（Royal Society of Edinburgh）
1953年
拉姆福德獎章（Rumford Medal） [31] 

1954年
費米獎（Enrico Fermi Award）
美國原子能委員會 [9] 
1954年
普朗克獎章（Max Planck Medal）
德國物理學會（Deutsche Physikalische Gesellschaft） [27] 

德國海德堡大學榮譽博士
德國海德堡大學（Ruperto Carola Heidelbergensis）

荷蘭烏特勒支大學榮譽博士
荷蘭烏特勒支大學（Universiteit Utrecht） [17] 

美國華盛頓大學榮譽博士
美國華盛頓大學（University of Washington） [17] 

哥倫比亞大學榮譽博士
哥倫比亞大學（Columbia University in the City of New York） [17] 

耶魯大學榮譽博士
耶魯大學（Yale University） [17] 

哈佛大學榮譽博士
哈佛大學（Harvard University） [17] 

羅切斯特大學榮譽博士
羅切斯特大學（University of Rochester） [17] 

恩利克·費米社會任職

時間
擔任職務
1950年
美國原子能委員會總諮詢委員會首批成員（first members of the General Advisory Committee of the Atomic Energy Commission） [9] 
1953年
美國物理學會（American Institute of Physics）主席 [10] 

恩利克·費米個人生活

  • 家世背景
恩利克·費米的父親阿爾貝託·費米（Alberto Fermi）是交通部總督察，母親艾達·德·加蒂斯（Ida De Gattis）是小學教師 [20-21]  。
  • 婚姻家庭
恩利克·費米的妻子勞拉·卡彭（Laura Capon）具有猶太血統，這也導致此後為了逃避意大利的反猶太主義法律而全家移居美國 [21]  。
  • 諾獎搞錯
1938年，德國威廉皇家化學研究所的兩位化學家奧托·哈恩（Otto Hahn）和弗裏茨·施特拉斯曼（ Fritz Strassmann），與女物理學家莉澤·邁特納（Lise Meitner）合作，試驗用慢中子轟擊鈾元素，而且用化學方法分離和檢驗核反應的產物，獲得了令人難以置信的結果：鈾核在中子的轟擊下，分裂成大致相等的兩半，它們不是93號新元素，而是56號元素鋇，原子核的這一種變化現象過去還從未發現過 [34]  。
1938年11月22日，在諾貝爾獎頒發後的12天，奧托·哈恩把分裂原子的報告寄往柏林《自然科學》雜誌，該雜誌1939年1月便登出了哈恩的論文，推翻了恩利克·費米的實驗結果，説明諾貝爾獎搞錯了。聽到這個消息，恩利克·費米的第一個反應是來到哥倫比亞大學實驗室，利用那裏較好的設備，重複了奧托·哈恩的試驗，結果和他的試驗一樣。費米坦率地檢討和總結了自己的錯誤判斷。在裂變理論基礎上，費米很快提出一種假説：當鈾核裂變時，會放射出中子，這些中子又會擊中其它鈾核，於是就會發生一連串的反應，直到全部原子被分裂，這就是鏈式反應理論 [34]  。

恩利克·費米人物評價

恩利克·費米將他的研究重點放在原子核上，為β衰變理論做出了貢獻（Fermi began to focus his research on the atomic nucleus, contributing to beta decay theory） [11]  。（洛斯·阿拉莫斯國家試驗室評）
恩利克·費米被稱為“核物理學領軍人物”，同時他對電子氣體的統計，原子本身的統計模型以及對放射性的理解作出了重大貢獻（Fermi known primarily as "a leading nuclear physicist, also made major contributions to the statistics of electron gas, the statistical model of the atom itself, and fundamental contributions to an understanding of radioactivity） [17]  。（費米國家加速器實驗室評）

恩利克·費米後世紀念

  • 費米子
費米子（Fermion）是指在一組由全同粒子組成的體系中，如果在體系的一個量子態（即由一套量子數所確定的微觀狀態）上只允許容納一個粒子。由保羅·狄拉克給出，紀念恩利克·費米在這領域所作的貢獻 [14]  。
  • 100號化學元素鐨
鐨（Fermium）為人造放射性元素，元素符號為Fm， 金屬元素。化學性質類似稀土元素。1952年，美國加州大學伯克利分校教授吉奧索帶領團隊首次發現鐨，而後為了紀念物理學家費米將此元素命名為鐨 [4]  [15]  。
  • 費米獎
1954年，美國政府機構原子能委員會設立費米獎（Enrico Fermi Award），他是一項國際獎，恩利克·費米去世前成為首位獲獎者 [9]  ，獎金為32萬5千美元。費米獎每年頒發一次，用來獎勵在核物理有高度成就的傑出人士，候選人由美國全國科學院院士、各科學技術學會的官員投票選出 [16]  。
  • 費米研究院
1955年11月，芝加哥大學核研究所（The Institute for Nuclear Studies）更名為恩利克·費米核研究所（The Enrico Fermi Institute for Nuclear Studies）；1968年1月，更名為恩利克·費米研究所（The Enrico Fermi Institute） [6-7]  。
  • 費米國家加速器實驗室
1967年，以恩利克·費米名字命名的費米國家加速器實驗室（Fermi National Accelerator Laboratory，縮寫為Fermilab或FNAL）建立，這是美國物理學研究中心之一，位於美國伊利諾斯州巴達維亞附近的草原上。它官方上屬於美國能源部（United States Department of Energy），但也隸屬於芝加哥大學和大學研究協會（Universities Research Association），並由這兩個機構負責其運作 [5]  。
參考資料
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