جنرال لواء

إنريكو فيرمي: الرجل الذي أعطى الانشطار النووي للعالم


إنريكو فيرمي ، من خلال جهوده ، أعطى العالم أول مفاعل نووي نموذجي وساهم أيضًا بشكل كبير في تطوير أول قنبلة ذرية. أثبتت هاتان التقنيتان أنهما فوائد عظيمة وأسلحة مدمرة بشكل لا يصدق لعالمنا الحديث.

وبغض النظر عن الأخلاق والأخلاق المتعلقة بالطاقة النووية والأسلحة ، فقد ساعدت مساهماته في تغيير العالم إلى الأبد ، للأفضل أو للأسوأ.

وُلِد إنريكو فيرمي في إيطاليا عام 1901 وكانت أبحاثه المبكرة تدور حول النسبية العامة وميكانيكا الكم. سيقدر بسرعة إمكانات الفيزياء النووية ويكرس حياته لها.

إنجازات إنريكو ستكسبه جائزة جائزة نوبل عام 1938، حدث كان شرفًا وإنقاذًا حقيقيًا. قام فيما بعد ببناء أول مفاعل نووي وعمل في مشروع مانهاتن. أنهى فيرمي أيامه في المنزل في شيكاغو عام 1954.

تم تكريم إنريكو فيرمي في الجدول الدوري بالعنصر 100 ، Fermiumأخذ اسمه.

نأمل أن تؤدي هذه السيرة الذاتية القصيرة لإنريكو فيرمي إلى إنصاف الرجل.

حياة سابقة

ولد إنريكو فيرمي في إيطاليا في 29 سبتمبر 1901 في روما. كان إنريكو الطفل الثالث لألبرتو وإيدا دي جاتيس فيرمي. كانت والدته ، إيدا ، امرأة رائعة في حد ذاتها. تدربت كمعلمة ، كانت ذكية للغاية ولعبت دورًا رئيسيًا في تعليم أطفالها.

كان والده ، ألبرتو ، كبير مفتشي وزارة الاتصالات في الحكومة الإيطالية.

التحق إنريكو فيرمي بمدرسة قواعد محلية وأظهر بسرعة استعداده للرياضيات والفيزياء. تمت رعاية هذه الموهبة وتطويرها من قبل زملاء والده ، ومن بينهم A. Amidei.

في سن الرابعة عشرة ، توفي شقيق إنريكو فيرمي الأكبر بشكل مأساوي. كان إنريكو قريبًا جدًا من شقيقه ودمره الحدث ، ويقال أن هذا عامل رئيسي في اهتمامه بالفيزياء.

شجعه والديه ، الذين لاحظوا الألم العاطفي الشديد لفيرمي ، على التركيز على دراسته. لقد صادف ، عن طريق الصدفة ، كتابين في الفيزياء تم تأليفهما قبل نصف قرن وكان مفتونًا تمامًا.

خلال سنوات المراهقة التكوينية ، أجرى إنريكو وأصدقاؤه تجارب فيزيائية مختلفة من أجل المتعة فقط. وشمل ذلك اختبار كثافة إمدادات المياه في روما ، كما تفعل أنت.

من الجامعة إلى الطبيب: دراسات إنريكو فيرمي

حصل فيرمي على منحة دراسية في جامعة Scuola Normale Superiore المرموقة جدًا في بيزا بإيطاليا عام 1918. في الواقع ، كان مقال الدخول الذي قدمه مثيرًا للإعجاب لدرجة أنه تم تتبعه سريعًا في برنامج الدكتوراه تحت إشراف الأستاذ بوتشيانتي. تخرج فيرمي بمرتبة الشرف عام 1922.

في العام التالي ، في عام 1923 ، حصل حتى على زمالة روكفلر التي منحته عدة أشهر مع الفيزيائي الشهير ماكس بورن في جوتنجن بألمانيا.

بعد حصوله على زمالة روكفلر بنجاح ، انتقل فيرمي إلى ليدن للعمل مع بي إيرينفيست في عام 1924. وعاد بعد ذلك إلى إيطاليا بين عامي 1924 و 1926 لتولي منصب محاضر في الفيزياء والميكانيكا الرياضية في جامعة فلورنسا.

في عام 1926 ، اكتشف إنريكو فيرمي القوانين الإحصائية التي تحكم الجسيمات الخاضعة لمبدأ استبعاد باولي. تُعرف هذه القوانين الآن بإحصاءات فيرمي.

تُعرف هذه الجسيمات الآن باسم الفرميونات التي تتناقض مع البوزونات التي تخضع لإحصاءات بوز-آينشتاين.

تم انتخاب فيرمي أستاذًا للفيزياء النظرية في جامعة روما في عام 1927. وقد احتفظ بهذا المنصب لما يزيد قليلاً عن عقد قبل أن تغير الأحداث السياسية العالمية حياته بشكل كبير إلى الأبد.

إنريكو فيرمي ونظرية تحلل جسيمات بيتا

رآه إنريكو فيرمي في بداية حياته المهنية في إيطاليا ينشغل بشكل أساسي بمشاكل الديناميكا الكهربائية. كما أجرى تحقيقات نظرية في مختلف الظواهر الطيفية.

في مرحلة ما من فترة ولايته ، غيّر فيرمي حياته بشكل كبير إلى الأبد من خلال تحويل تركيزه من الإلكترونات الخارجية إلى نواة الذرة.

بالنظر إلى إنجازاته حتى الآن ، لا ينبغي أن يكون مفاجئًا ازدهار مسيرة إنريكو فيرمي في الفيزياء والحياة الشخصية. سرعان ما تزوج من لورا كابون عام 1928. كانت ابنة عائلة يهودية محترمة في روما.

كان أهم عمل لفيرمي على وشك أن يبدأ. في هذا الوقت ، طور نظرية اضمحلال جسيمات بيتا.

سيجمع هذا العمل السابق على الإشعاع مع مفهوم باولي للنيوترينو. بعد اكتشاف كوري وجوليو للنشاط الإشعاعي الاصطناعي في عام 1934 ، أظهر فيرمي أن التحول النووي يمكن أن يحدث في كل عنصر تقريبًا.

سيؤدي هذا العمل المهم للغاية إلى اكتشاف نيوترونات بطيئة في نفس العام. سيؤدي هذا بسرعة إلى اكتشاف الانشطار النووي وإنتاج العناصر التي تقع خارج الجدول الدوري الحالي.

كانت إحدى الذرات التي نجح إنريكو فيرمي في انقسامها هي اليورانيوم الذي يبدو غير ضار. سيؤدي هذا العمل في النهاية إلى اكتشاف إبطاء النيوترونات التي كانت مقدمة لظهور الانشطار النووي.

بحلول عام 1938 ، كان إنريكو فيرمي ، بلا شك ، أعظم خبير في النيوترونات.

تساعد جائزة نوبل إنريكو فيرمي على الهروب إلى أمريكا

أدت نتائجه وإنجازاته في النهاية إلى فوز إنريكو فيرمي بجائزة نوبل في الفيزياء عام 1938 "لعمله في النشاط الإشعاعي الاصطناعي الذي تنتجه النيوترونات ، وللتفاعلات النووية التي تحدثها النيوترونات البطيئة".

كما اتضح ، لم يكن هذا شرفًا كبيرًا فحسب ، بل كان سينقذ حياة فيرمي وعائلته في النهاية. كان شبح الفاشية قد أصاب إيطاليا لتوه ، وتم التباهي بصراحة معاداة السامية.

أقيم الحفل في ستوكهولم بالسويد مما أعطى فيرمي ذريعة مثالية لمغادرة إيطاليا ولديك حرية الفرار إلى أمريكا.

حلم إنريكو فيرمي الأمريكي في شيكاغو

بمجرد وصوله إلى الولايات المتحدة بأمان ، تم تعيين فيرمي أستاذًا للفيزياء في جامعة كولومبيا بنيويورك في عام 1939. أدى عمله هنا إلى أحد أعظم الاكتشافات وأكثرها تدميرًا في تاريخ الإنسان.

اكتشف هان وستراسمان ظاهرة الانشطار النووي في أوائل عام 1939. وقد نال هذا الاكتشاف على الفور تقدير فيرمي الذي فهم إمكانية انبعاث نيوترونات ثانوية وربما تفاعل متسلسل.

أثناء وجوده في جامعة كولومبيا ، وجد إنريكو فيرمي أنه إذا انبعثت نيوترونات اليورانيوم إلى عينة أخرى من اليورانيوم الانشطاري ، فيمكنهم تقسيم هذه الذرات بشكل أكبر وإطلاق تفاعل متسلسل. لا يبدو هذا مثيرًا للإعجاب فحسب ، بل إنه حدث أيضًا إطلاق كميات هائلة من الطاقة.

أدت تجارب إنريكو إلى أول تفاعل نووي متحكم به في شيكاغو في الثالث من ديسمبر 1942. حدث هذا بالفعل تحت ملعب شيكاغو الرياضي في ملعب اسكواش من كل الأشياء (هل هذا مثير للسخرية ، لسنا متأكدين؟).

بالطبع ، في هذا الوقت ، انغمس العالم في واحدة من أكثر الأحداث تدميراً في تاريخ البشرية ، الحرب العالمية الثانية.

لم يمر عمله دون أن يلاحظه أحد وسرعان ما تم تجنيده في مشروع مانهاتن. كما نعلم جميعًا اليوم ، كان الهدف الأساسي لهذا المشروع هو تسخير قوة الذرة لإنتاج سلاح حرب قوي بشكل لا يصدق.

عزز فيرمي وزوجته أيضًا التزامهما بالدولة التي وفرت لهما المأوى عندما أصبحا مواطنين رسميًا في عام 1944.

إنريكو فيرمي يعارض ويدين القنبلة الهيدروجينية

بعد انتهاء الحرب ، تم تعيين إنريكو فيرمي في اللجنة الاستشارية العامة لهيئة الطاقة الذرية. في أكتوبر من عام 1949 ، اجتمعت اللجنة لمناقشة جدوى زيادة قوة القنابل الذرية التي تم الانتهاء منها مؤخرًا والتي تم إطلاقها على اليابان.

أثار اقتراح تطوير القنابل الهيدروجينية فزع فيرمي ، وهو الموقف الذي كان يؤيده بعناد. شارك في تأليف إضافة لاذعة لتقرير اللجنة الذي أدان القنبلة الهيدروجينية بعبارات لا لبس فيها.

أمر الرئيس هاري إس ترومان بتطوير القنبلة بغض النظر عن تحذيرات إنريكو فيرمي وتجاهلها.

عاد فيرمي لاحقًا إلى لوس ألاموس ، نيو مكسيكو للمساعدة في الحسابات على أمل أن يتمكن من إثبات أن القنبلة الخارقة ستكون غير عملية.

كما يخبرنا التاريخ ، من الواضح أنه لم ينجح.

تفاعل شيكاغو بايل 1 النووي تحت حقل

كان Chicago Pile-1 (CP-1) أول مفاعل نووي صناعي في العالم. تم بناء المفاعل أسفل الجناح الغربي لحقل ستاغ في ملعب سكواش مهجور. كان ملعب Stagg ملعب كرة قدم لجامعة شيكاغو. بكل المقاييس ، كان المنصة زائدة عن الحاجة في وقت الاختبار.

وصف إنريكو فيرمي الجهاز لاحقًا بأنه "كومة خام من الطوب الأسود والأخشاب". حسنًا ، هذا بالتأكيد يملأنا بالثقة.

بدأ تجميع المفاعل في نوفمبر من عام 1942 تحت الإشراف المباشر لفيرمي. بالطبع ، لا يمكن لرجل واحد أن يكمله بمفرده. ضم فريق فيرمي هربرت إل أندرسون ووالتر زين ومارتن دي ويتاكر وجورج ويل.

تم بناء جهاز Jerry-Rigged الأساسي تقريبًا حوله 45,000 كتل الجرافيت والخشب ، تزن ما مجموعه 360 طن. كان هذا ليكون بمثابة وسيط نيوترون المفاعل.

تم تشكيل أكسيد اليورانيوم ، أو مسحوق ، إلى قطع "قرص الهوكي" وإدخالها في الكتل.

تم ترتيب كتل "عفريت" أكسيد اليورانيوم هذه في نمط إملائي من قبل إنريكو فيرمي ومنسقي المشروع الآخرين حسب ما تراه مناسبًا. تم أيضًا تضمين قضيب تحكم للتحكم في التفاعل كما تفعل قضبان التحكم الحديثة في المفاعلات الحالية.

بناء شيكاغو بايل 1

على عكس المفاعلات اللاحقة ، افتقر Chicago Pile-1 إلى حماية كبيرة من الإشعاع أو حتى أنظمة التبريد. لم يكن هذا سهلاً ، ومع ذلك ، كان المفاعل يعمل فقط بطاقة منخفضة (حوالي نصف واط).

كان القصد من الهيكل بأكمله أن يكون كروي الشكل تقريبًا ولكن مع تقدم العمل تم تغيير هذا.

حسب فيرمي أن الكتلة الحرجة للتفاعل المتسلسل يمكن تحقيقها دون إكمال الهيكل بالضرورة كما هو مخطط.

تم نقل CP-1 لاحقًا إلى Red Gate Woods في عام 1943 وأعيد تشكيله ليصبح شيكاغو Pile-2. تم تشغيل هذا المفاعل بالفعل حتى عام 1954 عندما تم إيقاف تشغيله ودفنه في النهاية.

تم هدم مدرجات Stagg Field لاحقًا في أغسطس من عام 1957 حيث تم تصنيف الموقع كمعلم تاريخي وطني أمريكي بالإضافة إلى معلم شيكاغو.

كيف عمل Chicago Pile-1؟

كانت الكومة عبارة عن مركب من كتل الجرافيت وهيكل خشبي "مهد" من الخارج. تم ترتيب كتل اليورانيوم / الجرافيت في بنية كروية تقريبًا لمحاولة تعظيم فرص "الأهمية الحرجة" للتفاعل.

في الثاني من ديسمبر ، بدأت الاختبارات. تم تكليف جورج ويل بتشغيل قضيب التحكم للتجربة. لا ينبغي التقليل من دوره.

أي حركة خاطئة ورد الفعل يمكن أن يكون حرجًا ويدمر حياة الكثير من الناس.

كان قضيب التحكم عبارة عن عصا مترية بشكل فعال مع قطعة من الكادميوم في الأعلى ، خام ولكنه فعال.

بدأ الاختبار من الصباح حتى وقت الغداء ، حيث أملى إنريكو فيرمي على حسن سحب القضبان. ثم يتم مراقبة مستويات النيوترونات لمعرفة "تفاعل" المفاعل.

كما قد تتوقع ، سيرتفع المستوى بشكل كبير ثم يستقر.

سيكون هذا مؤشرا على "القرب" من الحرجية اللازمة للانشطار النووي ذاتية الاستدامة.

لاحظ المراقبون في وقت لاحق أنهم سيصابون ببعض التوتر من مدى اقتراب القراءات من الأهمية الحرجة. تصاعدت التوترات حتى أعلن فيرمي أنه يجب وقف التجربة لتناول طعام الغداء.

ستستمر التجارب بعد ذلك ، مما يؤدي إلى زيادة "حظهم" حتى يعلن فيرمي توقف التجربة.

كان هناك وجه فيرمي - لم يره أحد بادرة ابتهاج. لقد نجحت التجربة تمامًا كما توقع ، وكان هذا هو الحال. رائع ومجمع - كان وجه فيرمي وجه رجل كفء يعمل بنشاط منشغل في وظيفة واحدة مهمة."- آرثر كومبتون.

تم الاحتفال بالحدث بأكمله بزجاجة واحدة من كيانتي وبعض الأكواب الورقية ، والكثير من التصفيق والتحميص. احتفال متحضر إلى حد ما بالنظر إلى حجم الحدث. يجب أن تكون تلك تجربة مثيرة للاهتمام يجب مراقبتها.

دور إنريكو فيرمي في مشروع مانهاتن

"الشخص الذي أثار إعجابي حقًا من بين جميع الأشخاص الذين قابلتهم هناك كان فيرمي. لقد كان حقا رجلا غير عادي. تصادف أنه فيزيائي ، لكنني أعتقد أنه كان بإمكانه أن يتخصص في أي مهنة ، سواء عن طريق الصدفة أو عن قصد ، وقام بعمل جيد للغاية فيها. "- كروفورد غرينوالت

خدم Chicago Pile-1 غرضًا مزدوجًا ، بمجرد أن اكتشف الفريق أن "الأهمية" كانت عملية بالفعل ، كان مصدر الطاقة المحتمل للتكنولوجيا واضحًا.

لكن النية الحقيقية للمشروع كانت في الواقع تسليح الذرة.

في هذا الدور ، ستشكل نتائج سلسلة تجارب شيكاغو في النهاية عنصرًا حاسمًا في مشروع مانهاتن الشهير.

كان مشروع مانهاتن ، في الواقع ، فريق أحلام من النجوم العلميين في ذلك الوقت. كان إنريكو فيرمي بكل المقاييس واحدًا من أكثر الشخصيات تميزًا. عززت نجاحاته حتى الآن ، بما في ذلك سلسلة تجارب Chicago Pile ، مكانته في الفريق وفي التاريخ.

شارك فيرمي شخصيًا في العديد من المعالم المحورية طوال المشروع. لقد شارك بشكل خاص في إثبات مفهوم الانشطار وكان مساهماً هامًا عندما حقق مفاعل الجرافيت X-10 والمفاعل B الأهمية الحرجة.

كما شارك بشكل كبير في اختبار الثالوث.

تأثير إنريكو فيرمي وزملائه

كان فيرمي مدرسًا متميزًا وأستاذًا في الفيزياء النظرية والتجريبية ، كما رأينا. حتى أنه أطلق عليه لقب "البابا".

بعد الإنجازات الهائلة التي تحققت في شيكاغو ، قام أوبنهايمر نفسه بتجنيد فيرمي رسميًا في مشروع مانهاتن. أصبح إنريكو فيرمي المدير المساعد للمختبر في لوس ألاموس في عام 1944.

قام فيرمي شخصيًا بإدخال أول سبيكة وقود يورانيوم في المفاعل B المشؤوم في هانفورد. من خلال العمل مع جون ويلر ، ساعد فيرمي في تحديد أن التسمم بالزينون كان مسؤولاً عن الإغلاق الغامض للمفاعل.

لم يلعب Fermi دورًا حيويًا خلال المشروع فحسب ، بل ترك انطباعًا كبيرًا لدى زملائه. من بين أمور أخرى ، ستتذكر ليونا مارشال ليبي ، وهي صديقة مقربة له ، فيما بعد: -

"لقد كان مديرًا حكيمًا رائعًا للجهد العلمي ، بمعنى أنه يعرف بالضبط أين يجب توخي الحذر ، ويمكنه كثيرًا أن يخمن عندما لا يكون من الضروري إجراء قياسات أكثر دقة. كان لديه إحساس جيد جدًا بدرجة الجهد التي من شأنها أن تعطي النتيجة المطلوبة دون إهدارها ، "

أعمال فيرمي المنشورة

كتب إنريكو فيرمي العديد من الأوراق البحثية في الفيزياء النظرية والتجريبية. تشمل مساهمات فيرمي الأكثر أهمية في الفيزياء ما يلي: -

- "Sulla quantizzazione del gas perfetto monoatomico" ،رند. عقاد. ناز. لينسي ، 1935 (أيضًا فيZ. فيز. 1936) ، بشأن أسس إحصاءات الغاز الإلكتروني والغازات المصنوعة من الجسيمات التي تخضع لمبدأ باولي.

- نشرت عدة أوراق فيرند. لينسي ، 1927-1928 ، تعامل مع النموذج الإحصائي للذرة (نموذج ذرة Thomas-Fermi) وأعطي طريقة شبه كمية لحساب الخصائص الذرية. تم نشر استئناف لهذا العمل بواسطة Fermi في المجلد:Quantentheorie und Chemie ، حرره H. Falkenhagen ، Leipzig ، 1928.

- "Uber die magnetischen Momente der AtomKerne" ،Z. فيز. 1930 ، هي نظرية كمية للتركيبات فائقة الدقة لخطوط الطيف. يتم استنتاج اللحظات المغناطيسية لبعض النوى منها.

- "Tentativo di una teoria dei raggi ß" ،Ricerca Scientifica ، 1933 (أيضًاZ. فيز. 1934) نظرية انبعاث أشعة ß ، بناءً على الفرضية ، التي اقترحها باولي لأول مرة ، عن وجود النيوترينو.

سنوات فيرمي الأخيرة ، وفاته وإرثه

واصل إنريكو فيرمي عمله في معهد الدراسات النووية بجامعة شيكاغو في سنواته الأخيرة. حوّل انتباهه إلى فيزياء الطاقة العالية وقاد التحقيقات في أصول الأشعة الكونية ونظريات الطاقات الرائعة الموجودة في جسيمات الأشعة الكونية.

دارت هذه النظريات حول فكرة المجال المغناطيسي العالمي ، الذي يعمل كمُسرع عملاق ، والذي من شأنه أن يفسر الطاقات الرائعة الموجودة في جسيمات الأشعة الكونية.

كان إنريكو فيرمي عضوًا في العديد من الأكاديميات والجمعيات "العلمية" في إيطاليا وخارجها خلال حياته. من بينها الأكاديمية الملكية الإيطالية عام 1929.

كان ، في الواقع ، أحد أول 30 عضوًا في الأكاديمية الملكية. إنه لشرف كبير.

لطالما كان هناك طلب كبير على فيرمي كمحاضر طوال حياته. تلقى عدة دورات في جامعتي ميشيغان آن أربور وستانفورد.

كان إنريكو فيرمي أول متلقي لهذا العرض الخاص $50,000 الجائزة التي تحمل اسمه الآن للعمل على الذرة.

في سنواته الأخيرة ، أصيب إنريكو فيرمي بسرطان المعدة غير القابل للشفاء وسيقضي الأشهر القليلة الماضية في شيكاغو يخضع للعلاج الطبي.

إنريكو فيرمي ، الرجل الذي ساعد في منح العالم المفاعل النووي والقنبلة الذرية ، توفي أثناء نومه في 28 نوفمبر 1954.

كان في منزله في شيكاغو ، إلينوي.

أنريكو فيرمي وزوجته لورا كان لهما ابن واحد جوليو وابنة واحدة نيلا.

على ما يبدو ، كانت هوايته المفضلة ، عندما لا يلعب بالذرات ، المشي وتسلق الجبال والرياضات الشتوية.


شاهد الفيديو: ما هو الماء الثقيل وماذا سيحدث لجسدك اذا شربت كوبا منه (كانون الثاني 2022).