Enrico Fermi

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Enrico Fermi
Die Physikgruppe um Enrico Fermi im Hof des Instituts für Physik (Via Panisperna) in Rom 1934 oder kurz danach, von links:Oscar D’Agostino,Emilio Segrè,Edoardo Amaldi,Franco Rasettiund Enrico Fermi
Enrico Fermi – Foto seinesLos-Alamos-Dienstausweises (Zweiter Weltkrieg)
Gedenkstein für Enrico Fermi in derKirche „Santa Croce “inFlorenz,Italien
DerFERMIAC,ein von Enrico Fermi erfundeneranaloger Computerzum Studium desNeutronentransports

Enrico Fermi(*29. September1901inRom;†28. November1954inChicago,Illinois) war ein italienischer Physiker und einer der bedeutendstenKernphysikerdes 20. Jahrhunderts. 1938 erhielt er denNobelpreis für Physik.

Leben

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Fermi war das dritte und jüngste Kind von Alberto Fermi, einem Abteilungsleiter imitalienischMinistero delle poste e dei telegrafi,und Ida De Gattis, einer Grundschullehrerin. Seine beiden Geschwister waren Marie (1899–1959) und Giulio Fermi (1900–1915).[1][2][3] Bereits im Alter von 17 Jahren begann er ein Physikstudium an derScuola Normale SuperioreinPisa,das er 1922magna cum laudemit einer experimentellen Arbeit überRöntgenstreuungan Kristallen mit dem Laurea-Abschluss[4]beendete. 1923 hatte Fermi dank eines Stipendiums einen mehrmonatigen Forschungsaufenthalt inGöttingenbeiMax Born.Göttingen war damals das führende Zentrum dertheoretischen Physik,hier entstanden viele wesentliche Arbeiten für dieQuantenmechanik.1924 arbeitete er mehrere Monate in den Niederlanden beiPaul Ehrenfest,ebenfalls ein Mitbegründer der Quantenmechanik. Im Januar 1925 wurde Fermi zunächst als Professor für Mathematik nach Florenz berufen. 1926 ging er als Professor für theoretische Physik an dieUniversität Rom (La Sapienza)auf den vonOrso Mario Corbinoneu gegründeten Lehrstuhl für theoretische Physik, den er bis 1938 innehatte. Fermi war seit 1924 Mitglied desFreimaurerbundes.

Seit 1928 war er mit Laura Capon (1907–1977) verheiratet und hatte mit ihr zwei Kinder: Nella (1931–1995) und Giulio (1936–1997).

In der Zeit von 1926 bis 1932 entstanden wichtige Arbeiten von Fermi zur Quantenmechanik mit Anwendungen zum Beispiel in der Festkörperphysik undQuantenstatistik(Fermi-Dirac-StatistikfürFermionen,Fermis Goldene Regel,Fermifläche,Fermi-Resonanz,Thomas-Fermi Theorie des Atoms). In Rom entstand um Fermi eine sehr aktive Gruppe theoretischer und experimenteller Physiker. Ihr gehörtenGian-Carlo Wick,Ugo Fano,Giovanni Gentile,Giulio Racah,Ettore Majoranasowie die ExperimentatorenFranco Rasetti,Giuseppe Cocconi,Emilio Segrè,Edoardo AmaldiundBruno Pontecorvoan.

Angeregt durch die Entdeckung desNeutronsdurchJames Chadwickim Jahr 1932 sowie durch den Nachweis von Kernumwandlungen nach Bestrahlung mitAlphateilchendurchIrèneundFrédéric Joliot-Curiewandte sich Fermi 1934 der Experimentalphysik zu. Seine bahnbrechende Entdeckung war, dass Kernumwandlungsprozesse durch Neutronenstrahlung wesentlich effektiver ablaufen. Eine weitere Verbesserung der Ausbeute erhält man, wenn die Neutronen stark abgebremst werden (thermische Neutronen). 1934 veröffentlichte Fermi seine Theorie desBeta-Zerfalls(„Fermi-Wechselwirkung“). Schon 1933 hatte er die BezeichnungNeutrinofür eines der am Beta-Zerfall beteiligten Teilchen geprägt, dessen Existenz drei Jahre zuvor vonWolfgang Paulipostuliert worden war.

Durch Neutronenbestrahlung des damals schwersten bekannten ElementesUranerzielten Fermi und seine Mitarbeiter ebenfalls Veränderungen im Ausgangsmaterial (anderes chemisches Verhalten, geänderteHalbwertszeitender austretenden Strahlung) und interpretierten diese irrtümlich als Kernumwandlung zuTransuranen(Nature-Artikel 1934).Ida Noddackkritisierte das und wies schon auf die Möglichkeit einerKernspaltunghin, was dann vier Jahre späterOtto HahnundFritz Straßmannmittels chemisch-analytischer Techniken zeigten; die theoretischen Grundlagen wurden vonLise MeitnerundOtto Frischerarbeitet (sieheGeschichte der Kernspaltung). Das erste Transuran konnte erst 1942 nachgewiesen werden, allerdings nach einer gänzlich anderen Synthesevorschrift. 1938 erhielt Fermi für seine Arbeiten denNobelpreisfür Physik (laut offizieller Begründung für die Identifizierung neuer radioaktiver Elemente produziert nach Bestrahlung mit Neutronen und seine Entdeckung von Kernreaktionen, die durch langsame Neutronen bewirkt werden[5]), obschon seine Interpretation des Neutronenexperiments (Erzeugung von Transuranen) nach heutigem Kenntnisstand falsch war.

Im selben Jahr emigrierte Fermi aufgrund der 1938 erlassenenantisemitischen Gesetzedes Mussolini-Regimes, die seine jüdische Frau Laura, seine beiden Kinder und einige seiner Mitarbeiter betrafen, mit seiner Familie in die USA. Anfang der 1940er-Jahre arbeitete Fermi mitIsidor Isaac RabiundPolykarp Kuschan der Columbia-Universität in New York. Ihm gelang am 2. Dezember 1942 um 15:25 Uhr an derUniversity of Chicagomit demKernreaktorChicago Pile No. 1erstmals einekritischeKernspaltungs-Kettenreaktion, eine Leistung, die auf der theoretischen Vorarbeit vonLeó Szilárdfußte.

Im April 1943 schlug FermiRobert Oppenheimerdie Möglichkeit vor, mittels der radioaktiven Nebenprodukte aus der Anreicherung die deutsche Lebensmittelversorgung zu verseuchen. Hintergrund war Angst davor, dass das deutsche Atombombenprojekt schon in einem fortgeschrittenen Stadium wäre, und Fermi war auch zum damaligen Zeitpunkt skeptisch, ob eine Atombombe schnell genug entwickelt werden konnte. Oppenheimer besprach den „vielversprechenden “Vorschlag mitEdward Teller,welcher die Verwendung von Strontium-90 vorschlug. AuchJames Bryant ConantundLeslie R. Groveswurden unterrichtet, Oppenheimer wollte aber nur dann den Plan in Angriff nehmen, falls mit der Waffe genug Nahrungsmittel verseucht werden könnten, um eine halbe Million Menschen zu töten.[6]

Im Sommer 1944 zog Fermi mit seiner Familie nachLos Alamos(New Mexico) in das geheime Atom-Forschungslabor der USA. Als Berater vonRobert Oppenheimerspielte Fermi (Deckname: Henry Farmer[7]) eine wichtige Rolle bei Entwicklung und Bau der erstenAtombomben.Nach dem Zweiten Weltkrieg beschäftigte sich Fermi wieder mit der Grundlagenforschung im Kernforschungszentrum an der Universität Chicago. Nach einer Europareise 1954 wurde bei FermiMagenkrebsdiagnostiziert. Er unterzog sich am 9. Oktober einer Operation und starb sieben Wochen später.[8]

Fortwirken

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Fermi war für seine schnellen Abschätzungen und seine physikalische Intuition bekannt – er war ein Meister der „back of the envelope “-Rechnungen (die nicht mehr Platz als die Rückseite eines Briefkuverts benötigen). Sprichwörtlich sind auch dieFermi questions(Fermi-Probleme), wie etwa aus wenigen Daten die Anzahl der Klavierstimmer in einer Stadt wie Chicago abzuschätzen.[9]

Nach ihm wurden das Elektronengas (auchFermigas) (vgl. hierzuMetallbindung), eine Gruppe von Elementarteilchen (Fermionen), das künstlich hergestellte chemische ElementFermiumund ein Energieniveau inVielteilchensystemen(Fermi-Energie) benannt. DieAtomic Energy Commissionder USA stiftete zu seinem Gedenken den z. Z. mit 50.000 US-Dollar dotiertenEnrico-Fermi-Preis.DasFermi National Accelerator Laboratorybei Chicago ist nach ihm benannt und die regelmäßigen Kurse derInternational School of Physics Enrico Fermider italienischen physikalischen Gesellschaft und derenPremio Enrico Fermi.

Werke

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Bücher:

  • Emilio Segrè,Franco Rasetti,Enrico Persico,Edoardo Amaldi,Herbert Anderson,C. S. Smith, A. Wattenberg (Hrsg.):Note e Memorie(Collected works), University of Chicago Press, Accademia dei Lincei, 2 Bde. 1962, 1965.
  • Introduzione alla Fisica Atomica.N. Zanichelli, Bologna 1928.
  • Fisica per i Licei.N. Zanichelli, Bologna 1929.
  • Molecole e cristalli.N. Zanichelli, Bologna 1934.
  • Fisica per Istituti Tecnici.N. Zanichelli, Bologna 1938.
  • mit Edoardo Amaldi:Fisica per Licei Scientifici.N. Zanichelli, Bologna 1938.
  • Nuclear physics.University of Chicago Press 1949, 1950.
  • Thermodynamics.Prentice-Hall 1937, Dover 1956 (Vorlesung von 1936).
  • Elementary particles.Yale University Press, New Haven 1951.

Einige Aufsätze:

Ehrungen

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Auszeichnungen und Mitgliedschaften

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Er war auswärtiges Mitglied derRoyal Society(1950), derRoyal Society of Edinburgh,Mitglied derNational Academy of Sciencesund derLeopoldina(1935).

1936 wurde er Ehrendoktor derRuprecht-Karls-Universität Heidelberg,1946 derYale Universityund derWashington University,1948 derHarvard Universityund 1952 derUniversity of Rochester.1953 war er Präsident derAmerican Physical Society.

In Italien war er Mitglied derAccademia d’Italia.

Nach Enrico Fermi benannte Begriffe

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Siehe auch:Kategorie:Enrico Fermi als Namensgeber

Physikalische Konzepte:

Philosophische und methodische Konzepte:

  • dasFermi-Paradoxonzur Frage, ob wir die einzigen intelligenten Wesen im Universum sind
  • dasFermi-Problemzur Abschätzung von Werten ohne genaue Messdaten

Sonstiges:

Rezeption

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Peter Gabrielnennt Fermi in seinemTextdesLiedesGames Without Frontiersvon 1980[10]„Adolfbuilds a bonfire/Enricoplays with it “(=„Adolf baut ein Lagerfeuer/Enrico spielt damit “), in dem er auf Zeilen ausEvelyn WaughsTagebuch zum V-J Day„Randolphbuilt a bonfire andAuberonfell into it “(=„Randolph baute ein Lagerfeuer und Auberon fiel hinein. “) anspielt.[11]

Literatur

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  • Samuel King Alison:Enrico Fermi, Biographical Memoirs.Fellows National Academy, Band 30, 1957, S. 125–155,pdf.
  • Carlo Bernardini, Luisa Bonolis (Hrsg.):Enrico Fermi, his work and legacy.Bologna,Società Italiana di Fisica2004,ISBN 978-3-642-06053-3.
  • Giuseppe Bruzzaniti:Enrico fermi: the obedient genius.Birkhäuser, 2016.
  • Dan Cooper:Enrico Fermi and the revolutions of modern physics.Oxford University Press, 1999.
  • Laura FermiMein Mann und das Atom.Diederichs Verlag, 1956 (englisches Original:Atoms in the family,University of Chicago Press 1954).
  • David N. Schwartz:The Last Man Who Knew Everything: The Life and Times of Enrico Fermi, Father of the Nuclear Age.Basic, New York 2017,ISBN 978-0-465-07292-7.
  • Emilio Segrè:Enrico Fermi: Physicist.University of Chicago Press, 1970, Paperback 1988:ISBN 88-08-02238-2.
  • Emilio Segrè:Fermi, Enrico.In:Charles Coulston Gillispie(Hrsg.):Dictionary of Scientific Biography.Band4:Richard Dedekind – Firmicus Maternus.Charles Scribner’s Sons, New York 1971,S.576–583.
  • Gino Segrè, Bettina Hoerlin:The Pope of Physics – Enrico Fermi and the Birth of the Atomic Age.Henry Holt, 2016.
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Commons:Enrico Fermi– Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Fußnoten

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  1. ↑Genealogie der Familie[1]
  2. ↑Portale Antenati. Gli Archivi per la Ricerca Anagrafica, auf antenati.cultura.gov.it[2]
  3. ↑The Nobel Prize in Physics 1938. Enrico Fermi Biographical, auf nobelprize.org[3]
  4. ↑Emilio Segrè, Enrico Fermi, Bologna: Zanichelli, 1971, S. 22
  5. ↑Laudatio:for his demonstrations of the existence of new radioactive elements produced by neutron irradiation, and for his related discovery of nuclear reactions brought about by slow neutrons,Nobelprize.org
  6. ↑Richard Rhodes: Die Atombombe oder Die Geschichte des 8. Schöpfungstages. Greno, Nördlingen, 1988.ISBN 3-89190-522-X,S. S. 854f, Rhodes, Making of the atomic bomb, S. 510ff
  7. ↑Enrico Fermi’s Daughter Has Clear Memory of Atomic Age’s Dawning: Science: Nella Fermi shared with her physicist father the conviction that the deadly bomb was an inevitable outcome of learning about the atom.latimes, 8. Januar 1995
  8. ↑The Learning Network.In:The New York Times.(nytimes[abgerufen am 11. Januar 2022]).
  9. ↑Nach William PoundstoneHow would you move Mt.Fuji?beliebtes Rohmaterial für Einstellungsgespräche à la Microsoft.
  10. ↑Peter Gabriel Ltd.:Games Without Frontiers - Released 4th February, 1980.PeterGabriel, 2023,abgerufen am 15. August 2023(britisches Englisch).
  11. ↑Jeffrey Manley:Waugh's V-J Day.The Evelyn Waugh Society, 14. August 2020,abgerufen am 15. August 2023(amerikanisches Englisch).
Personendaten
NAME Fermi, Enrico
ALTERNATIVNAMEN Farmer, Henry (Deckname)
KURZBESCHREIBUNG italienisch-amerikanischer Kernphysiker
GEBURTSDATUM 29. September 1901
GEBURTSORT Rom,Italien
STERBEDATUM 28. November 1954
STERBEORT Chicago,Vereinigte Staaten
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