Physiker

Enrico Fermi | Bildung, Entdeckungen, Biografie & Fakten

Enrico Fermi (* 29. September 1901 in Rom, Italien; * 28. November 1954 in Chicago , Illinois , USA), ein in Italien geborener amerikanischer Wissenschaftler, der einer der Hauptarchitekten des Atomzeitalters war. Er entwickelte die mathematische Statistik, die erforderlich ist, um eine große Klasse von zu klärensubatomare Phänomene , erforschte durch Neutronen verursachte Kerntransformationen und leitete die erste kontrollierteKettenreaktion mitKernspaltung . Er wurde 1938 mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet, und ihm wird der Enrico Fermi-Preis des US-Energieministeriums verliehen. Fermilab , das National Accelerator Laboratory in Illinois, ist nach ihm benannt, ebenso wie Fermium , Element Nummer 100.

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Frühes Leben und Ausbildung

Fermis Vater, Alberto Fermi, war Chefinspektor der staatlichen Eisenbahnen; seine Mutter war Ida de Gattis, eine Schullehrerin. 1918 erhielt Enrico Fermi ein Stipendium an der angesehenen Scuola Normale Superiore der Universität Pisa, von der seine Kenntnisse der neueren Physik sogar den Professoren zugute kamen. Nach seiner Promotion im Jahr 1922 studierte Fermi mit Stipendien des italienischen Ministeriums für öffentlichen Unterricht und der Rockefeller-Stiftung in Deutschland bei Max Born an der Universität Göttingen und in den Niederlanden bei Paul Ehrenfest an der Staatlichen Universität Leiden .

Europäische Karriere

Fermi kehrte 1924 nach Italien zurück und arbeitete als Dozent für mathematische Physik an der Universität von Florenz . Seine frühen Forschungen befassten sich mit allgemeiner Relativitätstheorie , statistischer Mechanik und Quantenmechanik . Beispiele für Gasentartung (Auftreten unerwarteter Phänomene) waren bekannt, und einige Fälle wurden durch Bose-Einstein-Statistiken erklärt , die das Verhalten von subatomaren Partikeln beschreiben, die als Bosonen bekannt sind . Zwischen 1926 und 1927 entwickelten Fermi und der englische Physiker PAM Dirac unabhängig voneinander neue Statistiken, die heute als Fermi-Dirac-Statistiken bekannt sind, um mit den subatomaren Teilchen umzugehen, die dem Pauli-Ausschlussprinzip gehorchen ; Diese Teilchen, zu denen Elektronen , Protonen , Neutronen (noch nicht entdeckt) und andere Teilchen mit halb ganzzahligem Spin gehören, werden heute als Fermionen bezeichnet . Dies war ein Beitrag von außerordentlicher Bedeutung für die Atom- und Kernphysik, insbesondere in dieser Zeit, als die Quantenmechanik erstmals angewendet wurde.

Diese wegweisende Arbeit brachte Fermi 1926 zur Einladung, ordentlicher Professor an der Universität von Rom zu werden . Kurz nachdem Fermi 1927 seine neue Position angetreten hatte, schloss sich Franco Rasetti, ein Freund aus Pisa und ein weiterer hervorragender Experimentator, Fermi in Rom an und begann, eine Gruppe talentierter Studenten über sie zu sammeln. Dazu gehörten Emilio Segrè , Ettore Majorana, Edoardo Amaldi und Bruno Pontecorvo , die alle eine herausragende Karriere hatten. Fermi, eine charismatische , energische und scheinbar unfehlbare Figur, war eindeutig der Anführer - so sehr, dass seine Kollegen ihn „den Papst“ nannten.

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1929 wurde Fermi als Italiens erster Professor für theoretische Physik und aufstrebender Stern in der europäischen Wissenschaft vom italienischen Premierminister Benito Mussolini in seine neue Accademia d'Italia berufen, die ein beträchtliches Gehalt beinhaltete (viel höher als das eines gewöhnlichen Universitätsposition), eine Uniform und einen Titel („Exzellenz“).

In den späten 1920er Jahren löste die Quantenmechanik Problem für Problem in der Atomphysik . Fermi erkannte früher als die meisten anderen, dass das Feld jedoch erschöpft war, und konzentrierte sich bewusst auf das primitivere Feld der Kernphysik.Zu diesem Zeitpunkt war Radioaktivität seit fast zwei Jahrzehnten als nukleares Phänomen anerkannt, aber es gab immer noch viele Rätsel. Beim Beta-Zerfall oder beim Ausstoßen eines negativen Elektrons aus dem Kern schienen Energie und Impuls nicht erhalten zu sein. Fermi nutzte das Neutrino , ein fast nicht nachweisbares Teilchen, das der in Österreich geborene Physiker Wolfgang Pauli einige Jahre zuvor postuliert hatte , um eine Theorie des Beta-Zerfalls zu entwickeln, in der das Gleichgewicht wiederhergestellt wurde. Dies führte zu der Erkenntnis, dass der Beta-Zerfall eine Manifestation der schwachen Kraft war , einer der vier bekannten universellen Kräfte (die anderen sind Gravitation), Elektromagnetismus und die starke Kraft ).

1933 entdeckte das französische Ehepaar Frédéric und Irène Joliot-Curie künstliche Radioaktivität, die durch Alpha-Partikel ( Heliumkerne ) verursacht wurde. Fermi argumentierte schnell, dass das neutrale Neutron , das der englische Physiker James Chadwick ein Jahr zuvor gefunden hatte , ein noch besseres Projektil sein würde, mit dem geladene Kerne bombardiert werden könnten, um solche Reaktionen auszulösen. Mit seinen Kollegen unterzog Fermi mehr als 60 Elemente einem Neutronenbeschuss, indem er einen Geiger-Müller-Zähler zur Erkennung von Emissionen verwendete und chemische Analysen zur Bestimmung der neuen radioaktiven Isotope durchführteproduziert. Unterwegs stellten sie zufällig fest, dass Neutronen, deren Geschwindigkeit verlangsamt worden war, häufig effektiver waren. Beim Testen von Uran beobachteten sie verschiedene Aktivitäten, konnten jedoch nicht interpretieren, was passierte. Einige Wissenschaftler glaubten, sie hätten produziertTransuranelemente , nämlich Elemente, die höher als Uran mit der Ordnungszahl 92 sind. Das Problem wurde erst 1938 gelöst, als die deutschen Chemiker Otto Hahn und Fritz Strassmann experimentell und die österreichischen Physiker experimentiertenLise Meitner und Otto Frisch löschten theoretisch die Verwirrung, indem sie enthüllten, dass sich das Uran gespalten hatte und die verschiedenen nachgewiesenen Radioaktivitäten von Spaltfragmenten stammten.

Fermi interessierte sich wenig für Politik, fühlte sich jedoch zunehmend unwohl mit der faschistischen Politik seiner Heimat. Als Italien die antisemitische Politik seines Verbündeten Nazi-Deutschland übernahm, kam es zu einer Krise, denn Fermis Frau Laura war Jüdin. Die Verleihung des Nobelpreises für Physik von 1938 war zufällig die Entschuldigung für die Familie, ins Ausland zu reisen, und das Preisgeld half, sie in den Vereinigten Staaten zu etablieren.