“操纵”中子的费米，本文主要内容关键词为：费米论文,中子论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
恩里科·费米（Enrico Fermi）于1901年9月29日生于意大利罗马。他的父亲是铁路职员，母亲是小学教员，家庭管教很严。费米从小就受到了严格而系统的教育，在校学习时，很早就显示出异常的记忆力。学校的课程对他来说是太容易了，他有足够的时间阅读大量各种有趣的科技书籍，为此他17岁还在中学学习的时候，就学了大学研究生才学的经典物理学。费米对物理实验很感兴趣，在中学时代就用自己制造的简陋仪器，测量了罗马的重力加速度和罗马水的密度以及地球的地磁场。他的动手能力很强，大拇指通常就是他的现成的量尺。他把它挨近左眼处，闭上右眼，他就能测量一道山脉的距离，一颗树的高度，以致于一只小鸟的飞行速度。
1918年11月，他考入了比萨的皇家师范学院，1922年7月，费米取得了物理博士学位。他的论文是一篇关于伦琴射线研究的论述。这年冬天，费米取得意大利教育部的奖学金，去德国哥廷根跟著名的物理学家玻恩学习。后来又到荷兰莱顿的来蚤大学从事研究工作。1924年春天，费米回到了意大利，在佛罗伦萨大学教数学和力学。
费米真正在物理界崭露头角是在1927年。因为在这之前他发表在题为《论理想气体的量子论》中的统计理论（即费米统计定律）使他在该年的物理学家会议上被推选为领袖。同年，费米首任在意大利初创的罗马大学理论物理课的教授。1929年，27岁的费米被任命为意大利皇家科学院院士，他成了欧洲最年轻的科学权威。当时，作为现代物理学两大支柱的相对论和量子力学已基本建立起来了，一个物理学家要想在理论或实验上的一个方面有所建树都是比较困难的，但是费米，这位天才物理学家，凭着他对物理学的热爱和顽强的精神，在这两个方面都作出了令世人瞩目的贡献！
1934年初，费米采纳泡利的假设（即泡利不相容原理）导出了β衰变理论，完成了一篇题为《试论β射线理论》的论文，这是他关于原子核在天然放射过程中发射β射线问题的研究论文，得到了高度的评价。1934年1月，小居里夫妇宣布他们发现了人工放射现象。 他们是用高速α粒子轰击铝时发现这一现象的。小居里夫妇注意到还有数目有限的一些轻元素，在α粒子的轰击下也转变成放射性物质，而对较重的元素，α粒子则不起作用。费米知道了这个发现后，便决定用中子作炮弹产生人工放射现象，因为中子不带电，更容易靠近原子核，击中目标，但中子与α粒子不同，它们不是由放射物质自发地发射的，而是用α粒子轰击某个元素的原子核产生的。这一过程大约是每十万个α粒子可以得到一个中子，这种极低的产额使得利用中子显然成了问题。
费米和他的助手们知难而上，在罗马大学的物理大楼开始了这个实验，他们按照元素周期表的顺序，从最轻的元素开始，依次用中子去轰击各元素的原子核。开始时，中子对氢、水、锂、硼、碳、氮，都没有“激活”。费米有了一点动摇，但是他的顽强性使他拒绝屈服，就这样，到了他几乎要放弃研究时，实验终于有了转机！从氟元素开始，一直到原子序数为92的铀，都被激活了。他和他的助手在短短的几个月里就制备了37种不同元素的放射性同位素。后来他又发现，若在中子源和银之间插上一块石蜡的话，银的人工放射性竟提高了一百倍。费米很快研究出了一个解释石蜡奇特作用的理论：石蜡中含有大量的氢。氢核是质子，中子与质子相碰后，便失掉它的一部分能量，因此中子的速度大大减低，这种慢中子将比快中子有多得多的机会被一个银原子所俘获。如果他的解释是正确的话，那么任何含氢成分大的其他物质，都应该具有与石蜡相似的同样的效果。随后，他们就在实验室后面的一个养金鱼的水池里用水做了这个实验，结果水也把银的人工放射性增加了许多倍。10月22日晚上，他们写了他们的研究成果的第一篇报道，寄给了《物理研究》杂志社。
费米发现中子引发人工放射性和慢中子效应的提出，推动了原子物理学的迅速发展，终于导致了1939年实现了划时代的铀核的人工裂变。费米的这一重大贡献，使他于1938年获得诺贝尔物理学奖。
不久，费米夫妇由于政治原因离开意大利，全家迁居美国。开始时费米任教于哥伦比亚大学，从1940年夏到1945年夏，他作为一名“敌国侨民”，竟参加了美国原子弹的研究计划——“曼哈顿工程”计划。1942年在芝加哥大学足球场的西看台下面，由他领导建成的世界上第一座原子反应堆，成了这个计划实施基础。当时他和锡拉德想出了一种他们认为会产生链式反应的设计——把铀块（原子燃料）和非常纯的石墨（中子减速剂）分层叠放起来：完全是石墨的各层与嵌入铀块的石墨层相互交迭。1945年7月16日，美国在新墨西哥州南部， 引爆了第一颗原子弹。1946年3月19日在芝加哥， 费米和其他四位科学家由于他们帮助发展了原子弹而领受国会勋章。
战后，从1946年初起，费米在芝加哥的新成立的基础科学研究所工作。在此期间，他仍对中子情有独钟。阿贡实验室的新反应堆提供了这种粒子的强大来源。费米经常驱车去阿贡，既用慢中子也用快中子来完成各种实验。他研究它们的吸收和它们的能谱。1954年11月，费米又获得了美国原子能委员会所颁发的第一届特殊成就奖。此外，费米还是一位好老师，培养出了不少优秀物理学家，李政道、杨振宁都是他的学生。1954年11月28日，这位理论权威、实验大师，因癌症在芝加哥逝世。
费米，这位一生与中子结下了不解之缘的伟大物理学家，以其敏锐的“嗅觉”，超常的对新理论的接受能力，加上对科学事业的献身精神，使其在物理学，特别是原子物理学的发展中作出了杰出的贡献。今年是费米诞辰一百周年，我们只有不忘历史，回顾过去，才能更好地展望未来。