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诺贝尔奖获得者们在青少年想些什么呢?
xcfcn 2020-3-4 13:19
炸药奖获得者的脑回路大概异于常人,这个最容易在青少年绽露出来,下面我就举几个具体的例子吧。 1、费曼(1918-1988)同学在少年时就被目为天才。他在童年时,玩手推车发现,如果车子突然向前一推,车里的皮球是会向后滚下来的,他百思不得其解。但是,当还没学过指数函数时,他能立马解出2^x=32。不过当一开始学立体几何时,费曼同学是很晕菜的,为什么?因为他一开始不明白画在黑板这种二维平面的图形原来是三维的。啊啊,现在流行的“降维攻击”他还不懂。 2、纳什(1928-2015)同学,就是美丽心灵的男主角。虽然孤僻不合群,但是家庭还是很有爱的,父亲是电子工程师,母亲是人民教师。他喜欢做实验,而且喜欢显摆,有一次念古老的印度安咒语后,当众吞下毒叶藤的叶子,15岁时,跟街对面的两个小伙伴在地下室研制土制炸药,结果有一个小伙伴被炸死了,不知道他的心理阴影面积有多少?他一直想追随父亲成为工程师,高中时,跟父亲合作还发了一篇文章,并获得过西屋公司的奖学金。至于数学,常规解题他是不行的,虽然另辟蹊径他还是很厉害的,有一段时间想证明“费马大定理”,显然他没有成功,但是证明了如下定理:如果n是任意整数,p是任意素数,那么n的p次方减去n所得到的差可以被p整除。据说《数学精英》这本书伟大数学家的“散文小说”对他影响很大,杨振宁也说自己小时候很迷这本书。 3、克里克(1916-2004)同学,就是那个跟沃森一起发现DNA双螺旋的那个家伙。如果不是为了推出关于双螺旋发现的另外一个版本,估计克里克永远也不会写下《狂热的追求——科学发现之我见》, 克里克同学在里面透露说,他小时候看了几本儿童百科全书,就觉得自己是块科学家的料了,BUT,他非常担心科学的秘密在他成为科学家之前就被人发现完了, 好在他妈妈再三向他保证: “别担心!宝贝儿,还会剩下许多东西等着你去发现呢!”(事实上,后来双螺旋的发现竞争就非常激烈,很有可能被他崇拜的鲍林抢了先)。据说克同学不喜欢化学,因为那个时候中学化学更像处方而不是科学,后来看了鲍林的《普通化学》才对化学着了迷,于是开始做实验,虽然人造丝没有制造出来,但是炸药混合物的通电爆炸在水池里还是引爆成功。不过据说他看了圣经关于上帝造人的故事之后,他认为男人的肋骨应该是比女人少一根,结果引来朋友的哄然大笑,这貌似导致他慢慢失去对宗教的信仰。(事实上,通常,男人的肋骨比女人多一根) 4、费米(1901-1954)同学 ,就是那个据称是最后一个又懂理论又懂实验的人;也是那个杨振宁满世界找他要拜他为师却终不得的人;也是那个戴森专程拜访后转说出“四个参数,我能把大象拟合出来”(冯诺依曼语)的人;也是那个很多外企招聘喜欢拿来考应聘人员的“费米问题”的费米,所谓费米问题是“能否估算一下芝加哥大概有多少个钢琴调音师,据说他在第一次核爆试验时,仅仅丢了一片小叶子就成功估算出核爆的威力。但就是这个人,小时候的日子过得艰难。据费米夫人的《原子在我家中》所透露,费米一出生就寄养在乡下直到两岁半才回到父母身边,冬天屋里太冷了,看书时,他把双手压在自己的屁股底下取暖,然后用自己的嘴唇翻页。(这事我也干过不少) 费米跟他大一岁的哥哥是形影不离的好哥们,据说制造出来过自己设计的电动机,但是在1915年,他哥哥的嗓子里有个脓包,本来这是一个小手术,但却在打麻醉前就要了他的命,不知道他怎么走出这童年的阴影,好在很快他哥哥的一个同学成为了他的哥们,两人喜欢从旧书市场淘一些物理书过来看。他们干过最疯狂的事情就是着迷于陀螺丰富的运动状况,最后硬是靠自己看书思考解决了此问题。
个人分类: 诺贝尔奖|2728 次阅读|0 个评论
【原子弹英雄谱4】最后两块绊脚石
热度 7 yangjianjun 2015-9-6 20:36
重核裂变的发现,为热闹的核物理研究又添加一把烈火,世界上所有的前沿物理实验室都沸腾起来。1939年便成为一个炽热的年份,在不到一年的时间内,所发表的有关核裂变的科学论文,总共达一百多篇。 1. 链式反应假说 图1 恩利克·费米( Enrico Fermi ) 在1939年1月26日召开的第五届华盛顿理论物理学会议上,新发现的铀核裂变成为会议讨论的热烈话题。在与玻尔讨论时,费米特别提到重核裂变放出中子的可能性:当铀核裂变时,会放射出中子。这些中子又会击中其它 铀核 ,于是就会发生一连串的反应,直到全部原子被分裂,这就是著名的链式反应理论。 虽然费米提及的只是一种理论假说,但当时费米是最具声望的中子研究权威,讨论对象又是量子物理学的大明星、哥本哈根学派的创始人——玻尔。于是费米作为链式反应机制的发现者之一,被明确的记录在科学史上。 费米凭借“证明了可由中子辐照而产生的新放射性元素的存在,以及有关慢中子引发的核反应的发现”而获得1938年诺贝尔物理学奖。获奖两个月后,费米听说了哈恩的实验结果,这无异于当头一棒,因为新的研究结果表明铀核受中子激发,不会产生新的超重元素。换言之,这项诺贝尔奖一半是对的,一半是错的。但反过来说,费米关于“慢中子”比“快中子”更容易引发核反应的超越当时认知的发现确实是一个了不起的贡献,并直接启迪了哈恩的新发现。 1942 年12月2日,在芝加哥大学,费米指导下设计和制造出来的人类第一台可控核反应堆首次运转成功,命名为“芝加哥一号堆”。这是原子时代的真正开端,因为这是人类第一次成功地进行了一次核链式反应。费米也是直接参与曼哈顿工程的著名科学家之一,并曾担任洛斯阿拉莫斯国家实验室副主任。 2. 链式反应的验证 图2 约里奥·居里三人研究组 (左一为约里奥,左二为哈尔班,左三为科瓦尔斯基) 重核裂变的实验一经报导,关于链式反应的试验验证工作旋即在许多先知先觉的实验室中开展起来。效率最高且最为引入注目的当属法国约里奥·居里夫妇的实验室。主持该项目实验的是男主人费雷德克里·约里奥·居里,直接参与实验的有研究助理法国物理学家哈尔班(Hans Heinrich von Halban)和俄裔法国物理学家科瓦尔斯基(Lew Kowarski)。 他们于1939年3月18日在《Nature》上发表了中子轰击铀核可以产生二代中子的实验结果,4月22日在《Nature》上发表了每个铀核裂变产生2-3个中子的结论,给出链式反应可能性的确证结果。 3. 临界质量 科学家已经发现因绝大多数中子的逃逸,少量的裂变材料不能维持链式反应。最后一个棘手问题是:维持链式反应究竟需要多少铀燃料?这个最小的铀燃料质量即称为临界质量。约里奥-居里实验室的法国物理学家佩林(Francis Perrin)于1939年5月1日在《法国科学院通报》(Comptes Rendus)上发表了对铀临界质量的分析,他的结论是铀燃料维持链式反应的临界质量在数吨以上。显然,寻找如此巨量的铀燃料太不切实际,制造原子弹几无可能。不过,很快就有人推翻了这一错误结论。 图3 鲁道夫·恩斯特·派尔斯( Rudolf Ernst Peierls ) 1940 年3月,已在英国伯明翰大学物理系工作的弗里施(铀核裂变理论奠基工作中迈特纳的合作者)和英国物理学家派尔斯联合写就一份短文,通过仔细计算,得出一个令人恐怖的结论:铀燃料的临界质量仅约为1千克,理论上证明了原子弹的可行性。这篇短文因保密需要,并未公开发表,而是转交到了英国陆军防空科学调查委员会主席蒂泽德(Henry Thomas Tizard)手中,这篇短文史称“弗里施-派尔斯备忘录”。弗里施和派尔斯凭借这一研究工作成为英国原子弹计划的灵魂人物,直接推动了英国铀引爆军事委员会(MAUD)的成立,并引发代号“管合金”(Tube Alloys)原子弹工程项目的上马。 1943 年8月,随着英美联合开展原子弹建造计划的“魁北克协议”签署,弗里施和派尔斯均以英国科学家代表身份参与了美国的“曼哈顿工程”,其间便有一则广为人知的人工停止核反应逸闻。弗里施当时主要负责“临界质量”的精确测定,一次实验中,由于身体反射中子的效应,导致他搭建的燃料堆“高迪瓦夫人装置”启动反应,当测试仪器的警报灯逐步加速闪烁时,他马上意识到问题所在,迅即用手分离了反应堆,从而避免了一场大灾难。幸运的是,他本人在此过程中所受的辐射尚不紧要。 阅读索引: 【原子弹英雄谱3 】关键突破 【原子弹英雄谱2 】寻找破核 利器 【原子弹英雄谱 1 】伟大的理论预言
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费米波色算子的几个公式
热度 1 skylark1981 2013-12-14 08:50
对任意算子,包括波色子和费米子, = C + B = B + B 对费米子,下面的公式很有用, = {A, B}C - B {A, C} = A{B,C} -B{A,C} 四个算子的计算如下 = A D + AC + BD + C D 但是对于费米子 = A{B,C}D - AC{B,D} + {A,C}BD - C{A,B}D 当然这些结果都可以用wick定理来做,但是对于简单的问题,上面的公式也有用。
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第一颗原子弹爆炸当量的估算
热度 4 wanglaow 2013-5-11 21:09
第一颗原子弹爆炸当量的估算 费米对世界上第一颗原子弹的当量的估算,被传为美谈。 有人质疑费米是否作出过这种估算,认为是以讹传讹,下面给出比较可信的证据: http://www.nuclearfiles.org/menu/key-issues/nuclear-weapons/history/pre-cold-war/manhattan-project/trinity/index.htm http://www.nuclearfiles.org/menu/key-issues/nuclear-weapons/history/pre-cold-war/manhattan-project/trinity/eyewitness-enrico-fermi_1945-07-16.htm ” Trinity Test, July 16, 1945 Eyewitness Report by Enrico Fermi Observations During the Explosion at Trinity on July 16, 1945 On the morning of the 16th of July, I was stationed at the Base Camp at Trinity in a position about ten miles from the site of the explosion. The explosion took place at about 5:30 A.M. I had my face protected by a large board in which a piece of dark welding glass had been inserted. My first impression of the explosion was the very intense flash of light, and a sensation of heat on the parts of my body that were exposed. Although I did not look directly towards the object, I had the impression that suddenly the countryside became brighter than in full daylight. I subsequently looked in the direction of the explosion through the dark glass and could see something that looked like a conglomeration of flames that promptly started rising. After a few seconds the rising flames lost their brightness and appeared as a huge pillar of smoke with an expanded head like a gigantic mushroom that rose rapidly beyond the clouds probably to a height of 30,000 feet. After reaching its full height, the smoke stayed stationary for a while before the wind started dissipating it. About 40 seconds after the explosion the air blast reached me. I tried to estimate its strength by dropping from about six feet small pieces of paper before, during, and after the passage of the blast wave. Since, at the time, there was no wind I could observe very distinctly and actually measure the displacement of the pieces of paper that were in the process of falling while the blast was passing. The shift was about 2 1/2 meters, which, at the time, I estimated to correspond to the blast that would be produced by ten thousand tons of T.N.T. Source: U.S. National Archives, Record Group 227, OSRD-S1 Committee, Box 82 folder 6, Trinity. Transcription: Thank you Gene Dannen for transcribing this document. “ 下面是译言网的中文翻译,我借用一下: http://article.yeeyan.org/view/mjysci/121826 ” 译言网的中文翻译如下: “ 三位一体测试目击者报告 1945年7月16日 恩里科·费米 对位于三位一体试验场爆炸的观测 在7月16日的早晨,我被派驻在距爆炸现场10 英里的三位一体基地。 爆炸发生在上午大约5时 30分,我的面部由一块中间焊了黑玻璃的大板所保护。我的第一印象是爆炸形成了非常强烈的闪光,身体的暴露部分感到一股热浪袭来。虽然我并未直视爆炸点,但当时的印象是此处突然变得比白天还亮。接着我通过黑玻璃看向爆炸中心,可以看到一些火焰开始聚集,并立刻上升。几秒钟后上升的火焰亮度降低,烟的顶部扩大像一个巨大的蘑菇,很快就超越大概是3万英尺高空的云层。在达到其高度的极限时,烟柱维持了一段时间才开始被风吹散。 在爆炸发生后约40秒冲击波才到达我这里。我尝试通过这个方法估计其爆炸强度:在爆炸开始前,爆炸中,冲击波通过后分别在大约六英尺高撒落小纸片。因为在爆炸前,我清晰地观察到确实没有风造成飘落的纸片偏移。而冲击波到来时,纸片偏移了大约2.5米,当时,我就估计爆炸产生的TNT当量是10000吨。 资料来源:美国国家档案馆,记录组227,OSRD-S1委员会,82箱第6文件夹,“三位一体”。 抄本:感谢 Gene Dannen 抄写本文件。 “ 我不知道费米是怎么估算这一当量 - 10000吨 TNT - 的,所以我自己来估算了一下,方法如下,数据全部仅仅来自费米的原始报告: 1、费米距离爆心10英里,大约为16公里,则在此半径范围内,一千米高度的空气体积接近800立方千米,空气密度为1.29,则空气总质量约为10^12千克,即10亿吨。 2、纸片初始高度为2米左右,落地需要1秒钟,水平偏移了2.5米,即纸片水平速度约为2.5米每秒,将此速度粗略作为冲击波到达此处时候的速度。 3、假设原子弹爆炸时将这一范围内的空气全部加热为这一速度,则所需能量从动能公式计算出约为,3×10^12焦耳。 4、一千克TNT 的热值约为4*10^6焦耳,则上述的空气总能量约为 0.75 千吨的TNT 的能量,取整为一千吨TNT 当量。 5、考虑到前面计算空气体积的时候,是计算了一个厚度为一千米的圆饼而不是一个半径为16千米的半球, 如果按照半球计算,则体积会增加一个数量级,费米描述中就有(3万英尺)也是接近一万米的高度,但是空气密度随高度而减小,所以折中一下,取一个因子 5, 再考虑到冲击波只是原子弹爆炸释放能量的形式的一种,再取一个因子2。 6、这样,就正好得到了 一万吨 TNT 的 总当量。 很有意思的是, 我完成了上述估算以后,检索有没有其它的估算方法时,发现科学松鼠会上的一篇文章: http://songshuhui.net/archives/40461 费米问题,理科生的脑筋急转弯 Comments 候戏 发表于 2010-07-25 09:39 作者的方案是: ” 1)假设纸片做自由落体运动,初速度相当于气浪的速度,这个计算在初中物理习题中常见。 2)假设原子弹爆炸能量全部转化为空气的动能,爆炸之后,气浪形成球面向各个方向扩展,扩展到费米所在地时,球体内总的空气质量可以通过空气密度乘以球体体积算出来。 3)总能量等于气浪速度平方乘上空气质量。然后转换为 TNT当量单位 ,完成。 “ 思路和方法跟我完全一样。 难道就这么一条路? 我反而郁闷了。 ^_^。。。。。。。。。。。。。。 顺便问问,编辑 MM 不给本文一朵 小红花吗 ?
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站在比萨的斜塔上
热度 1 sunbaoxi 2013-4-1 20:57
在罗马待了几天,我决定去比萨。比萨是伽利略的故乡,也是恩里科·费米学习和工作过的地方。 意大利物理学的两次辉煌都与比萨有关。伽利略是经典物理学的奠基者。恩里科·费米对现代物理学的贡献是全方位的。他至少开拓了两个重要的研究领域,中微子物理和核能的应用,另外,他还是杨振宁和李政道的导师。 伽利略的研究工作终结于天主教廷对他的审判。费米的在意大利的物理研究终结于法西斯分子对他的迫害。早年读科学史研究者德雷克( Drake )写的《伽利略》,发现伽利略其实是虔诚的天主教徒,他和很多天主教神甫是很好的朋友。他所反对的只不过是亚里士多德关于自然的学说。伽利略并不知道亚里士多德的学说早已是天主教教义的理论基础,反对亚里士多德无异于反对天主教。费米不懂得他的物理学研究与法西斯主义有何干系,只不过因为太太是犹太人,就成了法西斯分子迫害的对象。费米只有逃离,逃离也是一种反抗。科学的发展,需要一个宽松的环境。 一位游客指着磨损凹陷的石阶说,“看呐,这就是历史,永恒的历史。”其实,真正永恒的是伽利略。据说,几百年前,伽利略登上这座斜塔,完成了著名的两个铁球同时落地的实验。现在,站在比萨的斜塔上,我的手里也攥着两个铁球,我要把它们掷下去,听听地球的回响。 下楼梯的时候,我问斜塔上的工作人员,“几百年前伽利略真得登上过这座斜塔吗 ? ” “当然,可是他只到过二层。”
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[转载]电场对半导体Fermi能级的影响
plgongcat 2012-11-4 17:36
电场对半导体Fermi能级的影响 2010-07-08 11:09:12 |分类: 微电子物理 |标签: 电场 内建电场 能级 fermi 半导体 | 字号 订阅 (Fermi能级与准Fermi能级的区别怎样?在什么情况下Fermi能级会发生变化?在什么情况下Fermi能级不发生变化?) 半导体中的电场可以是内建电场,也可以是外加电场。这些电场将要使其中载流子的势能分布发生变化,并从而影响到半导体的 Fermi能级 。 (1)外加电场的影响: 见图(a),当n型半导体上加有外电场时,多数载流子——电子即从负电极端流向正电极端,并 在外电路产生电流;这种作用在能带图上就表示为能带的倾斜。因为导带底可以认为是电子的电势能,在负电极端的势能高,在正电极端的势能低,从而外电场即使 得能带图发生倾斜;能带倾斜的程度即决定于外加电场的大小(电场的大小就等于势能的梯度)。 注意:有外电场作用时,半导体的Fermi能级也将随着导带底的变化而发生相应的倾斜,因为这时外电场已经打破了半导体的热平衡状态,即半导体是处于 非平衡状态 ,则整个半导体中不可能存在统一的Fermi能级(严格说来,这时Fermi能级的概念已经失去了意义);只可以分别有电子的、和空穴的“ 准Fermi能级 ”(图(a)中示出的是电子的准Fermi能级),这些准Fermi能级的位置(与导带底的距离)即反映了载流子浓度的高低状况。这时电子的准Fermi能级与导带底的距离始终不变,即表明半导体中电子浓度的仍然保持为均匀的——外电场并不改变载流子浓度的分布。 若在半导体的两端加有电压V,则电子的、或者空穴的准Fermi能级在两端的差别即为qV。可见,电压越高,半导体中的电场越强,则能带和Fermi能级的倾斜也就越大。 (2)内建电场的影响: 内建电场是半导体处于热平衡状态时,在内部因为载流子浓度分布不均匀所自动产生出来的一种电场。这种载流子浓度分布的不均匀性可以是掺杂不均匀所引起的,也可以是辐照不均匀等所引起的。 例如,若在n型半导体中的施主原子浓度不均匀(左端高、右端低),如图(b)所示,那么在半 导体内部就会自动产生出一个阻挡多数载流子扩散的内建电场,以维持整个半导体内部的平衡。内建电场以及相应的内建电压,都是半导体处于热平衡状态时内部出 现的一种现象,它们并不能呈现于外表(若用一根导线把半导体的两端连接起来,并不产生电流)。可见,半导体中存在电场时,并不一定就是非平衡半导体,即热 平衡半导体中也可以出现电场和空间电荷。 内建电场有驱赶载流子的作用。因此,在图(b)所示的情况中,左端电子浓度大、右端电子浓度小,在中间区域基本上就没有了载流子——载流子被耗尽了,这时的内建电场区域就称为 耗尽层 ,这是一种近似的看法,即称为 耗尽层近似 。 这时虽然能带倾斜,但由于Fermi能级不变,所以Fermi能级与导带底的距离,在左、右两边的不同——左边小、右边大,这也说明了电子浓度在左边高、右边低;正是由于这种电子浓度的不均匀,才造成了内建电场。 pn结在热平衡时,其中空间电荷区中的Fermi能级和内建电场也就是这里所说的情况。 转载:http://blog.163.com/xmx028@126/blog/static/13164607120106811912914/
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美国费米国家实验室一瞥
热度 41 lixuekuan 2012-2-17 09:44
美国费米国家实验室一瞥
在芝加哥学习,参观了阿贡国家实验室和费米国家实验室。 阿贡国家实验室不让拍照,而且不让进实验室参观,只能在会议室座谈。 进入阿贡国家实验室大门安检比上飞机还严格,办进入手续也很繁琐。 进入之后直接在会议室座谈,座谈后坐在车里环绕实验室转了一圈就算结束了,防范意识很强。 讨论的时候只要问到具体情况美方几乎都绕开问题,可以说去阿贡参观没有多少收获。 阿贡国家实验室的环境优美,森林密布,像一个森林公园,可惜没有拍照。 费米国家实验室与阿贡国家实验室不同,安检是象征性的,大楼里随便参观与拍照。 大楼里气氛很轻松,上班时间看到很多科学家在咖啡厅里一边吃喝,一边讨论问题。 大厅里的绿色植物让你感觉是在热带雨林。带领我们参观的华裔科学家是中科院高能所过来的。 知道费米国家实验室也不是只做基础研究,利用加速器里的质子为癌症病人治疗,而且病人需要排很久的队。 不懂高能物理,参观收获也不大。 1.费米大楼外 2.大厅里挂的国旗,说明有这个国家的科学家在这里工作 3.这个大楼的设计很漂亮 4.大厅里热带雨林的感觉 5.不知道邢志忠老师是不是在这个讲台上做过报告 6.会议室的核桃木装饰板,很有意思 7.加速器一角 8.加速器一角 9.从楼上向下看 10.楼下的湖水很清澈,也是大雁的家 11.对称的美? 12.美国到处有国旗,国家实验室更不能例外 POSTER
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大家猜猜这个雕塑为了纪念什么?
nevergu 2010-5-3 12:23
紧邻芝加哥大学学生公寓,离知名的费米研究所不远的地方,有一小小的广场。广场上竖立一个怪怪的雕塑。尽管每天从雕塑的另一边上下班,时不时看到有人照像留念,可从来没有想过那是一尊什么雕像?直到前几天才知道那是纪念一项影响深远,改变历史的重要科学实验。大家猜猜是什么实验?给大家点提示:与著名物理学家费米有关,与核武器有关。 谜底揭开: 是为了纪念1942年12月2日,费米(Enrico Fermi)领导的研究小组在芝加哥大学体育馆旧址第一次成功实现了自限制链式核反应试验(self-sustaining nuclear chain reaction),从而开启了可人为控制核能量释放的新时代。 雕塑的主题:核能量(Nuclear Energy),是在1967年,这一重要事件刚好25年的时候,为纪念人类利用核能量而建立,由艺术家Henry Moore创作。看起来像人的骷髅,或原子弹爆炸的蘑菇云,不过雕塑家告诉他的一位朋友说:环绕四周看看,透过那些开放的空间,你也许觉得置身于教堂之中。(To some, it suggests the shape of the human skull or the atomic mushroom cloud. Henry Moore told a friend, however, that he hoped those viewing it would go around it, looking out through the open spaces, and that they may have a feeling of being in a cathedral.)。不过说实话,我没有能够完全理解最后一句话隐含的意义。 The First Pile http://www.atomicarchive.com/History/firstpile/firstpile_01.shtml On December 2, 1942, man first initiated a self-sustaining nuclear chain reaction, and controlled it. Beneath the West Stands of Stagg Field , Chicago, late in the afternoon of that day, a small group of scientists witnessed the advent of a new era in science. History was made in what had been a squash-rackets court. Precisely at 3:25 p.m. , Chicago time, scientist George Weil withdrew the cadmium-plated control rod and by his action man unleashed and controlled the energy of the atom. As those who witnessed the experiment became aware of what had happened, smiles spread over their faces and a quiet ripple of applause could be hear. It was a tribute to Enrico Fermi , Nobel Prize winner, to whom, more than to any other person, the success of the experiment was due. Fermi, born in Rome, Italy, on September 29, 1901, had been working with uranium for many years. In 1934 he bombarded uranium with neutrons and produced what appeared to be element 93 (uranium is element 92) and element 94. However, after closer examination it seemed as if nature had gone wild; several other elements were present, but none could be fitted into the periodic table near uranium where Fermi knew they should have fitted if they had been the transuranic elements 92 and 94. It was not until five years later that anyone, Fermi included, realized he had actually caused fission of the uranium and that these unexplained elements belonged back in the middle part of the periodic table. Fermi was awarded the Nobel Prize in 1938 for his work on transuranic elements. He and his family went to Sweden to receive the prize. The Italian Fascist press severely criticized him for not wearing a Fascist uniform and failing to give the Fascist salute when he received the award. The Fermis never returned to Italy. From Sweden, having taken most of his personal possessions with him, Fermi proceeded to London and thence to America where he has remained ever since . The modern Italian explorer of the unknown was in Chicago that cold December day in 1942. An outsider looking into the squash court where Fermi was working would have been greeted by a strange sight. In the center of the 30- by 60-foot room, shrouded on all but one side by a gray balloon cloth envelope, was a pile of black bricks and wooden timbers, square at the bottom and a flattened sphere on top. Up to half of its height, its sides were straight. The top half was domed, like a beehive. During the construction of this crude appearing but complex pile (the name which has since been applied to all such devices) the standing joke among the scientists working on it was: If people could see what we're doing with a million-and-a-half of their dollars, they'd think we are crazy. If they knew why we are doing it, they'd know we are. In relation to the fabulous atomic bomb program, of which the Chicago Pile experiment was a key part, the successful result reported on December 2nd formed one more piece for the jigsaw puzzle which was atomic energy. Confirmation of the chain reactor studies was an inspiration to the leaders of the bomb project, and reassuring at the same time, because the Army's Manhattan Engineer District had moved ahead on many fronts. Contract negotiations were under way to build production-scale chain reactors, land had been acquired at Oak Ridge, Tennessee, and millions of dollars had been obligated. Three years before the December 2nd experiment, it had been discovered that when an atom of uranium was bombarded by neutrons, the uranium atom sometimes was split, or fissioned. Later, it had been found that when an atom of uranium fissioned, additional neutrons were emitted and became available for further reaction with other uranium atoms. These facts implied the possibility of a chain reaction, similar in certain respects to the reaction which is the source of the sun's energy. The facts further indicated that if a sufficient quantity of uranium could be brought together under the proper conditions, a self-sustaining chain reaction would result. This quantity of uranium necessary for a chain reaction under given conditions is known as the critical mass, or more commonly, the critical size of the particular pile. For three years the problem of a self-sustaining chain reaction had been assiduously studied. Nearly a year after Pearl Harbor, a pile of critical size was finally constructed. It worked. A self-sustaining nuclear chain reaction was a reality. Nuclear Energy Henry Moore, sculptor On December 2, 1942, man achieved here the first self-sustaining chain reaction and thereby initiated the controlled release of nuclear energy. Chicago Pile No. 1 ( CP-1 ) was constructed in a makeshift laboratory under the grandstand of Stagg Field Stadium at The University of Chicago. In 1965, the site was designated a registered national historic landmark. The sculpture was dedicated in 1967 on the 25th anniversary of the first controlled generation of nuclear power, an experiment by Enrico Fermi and his colleagues. The sculpture, provided by the Trustees of the B.F.Ferguson Monument Fund of the Art Institute of Chicago , is on the east side of Ellis Avenue between 56th and 57th Streets ( map ). The sculpture Nuclear Energy was unveiled at 3:36 p.m. on December 2, 1967, precisely a quarter-century after scientists at the University of Chicago achieved the first controlled self-sustaining nuclear chain reaction, initiating the atomic age. The 12-foot bronze sculpture stands on the site of the University's old Stagg Field, where the experiment took place under the leadership of Enrico Fermi. To some, it suggests the shape of the human skull or the atomic mushroom cloud. Henry Moore told a friend, however, that he hoped those viewing it would go around it, looking out through the open spaces, and that they may have a feeling of being in a cathedral. adapted from The Nuclear Chain Reaction--Forty Years Later, edited by Robert G. Sachs, 1984. The First Reactor tells the story of Chicago Pile 1 and the first controlled, self-sustaining nuclear chain reaction. It contains The First Pile by Corbin Allardice and Edward Trapnell, postwar recollections of Enrico and Laura Fermi, many photographs, and a list of suggested references. The First Reactor is available in PDF format (free download: Adobe Acrobat Reader ) or may be requested from the Office of Nuclear Energy, Science and Technology of the U.S. Department of Energy .
个人分类: 科研随笔|7577 次阅读|3 个评论

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