زندگینامه انریکو فرمی - بیوگرافی دانشمندان ، زندگینامه دانشمندان

زندگینامه انریکو فرمی

دریانورد ایتالیایی وارد سواحل دنیای جدید شد و با برخورد دوستانة اهالی آن سرزمین روبرو گردید. اما این دنیا از آنچه او فکر می کرد کوچکتر بود.»

انریکو فرمی

دریانورد ایتالیایی وارد سواحل دنیای جدید شد و با برخورد دوستانة اهالی آن سرزمین روبرو گردید. اما این دنیا از آنچه او فکر می کرد کوچکتر بود.»

این پیام به هیچ وجه ارتباطی به مهاجران کلمبیایی که در سال 1492 وارد خاک آمریکا شدند ندارد، بلکه قسمتی از مکالمة تلفنی بین آرتور کمپتون رئیس تحقیقات اتمی دانشگاه شیکاگو و جیمز کونانت سرپرست کمیسیون تحقیقات دفاع ملی می باشد. کمپتون، به این وسیله به کونانت اطلاع داد که نخستین واکنش زنجیری هسته ای بوقوع پیوسته است. این پیام در سال 1942 به همه جا مخابره شد. «دنیای کوچک» مربوط به مقدار اورانیوم لازم و «رفتار دوستانة اهالی» به معنی واکنش قابل کنترل و «دریانورد ایتالیایی» همان دانشمند معروف انریکو فرمی بود.

انریکو فرمی در 29 سپتامبر سال 1901 در شهر رم پایتخت ایتالیا دیده به جهان گشود. پدرش با اینکه تحصیلات کمی داشت بر اثر پشتکار و فعالیت به ریاست راه آهن رسید. مادرش آموزگار بود. مواظبت از سه کودک که تنها سه سال با هم اختلاف سن داشتند برای سلامتی مادر ضرر داشت و کاری خسته کننده بود. از این رو، انریکو را که از همه جوانتر بود به ییلاق فرستادند تا مدت سه سال دور از پدر و مادر زندگی کند. انریکو کم کم بزرگ شد تا توانست برادرش را که از او بزرگتر بود بشناسد. آنها دوستان خوبی برای هم بودند و بیشتر اوقات را به ساخت مدل موتور الکتریکی یا هواپیما می گذراندند. متأسفانه موقعی که انریکو بیش از 14 سال نداشت برادرش درگذشت. ضربة این حادثه تأثیر انگیز به حدی بود که مادرش هرگز نمی توانست مرگ او را فراموش کند و از غم فرزند از دست رفته اش دایم می گریست و رنج می برد. انریکو، پسرک کمرو و گوشه گیر، تحمل این اندوه و تنهایی را نداشت تا اینکه دوست هم کلاسی برادرش انریکو پریسکو  به او تألم بخشید. آنها که هر دو انریکو نام داشتند با هم دوست شدند و در راه تحقیقات گام نهادند.

فرمی در سالهای 1918 به پیزا رفت و وارد کالج شد. در آنجا مقاله ای دربارة سیمهای ارتعاشی نوشت که سبب ادامة مطالعات او گردید؛ و در سال 1922 بخاطر آزمایشهایی که با پرتوهای ایکس انجام داد به اخذ درجة دکترا در فیزیک نایل آمد. فرمی مطالعاتش را در دانشگاه گوتینگن آلمان زیر نظر ماکس برن فیزیکدان معروف دنبال کرد. این تحقیقات با کمک مالی از سوی وزارت فرهنگ ایتالیا صورت می گرفت. در سال 1926، انریکو فرمی که بیش از 25 سال نداشت به استادی دانشگاه انتخاب شد.

وقتی که یک ذرة  باردار از هوا عبور می کند جرقه هایی تولید می شود که می توان آنها را روی دستگاه عکاسی ثبت کرد. اما هنگامی که یک نوترون حرکت می کند هرگز نمی توان مسیر ان را دنبال کرد. دانشمندان عقیده داشتند که نوترون هنگامی آزاد می شود که با هستة یک اتم برخورد کند. تصادم، مسیر هسته را تغییر می دهد. مانند این است که دو گلوله در یک محیط نیمه هوا با هم تصادم کنند، یکی از گلوله ها مثل نوترون است و نامریی و دیگری هسته است و مرئی. بنابراین تغییر در مسیر گلولة مرئی نشانة وجود گلولة نامریی است.

انریکو فرمی عقیده داشت که نوترونها می توانند به درون هستة اتم نفوذ کنند، اما الکترون قادر به انجام چنین عملی نیست چون وزن آن سبک است و نمی تواند سریع حرکت کند. پروتون هم با اینکه وزنش سنگین است بوسیلة هسته دفع می شود زیرا هر دو دارای بار الکتریکی مثبت اند. از سوی دیگر، نوترون به بزرگی پروتون است اما چون بار الکتریکی ندارد هرگز دفع نمی شود. فرمی از این خاصیت استفاده کرد و در سال 1934 اورانیوم را توسط نوترون بمباران کرد. هستة اتم اورانیوم، نوترون را بخود گرفت. به این ترتیب تغییری در هستة اتم دیده شد. اورانیوم دیگر آن اورانیوم سابق نبود، عنصری بود به نام نپتونیوم. تفاوت این دو عنصر در این است که اورانیوم 92 پروتون دارد در حالی که نپتونیوم دارای 93 پروتون است. پروتون اضافی بر اثر این است که هسته پس از برخورد با نوترون یک الکترون از دست داده است. دانشمندان اتمی سراسر جهان سرگرم مطالعه بودند که بدانند چه اتفاقی در موقع بمباران اتم رخ می دهد. دانشمندان دیگر از ایدة فرمی پیروی کردند و پس از بمباران اورانیوم با نوترون موفق به شکافتن هستة اتم شدند. با شکافتن هستة اتم بعضی از عناصر، عنصر اولیه نابود می شود ولی در عوض مقدار بسیار زیادی انرژی آزاد می گردد . بعبارت دیگر، ماده تبدیل به انرژی می شود و این همان چیزی است که اینشتین پیشگویی کرده بود.

لایز ماتینر و اتوفریش که با نیلزبور در دانمارک کار می کردند پس از پژوهشهای زیاد به اهمیت نظامی شکافت اتمی پی بردند. نیلزبور، به آمریکا سفر کرد و با اینشتین ملاقات کرد. بتدریج دانشمندان آمریکایی وعدة زیادی از دانشمندان خارجی که در آمریکا به کار تحقیق مشغول بودند، اهمیت نظامی این مسأله را درک کردند. پرفسور اینشتین بلافاصله این موضوع را به اطلاع دولت آمریکا رساند. انریکو فرمی که در کلمبیا کار می کرد عملاً ثابت کرد که هسته اتم قابل شکافتن است و از اینجا بود که پروژة بمب اتمی ما نهاتان به مورد اجرا گذارده شد.

کار فرمی در پروژة مانهاتان این بود که دربارة واکنشهای زنجیری مطالعه کند و امکانات آن را در نظر بگیرد. واکنش زنجیری مانند وقتی است که کاغذ شروع به سوختن می کند. پس از مشتعل شدن سر کاغذ، آتش به تمام قسمتهای آن سرایت می کند و تمام آن را می سوزاند.

فرمی با همسر آینده اش که دانشجوی دانشگاه بود و در رشتة علوم تحصیل می کرد ملاقات کرد. آن دو توسط شخص دیگری که با هر دو آنها دوست بود به هم معرفی شدند. طلب همسری و عرض عشق از سوی انریکو خیلی سریع بود و او در سال 1928 با لورا کاپون ازدواج کرد. تا این زمان انریکو تعداد 30 مقاله دربارة مولکولها، تابش و حرکت گازها به چاپ رسانده بود و عضو آکادمی سلطنتی شده بود. با رسیدن به این افتخار، لباس اونیفورم به تن کرد. قیافه اش در این لباس با شلوار نوار نقره ای، ژاکت و خرقة برودری دوزی کلاه پر دار و شمشیر جالب می نمود. در آکادمی مقام و شخصیت علمی شایسته ای داشت و درآمد سالیانه اش قابل توجه بود. خانوادة فرمی چند سفر به دنیای متمدن کردند. در سال 1931، انریکو در دانشگاه میشیگان سخنرانی کرد و در 1934 در کشورهای برزیل و آرژانتین سخنرانیهایی ایراد کرد.

در سال 1938، هیتلر و موسولینی، با نازیهای قهوه ای پوش و فاشیستها سیاهپوش بازو در بازوی هم در خیابانهای رم رژه رفتند. فاشیسم ایتالیا، در این موقع تعهد نامة ننگینی را امضاء کرد و بدنبال آن تظاهرات زیادی در رم به پا شد؛ تظاهرات بر ضد دین یهود : «یهود باید بمیرد. یهود متعلق به نژاد ایتالیایی نیست. مرگ بر یهودیها.» انریکو فرمی همیشه نسبت به فاشیستها  بی اعتنا بود، اما اکنون ترس عجیبی وجودش را پر کرده بود. زنش لورا کاپون یهودی بود.

در دسامبر 1938، انریکو فرمی برای دریافت جایزة نوبل در فیزیک به اتفاق همسر و دو فرزندش و پرستار آنها به سوئد سفر کردند. اما دیگر به ایتالیا بازنگشتند و از همان راه به نیویورک رفتند و در آنجا انریکو در دانشگاه کلمبیا مشغول به کار شد. جایزة نوبل سوای مزایایی که داشت در حقیقت گذرنامة آزادی او و خانواده اش بود. این جایزه، بخاطر شناخت عناصر جدید رادیواکتیو و همچنین کشف واکنش  هسته ای بوسیله نوترون به فرمی اعطا شد.

نیلز بور، در تئوری اتمی خود گفت که پروتونها در هستة اتم واقع اند، و الکترونها بدور هسته در گردشند. اما جیمز کدویک، پس از یک سلسله آزمایش و تحقیق به این نتیجه رسید که در هستة اتم علاوه بر پروتون ذرة دیگری بنام نوترون وجود دارد که از نظر الکتریکی خنثی است. نوترون ذرة سنگینی است که هم وزن پروتون است اما 2000 بار از الکترون سنگینتر است، و بر خلاف الکترون که بار منفی دارد یا پروتون که بار الکتریکی آن مثبت است، نوترون باری ندارد.

نکتة جالب اینجاست که ذرات باردار را می توان بوسیلة آهنربا یا میدانهای الکتریکی به آسانی کنترل کرد اما نوترون را به این طریق نمی توان کنترل یا منحرف کرد.

واکنش زنجیری که با شکافتن اتم بوجود می آید به این ترتیب است که اول دسته ای از نوترونها اتم اورانیوم را می شکافند و انرژی آزاد می شود. اما عمل در اینجا پایان نمی پذیرد. این نوترونها به نوبة خود اتمها دیگری را می شکافند و نوترونهای بیشتری بوجود می آید. این واکنش همین طوری زنجیروار ادامه می یابد تا اینکه تمام اتمهای اورانیوم شکافته شوند. انرژیی که در این عمل تولید می شود بسیار عظیم و با انفجار مهیبی همراه است.

اکنون این پرسش پیش می آید که چگونه می توان یک واکنش زنجیری تولید کرد. فرمی در پاسخ این مساله گفت که اگر اورانیوم با مقداری گرافیت مخلوط شود، گرافیت سرعت نوترونها را کم می کند و بجای اینکه نوترونها از اتم اورانیوم عبور کنند با آن تصادم می کنند. تجربه ثابت کرد که نوترونی که سرعت آن کم است فرصت کافی برای اینکه به هسته برخورد کند ندارد و در نزدیکی هسته توسط یک نوع نیروی جاذبه بسوی هسته کشیده می شود اما نوترونی که سرعت آن زیاد است بندرت با هسته تصادم می کند و اغلب از کنار آن می گذرد.

فرمی، با کمک سایر دانشمندان موفق به ساختن پیل اتمی شد. این پیل از گرافیت و قطعات اورانیوم و اکسید اورانیوم تشکیل شده بود و در ساختمان آن تقریباً  6 تن به کار رفته بود. علاوه بر این، ورقه هایی از فلز کادمیوم نیز در پیل گذارده شده بود. کادمیوم دارای این خاصیت است که جلو نوترونها را می گیرد، از سرعتشان می کاهد از ادامة واکنش زنجیری بطور سریع جلوگیری می کند. این پیل نخستین بار در دوم دسامبر 1942 به کار افتاد. در این موقع بود که آرتور کمپتون به جیمز کونانت در مکالمة تلفنی گفت : «دریانورد ایتالیایی به دنیای جدید رسید.»

انریکوفرمی در نوامبر 1954 جایزه ای برابر 25000 دلار از سوی کمیسیون انرژی اتمی آمریکا دریافت کرد. این جایزه بخاطر همکاری و خدمات ارزنده اش در راه پیشرفت پروژة بمب اتمی بود. دوازده روز بعد از این مراسم انریکوفرمی بر اثر ابتلا به سرطان در شیکاگو درگذشت. این بیماری کشنده ممکن است روزی بدست دانشمندان و با کمک دانش انرژی اتمی از میان برداشته شود، دانشی که انریکوفرمی از پیشگامان آن بود.

,