엔리코 페르미

3. 로마에서의 교수 생활

1926년, 오르소 코르비노는 로마 라 사피엔차 대학교에 이탈리아 최초의 이론물리학 교수직을 신설했고, 페르미는 20대 중반의 나이로 이 대학교 이론물리학 교수가 되었다.^[65] 페르미는 프랑코 라세티와 함께 연구팀을 만들었고, 에도아르도 아말디, 에밀리오 세그레 등이 학생으로 합류했다.^[66] 이후 오스카 다고스티노, 에토레 마요라나, 브루노 폰테코르보 등이 합류하면서 파니스페르나 소년들(라가치 디 비아 파니스페르나)이라 불리는 이 연구팀은 세계 최고 수준으로 성장했다. 1928년에는 라우라 카폰과 결혼했다.^[67] 페르미는 로마에서 중성미자의 존재를 가정한 베타 붕괴 이론(페르미 상호작용)을 완성하고, 자연계 원소에 중성자를 조사하여 40종 이상의 인공 방사성 동위원소를 만드는 등 활발한 연구 활동을 펼쳤다.

3. 1. 노벨상 수상과 미국 망명

4. 맨해튼 프로젝트

페르미는 1939년 뉴욕에 도착하여 컬럼비아 대학교 물리학 교수가 되었고, 5개 대학에서 제안을 받았다. 1938년 12월 독일 화학자 오토 한과 프리츠 슈트라스만의 핵분열 실험 성공과 리제 마이트너와 오토 프리쉬의 핵분열 해석을 알게 되었다.^[23][24][25]

1939년 1월 25일, 페르미를 포함한 컬럼비아 대학교 실험팀은 미국 최초의 핵분열 실험을 실시했고,^[26] 이후 워싱턴 D.C.에서 열린 이론물리학회에서 핵분열 소식이 널리 퍼졌다.

프랑스 과학자들과 페르미, 앤더슨은 중성자에 충돌된 우라늄이 더 많은 중성자를 방출하여 연쇄 반응 가능성을 확인했다.^[27][28][29] 페르미와 실라르드는 원자로 설계를 협력했고, 페르미는 흑연을 감속재로 사용하여 자체 지속적인 핵반응을 달성할 수 있다고 제안했다.

1939년 3월 18일, 페르미는 미국 해군부에 원자력의 잠재적 영향에 대해 경고했고, 프랭클린 D. 루즈벨트 대통령은 우라늄 자문위원회를 구성했다. 페르미는 흑연 벽돌 더미를 만들어 실험했고, 1941년 8월까지 더 큰 규모의 실험을 진행했다.

제2차 세계 대전 참전으로 과학 연구 개발국 S-1 부서 회의가 1941년 12월 18일에 열렸고, 아서 콤프턴은 플루토늄 생산이 실행 가능한 대안이라고 판단했다. 페르미는 시카고 대학교 금속학 연구소로 이동하여 연구를 계속했다.

콤프턴의 결정에 따라, 페르미는 시카고 대학교 스태그 필드 스쿼시 경기장에 시카고 파일-1 원자로를 건설했다. 1942년 12월 2일, 시카고 파일-1은 임계 상태에 도달하여 세계 최초로 자체 지속적인 핵 연쇄 반응을 달성했다.^[31]

이후 연구는 아르곤 숲 부지로 옮겨져 진행되었고, 페르미는 핵 반응 실험을 지휘하며 생물학 및 의학 연구에도 참여했다. 아르곤 연구소는 1944년 5월 페르미가 소장으로 있는 별도 기관이 되었다.

1943년 11월 오크리지 국립 연구소 X-10 흑연 원자로가 임계 상태에 도달했을 때 페르미는 현장에 있었고, 1944년 7월에는 미국 시민이 되었다.

1944년 9월, 페르미는 한포드 부지 B 원자로에 최초의 우라늄 연료 슬러그를 삽입하여 플루토늄 생산을 시작했다. 크세논-135 중성자 독 문제가 발생했지만, 페르미는 추가 관을 장착하여 문제를 해결하고 플루토늄 생산을 가능하게 했다.

1944년 중반, 오펜하이머는 페르미를 로스앨러모스 Y 프로젝트에 합류시켰고, 페르미는 연구소 부소장 및 F 부서 책임자로 임명되었다. 페르미는 1945년 7월 16일 트리니티 실험을 관찰했다.

4. 1. 윤리적 고민과 핵무기 개발

5. 전후 행적

페르미는 1926년 마테우치 메달, 1938년 노벨 물리학상, 1942년 휴즈 메달, 1947년 프랭클린 메달, 1953년 럼퍼드 상 등 수많은 상을 받았다. 1946년 맨해튼 프로젝트 공헌으로 공훈 훈장을 받았으며, 1939년 미국철학회 회원, 1950년 왕립학회 외국인 회원으로 선출되었다.^[45][49] 1999년 《타임》은 그를 20세기 100인에 선정했다.^[47]

뛰어난 교사였던 페르미는 강의 준비에 철저하고 단순 명료한 설명으로 유명했다. 그의 강의 노트는 책으로 출판되었고, 논문과 노트는 시카고 대학교에 보관되어 있다.^[48] 그는 복잡한 이론을 싫어했고, 뛰어난 수학적 능력을 가졌지만, 간단하게 해결할 수 있다면 사용하지 않았다. 빠르게 근사치를 계산하는 "페르미 추정"으로 유명해졌으며, 이는 널리 가르쳐지고 있다.

페르미는 알레산드로 볼타의 전기 연구를 언급하며, 원자력과 핵무기, 특히 최초의 원자로 생성과 최초의 원자폭탄 및 수소폭탄 개발에 대한 업적으로 주로 기억된다. 그의 베타 붕괴 이론, 비선형 시스템 연구, 느린 중성자 효과 발견, 파이온-핵자 충돌 연구, 페르미-디랙 통계는 시간을 초월한 과학적 업적이다. 파이온이 기본 입자가 아니라는 그의 추측은 쿼크와 렙톤 연구의 길을 열었다.

Egon Bretscher는 페르미를 단순하고 활기차며, 게임과 스포츠를 좋아하는 사람으로 묘사했다. 테니스를 격렬하게 쳤고, 등산할 때 안내자 역할을 자처했으며, "자애로운 독재자"라고 불릴 정도로 리더십과 자신감이 있었다. 페르미는 물리학 발표가 무오류라고 여겨져 "교황"이라는 별명을 얻었다. 그는 물리학 이외의 관심사가 거의 없었고, 음악에 대한 관심은 단순한 곡에 국한된다고 고백했다.^[49]

퍼미 추정의 유래가 될 정도로 대략적인 값 계산에 능숙했으며, 원자폭탄 폭발 당시 티슈를 떨어뜨려 폭풍을 계산하여 폭발 에너지를 추정했다는 일화가 있다.

"우주에는 많은 생명체가 존재하고 지적 생명체도 다수 있을 것으로 생각되는데, 왜 지구에 왔다는 흔적이 없는가?"라는 페르미의 역설을 제시했다. 이는 후의 드레이크 방정식으로 이어진다.

5. 1. 사망

6. 업적과 영향

엔리코 페르미는 이론 물리학과 실험 물리학 모두에 뛰어난 업적을 남긴 20세기 물리학자였다. 이탈리아에서 태어나 피사 고등사범학교에서 공부했으며, 괴팅겐 대학교와 레이덴 대학교에서도 연구했다.

페르미는 파울리 배타원리를 따르는 입자들의 통계적 분포를 설명하는 페르미-디랙 통계를 개발했다. 1934년에는 중성자를 이용한 실험을 통해 여러 원소에서 방사능을 유도하는 데 성공했으며, 특히 느린 중성자가 빠른 중성자보다 더 쉽게 포획된다는 사실을 발견했다.^{[18][19][20][21][22]} 또한, 베타 붕괴 현상을 설명하기 위해 중성미자라는 새로운 입자를 도입하고 약한 상호작용 이론을 제시했다.^[15]

1923년에는 아우구스트 코프의 단행본 《아인슈타인 상대론의 기초》 이탈리아어판 부록을 쓰면서, 아인슈타인 방정식 $E\; =\; mc^2$에 함의된 핵 위치 에너지의 개념을 최초로 짚어내기도 했다.

그의 업적은 사후에도 인정받아 페르미 연구소, 페르미 감마선 우주 망원경 등 여러 기관과 장비에 그의 이름이 붙여졌다. 또한, 그의 이름을 딴 페르뮴이라는 원소도 발견되었다.^[54]

페르미는 대략적인 값을 계산하는 데 능숙했으며, "페르미의 역설"을 제시하여 외계 지적 생명체의 존재 가능성에 대한 논의를 촉발하기도 했다.

6. 1. 과학적 업적

6. 2. 페르미의 이름을 딴 것들

• 페르미 연구소(Fermilab): 1974년 그의 명예를 기리기 위해 이름이 바뀐 일리노이주 배타비아(Batavia, Illinois)에 있는 입자 가속기 및 물리학 연구소이다.^[50]
• 페르미 감마선 우주 망원경(Fermi Gamma-ray Space Telescope): 2008년 우주선 연구에 대한 그의 공헌을 인정받아 그의 이름을 따 명명되었다.^[51]
• 원자로 시설:
• 페르미 1(Fermi 1)과 페르미 2(Fermi 2) 원자력 발전소: 미시간주 뉴포트(Newport, Michigan)에 위치.^[52]
• 엔리코 페르미 원자력 발전소(Enrico Fermi Nuclear Power Plant): 이탈리아 트리노 베르첼레세(Trino Vercellese)에 위치.^[52]
• RA-1 엔리코 페르미(RA-1 Enrico Fermi) 연구용 원자로: 아르헨티나에 위치.^[53]
• 페르뮴(fermium): 1952년 아이비 마이크(Ivy Mike) 핵실험의 잔해에서 분리된 새로운 원소로, 과학계에 대한 페르미의 공헌을 기리기 위해 명명되었다. 이로써 페르미는 이름이 원소 이름으로 사용된 16명의 과학자 중 한 명이 되었다.^[54]
• 페르미 상(Fermi Award): 1956년부터 미국 원자력 위원회가 그의 이름을 따서 명명한 최고 영예의 상이다. 오토 한, 로버트 오펜하이머, 에드워드 텔러, 한스 베테 등이 이 상을 수상했다.^[55]

6. 3. 평가

7. 저서

• Introduzione alla Fisica Atomica^it, 1928년
• Fisica per i Licei^it, 1929년
• Molecole e cristalli^it, 1934년
• Thermodynamics^영어, 1937년
• Fisica per Istituti Tecnici^it, 1938년
• Fisica per Licei Scientifici^it (에도아르도 아말디(Edoardo Amaldi)와 공저), 1938년
• Elementary particles^영어, 1951년
• Notes on Quantum Mechanics^영어, 1961년
• 제임스 채드윅과 공저, 中性子の發見と硏究^일본어 (木村一治|기무라 가즈하루^일본어·玉木英彦|다마키 히데히코^일본어 역, 大日本出版, 1950)^[49]
• Nuclear Physics^영어 (1950년, The University of Chicago Press)
• 原子核物理學^일본어 (小林稔|고바야시 미노루^일본어 외 역, 吉岡書店, 1954)^[49]
• Elementary Particles^영어 (1951년, Yale Univercity Press)
• 素粒子^일본어 (村田良夫|무라타 요시오^일본어 역, 東京図書, 1969)^[49]
• thermodynamics^영어 (1937년, Prentice-Hall)
• フェルミ 熱力学^일본어 (加藤正昭|가토 마사아키^일본어 역, 三省堂, 1973)^[49]

8. 특허

Enrico Fermi^영어는 다음 특허들을 받았다.

9. 수상 내역

• 1926년 - 마테우치 메달
• 1938년 - 노벨 물리학상
• 1942년 - 휴즈 메달
• 1953년 - 럼퍼드 상
• 1954년 - 막스 플랑크 메달^[74]

참조

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