Отто Роберт Фриш OBE FRS [1] (1 октября 1904 — 22 сентября 1979) — британский физик австрийского происхождения, работавший в области ядерной физики . Вместе с Отто Штерном и Иммануэлем Эстерманном он впервые измерил магнитный момент протона . Вместе с Лизой Мейтнер он предложил первое теоретическое объяснение ядерного деления (придумав этот термин) и впервые экспериментально обнаружил побочные продукты деления. Позже, вместе со своим сотрудником Рудольфом Пайерлсом [1] он разработал первый теоретический механизм взрыва атомной бомбы в 1940 году. [2]
Фриш родился в Вене в 1904 году в еврейской семье, в семье художника Юстиниана Фриша и концертирующей пианистки Огюста Мейтнер Фриш. [3] Сам он был талантлив в обоих областях, но также разделял любовь своей тети Лизы Мейтнер к физике и начал период обучения в Венском университете , который окончил в 1926 году, работая над влиянием недавно открытого электрона на соли.
После нескольких лет работы в относительно малоизвестных лабораториях Германии Фриш получил должность в Гамбурге под руководством ученого, лауреата Нобелевской премии Отто Штерна . Здесь он выполнил работы по дифракции атомов (на кристаллических поверхностях), а также доказал, что магнитный момент протона значительно больше , чем предполагалось ранее. [4]
Вступление Адольфа Гитлера на пост канцлера Германии в 1933 году побудило Отто Роберта Фриша принять решение о переезде в Лондон , где он присоединился к коллективу Биркбек-колледжа [5] и работал с физиком Патриком Мейнардом Стюартом Блэкеттом над технологией камеры Вильсона и искусственная радиоактивность . После этого он проработал пять лет в Копенгагене у Нильса Бора , где он все больше специализировался на ядерной физике , особенно на нейтронной физике.
Во время рождественских каникул 1938 года он навестил свою тетю Лизу Мейтнер в Кунгэльве . Там она получила известие о том, что Отто Хан и Фриц Штрассман в Берлине обнаружили, что при столкновении нейтрона с ядром урана в качестве одного из побочных продуктов образуется элемент барий . Хан в письме Мейтнер назвал эту новую реакцию «взрывом» ядра урана. Фриш и Мейтнер выдвинули гипотезу о том, что ядро урана разделилось на две части, объяснили этот процесс и оценили выделившуюся энергию, а Фриш ввел термин «деление» , заимствованный из биологического процесса , для его описания. [6] [7]
Политические ограничения нацистской эпохи вынудили группы Хана и Штрассмана, а также команду Фриша и Мейтнер (обе были евреями) публиковаться отдельно. В статье Хана описан эксперимент и обнаружение побочного продукта бария. [8] Статья Мейтнер и Фриша объяснила физику этого явления. [9]
Фриш вернулся в Копенгаген, где ему удалось быстро изолировать кусочки, образовавшиеся в результате реакций деления. [10] Как позже вспоминал сам Фриш, фундаментальную идею прямого экспериментального доказательства деления ядра ему подсказал Джордж Плачек . [11] [12] Многие считают, что Мейтнер и Фриш заслужили признание Нобелевской премии за свой вклад в понимание деления. [13]
В середине 1939 года Фриш покинул Данию и, как он ожидал, совершил короткую поездку в Бирмингем , но начало Второй мировой войны помешало его возвращению. Думая о войне, он и физик Рудольф Пайерлс подготовили в Бирмингемском университете меморандум Фриша-Пайерлса , который стал первым документом, в котором излагался процесс, с помощью которого можно было произвести атомный взрыв. В их процессе будет использоваться выделенный уран-235, для которого потребуется довольно небольшая критическая масса , и его можно будет довести до критического состояния с помощью обычных взрывчатых веществ, создающих чрезвычайно мощную детонацию. Далее в меморандуме предсказываются последствия такого взрыва — от первоначального взрыва до его последствий . Этот меморандум лег в основу британских работ по созданию атомного устройства ( проект Tube Alloys ), а также Манхэттенского проекта , над которым Фриш работал в составе британской делегации . Фриш и Рудольф Пайерлс вместе работали на физическом факультете Бирмингемского университета в 1939–40. [14] Он уехал в Америку в 1943 году, поспешно получив британского гражданина .
В 1944 году в Лос-Аламосе одной из задач Фриша как руководителя группы «Критические сборки» было точно определить точное количество обогащенного урана , которое потребуется для создания критической массы, массы урана, которая будет поддерживать цепную ядерную реакцию. [15] Он сделал это, складывая одновременно несколько десятков 3-сантиметровых брусков обогащенного гидрида урана и измеряя рост нейтронной активности по мере приближения к критической массе. Водород в металлических стержнях увеличивал время, необходимое для ускорения реакции . Однажды Фриш едва не вызвал бурную реакцию, склонившись над штабелем, который он назвал « сборкой Леди Годивы ». [16] Его тело отражало нейтроны обратно в стопку. Краем глаза он увидел, что красные лампы, периодически мигавшие при испускании нейтронов, «светились непрерывно». [16] Поняв, что происходит, Фриш быстро разбросал прутья рукой. Позже он подсчитал, что доза радиации была «вполне безвредной», но если бы он «поколебался еще две секунды, прежде чем удалить материал… доза была бы смертельной». [16] «За две секунды он получил, по щедрым меркам того времени, допустимую суточную дозу нейтронного излучения». [17] Таким образом, его эксперименты определили точные массы урана, необходимые для запуска бомбы «Маленький мальчик» над Хиросимой .
Он также разработал эксперимент «хвост дракона» или «гильотина», в котором урановую пулю бросали через отверстие в большей фиксированной массе урана, достигая чуть выше критической массы (0,1%) на долю секунды. [18] На совещании по одобрению эксперимента Ричард Фейнман , комментируя связанную с ним временную опасность, сказал, что это «все равно что щекотать хвост спящего дракона». За период около 3 миллисекунд температура выросла со скоростью 2000 °C в секунду и было испущено более 10 15 избыточных нейтронов. [19]
В 1946 году он вернулся в Англию, чтобы занять пост руководителя отдела ядерной физики Исследовательского института атомной энергии в Харвелле, хотя большую часть следующих тридцати лет он также провел, преподавая в Кембридже , где был джексоновским профессором естественной философии [5]. ] и сотрудник Тринити-колледжа .
Перед выходом на пенсию он разработал [20] устройство SWEEPNIK , которое использовало лазер и компьютер для измерения треков в пузырьковых камерах . Видя, что это имеет более широкое применение, он помог основать компанию Laser-Scan Limited, теперь известную как Laser-Scan Engineering Ltd., для реализации этой идеи.
Он ушел с кафедры в 1972 году, как того требуют правила университета. [20] Он умер 22 сентября 1979 года. [5]
Мы строили необычную конструкцию без отражающего материала; просто реагирующее соединение урана-235... По понятным причинам мы назвали его сборкой Леди Годивы.
{{cite journal}}: Требуется цитировать журнал |journal=( помощь )