Отто Роберт Фриш OBE FRS [1] (1 октября 1904 г. – 22 сентября 1979 г.) был британским физиком австрийского происхождения , работавшим в области ядерной физики . Вместе с Отто Штерном и Иммануэлем Эстерманом он впервые измерил магнитный момент протона . Вместе с Лизой Мейтнер он выдвинул первое теоретическое объяснение ядерного деления (введя термин) и впервые экспериментально обнаружил побочные продукты деления. Позже, вместе со своим коллегой Рудольфом Пайерлсом [1], он разработал первый теоретический механизм для детонации атомной бомбы в 1940 году. [2]
Фриш родился в Вене в 1904 году в еврейской семье, сын художника Юстиниана Фриша и концертной пианистки Огюсты Мейтнер Фриш. [3] Он сам был талантлив в обоих направлениях, но также разделял любовь своей тети Лизы Мейтнер к физике и начал период обучения в Венском университете , который окончил в 1926 году, занявшись работой о влиянии недавно открытого электрона на соли.
После нескольких лет работы в относительно малоизвестных лабораториях Германии, Фриш получил должность в Гамбурге под руководством лауреата Нобелевской премии Отто Штерна . Здесь он провел работу по дифракции атомов (с использованием кристаллических поверхностей), а также доказал, что магнитный момент протона был намного больше , чем предполагалось ранее. [4]
Вступление Адольфа Гитлера на пост канцлера Германии в 1933 году заставило Отто Роберта Фриша принять решение переехать в Лондон , где он присоединился к коллективу колледжа Биркбек [5] и работал с физиком Патриком Мейнардом Стюартом Блэкеттом над технологией облачной камеры и искусственной радиоактивностью . После этого он пять лет проработал в Копенгагене с Нильсом Бором , где он все больше специализировался на ядерной физике , в частности, 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 Ган и Фриц Штрассман в Берлине обнаружили, что столкновение нейтрона с ядром урана производит элемент барий как один из его побочных продуктов. Ган в письме к Мейтнер назвал эту новую реакцию «взрывом» ядра урана. Фриш и Мейтнер выдвинули гипотезу, что ядро урана раскололось надвое, объяснили этот процесс и оценили выделившуюся энергию, а Фриш ввел термин деление , заимствованный из процесса в биологии, чтобы описать его. [6] [7]
Политические ограничения нацистской эпохи заставили команды Гана и Штрассмана, а также Фриша и Мейтнер (оба были евреями) публиковаться отдельно. В статье Гана описывался эксперимент и обнаружение побочного продукта бария. [8] В статье Мейтнер и Фриш объяснялась физика, лежащая в основе этого явления. [9]
Фриш вернулся в Копенгаген, где он быстро смог изолировать части, полученные в результате реакций деления. [10] Как позже вспоминал сам Фриш, фундаментальная идея прямого экспериментального доказательства ядерного деления была предложена ему Джорджем Плачеком . [11] [12] Многие считают, что Мейтнер и Фриш заслужили Нобелевскую премию за их вклад в понимание деления. [13]
В середине 1939 года Фриш покинул Данию, как он предполагал, для короткой поездки в Бирмингем , но начало Второй мировой войны помешало его возвращению. Думая о войне, он и физик Рудольф Пайерлс подготовили меморандум Фриша-Пайерлса в Бирмингемском университете , который был первым документом, излагающим процесс, с помощью которого можно было бы произвести атомный взрыв. В их процессе использовался бы отделенный уран-235, который требовал бы довольно небольшой критической массы и мог бы достигать критичности с помощью обычных взрывчатых веществ для создания чрезвычайно мощной детонации. В меморандуме далее предсказывались последствия такого взрыва — от первоначального взрыва до выпадения радиоактивных осадков . Этот меморандум стал основой британской работы по созданию атомного устройства ( проект Tube Alloys ), а также Манхэттенского проекта , над которым Фриш работал в составе британской делегации . Фриш и Рудольф Пайерлс работали вместе на физическом факультете Бирмингемского университета в 1939–40 годах. [14] Он отправился в Америку в 1943 году, поспешно получив британское гражданство .
В 1944 году в Лос-Аламосе одной из задач Фриша как лидера группы «Критические сборки» было точное определение точного количества обогащенного урана , которое потребуется для создания критической массы, массы урана, которая будет поддерживать ядерную цепную реакцию. [15] Он сделал это, укладывая несколько десятков 3-сантиметровых брусков обогащенного гидрида урана за раз и измеряя растущую нейтронную активность по мере приближения к критической массе. Водород в металлических брусках увеличивал время, необходимое для ускорения реакции. Однажды Фриш почти вызвал неконтролируемую реакцию, наклонившись над штабелем, который он назвал « сборкой леди Годивы ». [16] Его тело отражало нейтроны обратно в штабель. Краем глаза он увидел, что красные лампы, которые прерывисто мерцали при испускании нейтронов, «светились непрерывно». [16] Поняв, что происходит, Фриш быстро разбросал бруски рукой. Позже он подсчитал, что доза радиации была «совершенно безвредной», но если бы он «замешкался еще на две секунды, прежде чем удалить материал... доза была бы смертельной». [16] «За две секунды он получил, по щедрым стандартам того времени, целую дневную допустимую дозу нейтронного излучения». [17] Таким образом, его эксперименты определили точные массы урана, необходимые для запуска бомбы «Малыш» над Хиросимой .
Он также разработал эксперимент «хвост дракона» или «гильотина», в котором урановый слиток был сброшен через отверстие в большей фиксированной массе урана, достигая чуть выше критической массы (0,1%) за долю секунды. [18] На собрании по одобрению эксперимента Ричард Фейнман , комментируя временную опасность, сказал, что это было «точно так же, как щекотание хвоста спящего дракона». В течение примерно 3 миллисекунд температура росла 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 главы отдела ядерной физики в Исследовательском центре атомной энергии в Харвелле, хотя большую часть следующих тридцати лет он также преподавал в Кембридже , где был профессором естественной философии Джексоновского университета [5] и членом Тринити-колледжа .
Прежде чем уйти на пенсию, он спроектировал [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 разработки этой идеи.
Он ушел с кафедры в 1972 году, как того требовали правила университета. [20] Он умер 22 сентября 1979 года. [5] [21]
Мы строили необычную сборку, вокруг которой не было отражающего материала; только реагирующее соединение урана-235... По понятным причинам мы назвали ее сборкой Леди Годивы.
{{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )OR Фриш привнес в физику подход ремесленника. Он любил, прежде всего, проводить эксперименты своими руками, предпочтительно на приборах собственной конструкции, направленных на простые базовые вопросы. Этот подход требовал способности думать о важных проблемах физики просто, но глубоко, способности, лежащей в основе двух вкладов, которыми он был наиболее известен: его вклад в объяснение процесса деления и в признание осуществимости атомного оружия.
