费米实验室 费米是何许人物 为什么费米实验室是用他的名字来命名的

　　如果让你随便说出一个国际著名实验室，你会想到哪一个?很多人都会脱口而出：费米实验室。位于美国伊利诺伊州的费米实验室全称为费米国立加速器实验室，拥有目前全世界能量输出最高的粒子加速器，由于其经常取得世界瞩目的科研成果而全球闻名。这么重要的实验室，以费米命名，那么费米是何许人物呢?

费米被认为是20世纪主要的物理大师之一。他开创了弱相互作用理论的先驱β衰变理论，并负责设计和建造了世界上第一个自持链式裂变核反应堆。费米也是曼哈顿计划的主要领导人，与罗伯特·奥本海默一起被誉为“原子弹之父”。以他命名的科学术语包括费米金规则、费米统计、费米、费米表面、费米液体和费米常数等。对理论物理和实验物理都有重大贡献的跨界物理大师，有个外号叫“波普”。从爱读书的孩子到科学的巅峰，从调皮的少年到最年轻的院士，物理“教皇”在科学的道路上留下了怎样的故事？

通过阅读走出童年

恩利克·费密出生在意大利罗马的一个富裕家庭。父亲阿尔贝托是铁路科长，母亲费米生了三个孩子:玛利亚生于1899年，胡里奥生于1900年，我们的主角恩利克·费密生于1901年。费米太太被三个只相差一岁的孩子压垮了，于是她把第二个孩子胡里奥和第三个孩子费米送到了农村。生活在农村的跳米和哥哥胡里奥建立了深厚的感情依赖。他们年龄相仿，都有天赋，都有过人的智力。小时候，他们一起做自己的马达，让它运转。他们画的飞机发动机草图让周围所有的孩子着迷，让专家们大吃一惊；费米和他的哥哥还一起设计制作了许多机械玩具和电动玩具。

1915年冬天的一次突发事件改变了费米的生活。朱利奥突然去世，费米失去了最好的朋友和玩伴。哥哥死后，学习成了费米唯一能减轻悲伤的方法。他全神贯注于数学和物理，在轻松完成学业后，他急切地寻找书籍。他看了专业书《初步物理与数学》，觉得这是一本非常好的书。这种阅读和学习培养了费米清晰的思维、数学能力和对科学的兴趣，也为费米后来的科学道路奠定了基础。

比萨大学的“传奇”学生

1918年，高中毕业的费米参加了比萨大学高等师范学院的入学考试。费米被要求写一篇关于弦振动的论文。费米的论文题为《声音的性质》，他在论文中列出了一个振子的偏微分方程，并用傅里叶分析求解。这份来自高中生的论文让考官大吃一惊，甚至决定去见见这个才华横溢的年轻人，告诉费米他是一个“杰出”的人。

这位优秀的年轻人上大学的时候，能教给他知识的老师很少，因为他懂得太多。费米只能通过自学获取知识。费米仔细研究了许多著名的著作，包括法国科学家庞加莱的《涡流理论》、德国物理学家普朗克的《热力学》、英国物理学家理查森的《物质的电子理论》、卢瑟福的《放射性物质及其放射性》，甚至还有丹麦物理学家玻尔关于氢原子的第一篇论文。从他选择的书目可以看出，他超出了同龄人的学术辨别力。费米大学的物理老师甚至请费米教他理论物理，但费米毫不客气，很快就给他的老师上了一门关于爱因斯坦相对论的课程。

1920年，费米通过预科，进入比萨大学物理系准备博士论文。物理实验室的主任给了他很大的自由。他和他的同学Francot Lasetti等人有实验室、图书馆、仪器室的钥匙，可以随时查阅资料、做实验。费米和他的好朋友在这里充分发挥他们的才华。虽然费米后来被称为理论物理学家，但这段经历锻炼了他的实践能力，他一直认为理论和实验工作一样重要。

1922年，21岁的费米获得了物理学博士学位。他的论文是关于弯曲晶体的x光衍射和通过这种方法获得的图像。按照惯例，费米将就他的论文发表公开演讲。很多人都很期待听到这位已经成为比萨大学物理权威的学生的演讲，但是这个演讲让很多人失望了。不是费米的演讲不够精彩，而是他的物理造诣超出了很多人的理解能力。除了少数人惊讶地抬了抬眉毛，其他人都一头雾水，有的人甚至在台下打呵欠。

罗马学派的物理学“教皇”

1923年，费米获得意大利教育部自然科学博士后奖学金，前往哥廷根与著名理论物理学家梅克斯·玻恩一起研究量子理论。玻恩对量子力学的贡献为费米未来的工作提供了必要的知识基础。1924年，费米回到意大利，在佛罗伦萨大学教数学。

两年后，费米关于理想气体行为的论文获得了意大利著名物理学家、罗马大学物理系系主任科比诺教授的青睐，并被聘为理论物理教授，开启了当时意大利第一次理论物理讲座。26岁的费米赢得了他一生中的第一个席位。对于大多数教授来说，可能要到50岁才能拿到这个位子。

在罗马大学，费米和他的同学，年轻的物理学家拉塞蒂，成为了新成立的罗马大学物理研究所的核心人物。他们经常和几个有才华的年轻学者讨论和研究物理，后来他们的研究小组被称为“罗马学派”。费米被认为是学校的“教皇”，而拉塞蒂则成为了“红衣主教”。年轻的“教皇”费米很快让全世界的物理学家都知道了他的能力:1926年，费米和狄拉克分别提出了基本粒子遵循的统计规律，后来被称为“费米-狄拉克统计”；1930年，费米的研究奠定了量子电动力学的基础。

1929年，费米入选意大利皇家学会，成为当时最年轻的会员。参加科学院的会议，要穿特别的院士制服。衣服上有很多装饰图案，裤子上镶嵌着银片。它们看起来优雅而银色。费米性格低调，不喜欢表达自己，也不太喜欢穿花里胡哨的衣服。有一次开会不得不穿院士制服。那天正好有个画家在费米家画画。尴尬的费米害怕画家看到他的衣服，恳求妻子关上大厅所有的门，给他“扫清道路”。还有一次，费米穿着他的普通衣服去参加科学院的会议，被警察拦住了。最后他谎称自己是“费米爵士”的司机，侥幸逃脱。

诺贝尔奖得主“错误必须改正”

1934年，居里夫人的女儿伊琳娜·八神奥·居里和她的丈夫发现，当用天然放射性α粒子轰击铝等轻元素时，目标也会具有放射性。他们的开创性研究获得了1935年诺贝尔物理学奖。

那么，如果重元素被α粒子轰击，会有放射性吗？当时全世界的物理学家都在思考这个问题，但是他们的研究失败了，因为α粒子对轰击重元素没有影响。理论物理基础扎实的费米想到了用减速但增加能量的中子轰击元素。费米和他的研究伙伴们，凭借强大的实验能力，按照元素周期表的顺序，用中子逐一轰击这些元素。从氟开始，奇迹出现了，然后元素一个个被激活。在不到两个月的时间里，他们获得了30多种新的放射性同位素。当他们用中子轰击元素周期表的最后一个元素铀时，他们发现了一种新元素，当时被称为“93号元素”。

1938年，费米因“演示中子轰击产生的新放射性元素，发现慢中子引起的核反应”获得诺贝尔物理学奖。

但在费米获得诺贝尔奖后的第12天，证明费米发现的新元素“元素93”原来是已知元素钡56。费米听到这个结果后的第一反应是重复实验，坦诚承认并检讨自己的错误，展现一个科学家应该具备的素质。

核反应堆之父

1938年，意大利开始了反犹运动。费米虽然不热衷政治，但因为妻子是犹太人，家人一直被骚扰。所以费米和他的妻子决定逃离意大利，移民到美国，同时去瑞典斯德哥尔摩接受诺贝尔奖。

1939年2月，费米来到纽约，接受了哥伦比亚大学物理学教授的职位。费米到达纽约后，得知几名忠于希特勒政府的法西斯科学家试图利用连锁反应原理制造原子弹，于是他和几名科学家起草了一封由爱因斯坦签名的信，提交给美国总统罗斯福，提醒他这一威胁。罗斯福立即采取行动，推动曼哈顿计划，制造了人类历史上第一颗原子弹。

费米用了一个假名叫亨利·法默，在这个巨大而具有历史意义的项目中担任综合顾问。他的任务是研究受控和自持的核链式反应。他为核反应设计了必要的装置，并将其命名为“核反应堆”。1945年6月，第一颗原子弹在新墨西哥州的一个军事基地成功爆炸。据说费米在爆炸前在地上撒了几张纸，通过测量爆炸后气流的功率来测量原子弹的威力。几个星期后，原子弹被用于二战的战场——日本的广岛和长崎。

原子弹造成的破坏让他深思，他决定离开“战争科学”，回归基础研究。1946年，费米成为芝加哥大学核研究所教授，并推动了芝加哥大学大型粒子加速器的建设。1950年，费米被选为皇家学会的外籍会员。

全能的物理学家

理论物理上，费米根据奥地利物理学家泡利提出的中微子概念提出了β衰变理论。这一理论开创了场论进入基本粒子物理的先河，对物理学产生了重大影响。费米认为这是他理论上最大的贡献。

在实验物理学中，费米利用中子产生放射性的实验导致了原子裂变的第一次成功，这是核动力和原子弹的基本原理，是人类历史上的一个里程碑——人类进入了原子能时代。

费米生命的最后几年，主要从事高能物理的研究。1949年，他揭示了宇宙射线中初级粒子的加速机制，研究了л介子、μ子和核子的相互作用，提出了宇宙射线的起源理论。他与杨振宁合作提出了第一个基本粒子的复合模型。1952年，费米发现了第一个强子共振——同位旋四重态。

费米还培养了一批年轻的物理学家。他对这些年轻人倾注了极大的热情和努力，他们都在费米的指导下取得了巨大的成就，包括来自中国的学生杨振宁和李政道。

1954年，费米患了胃癌。当他的同事去医院看望他时，费米正在测量他静脉输液管中液体的流速，计算液体的滴数，并用秒表计时。1954年12月9日，费米去世，享年54岁。

为了纪念费米对物理学的贡献，原子数为100的元素被命名为镎。杨振宁曾这样评价费米:“他是20世纪伟大的物理学家，也是最后一位既做理论又做实验，在这两方面都做出一流贡献的伟大物理学家。了解费米的人普遍认为，他能取得如此巨大的成就，是因为他的物理基础扎实，他总是脚踏实地。”