Отто Фриш: биография австрийско-британского физика, племянника Лизы Мейтнер. Исследования дифракции атомов, магн. момента протона и др. в Германии и Вене.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Австрийский физик-ядерщик британского происхождения Отто Роберт Фриш
Austrian born British nuclear physicist
Otto Robert Frisch
Ранние годы
Фриш родился в Вене в 1904 году в еврейской семье, сыном художника Юстиниана Фриша и концертной пианистки Огюсты Майтнер-Фриш. Он сам был талантлив и в живописи, и в музыке, но также унаследовал от своей тети Лизы Майтнер любовь к физике и начал обучение в Венском университете, который окончил в 1926 году, представив работы по влиянию недавно открытого электрона на соли.
Frisch was born in Vienna in 1904 to a Jewish family, the son of Justinian Frisch, a painter, and Auguste Meitner Frisch, a concert pianist. He himself was talented at both but also shared his aunt Lise Meitner's love of physics and commenced a period of study at the University of Vienna, graduating in 1926 with some work on the effect of the newly discovered electron on salts.
Ядерная физика
После нескольких лет работы в относительно малоизвестных лабораториях в Германии, Фриш получил должность в Гамбурге под руководством нобелевского лауреата Отто Штерна. Там он провёл исследования по дифракции атомов (с использованием кристаллических поверхностей) и доказал, что магнитный момент протона значительно больше, чем считалось ранее. Приход к власти Адольфа Гитлера и его назначение канцлером Германии в 1933 году побудили Отто Роберта Фриша принять решение переехать в Лондон, где он присоединился к штату сотрудников колледжа Биркбек и работал с физиком Патриком Мейнардом Стюартом Блэкеттом над технологией камер Вильсона и искусственной радиоактивностью. За этим последовала пятилетняя работа в Копенгагене с Нильсом Бором, где он всё больше специализировался на ядерной физике, в особенности на физике нейтронов.
After some years working in relatively obscure laboratories in Germany, Frisch obtained a position in Hamburg under the Nobel Prize winning scientist Otto Stern. Here he produced work on the diffraction of atoms (using crystal surfaces) and also proved that the magnetic moment of the proton was much larger than had been previously supposed. The accession of Adolf Hitler to the chancellorship of Germany in 1933 caused Otto Robert Frisch to make the decision to move to London, where he joined the staff at Birkbeck College and worked with the physicist Patrick Maynard Stuart Blackett on cloud chamber technology and artificial radioactivity. He followed this with a five year stint in Copenhagen with Niels Bohr where he increasingly specialised in nuclear physics, particularly in neutron physics.
Ядерное деление
В 1938 году, во время рождественских каникул, он посетил свою тетю Лизу Майтнер в Кунгальве. Там она получила известие о том, что Отто Хан и Фриц Штрассманн в Берлине обнаружили, что при столкновении нейтрона с ядром урана одним из продуктов реакции является элемент барий. Хан в письме Майтнер назвал эту новую реакцию «расколом» ядра урана. Фриш и Майтнер предположили, что ядро урана разделилось на две части, объяснили этот процесс и оценили высвобождающуюся энергию, а Фриш придумал термин «деление», заимствованный из биологии, для его описания. Политические ограничения нацистской эпохи вынудили группы Хана и Штрассманна, а также Фриша и Майтнер (оба были евреями) публиковать свои результаты раздельно. В статье Хана описывался эксперимент и обнаружение бария как побочного продукта. В статье Майтнер и Фриша объяснялась физика, лежащая в основе этого явления. Фриш вернулся в Копенгаген, где ему быстро удалось выделить фрагменты, образовавшиеся в результате реакции деления. Как позже вспоминал сам Фриш, фундаментальную идею прямого экспериментального подтверждения ядерного деления ему подсказал Джордж Плачек. Многие считают, что Майтнер и Фриш заслуживали признания в виде Нобелевской премии за их вклад в понимание деления. В середине 1939 года Фриш покинул Данию, рассчитывая на короткую поездку в Бирмингем, но начало Второй мировой войны помешало его возвращению. Думая о войне, он и физик Рудольф Пейерлс создали меморандум Фриша — Пейерлса в Бирмингемском университете, который был первым документом, в котором описывался процесс создания атомного взрыва. В их процессе использовался бы выделенный уран-235, для достижения критической массы которого требовалось бы относительно небольшое количество вещества, и критичность можно было бы достичь с помощью обычных взрывчатых веществ для создания чрезвычайно мощного взрыва. В меморандуме также прогнозировались последствия такого взрыва — от первоначального взрыва до выпадения радиоактивных осадков. Этот меморандум стал основой для британской работы по созданию атомного устройства (проект «Tube Alloys»), а также для Манхэттенского проекта, в котором Фриш работал в составе британской делегации. Фриш и Рудольф Пейерлс работали вместе в физическом отделении Бирмингемского университета в 1939–1940 годах. В 1943 году он переехал в Америку, поспешно получив британское гражданство.
During the Christmas holiday in 1938, he visited his aunt Lise Meitner in Kungälv. While there she received the news that Otto Hahn and Fritz Strassmann in Berlin had discovered that the collision of a neutron with a uranium nucleus produced the element barium as one of its byproducts. Hahn, in a letter to Meitner, called this new reaction a "bursting" of the uranium nucleus. Frisch and Meitner hypothesized that the uranium nucleus had split in two, explained the process, and estimated the energy released, and Frisch coined the term fission, adopted from a process in biology, to describe it. Political restraints of the Nazi era forced the teams of Hahn and Strassmann and that of Frisch and Meitner (both of whom were Jewish) to publish separately. Hahn's paper described the experiment and the finding of the barium byproduct. Meitner's and Frisch's paper explained the physics behind the phenomenon. Frisch went back to Copenhagen, where he was quickly able to isolate the pieces produced by fission reactions. As Frisch himself later recalled, a fundamental idea of the direct experimental proof of the nuclear fission was suggested to him by George Placzek. Many feel that Meitner and Frisch deserved Nobel Prize recognition for their contributions to understanding fission. In mid 1939 Frisch left Denmark for what he anticipated would be a short trip to Birmingham, but the outbreak of World War II precluded his return. With war on his mind, he and the physicist Rudolf Peierls produced the Frisch–Peierls memorandum at the University of Birmingham, which was the first document to set out a process by which an atomic explosion could be generated. Their process would use separated uranium 235, which would require a fairly small critical mass and could be made to achieve criticality using conventional explosives to create an immensely powerful detonation. The memorandum went on to predict the effects of such an explosion—from the initial blast to the resulting fallout. This memorandum was the basis of British work on building an atomic device (the Tube Alloys project) and also that of the Manhattan Project on which Frisch worked as part of the British delegation. Frisch and Rudolf Peierls worked together in the Physics Department at the University of Birmingham 1939–40. He went to America in 1943 having been hurriedly made a British citizen.
Манхэттенский проект
В 1944 году в Лос-Аламосе одной из задач Фриша как руководителя группы критических сборок было точно определить необходимое количество обогащенного урана для создания критической массы – массы урана, способной поддерживать ядерную цепную реакцию. Он делал это, складывая одновременно несколько десятков 3-сантиметровых стержней гидрида обогащенного урана и измеряя возрастающую нейтронную активность по мере приближения к критической массе. Водород в металлических стержнях увеличивал время, необходимое для разгона реакции. Однажды Фриш чуть не спровоцировал неконтролируемую реакцию, наклонившись над стопкой, которую он назвал "сборкой Леди Годива". Его тело отражало нейтроны обратно в стопку. Периферическим зрением он заметил, что красные лампы, которые прерывисто мигали при испускании нейтронов, "горели непрерывно". Таким образом, его эксперименты позволили определить точную массу урана, необходимую для сброса бомбы "Малыш" на Хиросиму. Он также разработал эксперимент "хвост дракона" или "гильотина", в котором слиток урана сбрасывался через отверстие в массивную неподвижную массу урана, превышая критическую массу (на 0,1%) всего на долю секунды. На совещании по утверждению эксперимента Ричард Фейнман, комментируя мимолетную опасность, сказал, что это было "все равно, что щекотать спящего дракона за хвост". За период примерно в 3 миллисекунды температура повышалась со скоростью 2000 °C в секунду, и было испущено более 10¹⁵ избыточных нейтронов.
In 1944 at Los Alamos, one of Frisch's tasks as the leader of the Critical Assemblies group was to accurately determine the exact amount of enriched uranium which would be required to create the critical mass, the mass of uranium which would sustain a nuclear chain reaction. He did this by stacking several dozen 3 cm bars of enriched uranium hydride at a time and measuring rising neutron activity as the critical mass was approached. The hydrogen in the metal bars increased the time that the reaction required to accelerate. One day Frisch almost caused a runaway reaction by leaning over the stack, which he termed the "Lady Godiva assembly". His body reflected neutrons back into the stack. Out of the corner of his eye he saw that the red lamps that flickered intermittently when neutrons were being emitted, were 'glowing continuously'. In this way his experiments determined the exact masses of uranium required to fire the Little Boy bomb over Hiroshima. He also designed the "dragon's tail" or "guillotine" experiment in which a uranium slug was dropped through a hole in larger fixed mass of uranium, reaching just above critical mass (0.1%) for a fraction of a second. At the meeting to approve the experiment, Richard Feynman, commenting on the transient danger involved, said it was "just like tickling the tail of a sleeping dragon." In the period of about 3 milliseconds, the temperature rose at a rate of 2000 °C per sec and over 1015 excess neutrons were emitted.
Возвращение в Англию
В 1946 году он вернулся в Англию, чтобы занять должность руководителя отдела ядерной физики Исследовательского центра атомной энергии в Харвелле, однако значительную часть следующих тридцати лет он преподавал в Кембридже, где занимал должность профессора естественной философии имени Джексона. Он скончался 22 сентября 1979 года.
In 1946 he returned to England to take up the post of head of the nuclear physics division of the Atomic Energy Research Establishment at Harwell, though he also spent much of the next thirty years teaching at Cambridge where he was Jacksonian Professor of Natural Philosophy He died on 22 September 1979.