Отто Фриш

Отто Фриш (англ. Otto Robert Frisch; 1 октября 1904, Вена — 22 сентября 1979, Кембридж) — австрийский и британский физик-ядерщик, внесший фундаментальный вклад в изучение деления атомного ядра. Совместно со своей тетей Лизе Мейтнер впервые дал теоретическое объяснение этого процесса, а также ввел в научный обиход сам термин «деление ядра». Участник Манхэттенского проекта.

Биография

Ранние годы и образование

Отто Фриш родился в Вене в еврейской семье. Его отец, Юстиниан Фриш, был издателем, а мать, Августа Мейтнер, — пианисткой. Племянник известного физика Лизе Мейтнер. С детства проявлял интерес к науке, особенно к физике. В 1922 году поступил в Венский университет, где изучал физику под руководством Ганса Тирринга и Феликса Эренгафта. В 1926 году получил докторскую степень за диссертацию, посвященную влиянию магнитного поля на фотоэлектрический эффект.

Научная карьера в Европе

После защиты диссертации Фриш работал в Физико-техническом институте в Берлине, а затем в Гамбургском университете под руководством Отто Штерна. В 1930-х годах, в связи с приходом к власти нацистов, как еврей он был вынужден покинуть Германию. Сначала работал в Лондоне, а затем в Копенгагене, в Институте теоретической физики Нильса Бора. В этот период занимался ядерной физикой и нейтронной спектроскопией.

В 1938 году, после аншлюса Австрии, Фриш, оказавшись в Швеции, вместе с Лизе Мейтнер, бежавшей из Германии, провел ключевой анализ результатов опытов Отто Гана и Фрица Штрассмана. Ган и Штрассман обнаружили, что при бомбардировке урана нейтронами образуется барий, но не могли объяснить этот феномен. Фриш и Мейтнер, используя капельную модель ядра, предложенную Нильсом Бором, интерпретировали этот процесс как расщепление ядра урана на две примерно равные части. Они же рассчитали выделяющуюся при этом энергию (около 200 МэВ на акт деления) и ввели термин «деление ядра» (англ. nuclear fission), по аналогии с делением живых клеток. Статья была опубликована в журнале Nature в феврале 1939 года.

Участие в Манхэттенском проекте

В 1940 году, после начала Второй мировой войны, Фриш был интернирован британскими властями как гражданин враждебного государства (Австрия была аннексирована Германией), но вскоре освобожден. Вместе с Рудольфом Пайерлсом он работал в Бирмингемском университете. В 1940 году они написали знаменитый «Меморандум Фриша — Пайерлса», в котором впервые показали, что для создания атомной бомбы достаточно небольшого количества урана-235 (около 1 кг), и предложили практический метод разделения изотопов. Этот меморандум стал отправной точкой для британской программы создания атомного оружия («Tube Alloys»), а затем и для Манхэттенского проекта.

В 1943 году Фриш был включен в состав британской делегации, направленной в Лос-Аламосскую лабораторию (США). В рамках Манхэттенского проекта он участвовал в разработке и сборке первой атомной бомбы «Тринити». В частности, Фриш отвечал за расчет критической массы заряда и калибровку нейтронных источников. Он был свидетелем первого ядерного испытания 16 июля 1945 года.

Послевоенная деятельность

После войны Фриш вернулся в Великобританию. В 1947 году он занял должность профессора физики в Кембриджском университете, где проработал до выхода на пенсию в 1972 году. В Кембридже он руководил исследованиями в области ядерной физики, в частности, занимался изучением ядерных реакций на ускорителях. Он также был членом колледжа Тринити.

Фриш известен своими экспериментальными работами по определению размеров атомных ядер, а также исследованиями ядерного магнитного резонанса. В 1950-х годах он участвовал в создании Европейской организации ядерных исследований (ЦЕРН). В 1960-х годах он активно выступал против распространения ядерного оружия, участвовал в Пагуошском движении ученых за мир.

Научные достижения

Теория деления ядра

Главное научное достижение Отто Фриша — совместное с Лизе Мейтнер теоретическое объяснение деления ядра урана. Они показали, что ядро, поглотив нейтрон, становится нестабильным и начинает колебаться, подобно капле жидкости. Если колебания становятся достаточно сильными, ядро разделяется на два меньших ядра, высвобождая огромную энергию и несколько нейтронов. Эта работа заложила основы ядерной физики и ядерной энергетики.

Меморандум Фриша — Пайерлса

В 1940 году Фриш и Рудольф Пайерлс доказали, что критическая масса урана-235 составляет всего около 600 граммов, а не тонны, как считалось ранее. Они также показали, что для разделения изотопов урана можно использовать газовую диффузию. Этот меморандум убедил британское правительство в реальности создания атомной бомбы и привел к началу полномасштабных исследований.

Экспериментальные методы

Фриш разработал ряд оригинальных экспериментальных методов для изучения ядерных реакций. Он усовершенствовал методы регистрации нейтронов и измерения их энергии. В Лос-Аламосе он создал устройство «Дракон» (Dragon) — экспериментальный реактор на быстрых нейтронах для проверки критичности. В Кембридже он построил один из первых в мире кокрофт-уолтоновских ускорителей для исследования ядерных реакций.

Личные качества и взгляды

Отто Фриш был известен как блестящий экспериментатор, обладавший способностью к ясному и наглядному изложению сложных научных идей. Он был человеком широких взглядов, интересовался искусством, музыкой и литературой. После войны он стал убежденным сторонником международного контроля над ядерным оружием и выступал за мирное использование атомной энергии. В своей автобиографии «Что я помню» (What Little I Remember, 1979) он подробно описал историю открытия деления ядра и свою роль в Манхэттенском проекте.

Память

• В честь Отто Фриша назван кратер на обратной стороне Луны (Frisch).
• В 2004 году, к 100-летию со дня его рождения, в Австрии была выпущена памятная почтовая марка.
• Его имя носит одна из премий Австрийского физического общества.

Интересные факты

• Термин «деление ядра» (nuclear fission) был предложен Фришем по аналогии с биологическим процессом деления клеток.
• Фриш был одним из немногих ученых, кто лично видел, как работает цепная ядерная реакция на критической сборке.
• В 1945 году, после испытания «Тринити», Фриш, по его собственным словам, испытал чувство «глубокого удовлетворения» от успешной работы, которое быстро сменилось тревогой за будущее человечества.

Источники

• Otto Frisch. What Little I Remember. — Cambridge University Press, 1979.
• Richard Rhodes. The Making of the Atomic Bomb. — Simon & Schuster, 1986.
• Lise Meitner, Otto Frisch. Disintegration of Uranium by Neutrons: a New Type of Nuclear Reaction. — Nature, 1939.
• Rudolf Peierls. Atomic Histories. — AIP Press, 1997.
• Encyclopedia Britannica. Otto Frisch.