엔리코 페르미 document_id A220623001281

엔리코 퍼미([enˈriːko ˈfermi]: 1901년 9월 29일 ~ 1954년 11월 28일)는 이탈리아계 미국인 물리학자이다. 세계 최초의 핵반응로인 시카고파일 1호를 개발하여 “핵시대의 설계자,” “원자폭탄의 설계자”라고 불린다. 이론과 실험 양면에서 모두 뛰어난 성취를 거둔 드문 물리학자 중 한 명이다. 원자력 이용에 관한 여러 특허를 보유했고 1938년에는 중성자 충격을 통한 유도방사능 연구 및 초우라늄 원소의 발견 공로로 노벨 물리학상을 받았다. 페르미는 양자론, 핵물리학, 입자물리학, 통계역학의 발전에 지대한 기여를 남겼다. 페르미의 첫 기여 분야는 통계역학이다. 1925년 볼프강 파울리가 배타 원리를 발견한 뒤 페르미는 그 원리를 이상기체에 적용하여 오늘날 페르미-디랙 통계라고 부르는 통계적 분포를 이끌어냈다. 오늘날 배타 원리를 따르는 입자를 페르미 입자라고 하는데 이는 물론 페르미의 이름이 붙은 것이다. 그 뒤 페르미는 베타 붕괴가 일어날 때 에너지 보존 법칙을 만족시키기 위해 전자와 함께 전하가 없는 보이지 않는 입자가 방출된다고 상정하였고 이 생각을 밀고나가 중성미자라는 가상입자 모형을 정립했다. 페르미의 이론은 훗날 페르미 상호작용이라고 불리었고 더욱 뒤에는 약한 상호작용이라고 불리게 되는데, 이는 자연계의 4대 기본 상호작용 중 하나이다. 방사능과 당시 막 발견되었던 중성자를 이용한 실험을 통하여 페르미는 느린 중성자가 빠른 중성자보다 쉽게 포획된다는 것을 발견했고 이 현상을 기술하기 위해 페르미 나이 방정식을 개발했다. 페르미는 토륨과 우라늄에 느린 중성자를 쏘아보냄으로써 새로운 원소를 만들어냈다는 결론을 얻었고, 이것으로 노벨상을 받게 된다. 이렇게 새로이 만들어진 원소들은 그 뒤 핵분열 생성물로 밝혀진다. 이탈리아 인종법이 통과되어 유대계 아내 라우라 카폰이 위험에 처할 것을 우려한 페르미는 1938년 이탈리아를 탈출했다. 미국으로 이민간 페르미는 제2차 세계 대전 당시 맨해튼 프로젝트에 참여했다. 페르미는 시카고파일 1호 설계 및 건조 팀을 이끌었으며, 1942년 12월 2일 반응로는 임계점에 도달하여 세계 최초의 지속 가능한 인공적 핵 연쇄 반응을 일으켰다. 1943년 임계에 달한 X-10 그래피티 반응로와 그 이듬해의 B 반응로에도 페르미의 도움이 있었다. 로스앨러모스 국립 연구소에서 페르미는 F부 부장을 지냈다. F부는 에드워드 텔러의 열핵융합 "슈퍼 폭탄" 제작 부서의 일부였다. 페르미는 1945년 7월 16일 트리니티 실험 자리에 동석했으며 폭탄의 효과를 추산하기 위해 자신이 개발한 페르미법을 사용했다. 전쟁이 끝난 뒤 페르미는 일반자문위원회의 로버트 오펜하이머 밑에서 일했다. 오펜하이머는 당시 미국 원자력 위원회에 핵문제 및 정책을 조언하고 있었다. 1949년 8월 소련에서 최초의 핵분열 폭탄 개발에 성공하자 그보다 강력한 수소폭탄을 개발하자는 의견이 대두했다. 페르미는 도덕적 및 기술적 견지에서 수폭 개발을 강하게 반대했다. 페르미는 1954년 오펜하이머 보안 청문회에서 다른 과학자들과 함께 오펜하이머의 역성을 들었으나 결국 오펜하이머는 관련 기밀 정보 접근권한을 박탈당했다. 페르미는 입자물리학, 특히 파이 입자와 뮤 입자에 관해 중요한 업적을 남겼으며, 성간공간의 물질이 자기장 속에서 가속될 때 우주선이 발생할 수 있음을 추측하기도 했다. 페르미의 이름을 딴 상, 개념, 연구소가 수없이 많은데 그 중 대표적인 것으로는 엔리코 페르미 상, 엔리코 페르미 연구소, 페르미 국립 가속기연구소, 페르미 감마선 우주망원경, 엔리코 페르미 핵발전소, 합성원소 페르뮴 등이 있다. 1924년 페르미는 그란데 오리엔테 디탈리아의 "아드리아노 레미(Adriano Lemmi)" 석공집합소에서 프리메이슨에 가입했다. 로마에서의 교수생활 >> 맨해튼 프로젝트 >> 전후 행적 >> 업적과 영향 >> 시카고파일-1 최초의 원자로로, 시카고대학 운동장의 스탠드 아래쪽에 있던 사용하지 않는 스쿼시코트에서 만들어졌다. 6톤의 우라늄과 50톤의 산화우라늄 그리고 감속재 역할을 하는 400톤의 흑연 벽돌을 층층이 쌓아서 만들어졌기 때문에, 물건을 차곡차곡 포개놓은 더미라는 뜻의 파일(pile)이라는 이름이 붙었다. 설계와 책임을 페르미가 맡았다. 가로와 세로 각각 7미터의 타원형으로 제작된 시카고파일-1은 중성자 흡수재로 카드뮴봉을 사용했다. 카드뮴봉을 원자로 안에 집어넣으면 연쇄반응이 줄어들고, 빼내면 연쇄반응이 강화되는 제어봉 역할을 했다. 당시에는 방사선이 인체에 얼마나 해로운지 잘 몰랐기 때문에, 카드뮴봉을 줄에 매달고 사람이 줄을 당겨 인출하고 줄을 내려 원자로에 집어넣었다. 1942년 12월 2일 마침내 세계 최초의 원자로 실험장치를 조작할 수 있는 기계가 준비되었고, 페르미는 카드뮴으로 코팅한 제어봉을 천천히 움직였다. 그러자 방사성계수관이 튀었다가 안정되었다. 이후 원자로는 1/2W의 출력 상태로 28분 동안 가동되었고, 실험은 성공적으로 끝이 났다. 이어서 미국의 아르곤원자력연구소에 출력 100kW의 제2의 원자로가, 그리고 워싱턴주 핸포드 지역에 원자폭탄 제조용 플루토늄을 본격적으로 생산하는 원자로가 건설되었다.