Уго Фано
Уго Фано
- Дата смерти
- 13 февраля 2001 года
- Известен как
- резонанс Фано, эффект Фано, механизм Фано — Лихтена
Уго Фано (итал. Ugo Fano) — итальянский и американский физик-теоретик и биофизик[1].
Научная карьера[править]
Родился 28 июля 1912 года в Турине в обеспеченной семье. Еврей. Его отец — Джино Фано. Брат — Роберт Фано. Уго был назван в память деда, сражавшегося на войне за объединение Италии в войсках Джузеппе Гарибальди.
Будучи членом семьи учёных Фано в 12 лет узнал от отца о боровской модели атома. Среди школьных друзей Фано был Сальвадор Лурия.
Во время учёбы в Туринском университете, старший кузен Фано — Джулио Рака — убедил его заняться физикой и познакомил с Энрико Персико, под руководством которого в 1934 году Фано защитил докторскую диссертацию по математике. Затем Персико устроил Фано на работу в группу Энрико Ферми, и Уго Фано переехал в Рим, где его непосредственным наставником стал Эдоардо Амальди.
В 1935 году посетил Гёттинген и Копенгаген, где познакомился с такими учёными, как Нильс Бор, Арнольд Зоммерфельд, Эдвард Теллер и Георгий Гамов.
В том же 1935 году была выполнена под руководством Ферми первая важная работа учёного, касавшаяся интерпретации формы некоторых спектральных линий благородных газов, наблюдавшихся в спектральном континууме Гансом Бойтлером и называемых ныне линиями Бойтлера — Фано.
В 1936 году Фано отправился на 2 года в Лейпцигский университет, где работал под руководством Вернера Гейзенберга над некоторыми проблемами теории атомного ядра.
После возвращения в Италию некоторое время работал в Риме преподавателем, но дискриминация евреев вынудили Фано и его невесту Камиллу (Лиллу) Латтес эмигрировать.
В феврале 1939 года Фано с Камиллой приняли крещение и были обвенчаны католическим священником, после чего Лилла отправилась в Аргентину, тогда как Фано сначала заехал в Париж, а затем присоединился к Камиле. Получив американские визы они в июне того же 1939 года прибыли в Нью-Йорк в США.
В Америке сначала работал в Вашингтонском институте биофизики, затем перешёл в лабораторию Института Карнеги в Колд-Спринг-Харбор, где вошёл в группу Милислава Демереца и занимался приемущественно радиобиологией. Интерес Фано к биофизике и генетике восходил к семинару Паскуаля Йордана, прошедшему в Риме в 1938 году. Учёный много общался с Максом Дельбрюком, которого познакомил с Сальвадором Лурией.
Вступление США во Вторую мировую войну внесло новые изменения в судьбу Фано. Так как жена Фано была беременна, он был освобождён от призыва, но затем перешёл на работу в Баллистическую лабораторию на Абердинском испытательном полигоне, штате Мэриленд, где занимался проблемами эффективности вооружений и составлял инструкции для военно-воздушных сил по выбору лучшего оружия для конкретных целей. Вскоре жена Фано с новорожденной дочерью Мэри присоединилась к нему в Абердине.
В 1945 году Фано получил гражданство США.
После войны на год покинул Колд-Спринг-Харбор, чтобы поработать в Колумбийском университете над физическими основами биологических эффектов радиации, однако в процессе работы глубоко заинтересовался природой самих элементарных процессов, протекающих при воздействии излучения на атомы и молекулы.
В 1946−1966 годах работал в Национальном бюро стандартов в Вашингтоне. Через несколько месяцев после переезда в Вашингтон у Фано родилась вторая дочь, Вирджиния.
В 1947 году ввёл показатель (фактор Фано), определяющий отклонения от средней эффективности ионизации, которая вызывается в среде излучением, а в 1954 году совместно с Л. Спенсером проанализировал энергетический спектр при замедлении быстрых электронов в среде.
В 1948 году с женой посетил Италию.
В 1950-е годы вышло две книги Фано: первая, написанная совместно с женой, также физиком по образованию и учителем по профессии, была посвящена педагогически правильному изложению основ атомной физики; в другой, написанной с Джулио Рака, излагалась теория групп для углового момента и методы её использования в физике атомных и ядерных столкновений. Эта монография стала, в свою очередь, основой для книги, вышедшей в 1996 году за авторством Фано и его ученика Рави Рау и посвящённой симметрии в квантовой физике.
В 1957 году внёс существенный вклад в популяризацию концепции матриц плотности и операторных представлений (уравнение Лиувилля) в атомной и молекулярной физике, продемонстрировав силу этих подходов.
В 1961 году вернулся к общей проблеме формы линий, соответствующих возбуждению высокоэнергетических состояний, и ввёл параметр асимметрии линии. Данная идея была использована Фано 2 года спустя для объяснения странных спектральных линий гелия, наблюдавшихся при его облучении синхротронным излучением, за счет возбуждения сразу двух электронов в квазидискретные состояния, лежащие в континууме.
В 1965 году Фано вместе с У. Лихтеном дал объяснение процессам перехода кинетической энергии сталкивающихся атомов в энергию возбуждения электронов (механизм Фано — Лихтена). Данный механизм имеет большое значение для теории химических превращений.
В 1966−2000 годах работал в Чикагском университете, в 1972−1974 годах возглавлял физический факультет, а в 1982 году получил звание почётного профессора. В Чикагском университете Фано руководил большим числом студентов и аспирантов, со многими из которых продолжал сотрудничество и после их перехода в другие организации. Фано активно занимался общественной деятельностью: работал консультантом Международной комиссии по радиационным единицам и измерениям и Национального совета по радиационной защите и измерениям, привлекал внимание научного сообщества к радиационной биологии, необходимости строительства источников синхротронного излучения и повышения качества научной коммуникации. Занимался выделяются теория квантового дефекта, ставшая в результате их деятельности мощным подходом к анализу сложных спектров, и теория углового распределения электронов, рассеиваемых на разных объектах.
В 1969 году предсказал спиновую поляризацию электронов, испускаемых атомами под действием света с круговой поляризацией. Это явление — эффект Фано — применяется при исследовании структуры различных материалов с помощью поляризованных электронов.
В 1990−1995 годах — помощник редактора журнала «Reviews of Modern Physics».
Основные исследования посвящены атомной и ядерной физике, спектроскопии, радиационной биологии и генетике. Фано принадлежит ряд крупных достижений в области теории взаимодействия электромагнитного излучения и заряженных частиц с веществом. Идея асимметричного резонанса Фано, возникающего за счёт интерференции континуума и дискретного состояния, оказалась плодотворной в атомной физике и в физике конденсированного состояния, физике квантовых точек, оптике; аналогичное явление «резонанса формы» известно в ядерной физике. Изучение дважды возбуждённых состояний привело Уго к идее коллективных квантовых чисел и координат (в частности, гиперсферических), которые оказываются более адекватными для описания систем скоррелированных частиц, чем координаты и квантовые числа отдельных электронов. Развитие данного подхода оказалось своевременным, так как в 1960-е годы стала активно исследоваться наименее изученная область между ближним ультрафиолетом и рентгеновскими частотами, куда попадают спектры многократно возбуждённых атомов и молекул, а процессы одновременного возбуждения нескольких электронов дают качественно иную картину, нежели возбуждение лишь одного электрона. Позднее данная методика применялась учёным сотрудниками к анализу воздействия электрического и магнитного полей на сильно возбуждённые ридберговские состояния атомов. Установил теорему Фано о том, что поток вторичных частиц не зависит от вариаций плотности в объёме, заполненном первичным излучением. Этот факт играет важную роль в дозиметрии и использовался в Национальном бюро стандартов для расчёта параметров торможения частиц в разных средах. В группе Демереца изучал воздействие рентгеновского излучения на яйца мух-дрозофил. Под влиянием исследований Дельбрюка с бактериофагами, Фано занялся данной темой, итогом чего стало открытие устойчивых к вирусам мутантов кишечной палочки. Опыт работы в области радиобиологии привел учёного к осознанию недостаточности чисто статистической теории мишеней для описания воздействия радиации на биологические объекты и необходимости заняться детальным изучением атомно-молекулярных процессов, происходящих при попадании энергичной заряженной частицы в среду. Среди результатов, полученных Фано в этом направлении, выяснение причин, по которым некоторые вещества могут увеличивать или уменьшать радиационные повреждения, и определение времени, нужного клетке для восстановления от повреждения.
Умер 13 февраля 2001 года в Чикаго, штат Иллинойс.
Труды[править]
- Fano U., Fano L. Basic physics of atoms and molecules. — NY: Wiley, 1959.
- Fano U., Racah G. Irreducible tensorial sets. — NY: Academic Press, 1959.
- Фано У., Спенсер Л., Бергер М. Перенос гамма-излучения. — М.: Госатомиздат, 1963.
- Fano U., Fano L. Physics of atoms and molecules: An Introduction to the structure of matter. — Chicago: Chicago University Press, 1972. Перевод: У. Фано, Л. Фано. Физика атомов и молекул. — М.: Наука, 1980.
- Fano U., Rau A.R.P. Atomic collisions and spectra. — NY: Academic Press, 1986.
- Fano U., Rau A.R.P. Symmetries in quantum physics. — NY: Academic Press, 1996.
См. также[править]
Источники[править]
- Родившиеся 28 июля
- Родившиеся в 1912 году
- Персоналии по алфавиту
- Родившиеся в Турине
- Умершие 13 февраля
- Умершие в 2001 году
- Умершие в Чикаго
- Учёные по алфавиту
- Иммигрировавшие в США из Италии
- Публицисты США
- Публицисты Италии
- Физики Италии
- Физики США
- Физики по алфавиту
- Физики XX века
- Выпускники Туринского университета
- Лауреаты премии Энрико Ферми
- Члены и члены-корреспонденты Национальной академии наук США
- Иностранные члены Лондонского королевского общества
- Евреи в США
- Итальянские евреи
- Иудеи, обращённые в католичество
- Биофизики США
- Евреи-физики
- Евреи-католики