Fano, Hugo

Ugo Fano ( italsky  Ugo Fano ; 28. července 1912 , Turín  – 13. února 2001 , Chicago ) je americký teoretický fyzik italského původu, člen americké Národní akademie věd (1976). Fanova vědecká práce se zaměřuje na atomovou a jadernou fyziku , spektroskopii , radiační biologii a genetiku . Vlastní řadu významných úspěchů v oblasti teorie interakce elektromagnetického záření a nabitých částic s hmotou, vznik takových pojmů, jako je Fanova rezonance , Fanoův efekt, Fano-Lichtenův mechanismus, Fanoův faktor je spojen s jeho jméno.

Životopis

Hugo Fano se narodil v Turíně do bohaté židovské rodiny. Byl pojmenován po svém dědovi, který bojoval ve válce za sjednocení Itálie v armádě Giuseppe Garibaldiho . Otec Gino Fano byl profesorem geometrie na univerzitě v Turíně . Matka, Rosa Cassin , pocházela z rodiny inženýrů a byla talentovaná umělkyně a hudebnice. Hugův bratr Robert Fano se později také stal známým vědcem, odborníkem v oblasti teorie informace . Hugo byl nemocné dítě a první tři třídy se učil doma. Ve dvanácti letech se začal zajímat o cyklistiku , která mu umožnila zlepšit si zdraví. Později se aktivně věnoval turistice a horolezectví , hodně času trávil v horách u vily ( Villa Fano ), kterou před mnoha lety koupil jeho dědeček v okolí Verony . Od čtvrté třídy studoval Hugo na škole, kde mnoho učitelů bylo kněží. Rodinné prostředí podporovalo zájem o vědu a techniku; například ve 12 letech se od svého otce dozvěděl o Bohrově modelu atomu [1] . Mezi Hugovými školními přáteli byl Salvador Luria , budoucí slavný mikrobiolog a laureát Nobelovy ceny [2] .

Když Fano studoval na univerzitě v Turíně, jeho starší bratranec Giulio Raca ho přesvědčil, aby se začal věnovat fyzice, a seznámil ho s Enricem Persico [2] , pod jehož vedením Hugo v roce 1934 obhájil svou doktorskou disertaci z matematiky . Poté mu Persico sehnal práci ve skupině Enrica Fermiho a Fano se přestěhoval do Říma , kde se Edoardo Amaldi stal jeho přímým mentorem . Následující rok Fano navštívil Göttingen a Kodaň, kde se setkal s takovými významnými vědci jako Niels Bohr , Arnold Sommerfeld , Edward Teller a Georgy Gamow . V roce 1936 odešel mladý fyzik na dva roky na univerzitu v Lipsku , kde pracoval pod vedením Wernera Heisenberga na některých otázkách teorie atomového jádra. Po návratu působil nějakou dobu v Římě jako učitel, ale zesílené pronásledování Židů v Itálii přimělo Huga a jeho snoubenku Camillu (Lilla) Lattes ( Lilla Lattes ) k rozhodnutí o emigraci. V únoru 1939 byli narychlo pokřtěni a oddáni katolickým knězem, načež Lilla odešla do Argentiny , zatímco Hugo nejprve odjel do Paříže a poté se k ní připojil. Tam se jim podařilo získat americká víza a v červnu 1939 dorazili do New Yorku [3] [2] .

Ve Spojených státech Fano zpočátku pracoval ve Washingtonském biofyzikálním institutu a brzy se přestěhoval do laboratoře Cold Spring Harbor v Carnegie Institution . Hugo se připojil ke skupině Milislava Demeretse a zabýval se především radiobiologií . Jeho zájem o biofyziku a genetiku se datuje od semináře Pascuala Jordana v Římě v roce 1938. Fano také hodně mluvil s Maxem Delbrückem a zejména ho seznámil se Salvadorem Luriou (později se podělili o Nobelovu cenu) [4] [2] . Vstup Spojených států do druhé světové války přinesl do vědcova života nové změny. Protože jeho žena byla těhotná, byl propuštěn z odvodu, ale poté šel pracovat do Ballistics Laboratory, která se nachází v Aberdeen Proving Ground v Marylandu . Zde se Fano zabýval problémy účinnosti zbraní a vypracoval pokyny pro letectvo o výběru nejlepších zbraní pro konkrétní účely. Brzy se k němu v Aberdeenu připojila jeho manželka a novorozená dcera Mary [5] . V roce 1945 získal vědec americké občanství [6] .

Po skončení války Fano na rok opustil Cold Spring Harbor, aby na Kolumbijské univerzitě pracoval na fyzikálních základech biologických účinků záření, ale v průběhu práce se začal hluboce zajímat o povahu samotných elementárních procesů, které vznikají, když jsou atomy a molekuly vystaveny záření. V roce 1946 přijal nabídku nastoupit do National Bureau of Standards ve Washingtonu DC, kde pokračoval až do roku 1966. Pár měsíců po přestěhování se mu narodila druhá dcera Virginia. V roce 1948 se Fano a jeho manželka poprvé vrátili do Itálie, následně pravidelně navštěvovali svou vlast. V 50. letech vyšly dvě jeho autorské knihy: první, napsaná společně s manželkou Lillou, vzděláním rovněž fyzikářka a povoláním učitelka, byla věnována pedagogicky správnému výkladu základů atomové fyziky; další, napsaný s Giuliem Racou, představil teorii grup pro moment hybnosti a metody pro její použití ve fyzice atomových a jaderných srážek. Tato monografie se stala základem pro knihu, kterou v roce 1996 vydali Fano a jeho student Ravi Rau o symetrii v kvantové fyzice [7] .

V roce 1966 bylo rozhodnuto převést National Bureau of Standards do Gaithersburgu (Maryland) , ale Fano se tam nechtěl přestěhovat a přijal pozvání z University of Chicago , kde působil do roku 2000. V letech 1972-1974 vedl Fyzikální fakultu a v roce 1982 získal titul čestného profesora ( emeritní profesor ). Na univerzitě dohlížel na velké množství studentů a postgraduálních studentů, s mnoha z nich spolupracoval i po jejich převedení do jiných organizací. Fano se aktivně zapojoval do veřejných aktivit: působil jako konzultant Mezinárodní komise pro radiační jednotky a měření a Národní rady pro radiační ochranu a měření , upozorňoval vědeckou komunitu na radiační biologii, potřeba vybudovat zdroje synchrotronového záření a zlepšit kvalitu vědecké komunikace. V letech 1990-1995 působil jako asistent redaktora Reviews of Modern Physics [8] . Hugo Fano zemřel v Chicagu v důsledku komplikací souvisejících s Alzheimerovou chorobou [2] .

Vědecká činnost

První důležitá práce Fana, provedená pod vedením Fermiho v roce 1935, se týkala interpretace tvaru některých spektrálních čar vzácných plynů pozorovaných ve spektrálním kontinuu Hansem Beutlerem ( Hans Beutler ) a nyní nazývaných Beutler-Fanoovy čáry. (podobné myšlenky vyjádřil již v roce 1931 Ettore Majorana , který uvažoval o procesu neradiačního rozpadu dvouelektronové excitace, vedoucí k ionizaci atomu ). V roce 1961 se Fano vrátil k obecnému problému tvaru čar odpovídajících buzení vysokoenergetických stavů a ​​zavedl parametr asymetrie čar. Tuto myšlenku použil o dva roky později k vysvětlení podivných spektrálních čar helia, pozorovaných při jeho ozařování synchrotronovým zářením, v důsledku excitace dvou elektronů najednou do kvazidiskrétních stavů ležících v kontinuu. Myšlenka asymetrické Fanovy rezonance , vznikající v důsledku interference kontinua a diskrétního stavu, se ukázala jako mimořádně plodná nejen v atomové fyzice, ale také ve fyzice kondenzovaných látek , fyzice kvantových teček , optice ; podobný jev „ tvarové rezonance “ je znám v jaderné fyzice [9] [10] [11] .

Studium dvojnásobně excitovaných stavů přivedlo Fana k myšlence kolektivních kvantových čísel a souřadnic (například hypersférických ), které se ukázaly být vhodnější pro popis systémů korelovaných částic než souřadnice a kvantová čísla jednotlivých elektronů. Vývoj tohoto přístupu se ukázal jako velmi aktuální, protože právě v 60. letech 20. století se začala aktivně studovat nejméně studovaná oblast mezi blízkými ultrafialovými a rentgenovými frekvencemi, kam klesají spektra násobně excitovaných atomů a molekul a procesy současné excitace více elektronů dávají kvalitativně jiný obraz než excitace pouze jednoho elektronu [12] . Později tuto techniku ​​aplikoval Fano a jeho spolupracovníci při analýze účinku elektrických a magnetických polí na vysoce excitované Rydbergovy stavy atomů [13] .

V roce 1947 zavedl Fano indikátor známý jako Fanoův faktor ., která určuje odchylky od průměrné ionizační účinnosti, která je v prostředí způsobena zářením, a v roce 1954 společně s L. Spencerem ( L. Spencer ) analyzovali energetické spektrum při zpomalování rychlých elektronů v prostředí. Založil také Fanovu větu, že tok sekundárních částic nezávisí na změnách hustoty v objemu naplněném primárním zářením. Tato skutečnost hraje důležitou roli v dozimetrii a byla použita Národním úřadem pro standardy pro výpočet parametrů zpomalení částic v různých médiích [14] .

V roce 1957 Fano významně přispěl k popularizaci konceptu matic hustoty a operátorových reprezentací ( Liouvilleova rovnice ) v atomové a molekulární fyzice, čímž demonstroval sílu těchto přístupů [15] . V roce 1965 spolu s W. Lichtenem vysvětlil procesy přechodu kinetické energie srážejících se atomů na excitační energii elektronů (Fano-Lichtenův mechanismus). Tento mechanismus má velký význam pro teorii chemických přeměn [16] . V roce 1969 Fano předpověděl spinovou polarizaci elektronů emitovaných atomy při vystavení kruhově polarizovanému světlu . Tento jev, nazývaný Fanoův jev, se využívá při studiu struktury různých materiálů pomocí polarizovaných elektronů [13] . Mezi oblastmi, kterými se Fano a jeho studenti zabývali při práci v Chicagu, vyniká kvantová teorie defektů , která se díky jejich práci stala mocným přístupem k analýze komplexních spekter, a teorie úhlového rozložení elektronů. rozptýlené různými předměty [17] .

Fano ve spolupráci s Demerezovou skupinou studoval účinky rentgenových paprsků na vajíčka mušek . Ovlivněn Delbrückovou prací s bakteriofágy se také chopil tématu, což vyvrcholilo objevem viru odolných mutantů E. coli . Zkušenosti v oblasti radiobiologie vedly Fano k tomu, že si uvědomil nedostatečnost čistě statistické teorie cílů ( target theory ) pro popis účinků záření na biologické objekty a potřebu podrobně studovat atomové a molekulární procesy , ke kterým dochází při energetickém nabití částice vstoupí do média. Mezi výsledky, k nimž vědci v tomto směru dospěli, patří objasnění důvodů, proč jsou určité látky schopny zvýšit nebo snížit poškození zářením, a stanovení doby potřebné k tomu, aby se buňka z poškození zotavila [18] .

Ocenění a členství

• Rockefeller Public Service Award , 1956 [6]
• Zlatá medaile ministerstva obchodu za výjimečnou službu , 1957 [6]
• Cena Strattona National Bureau of Standards ( Stratton Award , 1963) [6]
• Davissonova a Germerova cena ( Davisson-Germerova cena , 1976) [6]
• Cena Enrica Fermiho (1995) [6]
• Čestný doktorát věd na Queen's University Belfast (1978) a na Univerzitě Pierra a Marie Curieových v Paříži (1979) [6]
• Zahraniční člen Accademia National dei Lincei (1993) a Royal Society of London (1995), člen American Physical Society (1940) a American Academy of Arts and Sciences (1976) [6]

Publikace

Knihy

• Fano U., Fano L. Základní fyzika atomů a molekul. — NY: Wiley, 1959.
• Fano U., Racah G. Neredukovatelné tenzorové množiny. — NY: Academic Press, 1959.
• Fano U., Spencer L., Berger M. Přenos gama záření. — M .: Gosatomizdat, 1963.
• Fano U., Fano L. Fyzika atomů a molekul: Úvod do struktury hmoty. - Chicago: Chicago University Press, 1972. Překlad: W. Fano, L. Fano. Fyzika atomů a molekul. — M .: Nauka, 1980.
• Fano U., Rau ARP Atomové srážky a spektra. — NY: Academic Press, 1986.
• Fano U., Rau ARP Symmetrie v kvantové fyzice. — NY: Academic Press, 1996.

Hlavní články

• Fano U. Sullo spettro di assorbimento dei gas nobili presso il limite dello spettro d'arco  // Nuovo Cimento. - 1935. - Sv. 12. - S. 154-161. - arXiv : cond-mat/0502210 .
• Demerec M., Fano U. Mechanismus původu vrubových nedostatků indukovaných rentgenovým zářením u Drosophila Melanogaster  // PNAS. - 1941. - Sv. 27. - S. 24-31.
• Fano U. Ionizační výtěžek záření. II. Fluktuace počtu iontů  // Phys. Rev. - 1947. - Sv. 72. - S. 26-29.
• Spencer LV, Fano U. Energetické spektrum vyplývající ze zpomalení elektronů  // Phys. Rev. - 1954. - Sv. 93. - S. 1172-1181.
• Fano U. Popis stavů v kvantové mechanice pomocí matice hustoty a operátorských technik  // Rev. Mod. Phys. - 1957. - Sv. 29. - S. 74-93.
• Fano U. Účinky interakce konfigurace na intenzity a fázové posuny  // Phys. Rev. - 1961. - Sv. 124. - S. 1866-1878.
• Fano U. Rozšíření tlaku jako prototyp relaxace  // Phys. Rev. - 1963. - Sv. 131. - S. 259-268.
• Cooper JW, Fano U., Prats F. Klasifikace dvouelektronových úrovní buzení helia  // Phys. Rev. Lett. - 1963. - Sv. 10. - S. 518-521.
• Fano U., Lichten W. Interpretace kolizí Ar+-Ar při 50 KeV  // Phys. Rev. Lett. - 1965. - Sv. 14. - S. 627-629.
• Fano U., Cooper JW Line Profiles in the Far-Uv Absorption Spectra of the Rare Gases  // Phys. Rev. - 1965. - Sv. 137.-P.A1364-A1379.
• Fano U., Cooper JW Spektrální rozložení sil atomového oscilátoru  // Rev. Mod. Phys. - 1968. - Sv. 40. - S. 441-507. Překlad: W. Fano, J. Cooper. Spektrální rozložení sil oscilátorů v atomech. — M .: Nauka, 1972.
• Fano U. Spinová orientace fotoelektronů vyvržených kruhově polarizovaným světlem  // Phys. Rev. - 1969. - Sv. 178. - S. 131-136.
• Fano U. Teorie kvantových defektů l Uncoupling v H jako příklad léčby interakcí kanálů  // Phys. Rev. A. - 1970. - Sv. 2. - S. 353-365.
• Chang ES, Fano U. Teorie kolizí elektron-molekul pomocí transformací rámců  // Phys. Rev. A. - 1972. - Sv. 6. - S. 173-185.
• Fano U., Dill D. Přenos úhlové hybnosti v teorii úhlových distribucí  // Phys. Rev. A. - 1972. - Sv. 6. - S. 185-192.
• Fano U., Macek JH Dopadová excitace a polarizace vyzařovaného světla  // Rev. Mod. Phys. - 1973. - Sv. 45. - S. 553-573.
• Greene C., Fano U., Strinati G. Obecná forma teorie kvantových defektů  // Phys. Rev. A. - 1979. - Sv. 19. - S. 1485-1509.
• Fano U. Korelace dvou excitovaných elektronů  // Rep. Prog. Phys. - 1983. - Sv. 46. ​​​​- S. 97-165.

Poznámky

1. ↑ Berry, Inokuti a Rau, 2009 , pp. 3-5.
2. ↑ 1 2 3 4 5 Berry a Inokuti, 2001 .
3. ↑ Berry, Inokuti a Rau, 2009 , pp. 5, 7.
4. ↑ Berry, Inokuti a Rau, 2009 , pp. 7-8.
5. ↑ Berry, Inokuti a Rau, 2009 , str. osm.
6. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Inokuti a Rau, 2003 , str. C98.
7. ↑ Berry, Inokuti a Rau, 2009 , pp. 8-9.
8. ↑ Berry, Inokuti a Rau, 2009 , pp. 13-18.
9. ↑ Berry, Inokuti a Rau, 2009 , pp. 6, 11.
10. ↑ Vittorini-Orgeas a Bianconi, 2009 .
11. ↑ Bianconi, 2003 .
12. ↑ Berry, Inokuti a Rau, 2009 , str. 12.
13. ↑ 12 Inokuti a Rau, 2003 , str. C97.
14. ↑ Berry, Inokuti a Rau, 2009 , str. deset.
15. ↑ Berry, Inokuti a Rau, 2009 , pp. 10-11.
16. ↑ Berry, Inokuti a Rau, 2009 , str. 13.
17. ↑ Berry, Inokuti a Rau, 2009 , pp. 15-16.
18. ↑ Berry, Inokuti a Rau, 2009 , pp. 7-8, 10.

Literatura

• Khramov Yu. A. Fano Ugo // Fyzici: Biografický průvodce / Ed. A. I. Akhiezer . - Ed. 2., rev. a doplňkové — M  .: Nauka , 1983. — S. 271. — 400 s. - 200 000 výtisků.
• Rau ARP Ugo Fanoův vědecký život, včetně životopisu a seznamu jeho publikací  // Fyzikální eseje. - 2000. - Sv. 13. - S. 158-175.
• Fano U. Vzpomínky atomového fyzika pro mé děti a vnoučata  // Fyzikální eseje. - 2000. - Sv. 13. - S. 176-197.
• Clark C. W. Nekrolog: Ugo Fano (1912–2001)  // Příroda . - 2001. - Sv. 410. - S. 164.
• Berry RS, Inokuti M. Ugo Fano (Nekrolog)  // Fyzika dnes . - 2001. - Sv. 54(9). - S. 73-74.
• Bianconi A. Ugo Fano a tvarové rezonance  // Sborník konference AIP. - 2003. - Sv. 652. - S. 13-18. - arXiv : cond-mat/0211452 .
• Inokuti M., Rau ARP Ugo Fano (1912–2001)  // Physica Scripta. - 2003. - Sv. 68.-P. C96-103.
• Vittorini-Orgeas A., Bianconi A. Od Majoranské teorie atomové autoionizace k Feshbachovým rezonancím ve vysokoteplotních supravodičech  // Journal of Supravodivost a nový magnetismus. - 2009. - Sv. 22. - S. 215-221. - arXiv : 0812.1551 .
• Berry RS, Inokuti M., Rau ARP Ugo Fano  // Biografické paměti Národní akademie věd. - 2009. - S. 1-22.
• Berry RS, Inokuti M., Rau ARP Ugo Fano. 28. července 1912 - 13. února 2001  // Biografické vzpomínky členů Královské společnosti. - 2012. - Sv. 58. - S. 55-66.

Tematické stránky	Matematická genealogie Scopus zbMATH Otevřeno
Slovníky a encyklopedie	Velká dánština Velká Katalánština Britannica (online)
V bibliografických katalozích BIBSYS: 90257489 BNF : 122793247 CiNii : DA00871570 GND : 1089115733 ICCU : MILV049242 ISNI : 0000 0001 1756 6770 J9U : 987007277246805171 LCCN : n83826663 NKC : xx0048037 NTA : 114617163 NUKAT : n96024508 LIBRIS : xv8bbctg17qvf4q SUDOC : 031611958 VIAF : 32058165 WorldCat VIAF : 32058165