Enrico Fermi

Enrico Fermi è nato nel 1901 a Roma. Si è laureato all'età di 21 anni, nel 1922, in fisica, presso la "Normale" di Pisa, con una tesi sulla rifrazione dei raggi X. Ha insegnato a Roma e a Firenze. Mentre aveva la cattedra all'Università degli studi a Roma, ha pubblicato un libro col titolo "La teoria statistica". Ha fatto parte di un gruppo di scienziati di varie nazionalità.Si è occupato anche, di notevoli ricerche di fisica nucleare, di cui, una relativa di gas, ha scoperto che si possono bombardare gli atomi con i neutroni, poi ha ottenuto nuovi corpi radioattivi ed ha scoperto un nuovo elemento del numero 93. Nel 1938 gli è stato conferito il premio NOBEL per il suo lavoro per la fisica nucleare: per la sua dimostrazione dell'esistenza di un nuovo elemento radioattivo prodotto dal bombardamento di neutroni e per la sua relativa scoperta di reazioni nucleari procurate da neutroni lenti. In seguito alle persecuzioni degli ebrei durante il periodo fascista è fuggito negli Stati Uniti dove ha insegnato alla Columbia University di New York, e poi anche a Chicago. Con la progettazione e la costruzione del primo reattore nucleare (la pila di Fermi che è entrata in funzione il 2 dicembre del 1942) ha contribuito notevolmente alle ricerche che hanno portato alla costruzione della bomba atomica negli USA (agosto 1945). Fermi ha scoperto il neutronio con il quale ha realizzato la prima fissione dell'uranio". Il navigatore italiano ha raggiunto il Nuovo Mondo "- così hanno annunciato al governo americano la nuova bomba atomica. Prima della sua morte ha anche elaborato una teoria sull'origine dei raggi cosmici. Enrico Fermi è morto di cancro nel 1954, ma in suo onore l'elemento di numero atomico 100 viene chiamato FERMIO, e anche le centrali elettro-nucleari del Michigan ed il reattore italiano di Trino Vercellese portano il suo nome. Più tardi è stata introdotta alla terminologia delle scienze l'unità di misura di lunghezza "fermi", usata talvolta in fisica nucleare. Il primo contributo teorico di Fermi alla fisica nucleare fu la teoria del decadimento beta, formulata nel 1933. Fin dall'inizio del secolo la scoperta delle emissioni radioattive, dovute a trasformazioni spontanee di nuclei atomici, aveva polarizzato l'attenzione dei ricercatori. Uno dei problemi che si presentavano ai fisici all'inizio degli anni Trenta era la comprensione del decadimento beta, cioè uno di quei fenomeni radioattivi in cui vengono emessi elettroni. Per spiegare i risultati sperimentali, indicanti un difetto di energia degli elettroni, il fisico Wolfgang Pauli aveva ipotizzato nel 1931 che insieme all'elettrone fosse emessa una particella priva di carica e con una massa tanto piccola da non poter essere osservata con i mezzi a disposizione. La misteriosa particella fu chiamata da Fermi neutronio. La recente scoperta del neutrone suggerì a Fermi la via per spiegare il meccanismo dell'emissione beta. La sua teoria si basava su un'analogia con i processi di emissione e assorbimento dei quanti di luce da parte degli elettroni atomici. Egli avanzò l'ipotesi che, come i fotoni, l'elettrone ed il neutrino, emessi nel decadimento beta, vengano creati istantaneamente, al momento della loro espulsione dal nucleo; contemporaneamente un neutrone all'interno del nucleo si trasforma in un protone. I tempi di emissione di una coppia elettrone-neutrone sono molto lunghi rispetto ai tempi usuali delle reazioni nucleari che determinano la produzione di energia all'interno del Sole, regolando la formazione di nuclei di elio, a partire dai protoni, e la conseguente liberazione di energia. La teoria di Fermi fu poi estesa alla descrizione del decadimento di nuove particelle elementari scoperte negli anni successivi. Essa costituì inoltre un punto di riferimento fondamentale nella risoluzione del problema delle interazioni tra particelle elementari.Negli anni dal 1934 al 1936 Fermi, con il suo gruppo, si dedicarono alla sperimentazione con i neutroni questi furono gli anni del glorioso periodo della scuola romana; Fermi e il suo nuovo gruppo si dedicarono alla ricerca sperimentale delle reazioni nucleari provocate da neutroni, giungendo alla scoperta della radioattività indotta dai neutroni e delle notevoli proprietà dei neutroni lenti. Per questo lavoro Fermi fu insignito del premio Nobel per la fisica nel 1938. Alcuni cimeli e strumenti relativi a questa fase della ricerca sono ancora conservati nella sala del museo di fisica dedicata a Fermi. Piccoli contatori Geiger-Muller, vari materiali usati nella sperimentazione sul nucleo ed alcune lettere che vi si riferiscono; apparecchiature utilizzate per la rivelazione delle particelle e per la misura della radioattività. La scoperta da parte dei coniugi Joliot e Curie suggerì a Fermi la possibilità di bombardare i nuclei utilizzando neutroni,molto più penetranti in quanto privi di carica elettrica. Secondo l'idea di Fermi infatti, questi avrebbero dovuto raggiungere il nucleo senza subire la repulsione elettrostatica, neppure nel caso di nuclei pesanti dotati di una elevata carica elettrica positiva. La sorgente di neutroni ottenuta da una miscela di Radon  e polvere di Berillio, sigillata all'interno di un tubo di vetro,veniva posta dentro un cilindretto contenente il materiale da irradiare. Il cilindretto veniva a sua volta racchiuso in un pozzetto di piombo al fine di schermare la radiazione gamma della sorgente. Dopo un certo tempo di irradiazione il cilindretto veniva portato in un ambiente privo di sorgenti radioattive al fine di misurare l'intensità della radiazione indotta. Le misure venivano eseguite mediante un contatore Geiger-Muller o con una camera a ionizzazione collegata ad un elettrometro di Edelmann, la cui lettura permetteva di risalire all'intensità di corrente,proporzionale all'attività. Gli esperimenti diedero presto esiti positivi e nel marzo del 1934 fu annunciata la scoperta della radioattività indotta da neutroni. Seguì un febbrile lavoro di ricerca in cui furono bombardati i nuclei di più di sessanta elementi. In pochi mesi il gruppo romano, a cui proprio in quel periodo si era unito il chimico Oscar D'Agostino, aveva ottenuto oltre quaranta nuovi isotopi radioattivi. Molti dei prodotti radioattivi furono individuati chimicamente e furono chiarite le reazioni nucleari che li avevano originati. Fermi, pur occupandosi della direzione del lavoro e dell'interpretazione teorica dei risultati,prendeva parte egli stesso agli esperimenti,partecipando inoltre alla costruzione dei pezzi di laboratorio. Ma le scoperte non finirono qui:nell'ottobre del 1934, nel corso delle esperienze sulla radioattività provocata da bombardamento di neutroni, i ricercatori poterono osservare che la radioattività diveniva più intensa se i neutroni venivano rallentati facendoli passare attraverso una sostanza ricca di idrogeno, come l'acqua e la paraffina. Il fenomeno fu interpretato da Fermi appena poche ore dopo la sua scoperta:il rapido rallentamento dei neutroni, dovuto alla perdita di energia causata dagli urti successivi con i nuclei dell'idrogeno,aumentava la probabilità che il neutrone, restando più a lungo nelle vicinanze del nucleo, ne venisse assorbito con la conseguente attivazione del processo nucleare. Le pionieristiche ricerche di Fermi costituirono anche il punto di partenza per la scoperta della fissione nucleare.Fermi aveva bombardato infruttuosamente l'uranio 92 nel tentativo di creare un nuovo elemento artificiale di numero atomico 93. Qualche anno dopo, nel 1938, a conclusione delle ricerche di Lise Meitner, Otto Hahn e Fritz Strassman,che avevano ripreso gli studi di Fermi, si ebbero i primi indizi sulla scissione di nuclei di uranio,in due frammenti di massa confrontabile. Il nucleo dell'uranio, assorbendo un neutrone, si spaccava in due liberando una eccezionale quantità di energia.