Férmi, Enrico

Fisico (Roma 1901 - Chicago 1954). Accostatosi allo studio della fisica fin dall'adolescenza, alla fine del liceo entrò alla Scuola normale superiore di Pisa. Durante il periodo universitario studiò in modo autonomo molti lavori di fisica moderna, acquistando una notevole conoscenza dei più recenti risultati; si può in proposito ben dire che F. fu un autodidatta che si formò una vasta e profonda cultura scientifica quasi esclusivamente sui libri. Laureatosi nel 1922 discutendo una tesi sui raggi X, F. si presentò, per avere suggerimenti sulla strada da intraprendere, a O.M. Corbino, direttore dell'Istituto di fisica dell'università di Roma. Questi riconobbe subito l'eccezionalità del giovane e da allora in poi si adoperò per indirizzarlo alla carriera accademica e successivamente per aiutarlo a creare una scuola. Nel 1923 F. si recò con una borsa di studio a Gottinga presso M. Born e poi a Leida presso P. Ehrenfest. Conseguita la libera docenza, nel 1925 andò a Firenze come professore incaricato di meccanica razionale e di fisica matematica; ivi, oltre a proseguire le ricerche in diversi settori della fisica teorica, eseguì varî esperimenti di ottica in collaborazione con F. Rasetti, che era stato suo collega universitario. Nel 1926, venuto a conoscenza del principio di esclusione di W. Pauli (v.), in brevissimo tempo ne trasse le conseguenze per la meccanica statistica delle particelle con spin semintero, il maggior contributo teorico di F. alla nuova fisica quantistica, noto con il nome di statistica di F. - Dirac, alla quale obbediscono elettroni, protoni, neutroni e altre particelle genericamente oggi dette fermioni. Con questa scoperta F. acquistò una notevole fama; Corbino riuscì a istituire presso l'università di Roma una cattedra di fisica teorica, la prima in Italia, alla quale fu chiamato Fermi. Così nell'autunno del 1926 F. si trasferì a Roma nell'Istituto di via Panisperna, dove iniziò il periodo più fecondo della sua vita scientifica, e ben presto creò un gruppo di collaboratori: il primo fu lo stesso Rasetti, al quale si aggiunsero E. Segrè, E. Amaldi, E. Majorana, B. Pontecorvo. Per F., teoria ed esperimento erano inseparabili: come altri grandi fisici del passato egli tenne sempre ferma per tutta la vita, e realizzò nella propria attività di ricerca, l'esigenza di una stretta unità di competenze e di capacità teoriche e sperimentali. A quest'epoca egli si dedicava maggiormente alla fisica teorica (per es., riformulando in modo semplice e chiaro la teoria quantistica del campo elettromagnetico), ma si interessava attivamente anche ai lavori sperimentali. Il gruppo di via Panisperna si occupò inizialmente di spettroscopia atomica (per es., dell'effetto Raman o delle strutture iperfini) ma ben presto fu chiaro a F. che nuove prospettive si aprivano nello studio del nucleo atomico: per impadronirsi delle nuove tecniche sperimentali i suoi collaboratori soggiornarono in varî periodi presso alcuni dei più attrezzati laboratorî europei. Nel 1933, poco dopo la scoperta del neutrone, F. elaborò la teoria del decadimento β, basata sul formalismo della teoria quantistica dei campi e sull'ipotesi fisica avanzata da W. Pauli che un neutrone del nucleo decadesse in un protone, un elettrone e un neutrino (termine coniato da F.). Questa teoria metteva per la prima volta in evidenza l'esistenza di una nuova forza, l'interazione debole o fermiana, caratterizzata da una nuova costante universale, aprendo nuovi orizzonti alla fisica teorica della quale costituisce una delle pietre miliari. All'inizio del 1934, avuta notizia della scoperta dei coniugi Joliot-Curie della radioattività provocata bombardando nuclei stabili con particelle α, F. pensò che i neutroni (essendo sprovvisti di carica elettrica e potendo quindi facilmente penetrare nel nucleo) sarebbero stati proiettili assai più efficaci delle particelle α nel provocare la radioattività indotta e cominciò una serie di esperimenti in proposito, usando sorgenti di neutroni radon-berillio. Furono bombardati quasi tutti gli elementi in ordine di numero atomico crescente: i primi dettero risultati negativi; il fluoro fu il primo elemento a mostrare una radioattività indotta dai neutroni. Seguì una rapida serie di importanti risultati, tra cui la scoperta di una trentina di nuclidi radioattivi artificiali. Nell'autunno dello stesso anno, una attenta osservazione di alcuni fatti a prima vista inspiegabili portò alla scoperta della grande efficacia dei neutroni lenti (ottenuti per collisione dei neutroni veloci con nuclei leggeri, soprattutto idrogeno) nel produrre le reazioni nucleari, la massima scoperta del gruppo di Roma. Il lavoro intensissimo dei "ragazzi di via Panisperna" sui neutroni proseguì nel 1935, ma sul finire di quell'anno Rasetti si recò in America, Pontecorvo a Parigi, Segrè come professore a Palermo. F. e Amaldi proseguirono le ricerche, scoprendo l'assorbimento risonante dei neutroni da parte di certi nuclei. F. scrisse anche un lavoro sulla teoria del rallentamento dei neutroni che conteneva molte delle idee fisiche e dei metodi matematici che dovevano formare la base della teoria dei reattori nucleari. Sul finire del 1938 F. si recò a Stoccolma per ricevere il premio Nobel, conferito per questi suoi fondamentali lavori sui neutroni, e da lì proseguì per gli S.U.A. dove si stabilì (prendendo la cittadinanza americana nel 1944). Quasi contemporaneamente O. Hahn e F. Strassmann scoprirono la fissione nucleare e F. affrontò subito il problema di stabilire se i neutroni secondarî prodotti nella fissione potevano a loro volta produrre nuove fissioni e dar luogo a una reazione a catena con la liberazione dell'energia nucleare a livello macroscopico: la sua profonda conoscenza della teoria, combinata con una eccezionale abilità sperimentale, gli permise di raccogliere rapidamente risultati rilevanti. Procedette quindi alla realizzazione del primo reattore nucleare (il governo ne fu avvertito nella primavera del 1939), con una organizzazione scientifica esemplare; il reattore, detto anche pila di F., entrò in funzione nel dicembre 1942. Poco prima F. aveva dato la sua adesione al progetto Manhattan, per l'utilizzazione bellica dell'energia nucleare; nel 1945 F. si espresse contro l'uso della bomba atomica su bersagli civili. Subito dopo la fine della guerra, si dedicò a studî teorici sulla fisica delle particelle elementari (atomi mesici, reazioni ad alta energia, origine dei raggi cosmici). Intanto a Chicago procedeva la costruzione di un acceleratore capace di produrre mesoni: F. partecipò attivamente all'impresa e nel 1951 condusse lo studio sperimentale della collisione pione-protone, osservando il primo stato isobarico del nucleone. I grandi contributi portati a varî settori fanno di F. uno dei fisici più completi del nostro secolo. Socio nazionale dei Lincei (1935), accademico d'Italia dalla fondazione dell'Accademia; socio delle maggiori accademie e società scientifiche italiane e straniere, redattore e poi collaboratore dell'Enciclopedia Italiana. Tra i libri di F., che fu anche eccellente didatta e divulgatore, si ricordano: Introduzione alla fisica atomica (1928), Molecole e cristalli (1934), Thermodynamics (1937), Elementary particles (1951). ▭ Coordinate di F.: v. geodetico. ▭ Costante di F.: costante di accoppiamento delle interazioni deboli. ▭ Effetto F. (o di densità): diminuzione, a velocità molto elevate, delle perdite di energia per ionizzazione che subisce una particella carica passando attraverso un materiale, causata dalla polarizzazione del mezzo. ▭ Energia di F.: l'energia corrispondente al livello di Fermi. ▭ Età di F.: nella tecnica dei reattori nucleari, lo stesso che lunghezza (o distanza) di rallentamento (v. rallentamento). ▭ Gas di F.: insieme di particelle che seguono la statistica di F. - Dirac e le cui interazioni mutue siano trascurabili. ▭ Impulso di F.: quantità di moto che compete a un nucleone in virtù del suo moto nel nucleo. ▭ Livello di F.: nella statistica di F. - Dirac, il livello energetico cui compete una probabilità di occupazione pari a 0,5; alla temperatura dello zero assoluto invece tutti i livelli al di sotto del livello di F. sono occupati e tutti quelli al di sopra sono vuoti. ▭ Modello di F. (o di Thomas - F.): modello che tratta gli elettroni di un atomo o i nucleoni di un nucleo (quando il loro numero sia sufficientemente grande) come un gas di F. - Dirac confinato. Nel caso del nucleo, l'insieme dei nucleoni, sempre che il numero atomico A sia sufficientemente grande, è trattato come un gas di fermioni confinato in una sfera di raggio r₀ • A^2/3, con r₀ = 1,2 • 10^-15 m; è così, per es., agevole stimare l'impulso medio di F. dei nucleoni. ▭ Risonanza di F.: è la risonanza tra i livelli vibrazionali di punto zero di una molecola poliatomica. ▭ Statistica di F. - Dirac: v. statistica: Statistiche fisiche. ▭ Superficie di F.: è la superficie nello spazio reciproco di un cristallo che caratterizza la massima energia che gli elettroni possono avere in una fissata zona di Brillouin.