Fermi, Enrico

Fermi, Enrico

Férmi, Enrico (Roma 1901, nat. SUA - Chicago 1954) Prof. di fisica teorica nell'univ. di Roma (1926), poi (1938) nella Columbia Univ., New York, e infine (1946) nell'Institute of nuclear physics di Chicago, avendo ricevuto la cittadinanza degli SUA nel 1944; ebbe nel 1938 il premio Nobel per la fisica per i suoi fondamentali risultati sulle proprietà dei neutroni rallentati. ◆  Accelerazione di F.: v. radiazione cosmica: IV 661 f. ◆ Buca di F.: schematizzazione del principio di Pauli mediante l'introduzione di una regione intorno a un elettrone di conduzione nella quale la probabilità di presenza di ogni altro elettrone di uguale spin è minore del valore medio: v. Hartree-Fock, metodo di: III 148 d. ◆ Coefficiente di rotazione di F.: v. tetrade: VI 250 f. ◆ Condensazione di F.: v. meccanica statistica: III 736 e. ◆ Costante, o costante d'interazione o d'accoppiamento, di F.: la costante di accoppiamento che nella teoria di F. del decadimento beta del neutrone, poi generalizzata nella moderna teoria delle interazioni deboli, fissa la scala dell'interazione delle quattro particelle che appaiono nella reazione (n→p+e-+ν-e): v. decadimento beta: II 98 e. ◆ Diagramma, o grafico, di F.-Kurie: v. neutrino: IV 151 e. ◆ Distribuzione di F.-Dirac: quella descritta dalla funzione di F.-Dirac (v. oltre). ◆ Energia di F.: quella corrispondente al livello di F. (v. oltre). ◆ Energia di F. del nucleone: v. modelli nucleari: IV 55 d. ◆ Esperimento di F.-Pasta-Ulam: v. equilibrio statistico, simulazione numerica dell'avvicinamento all': II 485 b. ◆ Età di F.: v. reattori nucleari a fissione, fisica dei: IV 754 a. ◆ [FSD] Fattore di F.: lo stesso che funzione (di distribuzione) di F.-Dirac (v. oltre). ◆ Funzione di F. nel decadimento beta: v. decadimento beta: II 100 d. ◆ Funzione (di distribuzione) di F.-Dirac: dà, in funzione della temperatura assoluta, la probabilità di occupazione di un livello elettronico (in generale, fermionico) di data energia: v. statistiche quantistiche: V 604 b. ◆ Gas di F.: gas di particelle che obbediscono alla statistica di F.-Dirac, per es. l'insieme degli elettroni di conduzione in un metallo. ◆ Impulso di F.: v. oltre: Sfera di Fermi. ◆ Interazione di F., o interazione universale, di F.: l'interazione a quattro campi che appare nella teoria di F. del decadimento beta: v. decadimento beta: II 97 f. ◆ Liquido di F.: v. elio liquido: II 400 a. ◆ Livello di F.: il livello energetico elettronico cui corrisponde, per una temperatura diversa dallo zero assoluto, una probabilità di occupazione pari a 0.5: v. solidi, livelli elettronici nei: V 346 d. ◆ Meccanismo di F.: quello dell'accelerazione di F. (v. sopra). ◆ Metodo di F.-Thomas: serve per descrivere lo stato fondamentale di sistemi di molte particelle interagenti: v. Thomas-Fermi, metodo di. ◆ Modelli di F.-Yang: v. quark: IV 633 f. ◆ Modello nucleare a gas di F.: v. modelli nucleari: IV 55 b. ◆ Momento di F., o alla F.: quello che corrisponde all'energia del livello di F. (v. anche oltre: Sfera di F.). ◆ Pila di F.: il primo reattore nucleare a fissione al mondo, realizzato da F. nel 1942 (fu fatto funzionare per la prima volta il 2 dicembre 1942, in un locale di uno stadio sportivo di Chicago); si trattò di un reattore a uranio metallico (circa 6 t), con un moderatore costituito da un reticolo di mattoni di grafite; inizialmente (2 dicembre) il livello di potenza continua, controllato mediante l'inserimento nel reticolo di barre di indio (assorbitrici di neutroni) fu di 0.5 W, e fu poi portato a 200 W il 12 dicembre. ◆ Pianerottolo, o plateau, di F.: quello presente nel diagramma della perdita specifica di energia (cioè a unità di percorso) di particelle ionizzanti: v. particelle attraverso la materia: IV 456 e. ◆ Principio di equivalenza debole di F.: v. gravitazione: III 96 e. ◆ Pseudopotenziale di F.: (a): v. liquido, stato: III 446 a; (b)  potenziale a raggio d'azione nullo introdotto per descrivere le interazioni deboli: v. interazioni deboli: III 242 a. ◆ Regola d'oro di F.: la probabilità di transizione pkn da un livello quantico k a un gruppo di stati n con energia intorno a En è proporzionale al quadrato dell'elemento di matrice |Hkn| del termine di perturbazione dell'hamiltoniana e alla densità ρ(En) dello stato finale: pkn=(2π/ℏ)|Hkn|2ρ(En), essendo ℏ la costante di Planck ridotta. ◆ Regole di selezione di F.: intervengono nel decadimento beta e stabiliscono quali transizioni sono permesse nel caso di correnti vettoriali: v. decadimento beta: II 100 b. ◆ Sfera di F.: per un insieme di fermioni liberi, la sfera nello spazio degli impulsi p con centro in p=0 e raggio pari all'impulso di F. pF (v. oltre). Le particelle di fermioni, allo zero assoluto e in equilibrio, si dispongono in modo da occupare tutti i livelli di energia più bassa con molteplicità 2; i livelli del gas perfetto dipendono solo dal momento k delle particelle che, se il sistema è racchiuso in un volume di lato L, ha componenti quantizzate come ki=nℏ2π/L; si vede dunque che se il sistema contiene N particelle di massa m, allora vengono riempiti tutti i livelli corrispondenti agli impulsi contenuti nella sfera (di F.) di raggio p_F tale che N=2V(4πp³_F/3)/(2πℏ)3: p_F si dice impulso, o momento, di F. e p²_F/(2m) è l'energia di Fermi. Una definizione alternativa è basata sulla proprietà, equivalente, della trasformata di Fourier della matrice di densità ridotta a una particella: tale trasformata a impulso k vale 1 se |k|<pF e zero altrimenti; e il momento di F. può essere definito come il luogo dei punti in cui questa funzione ha una discontinuità. In un gas in cui è presente interazione invariante per rotazione, la definizione della sfera di F. è data in questi ultimi termini (ma la funzione in questione non passa più da 1 a 0 bensì ha una discontinuità che dipende dalla intensità dell’interazione): non ha infatti più senso parlare di livelli energetici delle singole particelle. La sfera di F. non esiste sempre nei sistemi in interazione, anche se piccola; si ritiene che la sfera esista se l’interazione fra le particelle è repulsiva e che non esista (come discontinuità in senso stretto) nel caso di interazioni attrattive. ◆Sistema di riferimento di F.: sistema di coordinate nello spazio-tempo curvo nell’intorno di una linea di universo di una particella introdotto da F. nel 1922 al fine di caratterizzare i fenomeni inerziali nella teoria della relatività generale. In esso la particella S si trova in riposo e la coordinata temporale è il tempo proprio a essa relativo; i tre versori degli assi spaziali, ortogonali tra loro e alla linea di mondo di S, sono propagati parallelamente lungo di essa. In questo sistema di riferimento, la metrica dello spazio tempo differisce da quella di Lorentz della relatività ristretta a meno di termini di ordine r², ove r è la distanza da S. Si mostra che l’accelerazione relativa a S di un corpo di prova nelle sue vicinanze è descritta dall’equazione della deviazione geodetica ed è proporzionale a r e, quindi, di carattere mareale. I coefficienti che appaiono in tale equazione sono costruiti con il tensore di curvatura e, nell’approssimazione di campo debole quasi statico, si riducono al tensore derivata seconda del potenziale gravitazionale classico. Le coordinate di F. hanno un ruolo cruciale in relatività generale per la formulazione del principio di equivalenza debole; difatti la possibilità stessa di costruirle mostra che esiste un sistema di riferimento locale in cui l’effetto del campo gravitazionale su una particella singola scompare e valgono le leggi della relatività ristretta, e che ha quindi, localmente, le caratteristiche di un riferimento inerziale. ◆ Statistica di F.- Dirac: quella cui obbediscono gli elettroni e, in generale, verificata da un sistema di N particelle identiche se gli stati quantici in cui tali particelle (dette allora fermioni) possono trovarsi sono descritti da funzioni d’onda antisimmetriche nelle coordinate delle particelle medesime (si dimostra che ciò accade per particelle di spin semintero): v. statistiche quantistiche: V 604 a. ◆Superficie di F.: nello spazio degli impulsi, la superficie che separa gli stati elettronici occupati da quelli vuoti (per elettroni liberi la superficie di F. è una sfera): v. Fermi, superficie di. ◆ Temperatura di F.: v. metallo: III 785 c. ◆Teoria di F. del decadimento beta: v. interazioni deboli: III 241 e. ◆Transizione di F.: ognuna delle transizioni permesse dalle regole di selezione di F. (v. sopra). ◆Transizioni pure di F.: v. decadimento beta: II 100 a. ◆Trasporto di F. e di F.-Walker: v. tetrade: VI 251 a. ◆Velocità di F.: v. metallo: III 785 b e conduzione termica: I 700 e. ◆ Vettore d’onda di F.: v. metallo: III 785 b.