Enrico Fermi: uno dei più grandi fisici di tutti i tempi che vinse il Nobel con un errore

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Enrico Fermi: uno dei più grandi fisici di tutti i tempi che vinse il Nobel con un errore BEST5.IT 2019-08-24 05:02:23
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Enrico Fermi, fu uno dei più grandi fisici di tutti i tempi, e il più grande fisico italiano insieme a Galileo Galilei.

Lo scienziato italiano che contribuì a creare la bomba atomica era considerato uno che non sbagliava mai.

Ma un errore lo fece: quando spaccò l’atomo in due, pensando di aver isolato due nuovi elementi radioattivi. L’Accademia reale svedese lo premiò, ma fu sconfessato da due chimici tedeschi.

“Sebbene oggi molti dei giovani fisici italiani, che con la loro opera tengono alto nel mondo il nome del Paese, abbiamo appena un vago ricordo di Enrico Fermi, o non l’abbiamo conosciuto del tutto, essi sanno che la tradizione di integrità, di scrupolosa serietà scientifica, di alto livello nella ricerca, che oggi regna nella fisica italiana, è stata da lui instaurata, e che a Fermi si deve se il distacco tra l’Italia e i Paesi scientificamente più progrediti il quale, nella fisica, agli inizi del secolo sembrava incolmabile, è oggi invece minore che in molti altri campi della scienza della natura” (Franco Rasetti).

Ma chi era veramente Enrico Fermi? Scopriamolo insieme.

 

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1. Un gruppo eccezionale

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«Alcuni esperimenti eseguiti nel mio laboratorio hanno rivelato che è possibile creare condizioni nelle quali l’uranio sarebbe in grado di liberare grandi quantità di energia».

Il 17 marzo 1939 Enrico Fermi pronunciava queste parole davanti alla Marina americana nel quartier generale di Washington.

«Nei piccoli campioni usati finora è possibile che i neutroni liberati (le particelle emesse dall’uranio quando i suoi atomi si spezzano) non siano molto efficaci perché alcuni sfuggono troppo presto; in una massa di uranio abbastanza grande, invece, saranno tutti intrappolati e disponibili al momento giusto».

Alla domanda su quali dimensioni avrebbe potuto avere quella massa critica, Fermi concludeva: «Be’, forse scopriremo che sono quelle di una piccola stella».

Come dice David N. Schwartz nel libro Enrico Fermi. L’ultimo uomo che sapeva tutto (Solferino), questo era il primo abbozzo concettuale della “pila”, il primo reattore nucleare al mondo, nato tre anni dopo.

Fermi era nato il 29 settembre 1901 a Roma. Si era rivelato un bambino prodigio, capace di padroneggiare la matematica più avanzata e imparare tutta la fisica classica prima di finire il liceo.

Poiché nell’Italia dell’epoca non c’erano corsi di relatività o meccanica quantistica, aveva trascorso gli anni universitari ad assimilare questi argomenti da solo, pubblicando articoli su riviste specializzate già prima di laurearsi.

Negli anni Trenta Fermi crea a Roma una delle più importanti scuole di fisica moderna al mondo, diventata famosa grazie al soprannome dei suoi componenti: “i ragazzi di via Panisperna”.

Ciascuno di loro si era assegnato un nomignolo che ne chiariva il legame con l’infallibile Fermi, detto “il Papa”: Franco Rasetti, che spesso sostituiva Fermi in alcune mansioni importanti, era il “Cardinale Vicario”, Orso Mario Corbino il “Padreterno” per via dei generosi finanziamenti al gruppo, Emilio Segrè il “Basilisco” per il carattere mordace, Edoardo Amaldi “Gote rosse”, o “Adone”, per l’avvenenza.

“Grande inquisitore” era invece il titolo affibbiato allo scontroso Ettore Majorana, la cui scomparsa nel 1938 è ancora un mistero.

 

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2. Vinse il Nobel per errore

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Proprio in via Panisperna si realizza l’esperimento che svelerà alcuni segreti del nucleo atomico.

Ancora visibile è la leggendaria vasca con i pesci rossi del giardino dell’edificio dove Fermi, il 20 ottobre 1934, dimostra come l’acqua contribuisca a rallentare i neutroni, aumentando la loro efficacia nel provocare la radioattività artificiale.

La scoperta desta enorme interesse soprattutto quando Fermi osserva che, bombardando l’uranio con neutroni lenti, si ottiene come prodotto della reazione “qualcosa” che non riesce bene a identificare: forse due elementi ancora più pesanti dell’uranio, che chiama ausonio ed esperio.

Sebbene la stampa fascista saluti con entusiasmo l’impresa del “genio italico”, il Paese non ha i mezzi sufficienti per competere con i centri di ricerca di altre nazioni.

Stanno inoltre per essere approvate le prime leggi razziali e Fermi, sposato con l’ebrea Laura Capon, decide di trasferirsi in America. Prima però gli arriva una buona notizia: l’Accademia reale svedese delle scienze ha deciso di conferirgli il premio Nobel del 1938.

Questa la motivazione: “Per l’identificazione di nuovi elementi radioattivi prodotti col bombardamento di neutroni, e la scoperta, fatta in relazione a questo lavoro, delle reazioni nucleari effettuate dai neutroni lenti”.

Peccato che il trionfo di Stoccolma coincida con la dimostrazione, pochi giorni dopo, di due chimici tedeschi (Otto Hahn e Fritz Strassmann) che il bombardamento del nucleo di uranio non produce nuovi elementi, ma lo spacca in due parti.

Esperio e ausonio quindi non esistono: quella che, senza saperlo, Fermi aveva ottenuto nel 1934 era la cosiddetta fissione nucleare.

 

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3. Il “navigatore italiano”

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Arrivato in America, il fisico italiano decide di ripetere l’esperimento di fissione dell’uranio.

Riesce a confermarlo subito e, su decisione del governo americano, inizia gli studi sperimentali volti alla realizzazione di una “pila a fissione”.

Di tutte le configurazioni possibili, Fermi decide che quella giusta è una specie di cilindro composto da 45 mila blocchi di grafite nei quali vengono poste una sessantina di tonnellate di uranio.

La grafite è un minerale che ha il compito di rallentare i neutroni, in modo che possano colpire e disintegrare altri atomi di uranio e sostenere la reazione a catena. Il 2 dicembre 1942, in uno scantinato sotto le tribune di un campo sportivo abbandonato dell’Università di Chicago, l’esperimento ha successo.

Eugene Wigner, uno dei fisici del gruppo, apre un fiasco di Chianti tenuto in serbo per l’occasione, tira fuori dei bicchieri di carta e tutti bevono senza fare alcun brindisi.

Subito dopo Arthur Compton, il Nobel che ha affiancato Fermi, telegrafa a James Conant dell’Ufficio per la ricerca e lo sviluppo di Harvard la famosa frase in codice: “Il navigatore italiano è approdato nel Nuovo Mondo”.

L'ultima parte della biografia di Fermi scritta da Franco Rasetti così riporta:
“... Non ha molto scopo e forse anche ben poco senso cercare di esprimere un giudizio sull’opera di Enrico Fermi e sulla sua figura di scienziato e di uomo.
Le sue note e memorie originali sono state raccolte in due volumi di oltre duemila pagine, che costituiscono il più valido monumento: esse riguardano argomenti dei più diversi tipi, che vanno dalla termodinamica all’astrofisica, dall’elettrodinamica alla fisica atomica, dalla fisica molecolare a quella nucleare e alle sue applicazioni, dallo stato solido alla fisica delle particelle elementari.
In tutti questi campi Fermi ha apportato contributi essenziali talvolta teorici talvolta sperimentali, sempre con acuto spirito di naturalista aderente e interessato solo ai fatti della natura, con una sicurezza matematica, un’inventiva di sperimentatore e una solidità di ingegnere come nessun altro scienziato del nostro secolo.
Vissuto in un periodo di eventi storici drammatici, è stato portato dal suo stesso lavoro ad avere in essi una parte di primo piano, ma l’aspetto più importante della sua vita è stato quello della scoperta scientifica.
Le sue qualità di maestro, la sua semplicità nei rapporti umani, il suo spiccatissimo senso del dovere accompagnato da un entusiasmo eccezionale per lo studio della natura, il suo equilibrio e la sua energia quasi sovrumana hanno costituito aspetti della sua figura più difficili da trasmettere e far ricordare dei suoi risultati scientifici, ma sotto molti aspetti d’importanza non inferiore”.

Nella foto sotto, per la buona riuscita dell’esperimento di fissione dell’uranio il 2 dicembre 1942 a Chicago, Fermi (a sinistra) e colleghi stappano un fiasco di vino.

 

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4. Dalla pila alla bomba

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Fermi non è sicuro che sia possibile o consigliabile cercare di costruire un’arma atomica.

Tuttavia gli fa cambiare idea il timore che i fisici tedeschi a lui ben noti, come Werner Heisenberg, possano arrivare per primi a costruire una bomba.

Messe quindi da parte le sue riserve sull’impiego bellico del nucleare, si dedica con slancio alla progettazione dei reattori che producono il plutonio per il Progetto Manhattan.

Nell’estate del 1944 si trasferisce a Los Alamos, New Mexico, dove si unisce agli scienziati che progettano i primi ordigni nucleari.

Risolti diversi problemi teorici e pratici insorti nella fase finale del progetto, il 16 luglio 1945 assiste alla detonazione della prima bomba atomica, il cosiddetto Trinity test, effettuato ad Alamogordo, New Mexico.

Non è dato sapere se Fermi fosse al corrente degli imminenti lanci delle due bombe sul Giappone, ma cosa pensasse in proposito risulta da una lettera inviata poche settimane dopo all’amico Edoardo Amaldi: «Chi ha detto che la bomba atomica su Hiroshima è stato un orrore? Tutt’altro, quella terribile bomba è motivo di una certa soddisfazione perché così la scienza ha messo fine a una guerra mondiale che avrebbe potuto continuare ancora a lungo».

Dopo la guerra Fermi torna all’Università di Chicago, dove svolge innovativi esperimenti di fisica delle alte energie con il nuovo acceleratore di particelle costruito in loco.

L’estate lavora a Los Alamos con Edward Teller alla costruzione della bomba all’idrogeno (“Super”) ed è tra i primi a usare il computer per la simulazione di problemi fisici complessi.

Negli ultimi anni si dedica anche alla cosmologia, proponendo un meccanismo in grado di spiegare le enormi energie raggiunte dai raggi cosmici che permeano la nostra Galassia.

Quando si manifestano i primi sintomi di un tumore allo stomaco, probabilmente dovuto alle sue persistenti esposizioni alle radiazioni, è già troppo tardi. Muore nel 1954, a soli 53 anni.

L'elemento con Z = 100, scoperto da Albert Ghiorso (1915-2010) investigando la natura dei residui lasciati dall'esplosione della prima bomba all'idrogeno, fu chiamato Fermio in suo onore.

Una lapide commemorativa lo ricorda nella Basilica di Santa Croce a Firenze, nota per le numerose sepolture di artisti, scienziati e personaggi fondamentali della storia italiana.

Nella foto sotto, Fermi (primo a sinistra) con il modello della prima “pila a fissione”, composta da 45mila blocchi di grafite nei quali sono poste circa 60 tonnellate di uranio.

 

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5. Marito irritante e padre assente

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A differenza di molti colleghi, stravaganti e scostanti, Fermi era cordiale, amava il ballo, il tennis, le escursioni.

Ma come marito poteva essere frustrante e irritante, come chiarisce la moglie Laura nel suo libro Atomi in famiglia, pubblicato in inglese nel 1954, poco prima della morte di Enrico.

Sulla relazione, racconta invece David Schwartz in Enrico Fermi. L’ultimo uomo che sapeva tutto, pesarono le continue battute di spirito, le lunghe assenze da casa, la riluttanza a confidarsi con la moglie.

Fermi non era neanche il migliore dei padri. Non era di grande aiuto nell’allevare i bambini né sembra che Laura se lo aspettasse.

La figlia Nella gli era molto affezionata, ma persino lei ammette che a volte era un po’ freddo. Il figlio Giulio, invece, che non sopportava di vivere nell’ombra del padre, finì per distanziarsi il più possibile dalla famiglia.
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CURIOSITA'
Detti in suo nome:
Fermioni: categoria di particelle elementari.
Fermio: elemento chimico scoperto nelle ceneri del primo test della bomba a idrogeno (1952).
Fermi: sottomultiplo del metro in fisica nucleare.
Fermi gamma ray space telescope: satellite NASA per la rilevazione di radiazioni ad altissima energia.

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