Enrico Fermi, 1938: Nobel per la Fisica

E così oggi è il 10 dicembre 2018, eh? Vi sembrerà curioso sapere che proprio in questa data, ottant’anni fa, ebbe luogo un evento importantissimo per la storia della scienza (e in particolare per quella della fisica) italiana, in quanto fu proprio uno studioso nostro connazionale, Enrico Fermi, a ricevere l’ambitissimo premio Nobel. Mi sembrava in qualche modo appropriato omaggiarne il ricordo.

Enrico Fermi nacque a Roma nel 1901, ultimo di tre figli. Ebbe una sorella ed un fratello che morì presto, al quale era molto legato. Dimostrò fin da subito una memoria, un’intelligenza e una brama di conoscenza non comuni, soprattutto in fisica e matematica. Coltivò questa passione sia attraverso la lettura di trattati di livello universitario durante gli anni in cui studiò al liceo Umberto Primo di Roma sia tramite uno scambio epistolare con un amico del fratello maggiore. Al liceo seguì, nel 1919, il suo ingresso alla Scuola Normale Superiore di Pisa, con un tema su Caratteri distintivi dei suoni e loro cause. Qui approfondì relatività generale, fisica atomica e meccanica quantistica, non tralasciando gli strumenti matematici del calcolo tensoriale, indispensabili per i suoi studi.  Già durante il suo percorso universitario, che terminò nel 1922, Fermi diede prova di notevoli abilità, pubblicando i suoi primi articoli, e di versatilità, essendo capace di occuparsi sia di fisica teorica che di fisica sperimentale. In seguito, vinse delle borse di studio per periodi di ricerca all’estero scientificamente fecondi e fruttuosi, dapprima alla scuola di Max Born a Gottinga e successivamente a Leida, sotto la guida di Paul Ehrenfest. In questi soggiorni, la sua produzione fu intensa, anche se soggetta a forti critiche, soprattutto da parte di Niels Bohr. Questo fatto lo portò ad avere una forte antipatia verso il gruppo di Gottinga e la loro formalizzazione della meccanica dei quanti, nota come meccanica delle matrici. 

Fece, poi, ritorno in Italia, dove cercò di fare carriera accademica presso varie università italiane, come quella di Firenze, dove fu chiamato ad occupare la cattedra di fisica matematica, quella di Cagliari e quella di Roma, in cui provò a fondare una cattedra di fisica teorica. In questo periodo si dedicò anche a ricerche di fisica atomica, ma senza trascurare gli studi di meccanica quantistica, appassionatosi alla formalizzazione di Schrödinger sulla meccanica ondulatoria. Seguendo quest’analisi, portò grandi contributi alla meccanica statistica, determinando la distribuzione statistica a cui obbediscono delle particolari particelle elementari chiamate, in suo onore, fermioni. Questa è nota come statistica di Fermi-Dirac (visto che Dirac arrivò allo stesso risultato in modo indipendente). Nell’autunno del 1926, riuscì ad ottenere la cattedra in fisica teorica all’università di Roma e cercò di trasformare l’istituto, collocato in via Panisperna, in un polo d’avanguardia a livello globale. A questo scopo, si circondò di fisici giovanissimi e molto dotati come Edoardo Amaldi, Ettore Majorana ed Emilio Segrè, con cui avviò il gruppo ad oggi noto come “i ragazzi di via Panisperna”.  

Nel 1931 organizzò un congresso internazionale di fisica nucleare che ospitò personalità del calibro di Marie Curie, Niels Bohr, Werner Heisenberg e Wolfgang Pauli. Tale evento aveva lo scopo di mettere a fuoco le questioni non risolte e di discutere idee o eventuali soluzioni per vedere in che direzione spingere la ricerca in fisica nucleare.  

Nel 1934 il gruppo di via Panisperna cominciò a studiare la radioattività artificiale, bombardando i nuclei degli elementi allora conosciuti con dei neutroni, inserendo in mezzo prima un cuneo di piombo e, in un secondo momento, della paraffina per distinguere i protoni assorbiti da quelli diffusi. Procedendo in questo modo, venne scoperta la fissione nucleare dell’uranio, in cui un nucleo di uranio (o di un elemento chimico pesante) decade in frammenti più piccoli, cioè in nuclei di atomi di elementi più leggeri, con emissioni di energia e di radioattività. Fermi ebbe più successo con la paraffina in quanto sostanza ricca di idrogeno (il cui atomo ha un solo protone) e perciò molto efficace nel rallentare i neutroni-proiettili: tali particelle infatti venivano rallentate negli urti con i protoni e, dunque, la probabilità di essere catturati e di produrre reazioni nucleari era più alta, visto che questa cresce con la diminuzione della velocità. Alla base di tutto questo stava la definizione di neutroni termici o lenti, che sono appunto neutroni con energia cinetica bassa (e quindi temperatura intorno a quella ambiente). Proprio per questa scoperta, Fermi venne insignito del Premio Nobel per la Fisica il 10 dicembre 1938 dall’Accademia Reale Svedese delle scienze di Stoccolma.  

Ciononostante, anche a causa del progressivo deterioramento delle condizioni politiche in Italia e del crescente isolamento politico e scientifico di Fermi, la sua attività di ricerca venne ostacolata e non finanziata. Inoltre, la moglie dello scienziato era ebrea, quindi soggetta alle leggi razziali. Egli fu quindi costretto a decidere di lasciare l’Italia alla volta degli Stati Uniti non appena ritirato il premio. Qui collaborò al Progetto Manhattan e alla creazione di un’arma nucleare basata sulla fissione, ignaro degli effetti distruttivi di enorme portata che queste avrebbero provocato. Dopo la guerra, in alcune delle lettere che scrisse ad Edoardo Amaldi, è possibile vedere come sperasse in un utilizzo di tali scoperte migliore di quello bellico: “Noi tutti speriamo che l’uso futuro di queste nuove invenzioni sia su base ragionevole e serva a qualche cosa di meglio che a rendere le relazioni internazionali ancora più difficili di quello che sono state fino ad ora.”.   

Morì nel 1954, a Chicago, per un cancro allo stomaco. 

                                                                                                                                                                                                                      A cura di Marco Ravenna, il Pesce Chirurgo

Lascia un commento