Enrico Fermi

Chi era

Enrico Fermi è stato un fisico nato a Roma e diventato cittadino statunitense. Fu un teorico e al tempo stesso uno sperimentatore, caso raro nella scienza del Novecento. A lui si devono la statistica che porta il suo nome e quella di Dirac, la teoria del decadimento beta e la scoperta dell’effetto dei neutroni rallentati. A Chicago guidò il gruppo che nel 1942 mise in funzione il primo reattore nucleare. Nel 1938 ricevette il premio Nobel per la fisica. Lo si ricorda anche come maestro: attorno a lui si formarono i «ragazzi di via Panisperna» e, più tardi, allievi che a loro volta vinsero il Nobel.

Infanzia e famiglia

Nacque a Roma il 29 settembre 1901, ultimo di tre figli. Il padre, Alberto Fermi, lavorava in un ministero; la madre, Ida De Gattis, era maestra elementare. Secondo Wikipedia in italiano mostrò presto una memoria fuori dal comune. Con il fratello Giulio, di un anno più grande, costruiva piccoli motori elettrici e giocava con apparecchi meccanici. Nel 1915 Giulio morì durante un’operazione alla gola, e Wikipedia in italiano racconta che Enrico cercò sollievo nello studio, tanto da finire il ginnasio con un anno di anticipo.

Al mercato di Campo de’ Fiori trovò un trattato di fisica in latino, di novecento pagine, scritto da un gesuita dell’Ottocento: lo studiò così a fondo che dentro i due volumi sono rimasti i suoi appunti. Un collega del padre, l’ingegnere Adolfo Amidei, notò il talento del ragazzo e gli prestò testi universitari di geometria, analisi e meccanica. Fu lui a consigliargli di tentare il concorso per la Scuola normale superiore di Pisa anziché iscriversi a Roma.

Formazione

Nel 1918, a diciassette anni, vinse il concorso e entrò alla Normale di Pisa. Il tema della prova riguardava le caratteristiche dei suoni, e secondo Wikipedia in italiano lo svolse con una padronanza matematica tale da lasciare sorpresa la commissione. Negli anni pisani studiò relatività, meccanica quantistica e fisica atomica. Nel 1921, ancora studente, pubblicò i primi lavori sulla rivista Il Nuovo Cimento. Si laureò il 4 luglio 1922 con una tesi sperimentale sui raggi X, discussa con Luigi Puccianti. La Treccani, nella voce dell’Enciclopedia on line, lo definisce un autodidatta, formato quasi solo sui libri.

Dopo la laurea passò alcuni mesi a Gottinga presso Max Born, nel 1923, con una borsa di studio del governo italiano. Wikipedia in italiano riferisce che il soggiorno non fu molto fruttuoso, e ne riporta spiegazioni diverse. Nel 1924, con una borsa della Fondazione Rockefeller, andò a Leida da Paul Ehrenfest, dove conobbe Einstein e Lorentz. Tornato in Italia, insegnò a Firenze fisica matematica; nel 1926 vinse il concorso per la prima cattedra italiana di fisica teorica e dal 1927 insegnò a Roma.

Gli anni di via Panisperna

Alla fine del 1925 Fermi scrisse il lavoro sulla quantizzazione del gas perfetto, in cui applicò il principio di esclusione di Pauli alle particelle di un gas. Ne uscì la statistica oggi detta di Fermi-Dirac, cui obbediscono i fermioni (come l’elettrone, il protone e il neutrone). Paul Dirac ci arrivò per conto suo, con circa sei mesi di ritardo, secondo Wikipedia in italiano.

A Roma, insieme a Orso Mario Corbino, direttore dell’Istituto di fisica, costruì un gruppo giovane: Franco Rasetti, Emilio Segrè, Edoardo Amaldi, Ettore Majorana, più tardi Bruno Pontecorvo e il chimico Oscar D’Agostino. Furono detti «i ragazzi di via Panisperna», perché l’Istituto sorgeva in quella strada. Fermi sposò Laura Capon nel luglio del 1928; secondo Wikipedia in inglese ebbero due figli, Nella (gennaio 1931) e Giulio (febbraio 1936). Nel 1929 Mussolini lo nominò accademico d’Italia.

Nel 1931 organizzò a Roma un grande congresso internazionale di fisica nucleare, con scienziati come Marie Curie, Bohr, Heisenberg e Pauli. Alla fine del 1933 pubblicò la teoria del decadimento beta: Wikipedia in italiano riferisce che la rivista Nature la rifiutò perché ritenuta troppo lontana dalla realtà fisica, e che comparve allora in italiano e in tedesco. Questa teoria diede inizio allo studio delle interazioni deboli.

I neutroni lenti

Dopo la scoperta della radioattività artificiale da parte di Irène Curie e Frédéric Joliot, nel 1934 il gruppo cominciò a bombardare gli elementi con i neutroni, e in poco tempo ne irradiò circa sessanta, secondo Wikipedia in italiano. Il 20 ottobre 1934 Fermi, solo in laboratorio, decise all’ultimo momento di interporre un pezzo di paraffina al posto di un cuneo di piombo. L’effetto fu enorme: i neutroni rallentati dagli atomi di idrogeno rendevano molto più probabile la reazione. Wikipedia in italiano nota che non è chiaro perché scelse la paraffina e che neppure lui seppe spiegarlo. Il blocco usato per quella prova si conserva al museo di fisica della Sapienza.

Nello stesso periodo, bombardando l’uranio, il gruppo credette di aver creato elementi nuovi, che battezzò esperio e ausonio. In realtà, spiega Wikipedia in italiano, si trattava di prodotti della fissione nucleare, come aveva suggerito la chimica tedesca Ida Noddack. Il brevetto sui neutroni lenti porta la data del 26 ottobre 1935.

Il Nobel e la partenza dall’Italia

Dopo il 1935 il gruppo si sciolse: Rasetti, Segrè e Pontecorvo lasciarono Roma. Nel 1937 morì Corbino, e nel 1938 la proposta di Fermi di dotare l’Italia di un acceleratore fu respinta per mancanza di fondi. Dal luglio di quell’anno arrivarono il manifesto della razza e le leggi razziali. Laura Capon era ebrea e la famiglia decise di lasciare il paese. Il 10 novembre 1938 Fermi seppe di aver vinto il Nobel per la fisica, a trentasette anni; la premiazione a Stoccolma si tenne il 10 dicembre. Dalla Danimarca la famiglia s’imbarcò per New York, dove sbarcò il 2 gennaio 1939 (Wikipedia in italiano).

Gli Stati Uniti e il Progetto Manhattan

Alla Columbia University, il 25 gennaio 1939, Fermi fu fra gli autori del primo esperimento americano di fissione. Poi si spostò a Chicago e lavorò alla costruzione di una pila di uranio e grafite. Il 2 dicembre 1942, alle 15:25 secondo Wikipedia in italiano, nel campo da racchette sotto le tribune dello Stagg Field, la prima reazione a catena autosostenuta si avviò: era la Chicago Pile-1. Arthur Compton avvisò il responsabile del comitato di ricerca con un messaggio in codice che parlava di un navigatore italiano sbarcato nel nuovo mondo. Nel 1944, ricorda la biografia sul sito del Nobel, Fermi divenne cittadino americano.

Fermi fu presente quando entrarono in funzione il reattore di Oak Ridge (1943) e quello di Hanford (1944). A Los Alamos diresse la divisione F. Il 16 luglio 1945 assistette al test Trinity e stimò la potenza dell’esplosione lasciando cadere strisce di carta e misurando fin dove le spostava il soffio: calcolò circa dieci chilotoni, mentre quella reale fu di circa 18,6 (Wikipedia in inglese). In quei mesi sedette anche nel gruppo di quattro scienziati che consigliava il comitato incaricato di decidere sull’impiego della bomba contro il Giappone; Wikipedia in italiano scrive che questi consiglieri non ritennero convincente il rapporto Franck, favorevole a una dimostrazione senza vittime.

Dopo la guerra

Nel dopoguerra Fermi tornò all’insegnamento a Chicago e contribuì a fondare il nuovo istituto di studi nucleari. Fece parte del comitato consultivo della Commissione per l’energia atomica, presieduto da Oppenheimer, e si oppose allo sviluppo della bomba all’idrogeno, per ragioni sia morali sia tecniche (Wikipedia in italiano). Nel 1954, interpellato nell’inchiesta su Oppenheimer, parlò brevemente a suo favore (Dizionario biografico degli italiani). Tornò in Italia nel 1949 per un convegno a Como e nel 1954, già malato, per un corso sui mesoni e i nucleoni alla Villa Monastero di Varenna, oggi sede della scuola di fisica che porta il suo nome.

Le opere e i riconoscimenti

• 1922 — la laurea a Pisa con una tesi sui raggi X
• 1925-1926 — la statistica di Fermi-Dirac
• 1928 — l’Introduzione alla fisica atomica, manuale di Zanichelli
• 1933-1934 — la teoria del decadimento beta
• 1934 — la radioattività provocata dai neutroni e l’effetto dei neutroni lenti
• 1938 — il premio Nobel per la fisica
• 1942 — la Chicago Pile-1, il primo reattore nucleare
• 1946 — la Medal for Merit, per il lavoro nel Progetto Manhattan (Wikipedia in inglese)
• 1947 — la Medaglia Franklin
• 1954 — la Medaglia Max Planck

La morte

Nell’ottobre 1954 i medici del Billings Memorial Hospital di Chicago gli diagnosticarono un tumore allo stomaco; dopo un intervento esplorativo tornò a casa. Wikipedia in italiano e in inglese e Britannica indicano il 28 novembre 1954 come data della morte, a cinquantatré anni, nella sua casa di Chicago. Il Dizionario biografico degli italiani della Treccani scrive invece il 29 novembre: la divergenza è tra fonti, e qui si seguono Wikipedia, Wikidata e Britannica. Un compagno di lavoro, Eugene Wigner, riferì che dieci giorni prima Fermi gli aveva detto di sperare che non durasse molto (Wikipedia in italiano).

Alla cappella dell’Università di Chicago si tenne un servizio funebre: parlarono tra gli altri Samuel Allison, Emilio Segrè e Herbert Anderson (Wikipedia in inglese). Poi i familiari accompagnarono la salma nella sepoltura, in forma privata.

Dove riposa

Fermi è sepolto nell’Oak Woods Cemetery di Chicago, come scrivono Wikipedia in italiano e in inglese; il Dizionario biografico degli italiani annota solo che riposa a Chicago. Wikipedia in italiano descrive la lapide come molto semplice e quasi anonima: porta il nome, la parola «Physicist» e gli anni 1901-1954.

In Italia una targa di bronzo lo ricorda nella basilica di Santa Croce a Firenze, il tempio delle glorie italiane.

L’eredità

Il suo nome è in molti luoghi e concetti della fisica: il fermio, elemento numero 100 della tavola periodica; i fermioni; l’unità di lunghezza chiamata fermi; il paradosso e i «problemi» di Fermi, quei calcoli a spanne che insegnò ai suoi allievi. Wikipedia in inglese ricorda che il laboratorio di Batavia, in Illinois, fu intitolato a lui nel 1974 (Fermilab) e che il telescopio spaziale per i raggi gamma ebbe il suo nome nel 2008. Esistono inoltre il premio statunitense Enrico Fermi, un istituto dell’Università di Chicago, un cratere lunare e l’asteroide 8103 Fermi. Time lo inserì nel 1999 fra le cento personalità del Novecento. Tra i suoi allievi, Wikipedia in italiano elenca otto premi Nobel, fra cui Segrè, Chamberlain, Lee e Yang.

Date da ricordare

• 29 settembre 1901 — nasce a Roma
• 4 luglio 1922 — si laurea a Pisa
• 20 ottobre 1934 — l’esperimento con la paraffina a Roma
• 10 dicembre 1938 — riceve il Nobel per la fisica a Stoccolma
• 2 dicembre 1942 — la Chicago Pile-1 diventa critica
• 16 luglio 1945 — è presente al test Trinity
• 28 novembre 1954 — muore a Chicago (il 29 secondo il Dizionario biografico degli italiani)