Enrico Fermi

Enrico Fermi

Enrico Fermi (poł. lat 40.)
Państwo działania	Włochy, Stany Zjednoczone
Data i miejsce urodzenia	29 września 1901 Rzym
Data i miejsce śmierci	28 listopada 1954 Chicago
doktor
Specjalność: fizyka
Alma Mater	Scuola Normale di Pisa
Uczelnia	Uniwersytet Rzymski „La Sapienza”, Columbia University, University of Chicago
Odznaczenia
Nagrody
Nagroda Nobla w dziedzinie fizyki Medal Hughesa
Multimedia w Wikimedia Commons

Enrico Fermi (ur. 29 września 1901 w Rzymie, zm. 28 listopada 1954 w Chicago^[1]) – włoski fizyk teoretyczny i doświadczalny, laureat Nagrody Nobla z dziedziny fizyki w roku 1938, za wytworzenie w reakcjach z neutronami nowych pierwiastków promieniotwórczych^[2].

Urodził się w Rzymie. Jego ojciec, Alberto Fermi, był urzędnikiem kolejowym i doszedł do stanowiska kierownika oddziału. Matka, Ida Fermi, z d. de Gattis była nauczycielką^[3]. Była osobą bardzo inteligentną i miała duży wpływ na swoje dzieci. Enrico miał dwoje starszego rodzeństwa: Marię (ur. 1899) i Giulia (1900–1915)^[4].

Gdy miał 6 lat, rozpoczął naukę w świeckiej szkole podstawowej. Był bardzo utalentowany, zwłaszcza matematycznie. Po ukończeniu 5-letniego gimnazjum i 3-letniego liceum, w 1918 r. rozpoczął studia w Scuola Normale di Pisa. Jego praca na egzaminie wstępnym, dotycząca charakterystyki dźwięku, zwróciła uwagę egzaminatora, gdyż była napisana na poziomie rozprawy doktorskiej – Fermi wyprowadził układ równań różniczkowych cząstkowych dla drgającego pręta, a następnie zastosował analizę Fouriera do ich rozwiązania. Na studiach jego mentorem był fizyk, prof. Luigi Puccianti(inne języki), który wspominał później, że to raczej Fermi uczył jego, niż on Fermiego. Pierwszy artykuł naukowy Fermiego został opublikowany w 1921 r.^[4] W 1922 r. uzyskał stopień doktora magna cum laude za rozprawę dotyczącą jego eksperymentów z promieniowaniem rengenowskim^[3].

Po spędzeniu jakiegoś czasu za granicą, w Getyndze i Lejdzie, powrócił do Włoch i po początkowych niepowodzeniach został mianowany profesorem fizyki Uniwersytetu Sapienza w Rzymie. Już sama ta nominacja była nie lada osiągnięciem dla kogoś tak młodego, zważywszy na tradycyjny i biurokratyczny charakter włoskich uniwersytetów. Zawdzięczał ją bez wątpienia swojej reputacji, ugruntowanej już blisko 30 ważnymi publikacjami, oraz poparciu, jakiego mu udzielał O.M. Corbino, najwybitniejszy wówczas włoski fizyk, a do tego senator. Corbino zdecydowany był zmodernizować fizykę włoską i umiał dostrzec, że Fermi, pomimo młodego wieku, idealnie się do tego nadaje. W 1938 roku, po otrzymaniu Nagrody Nobla, wyemigrował do USA, ponieważ obawiał się o losy swojej żony, Laury, która miała pochodzenie żydowskie. Od 1939 roku był profesorem Columbia University w Nowym Jorku, a w latach 1941–1946 Uniwersytetu w Chicago. Zajmował się fizyką jądrową. Był współtwórcą pierwszego na świecie reaktora jądrowego (Chicago) – zaprojektował go i uruchomił 2 grudnia 1942 – i bomby atomowej (pracował nad nią w ośrodku badawczym w Los Alamos). Opracował mikroskopowy rozkład prawdopodobieństwa fermionów (statystyka Fermiego-Diraca), nazwanych tak na jego cześć. W ostatnich latach życia był wraz ze Stanisławem Ulamem inicjatorem pierwszych doświadczeń komputerowych. Zmarł na raka żołądka, po długiej chorobie, zachowując, według wspomnień Ulama, do końca jasność myśli i obiektywność sądów.

Na jego cześć mianem „ferm” (łac. fermium, skr. Fm) nazwano pierwiastek chemiczny o l.a. 100, odkryty wśród produktów rozpadu pierwszej amerykańskiej bomby wodorowej. Również pozaukładowa jednostka długości w fizyce jądrowej odpowiadająca 1 femtometrowi nazwana została „fermi” (f).

Wedle raportu Fermiego z 1934 r., umieścił on – raczej intuicyjnie niż z przyczyn racjonalnych – parafinę pomiędzy źródłem neutronów a bombardowanym przez nie celem.

Nie było w tym przeczucia ani świadomego rozumowania... przypadkowo wziąłem kawałek parafiny.

W wyniku tego doszło do zwiększenia intensywności oddziaływania neutronów od kilkudziesięciu do kilkuset razy. Tak Fermi zetknął się przypadkowo ze spowolnionymi neutronami. Spowolnienie to nastąpiło wskutek zderzenia się neutronów z lekkimi cząsteczkami węglowodorów, dzięki czemu te pierwsze pozostawały w sąsiedztwie bombardowanego jądra dostatecznie długo, by zwiększyć szansę ich wchłonięcia przez jądro.

Właśnie za te badania, mające na celu „odkrycie nowych substancji promieniotwórczych... i odkrycie selektywnego działania spowolnionych neutronów” Fermi otrzymał w 1938 Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki. Przeoczył jednakże zjawisko o wielkim znaczeniu. Podczas systematycznych prób napromieniowywania różnych pierwiastków, Fermi i jego koledzy zbombardowali spowolnionymi neutronami również uran. Nieuchronnie doprowadziło to do rozszczepienia jądrowego, ale Fermi uważał, że doszło do powstania pierwiastków transuranowych i w przemówieniu z okazji odbierania Nagrody Nobla nawiązał do rzekomego wyprodukowania przez siebie pierwiastków o liczbach atomowych 93 i 94, które nazwał ausonium i hesperium. Tymczasem już w 1938 r. Otto Hahn i Lise Meitner jako pierwsi zdali sobie sprawę, że w tego rodzaju reakcjach dochodzi do rozszczepienia jądra atomowego.

W 1953 roku American Astronomical Society przyznało mu nagrodę Henry Norris Russell Lectureship.

W dziedzinie teorii głównym osiągnięciem Fermiego była teoria rozpadu beta. Jest to proces zachodzący w nietrwałym jądrze atomowym, podczas którego dochodzi do przemiany neutronu w proton oraz emisji elektronu i antyneutrina (n→p+e+ν). Fermi poddał go wnikliwej analizie, w wyniku której wprowadził do nauki nowy rodzaj siły – oddziaływanie słabe. Opublikował tę pracę w 1933 po włosku, gdyż jej oryginalna wersja – angielska – została odrzucona przez czasopismo Nature jako zbyt spekulatywna.

W Ameryce Fermi wkrótce został wciągnięty w przedsięwzięcie zmierzające do uzyskania kontrolowanej łańcuchowej reakcji jądrowej. W 1942 udało mu się zbudować pierwszy reaktor jądrowy na stadionie University of Chicago w Stagg Field. Przy użyciu grafitu, jako moderatora, Fermi i jego zespół przystąpili do konstruowania stosu atomowego. Składał się on z około 40 000 bloków grafitowych – specjalnie do tego celu wyprodukowanych, aby wykluczyć możliwość zanieczyszczeń – w których wydrążono około 22 000 otworów, by w nich umieścić kilka ton uranu. 2 grudnia 1942 o godzinie 14:20 rozpoczęła się era atomowa, gdyż właśnie wtedy uruchomiono stos Fermiego, w którym przez 28 minut dochodziło do samopodtrzymującej się reakcji łańcuchowej. W historycznym telefonie, jaki po tym nastąpił, Artur Compton powiadomił dyrekcję przedsięwzięcia, Conanta, że „włoski żeglarz wylądował w nowym świecie, a krajowcy okazali się przyjaźni”^[5].

Fermi nadal pracował nad projektem Manhattan i był świadkiem pierwszego wybuchu bomby atomowej w lipcu 1945 na pustyni w stanie Nowy Meksyk. Wykonał prosty, ale bardzo pomysłowy pomiar mocy wybuchu, w chwili nadejścia fali uderzeniowej wypuszczając z dłoni garść skrawków papieru. Na podstawie ich przemieszczenia (ok. 2,5 metra) oszacował moc wybuchu na ok. 10 kiloton TNT^[6]. Za udział w projekcie Manhattan został odznaczony Medalem za Zasługi^[7].

Po wojnie Fermi przyjął katedrę fizyki w University of Chicago i wykładał tam aż do śmierci. Zmarł na raka żołądka w wieku 53 lat w Chicago. Jego nazwisko zostało na różne sposoby upamiętnione, m.in. w terminologii naukowej (pierwiastek o liczbie atomowej 100 – ferm, jednostka długości wynosząca 10-¹³ cm – fermi, cząstki subatomowe – fermiony) Nazwę Fermilab nosi też Państwowe Laboratorium Przyśpieszenia Cząstek Elementarnych w Batavii, w pobliżu Chicago. W technologii informatycznej jego nazwisko upamiętniła firma NVIDIA nadając nazwę kodową Fermi procesorom graficznym zastosowanym w kartach GeForce serii 400 i 500. Imieniem Fermiego nazwano też kosmiczne obserwatorium promieniowania gamma GLAST.

 Wykaz literatury uzupełniającej: Enrico Fermi.

• fermion
• teoria Fermiego
• Fermilab
• rezonans Fermiego
• paradoks Fermiego
• złota reguła Fermiego
• Nagroda Enrica Fermiego

• Samuel KingS.K. Alison Samuel KingS.K., Enrico Fermi, 1901–1954, „Biographical Memoirs of the National Academy of Sciences”, 30, 1957, s. 125–155, OCLC 11772127 [dostęp 2026-02-05]  (ang.).
• RichardR. Rhodes RichardR., Jak powstała bomba atomowa, Prószyński i S-ka, 2000, ISBN 83-7255-131-6 .

[[]]