Enrico Fermi e il premio Nobel per la ricerca sui neutroni lenti

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Nell’occasione dell’anniversario della scomparsa del grande fisico italiano Enrico Fermi (il 28 novembre 1954) proponiamo un breve approfondimento su una sua ricerca fondamentale che gli valse il conferimento del Premio Nobel per la fisica nel 1938 e che fu essenziale per il successivo sviluppo dell’energia atomica.

fermi_fisicaEnrico Fermi ebbe la sua formazione universitaria proprio alla Scuola Normale Superiore, è noto che il suo tema di ammissione su “Caratteri distintivi dei suoni e loro cause” lasciò sbalordita la commissione esaminatrice, che gli assegnò il primo posto in graduatoria. Era già evidente che questo precoce diciassettenne sarebbe diventato un grande scienziato. Ancora oggi il tema di Enrico Fermi attira l’attenzione del pubblico, ed è stato esposto in attività del Progetto VIS realizzate in collaborazione con la Biblioteca e l’Archivio della SNS.

Dopo il periodo di formazione alla SNS, e contratti di ricerca a Gottinga, Leida e Firenze, Fermi nel 1926 vinse la cattedra di fisica teorica a Roma e, assieme ai suoi più stretti collaboratori, noti come i “ragazzi di via Panisperna”, trasformò il laboratorio che si trovava in quella famosa via di Roma in un centro di avanguardia a livello mondiale. A partire dal 1934 il gruppo di Fermi cominciò a lavorare sulla radioattività artificiale. Questo fenomeno era stato scoperto da Irene Curie e suo marito Frederic Joliot nel gennaio del 1934, che avevano bombardato vari elementi chimici di particelle α (ossia nuclei di Elio, composti da due protoni e due neutroni). Fermi decise invece di bombardare i vari elementi con neutroni, particelle a carica neutra che sono tra i costituenti dei nuclei atomici. A seguito del bombardamento i neutroni venivano assorbiti dai nuclei bersaglio, che emettevano poi una particella α dando luogo a un nuovo elemento radioattivo con numero atomico più piccolo di due unità rispetto a quello di partenza. In breve tempo, con una serie di articoli, Fermi e il suo gruppo pubblicarono i risultati per numerosi elementi (tra cui l’uranio, con numero atomico 92), identificando molti nuovi elementi radioattivi e faticando non poco a interpretare correttamente questa mole di dati. In effetti il gruppo a questo punto, per la prima volta nella storia aveva già compiuto la fissione del nucleo di uranio, ma interpretò erroneamente il risultato come creazione di due elementi nuovi!

I risultati del gruppo di Fermi ebbero un grande risalto nell’intera comunità scientifica. Curiosamente Fermi, fisico teorico di formazione, raggiunse risultati importantissimi anche nella fisica sperimentale. E’ nota una sua frase riguardo gli esperimenti di fisica: “Ci sono soltanto due possibili conclusioni: se il risultato conferma le ipotesi, allora hai appena fatto una misura; se il risultato è contrario alle ipotesi, allora hai fatto una scoperta.

enrico-fermi-chalkboard_0E una fondamentale scoperta, che avrebbe cambiato la storia dell’umanità, Fermi la fece per caso, il 20 ottobre 1934. Quella mattina rimase da solo a fare le misure, e con una intuizione inspiegabile persino a lui, non motivata da un ragionamento conscio, sostituì all’interno dell’esperimento un cuneo di piombo, da inserire tra la sorgente di neutroni e il bersaglio, con un pezzo di paraffina. Il risultato fu incredibile, i contatori Geiger impazzirono, e l’induzione di radioattività risultò enormemente più efficace.

Fermi aveva appena usato neutroni lenti per il bombardamento di un nucleo. La paraffina, ricca di idrogeno (ossia di protoni), “rallentava” con una serie di urti elastici i neutroni incidenti, amplificando la loro efficacia nel produrre la radioattività artificiale sul bersaglio. Fermi e i suoi brevettarono il 26 ottobre 1935 il processo di produzione di sostanze radioattive artificiali mediante bombardamento di neutroni lenti. Questa scoperta fu determinante per il successivo sviluppo dell’energia atomica. L’attività del gruppo proseguì per qualche anno con la ricerca della comprensione del gran numero di attività indotte nel torio e nell’uranio. Dopo la promulgazione delle leggi razziali nel 1938 Fermi emigrò negli Stati Uniti dove continuò con grande successo le sue ricerche. Il 10 dicembre del 1938, due settimane prima di trasferirsi negli USA, Enrico Fermi ricevette, a soli 37 anni, il premio Nobel per la fisica.

Autore: Marcos Valdes

 

Author: Marcos Valdes

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