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BIOGRAFÍAS DE GRANDES CIENTÍFICOS
Fermi Enrico. biografia de un cientifico
Directorio / Biografías de grandes científicos.
“El gran físico italiano Enrico Fermi”, escribió Bruno Pontecorvo, “ocupa un lugar especial entre los científicos modernos: en nuestro tiempo, cuando se ha vuelto típica una estrecha especialización en la investigación científica, es difícil señalar a un físico igualmente universal que fuera Fermi. Incluso se podría decir que la aparición en el campo científico del siglo XX de una persona que ha hecho una contribución tan enorme al desarrollo de la física teórica, la física experimental, la astronomía y la física técnica, es un fenómeno más bien único que extraño. Enrico Fermi nació el 29 de septiembre de 1901 en Roma. Era el menor de tres hijos de un empleado ferroviario, Alberto Fermi, y de soltera Ida de Gattis, maestra. Ya de niño, Enrico mostró una gran aptitud para las matemáticas y la física. Su destacado conocimiento en estas ciencias, adquirido principalmente como resultado de la autoeducación, le permitió recibir una beca en 1918 e ingresar a la Escuela Normal Superior de la Universidad de Pisa. Luego, bajo el patrocinio del Senador Corbino, Profesor Asociado del Instituto de Física de la Universidad de Roma, Enrico recibió un puesto temporal como profesor de matemáticas para químicos en la Universidad de Roma. En 1923 recibió un viaje de negocios a Alemania, a Göttingen, a Max Born. Fermi no se siente muy confiado, y sólo el gran apoyo moral de Ehrenfest, con quien estuvo en Leiden de septiembre a diciembre de 1924, le ayudó a creer en su vocación de físico. Al regresar a Italia, Fermi trabajó desde enero de 1925 hasta el otoño de 1926 en la Universidad de Florencia. Aquí recibe su primer título de "profesor asociado libre" y, lo más importante, crea su famoso trabajo sobre estadística cuántica. En diciembre de 1926 asumió el cargo de profesor en la recién creada cátedra de física teórica de la Universidad de Roma. Aquí organizó un equipo de jóvenes físicos: Rasetti, Amaldi, Segre, Pontecorvo y otros, que conformaron la escuela italiana de física moderna. Cuando se estableció la primera cátedra de física teórica en la Universidad de Roma en 1927, Fermi, que logró ganar prestigio internacional, fue elegido su director. En 1928, Fermi se casó con Laura Capon, perteneciente a una conocida familia judía de Roma. El matrimonio Fermi tuvo un hijo y una hija. Aquí, en la capital de Italia, Fermi reunió a varios científicos eminentes a su alrededor y fundó la primera escuela de física moderna del país. En los círculos científicos internacionales, comenzó a llamarse grupo de Fermi. Dos años más tarde, Fermi fue designado por Benito Mussolini para el puesto honorífico de miembro de la recién creada Real Academia de Italia. En la década de 1932, generalmente se aceptaba que un átomo contiene dos tipos de partículas cargadas: electrones negativos, que giran alrededor del núcleo de protones positivos. Los físicos estaban interesados en saber si el núcleo podría contener una partícula desprovista de carga eléctrica. Los experimentos para detectar una partícula eléctricamente neutra culminaron en XNUMX cuando James Chadwick descubrió el neutrón, que los físicos, especialmente Werner Heisenberg, reconocieron casi de inmediato como el compañero nuclear del protón. En 1934, Frédéric Joliot e Irene Joliot-Curie descubrieron la radiactividad artificial. Al bombardear los núcleos de boro y aluminio con partículas alfa, crearon por primera vez nuevos isótopos radiactivos de elementos conocidos. Este descubrimiento causó una amplia resonancia, y en poco tiempo se obtuvieron una serie de nuevos isótopos radiactivos. Sin embargo, si los átomos son bombardeados con partículas cargadas, para superar la repulsión eléctrica, las partículas cargadas deben acelerarse en aceleradores potentes y costosos. Los electrones incidentes son repelidos por los electrones atómicos, y los protones y las partículas alfa son repelidos por el núcleo de la misma manera que las cargas eléctricas del mismo nombre son repelidas. Fermi apreció la importancia del neutrón como un poderoso medio para iniciar reacciones nucleares. Como el neutrón no tiene carga eléctrica, no hay necesidad de aceleradores. En la primavera de 1934, Fermi comenzó a irradiar elementos con neutrones. Fue inesperado y audaz. “Recuerdo”, escribió O. Frisch, “que mi reacción y la reacción de muchos otros fue escéptica: el experimento de Fermi parecía inútil, porque había muchos menos neutrones que partículas alfa”. En la primera comunicación, fechada el 25 de marzo de 1934, Fermi informó que bombardeando aluminio y flúor obtuvo isótopos de sodio y nitrógeno que emiten electrones (y no positrones, como en Joliot-Curie). El método de bombardeo de neutrones demostró ser muy efectivo, y Fermi escribió que esta alta eficiencia de fisión "compensa completamente la debilidad de las fuentes de neutrones existentes en comparación con las fuentes de partículas alfa y protones". Logró activar 47 de los sesenta y ocho elementos estudiados por este método. Animado por el éxito, emprendió, en colaboración con F. Rasetti y O. d'Agostino, el bombardeo neutrónico de elementos pesados: torio y uranio. "Los experimentos han demostrado que ambos elementos, previamente purificados de las impurezas activas habituales, pueden activarse fuertemente cuando son bombardeados con neutrones". Al bombardear uranio, el elemento noventa y dos, el elemento natural más pesado, produjeron una mezcla compleja de isótopos. El análisis químico no detectó en él isótopos de uranio ni isótopos del elemento vecino (además, los resultados del análisis excluyeron la presencia de todos los elementos con números del 86 al 91). Surgió la sospecha de que los experimentadores habían logrado obtener por primera vez un nuevo elemento artificial de número atómico 93. Para disgusto de Fermi, el director del laboratorio, Orso Corbino, anunció la síntesis exitosa del noventa y tres elemento sin esperar a que pruebas de control En realidad, Fermi no logró obtenerlo. Pero él, sin saberlo, provocó la fisión del uranio, partiendo el pesado núcleo en dos o más fragmentos y otros fragmentos. La fisión de uranio fue descubierta en 1938 por Otto Hahn, Lise Meitner y Fritz Strassmann. Rutherford siguió los experimentos de Fermi con gran interés. Ya el 23 de abril de 1934 le escribió: "Sus resultados son muy interesantes y no hay duda de que en el futuro podremos obtener más información sobre el mecanismo real de estas transformaciones". El 22 de octubre de 1934, Fermi hizo un descubrimiento fundamental. Al colocar una cuña de parafina entre la fuente de neutrones y el cilindro de plata activado, Fermi notó que la cuña no disminuía la actividad de los neutrones, sino que la aumentaba ligeramente. Fermi concluyó que este efecto aparentemente se debía a la presencia de hidrógeno en la parafina y decidió probar cómo una gran cantidad de elementos que contienen hidrógeno afectaría la actividad de división. Habiendo llevado a cabo el experimento primero con parafina y luego con agua, Fermi constató un aumento de la actividad cientos de veces. Los experimentos de Fermi revelaron la enorme eficiencia de los neutrones lentos. Pero, además de notables resultados experimentales, en el mismo año Fermi logró notables logros teóricos. Ya en el número de diciembre de 1933, sus pensamientos preliminares sobre la desintegración beta se publicaron en una revista científica italiana. A principios de 1934, se publicó su artículo clásico "Sobre la teoría de los rayos beta". El resumen del artículo del autor dice: "Se propone una teoría cuantitativa de la desintegración beta basada en la existencia de neutrinos, mientras que la emisión de electrones y neutrinos se considera por analogía con la emisión de un cuanto de luz por un átomo excitado en la teoría de la radiación. Las fórmulas se derivan de la vida útil del núcleo y de la forma del espectro continuo de rayos beta; las fórmulas obtenidas se comparan con el experimento". Fermi en esta teoría dio vida a la hipótesis del neutrino y al modelo protón-neutrón del núcleo, aceptando también la hipótesis del espín isotónico propuesta por Heisenberg para este modelo. Basado en las ideas expresadas por Fermi, Hideki Yukawa predijo en 1935 la existencia de una nueva partícula elemental, ahora conocida como pi-mesón o pión. Al comentar sobre la teoría de Fermi, F. Razetti escribió: "La teoría que construyó sobre esta base resultó ser capaz de resistir casi sin cambios dos décadas y media del desarrollo revolucionario de la física nuclear. Uno podría notar que una teoría física rara vez nace en tal forma final". Mientras tanto, en Italia, la dictadura fascista de Mussolini ganaba cada vez más fuerza. En 1935, la agresión italiana contra Etiopía dio lugar a sanciones económicas por parte de los miembros de la Sociedad de Naciones, y en 1936 Italia formó una alianza con la Alemania nazi. El grupo de Fermi en la Universidad de Roma comenzó a desintegrarse. Tras la aprobación de leyes civiles antisemitas por parte del gobierno italiano en septiembre de 1938, Fermi y su esposa judía decidieron emigrar a los Estados Unidos. Al aceptar una invitación de la Universidad de Columbia para ocupar el puesto de profesor de física, Fermi informó a las autoridades italianas que se marchaba a Estados Unidos durante seis meses. En 1938, Fermi recibió el Premio Nobel de Física. La decisión del Comité Nobel indicó que el premio fue otorgado a Fermi "por la evidencia de la existencia de nuevos elementos radiactivos obtenidos por irradiación con neutrones, y el descubrimiento de reacciones nucleares causadas por neutrones lentos". "Junto con los destacados descubrimientos de Fermi, su habilidad como experimentador, su asombroso ingenio e intuición... hicieron posible arrojar nueva luz sobre la estructura del núcleo y abrir nuevos horizontes para el desarrollo futuro de la investigación atómica", dijo Hans Pleyel. de la Real Academia Sueca de Ciencias, presentando al laureado. Durante una ceremonia de entrega de premios celebrada en diciembre de 1938 en Estocolmo, Fermi estrechó la mano del rey de Suecia, en lugar de saludarlo con un saludo fascista, por lo que fue atacado en la prensa italiana. Inmediatamente después de las celebraciones, Fermi se fue al extranjero. A su llegada a Estados Unidos, Fermi, como todos los inmigrantes de esa época, tuvo que pasar una prueba de inteligencia. Se le pidió a un premio Nobel que sumara 15 y 27 y dividiera 29 entre 2. Poco después de que la familia Fermi aterrizara en Nueva York, Niels Bohr llegó a Estados Unidos procedente de Copenhague para pasar varios meses en el Instituto de Investigación Básica de Princeton. Bohr informó del descubrimiento por parte de Hahn, Meitner y Strassmann de la fisión del uranio bombardeándolo con neutrones. Muchos físicos comenzaron a discutir la posibilidad de una reacción en cadena. Para llevar a cabo una reacción en cadena, Fermi se dedicó a planificar experimentos que permitieran determinar si tal reacción era posible y si era controlable. En negociaciones con la Marina en 1939, Fermi mencionó por primera vez la posibilidad de crear un arma atómica basada en una reacción en cadena con una poderosa liberación de energía. Recibió fondos federales para continuar su investigación. En el curso de su trabajo, Fermi y el físico italiano Emilio Segre, su antiguo alumno, establecieron la posibilidad de utilizar el plutonio, un elemento entonces no descubierto, como un "explosivo" para una bomba atómica. Aunque aún no se conocía el plutonio, un elemento con un número de masa de 239, ambos científicos estaban convencidos de que tal elemento debe ser fisionable y podría producirse en un reactor de uranio al capturar un neutrón con uranio-238. En 1942, cuando se creó en Estados Unidos el Proyecto Manhattan para trabajar en la creación de una bomba atómica, la responsabilidad de investigar la reacción en cadena y obtener plutonio fue asignada a Fermi, quien tenía la condición de "sujeto extranjero de un país hostil". poder" desde un punto de vista legal. Al año siguiente, la investigación se transfirió de Columbia a la Universidad de Chicago, donde Fermi, como presidente de la Subsección de Aspectos Teóricos del Comité de Uranio, supervisó la creación del primer reactor nuclear del mundo, que se estaba construyendo en una cancha de squash bajo la dirección de gradas del estadio de fútbol Stagg Field de la universidad. El reactor erigido se llamaba "montón" en la jerga técnica, ya que estaba construido con barras de grafito (carbono puro), que se suponía que restringían la velocidad de la reacción en cadena (ralentizar los neutrones). Se colocaron uranio y óxido de uranio entre barras de grafito. El 2 de diciembre de 1942, las barras de control de cadmio que absorben neutrones se extendieron lentamente para iniciar la primera reacción en cadena autosostenida del mundo. "Estaba claro", escribió más tarde John Cockcroft, "que Fermi había abierto la puerta a la era atómica". Algo más tarde, Fermi fue nombrado jefe del departamento de física moderna en un nuevo laboratorio creado bajo la dirección de Robert Oppenheimer para crear una bomba atómica en el altamente clasificado Los Alamos, Nuevo México. Fermi y su familia se convirtieron en ciudadanos de los Estados Unidos en julio de 1944 y se mudaron a Los Álamos el mes siguiente. Fermi fue testigo de la primera explosión de una bomba atómica el 16 de julio de 1945, cerca de Alamogordo, Nuevo México. En agosto de 1945, se lanzaron bombas atómicas sobre las ciudades japonesas de Hiroshima y Nagasaki. Al final de la guerra, Fermi regresó a la Universidad de Chicago para ocupar el puesto de profesor de física y convertirse en miembro del recién creado Instituto de Investigación Nuclear de la Universidad de Chicago. Fermi fue un excelente maestro y fue famoso como un conferenciante insuperable. Entre sus estudiantes de posgrado se encuentran Murray Gell-Mann, Yang Zhenning, Li Zhengdao y Owen Chamberlain. Después de completar la construcción del ciclotrón (acelerador de partículas) en Chicago en 1945, Fermi comenzó experimentos para estudiar la interacción entre los pi-mesones y los neutrones recientemente descubiertos. Fermi también pertenece a la explicación teórica del origen de los rayos cósmicos y la fuente de su alta energía. Fermi, hombre de intelecto sobresaliente y energía ilimitada, era aficionado al montañismo, los deportes de invierno y el tenis. Murió de cáncer de estómago en su casa de Chicago poco después de cumplir cincuenta y tres años el 28 de noviembre de 1954. Al año siguiente, el centésimo nuevo elemento fue nombrado fermio en su honor. Autor: Samin D.K.
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