Enrico Fermi

Enrico Fermi (italiano: [enˈriːko ˈfermi]; 29 de septiembre de 1901 - 28 de noviembre de 1954) fue un distinguido físico italoamericano, ampliamente reconocido por su papel fundamental en la creación del reactor nuclear artificial inaugural del mundo, el Chicago Pile-1, y por su participación en el Proyecto Manhattan. En 1938, recibió el Premio Nobel de Física por "sus demostraciones de la existencia de nuevos elementos radiactivos producidos por la irradiación de neutrones y por su descubrimiento relacionado de las reacciones nucleares provocadas por neutrones lentos". A Fermi se le ha llamado póstumamente tanto el "arquitecto de la era nuclear" como el "arquitecto de la bomba atómica". En particular, estuvo entre los pocos físicos que lograron un dominio excepcional tanto en física teórica como experimental. En colaboración con sus colegas, Fermi presentó múltiples patentes relativas a aplicaciones de energía nuclear, todas las cuales fueron adquiridas posteriormente por el gobierno de Estados Unidos. Sus importantes contribuciones abarcaron el desarrollo de la mecánica estadística, la teoría cuántica y los campos de la física nuclear y de partículas.

La importante contribución inicial de Fermi fue en el dominio de la mecánica estadística. Siguiendo la formulación del principio de exclusión por parte de Wolfgang Pauli en 1925, Fermi publicó un artículo aplicando este principio a un gas ideal, utilizando un marco estadístico ahora denominado estadística de Fermi-Dirac. Actualmente, las partículas que cumplen el principio de exclusión se denominan "fermiones". Posteriormente, Pauli planteó la hipótesis de la existencia de una partícula invisible y sin carga emitida simultáneamente con un electrón durante la desintegración beta, un postulado destinado a defender la ley de conservación de la energía. Fermi adoptó este concepto y desarrolló un modelo que integraba la partícula propuesta, a la que bautizó como "neutrino". Su marco teórico, inicialmente conocido como interacción de Fermi y actualmente denominado interacción débil, dilucida una de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza. A través de experimentos que implicaban la inducción de radiactividad utilizando el neutrón recientemente identificado, Fermi comprobó que los neutrones lentos eran capturados más fácilmente por los núcleos atómicos en comparación con los rápidos, y posteriormente desarrolló la ecuación de edad de Fermi para caracterizar este fenómeno. Al bombardear torio y uranio con neutrones lentos, dedujo la creación de elementos novedosos. A pesar de recibir el Premio Nobel por este supuesto descubrimiento, estos "nuevos elementos" fueron posteriormente identificados como productos de la fisión nuclear.

En 1938, Fermi abandonó Italia para evadir las leyes raciales italianas recién promulgadas, que impactaron directamente a su esposa judía, Laura Capon. Posteriormente emigró a los Estados Unidos, donde contribuyó al Proyecto Manhattan durante la Segunda Guerra Mundial. En la Universidad de Chicago, Fermi encabezó el equipo responsable de diseñar y construir Chicago Pile-1, que alcanzó la criticidad el 2 de diciembre de 1942, demostrando así la primera reacción nuclear en cadena autosostenida iniciada por humanos. Estuvo presente en la criticidad del reactor de grafito X-10 en Oak Ridge, Tennessee, en 1943, y en el reactor B en el sitio de Hanford el año siguiente. En Los Álamos, Fermi dirigió la División F, un segmento de la cual se dedicó al desarrollo de la "Súper" bomba termonuclear de Edward Teller. El 16 de julio de 1945, asistió a la prueba Trinity, la detonación inaugural de una bomba nuclear completa, donde empleó su distintivo método Fermi para estimar el rendimiento del arma.

En la posguerra, Fermi jugó un papel crucial en el establecimiento del Instituto de Estudios Nucleares en Chicago y sirvió en el Comité Asesor General, presidido por J. Robert Oppenheimer, que brindó asesoramiento a la Comisión de Energía Atómica sobre cuestiones nucleares. Tras la detonación de la primera bomba de fisión soviética en agosto de 1949, expresó una fuerte oposición al desarrollo de una bomba de hidrógeno, citando objeciones tanto morales como técnicas. Estuvo entre los científicos que brindaron testimonio en apoyo de Oppenheimer durante la audiencia de 1954, que finalmente condujo a la revocación de la autorización de seguridad de Oppenheimer.

Fermi llevó a cabo importantes investigaciones en física de partículas, particularmente en relación con piones y muones, y teorizó que los rayos cósmicos se originaban a partir de material acelerado por campos magnéticos dentro del espacio interestelar. Numerosos elogios, conceptos teóricos e instituciones científicas llevan el nombre de Fermi, incluido el Fermi 1 (reactor reproductor), la Estación de generación nuclear Enrico Fermi, el Premio Enrico Fermi, el Instituto Enrico Fermi, el Laboratorio del Acelerador Nacional Fermi (Fermilab), el Telescopio espacial Fermi de rayos gamma, la paradoja de Fermi y el elemento sintético fermio. Esta distinción lo coloca entre los 16 científicos honrados con un elemento que lleva su nombre.

Vida temprana

Nacido en Roma, Italia, el 29 de septiembre de 1901, Enrico Fermi fue el tercer hijo de Alberto Fermi, jefe de división del Ministerio de Ferrocarriles, e Ida de Gattis, maestra de escuela primaria. Tenía una hermana mayor, María, y un hermano mayor, Giulio. Después de un período de nodriza en una comunidad rural, Enrico se reunió con su familia en Roma a la edad de dos años y medio. A pesar de haber sido bautizado católico para honrar los deseos de sus abuelos, su familia carecía de una fuerte observancia religiosa; Fermi mantuvo una postura agnóstica durante toda su vida adulta. En su juventud compartió intereses con Giulio, dedicándose a la construcción de motores eléctricos y jugando con diversos dispositivos eléctricos y mecánicos. Trágicamente, Giulio falleció en 1915 durante una cirugía por un absceso en la garganta, y María murió en un accidente aéreo cerca de Milán en 1959.

Mientras estaba en un mercado local en Campo de' Fiori, Fermi descubrió un tratado de física de 900 páginas, Elementorum physicae mathematicae. Escrito en latín por el padre jesuita Andrea Caraffa, profesor del Collegio Romano, este volumen cubría de manera integral las matemáticas, la mecánica clásica, la astronomía, la óptica y la acústica, reflejando la comprensión científica que prevalecía en su publicación de 1840. Junto a su amigo Enrico Persico, con inclinaciones científicas, Fermi emprendió varios proyectos, incluida la construcción de giroscopios y experimentos para medir la aceleración gravitacional de la Tierra.

Enrico se encontraba con frecuencia con su padre, Alberto, fuera de su oficina después del trabajo, y en 1914, le presentaron al colega de Alberto, Adolfo Amidei, quien regularmente acompañaba a su padre durante parte del camino a casa.

Consciente del interés de Adolfo por las matemáticas y la física, Enrico aprovechó la oportunidad para plantear una pregunta sobre geometría. Adolfo se dio cuenta de que el joven Fermi estaba preguntando sobre geometría proyectiva y posteriormente le proporcionó un libro sobre el tema escrito por Theodor Reye. Al cabo de dos meses, Fermi devolvió el libro, habiendo resuelto con éxito todos los problemas presentados, algunos de los cuales Adolfo consideró desafiantes. Al verificar el logro de Fermi, Adolfo lo caracterizó como "un prodigio, al menos con respecto a la geometría", y continuó siendo su mentor, proporcionándole textos adicionales sobre física y matemáticas. Adolfo observó la excepcional memoria de Fermi, que le permitía retener minuciosamente el contenido de los libros y devolverlos rápidamente después de leerlos.

Escuela Normal Superior en Pisa

Fermi completó la escuela secundaria en julio de 1918, después de haber superado el tercer año. Siguiendo la recomendación de Amidei, Fermi adquirió conocimientos de alemán para acceder a la literatura científica contemporánea y posteriormente se postuló para la prestigiosa Scuola Normale Superiore de Pisa. Amidei creía que la Scuola ofrecía oportunidades de desarrollo superiores para Fermi en comparación con la Universidad Sapienza de Roma en ese período. Debido a la reciente pérdida de su hijo, los padres de Fermi aceptaron a regañadientes que residiera durante cuatro años en las instalaciones de la escuela, lejos de Roma. Fermi obtuvo el primer puesto en el exigente examen de acceso, en el que se incluía un ensayo sobre "Características específicas de los sonidos". Fermi, de 17 años, empleó notablemente el análisis de Fourier para derivar y resolver la ecuación diferencial parcial que gobierna una varilla vibratoria, lo que llevó al examinador a declarar, después de la entrevista, que estaba destinado a convertirse en un físico destacado.

Mientras asistía a la Scuola Normale Superiore, Fermi participó en bromas con su compañero de estudios Franco Rasetti, lo que le llevó a una estrecha amistad y colaboración profesional. Recibió orientación de Luigi Puccianti, el director del laboratorio de física, quien reconoció que tenía poco que impartir a Fermi y con frecuencia le pedía instrucción. Los profundos conocimientos de Fermi sobre la física cuántica llevaron a Puccianti a asignarle la tarea de organizar seminarios sobre el tema. Durante este período, Fermi adquirió competencia en cálculo tensorial, una técnica fundamental para la relatividad general. Aunque inicialmente seleccionó las matemáticas como su principal campo de estudio, pronto hizo la transición a la física. Se dedicó en gran medida al aprendizaje autodirigido, centrándose en la relatividad general, la mecánica cuántica y la física atómica.

Tras su admisión en el departamento de física en septiembre de 1920, Fermi se unió a un pequeño grupo. Dada la inscripción limitada del departamento, compuesto únicamente por Fermi, Rasetti y Nello Carrara, Puccianti les concedió acceso irrestricto al laboratorio para sus esfuerzos de investigación. Fermi propuso que investigaran la cristalografía de rayos X, lo que llevó al trío a producir una fotografía de Laue, que es una imagen de rayos X de un cristal. En 1921, durante su tercer año de estudios universitarios, las primeras contribuciones científicas de Fermi aparecieron en la revista italiana Nuovo Cimento. El artículo inaugural se tituló "Sobre la dinámica de un sistema rígido de cargas eléctricas en movimiento traslacional" (Sulla dinamica di un sistema rigido di cariche elettriche in moto traslatorio). En particular, este trabajo presagió desarrollos futuros al expresar la masa como un tensor, una construcción matemática frecuentemente empleada para caracterizar objetos en movimiento y en transformación dentro de un contexto espacial tridimensional. Mientras que la mecánica clásica define la masa como una cantidad escalar, la teoría relativista postula su variación con la velocidad. Su segunda publicación, "Sobre la electrostática de un campo gravitacional uniforme de cargas electromagnéticas y sobre el peso de las cargas electromagnéticas" (Sull'elettrostatica di un campo gravitazionale uniforme e sul peso delle masse elettromagnetiche), exploró conceptos relacionados. Empleando principios de la relatividad general, Fermi demostró que una carga posee una masa equivalente a U/c§1415§, donde U representa la energía electrostática del sistema y c denota la velocidad de la luz.

El artículo inicial parecía resaltar una discrepancia entre las teorías electrodinámicas y relativistas con respecto al cálculo de masas electromagnéticas, y la primera predecía un valor de 4/3 U/c². Fermi resolvió esta cuestión al año siguiente en un artículo titulado "Sobre una contradicción entre la electrodinámica y la teoría relativista de la masa electromagnética", donde aclaró que la inconsistencia percibida provenía de principios relativistas. Este artículo en particular obtuvo un reconocimiento significativo, lo que llevó a su traducción al alemán y posterior publicación en la revista científica alemana Physikalische Zeitschrift en 1922. También en 1922, Fermi presentó su artículo "Sobre los fenómenos que ocurren cerca de una línea mundial" (Sopra i fenomeni che avvengono in vicinanza di una linea oraria) a la revista italiana I Rediconti dell'Accademia dei Lincei. Dentro de esta publicación, analizó el Principio de Equivalencia e introdujo el concepto de "coordenadas de Fermi". Su trabajo demostró que a lo largo de una línea mundial próxima a la línea de tiempo, el espacio exhibe características similares al espacio euclidiano.

En julio de 1922, Fermi presentó su tesis, "Un teorema sobre la probabilidad y algunas de sus aplicaciones" (Un teorema di calcolo delle probabilità ed alcune sue applicazioni), en la Scuola Normale Superiore, obteniendo su laurea en la notable temprana edad de 20 años. Su tesis se centró en imágenes de difracción de rayos X. En aquella época, la física teórica no estaba formalmente reconocida como disciplina académica en Italia, lo que significaba que normalmente sólo se aceptaban disertaciones de física experimental. En consecuencia, los físicos italianos dudaban en adoptar conceptos novedosos como la relatividad, que se originó en Alemania. Sin embargo, la competencia de Fermi en el trabajo de laboratorio experimental mitigó cualquier desafío significativo que este clima académico pudiera haber presentado.

En 1923, mientras contribuía al apéndice de la traducción italiana del libro de August Kopff, Fundamentos de la Relatividad de Einstein, Fermi se convirtió en el primero en identificar la inmensa energía potencial nuclear inherente a la ecuación de Einstein (E = mc§78§), sugiriendo su potencial de explotación. Postuló que "no parece posible, al menos en el futuro cercano, encontrar una manera de liberar estas terribles cantidades de energía, lo cual es muy bueno porque el primer efecto de una explosión de una cantidad tan terrible de energía sería hacer añicos al físico que tuvo la desgracia de encontrar una manera de hacerlo".

Durante 1923-1924, Fermi realizó un semestre de estudios con Max Born en la Universidad de Göttingen, donde conoció a Werner Heisenberg y Pascual Jordan. Posteriormente, de septiembre a diciembre de 1924, Fermi realizó estudios en Leiden con Paul Ehrenfest, con el apoyo de una beca de la Fundación Rockefeller obtenida gracias a la intervención del matemático Vito Volterra. En Leiden conoció a Hendrik Lorentz y Albert Einstein, y entabló amistad con Samuel Goudsmit y Jan Tinbergen. Desde enero de 1925 hasta finales de 1926, Fermi ocupó un puesto docente en física matemática y mecánica teórica en la Universidad de Florencia, colaborando con Rasetti en experimentos que investigaban la influencia de los campos magnéticos en el vapor de mercurio. Al mismo tiempo, contribuyó a seminarios en la Universidad Sapienza de Roma, impartiendo conferencias sobre mecánica cuántica y física del estado sólido. Durante sus presentaciones sobre el naciente campo de la mecánica cuántica, particularmente cuando discutía la excepcional precisión predictiva de la ecuación de Schrödinger, Fermi comentaba con frecuencia: "¡No tiene por qué ajustarse tan bien!"

Tras el anuncio de Wolfgang Pauli de su principio de exclusión en 1925, Fermi publicó un artículo titulado "Sobre la cuantificación del gas monoatómico perfecto" (Sulla quantizzazione del gas perfetto monoatomico), en el que aplicó el principio a un gas ideal. Esta publicación fue particularmente significativa para la formulación estadística de Fermi, que aclara la distribución de partículas dentro de sistemas que comprenden numerosas partículas idénticas que se adhieren al principio de exclusión. Poco después, el físico británico Paul Dirac desarrolló de forma independiente este concepto, demostrando también su relación con las estadísticas de Bose-Einstein. En consecuencia, este marco estadístico ahora se denomina estadística de Fermi-Dirac. En reconocimiento al trabajo de Dirac, las partículas que se ajustan al principio de exclusión se denominan actualmente "fermiones", mientras que las que no lo hacen se denominan "bosones".

Cátedra en Roma

En Italia, las cátedras se otorgaban mediante un proceso competitivo (concorso) para las cátedras académicas vacantes, y un comité de profesores evaluaba a los solicitantes en función de sus publicaciones. Fermi inicialmente buscó una cátedra de física matemática en la Universidad de Cagliari en Cerdeña, pero fue ignorado por poco en favor de Giovanni Giorgi. En 1926, a la edad de 24 años, solicitó una cátedra en la Universidad La Sapienza de Roma. Este puesto en particular representaba una cátedra recién creada, una de las tres inaugurales en física teórica en Italia, creada por el Ministro de Educación a instancias del profesor Orso Mario Corbino. Corbino desempeñó múltiples funciones: profesor de física experimental en la universidad, director del Instituto de Física y miembro del gabinete de Benito Mussolini. Como presidente del comité de selección, Corbino imaginó que esta nueva cátedra elevaría los estándares y el prestigio de la física en Italia. El comité finalmente eligió a Fermi frente a Enrico Persico y Aldo Pontremoli. Posteriormente, Corbino ayudó a Fermi a formar su grupo de investigación, que pronto incluyó a estudiantes distinguidos como Edoardo Amaldi, Bruno Pontecorvo, Ettore Majorana y Emilio Segrè, junto con Franco Rasetti, a quien Fermi nombró su asistente. Este grupo rápidamente se hizo conocido como los "chicos de Via Panisperna", un apodo derivado de la calle que alberga el Instituto de Física.

Fermi se casó con Laura Capon, una estudiante de ciencias de la universidad, el 19 de julio de 1928. La pareja tuvo dos hijos: Nella, nacida en enero de 1931, y Giulio, nacido en febrero de 1936. El 18 de marzo de 1929, Mussolini nombró a Fermi como miembro de la Real Academia de Italia y el 27 de abril se convirtió en miembro del Partido Fascista. Sin embargo, Fermi más tarde se opuso al fascismo tras la promulgación de las leyes raciales de 1938 por Mussolini, cuyo objetivo era alinear ideológicamente el fascismo italiano más estrechamente con el nazismo alemán. Estos estatutos discriminatorios supusieron una amenaza para Laura, que era judía, y provocaron el despido de muchos de los asistentes de investigación de Fermi.

Mientras estuvo en Roma, Fermi y su grupo de investigación hicieron importantes contribuciones en diversos ámbitos prácticos y teóricos de la física. En 1928, Fermi publicó su obra fundamental, Introducción a la Física Atómica (Introduzione alla fisica atomica), que sirvió como un libro de texto contemporáneo y accesible para los estudiantes universitarios italianos. Para difundir el conocimiento del campo emergente de la física, Fermi también pronunció conferencias públicas y fue autor de artículos populares dirigidos a científicos y educadores. Su enfoque pedagógico incluía reuniones diarias con colegas y estudiantes de posgrado para analizar colectivamente problemas, frecuentemente extraídos de su investigación en curso. Un testimonio de su influencia fue la creciente afluencia de estudiantes extranjeros a Italia. Entre estos académicos internacionales, el más destacado fue el físico alemán Hans Bethe, que llegó a Roma como becario de la Fundación Rockefeller y fue coautor de un artículo de 1932 con Fermi titulado "Sobre la interacción entre dos electrones" (en alemán: Über die Wechselwirkung von zwei Elektronen).

Durante este período, los físicos encontraron un fenómeno desconcertante conocido como desintegración beta, caracterizado por la emisión de un electrón desde el núcleo atómico. Para defender el principio de conservación de la energía, Pauli planteó la hipótesis de la emisión simultánea de una partícula invisible y sin carga que posee una masa insignificante o nula. Posteriormente, Fermi adoptó este concepto, desarrollándolo inicialmente en un artículo preliminar en 1933, seguido de una publicación más completa el año siguiente que introdujo formalmente la partícula postulada, que Fermi designó como "neutrino". Su marco teórico, inicialmente denominado interacción de Fermi y luego reconocido como la teoría de la interacción débil, dilucida una de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza. La existencia del neutrino fue confirmada experimentalmente de forma póstuma, y ​​la teoría de la interacción de Fermi proporcionó la explicación de su esquiva detectabilidad. Tras la presentación de su manuscrito a la revista británica Nature, el editor lo rechazó, citando que su contenido especulativo estaba "demasiado alejado de la realidad física para ser de interés para los lectores". Según David N. Schwartz, biógrafo de Fermi, es peculiar que Fermi buscara seriamente una publicación en Nature, dado que la revista en ese momento publicaba exclusivamente comunicaciones breves y, por lo tanto, no era adecuada para difundir ni siquiera una teoría física novedosa. Un lugar más apropiado, si lo hubiera, habría sido las Actas de la Royal Society de Londres. Schwartz está de acuerdo con la hipótesis propuesta por algunos académicos, sugiriendo que el rechazo de la revista británica influyó en los colegas más jóvenes de Fermi (algunos de los cuales eran judíos y de tendencia izquierdista) para que abandonaran su boicot a las publicaciones científicas alemanas tras el ascenso de Hitler al poder en enero de 1933. En consecuencia, la teoría de Fermi se publicó en ediciones italiana y alemana antes de su traducción al inglés.

En las observaciones introductorias a la traducción al inglés de 1968, el físico Fred L. Wilson observó:

La teoría de Fermi, además de reforzar la propuesta de Pauli sobre el neutrino, tiene un significado especial en la historia de la física moderna. Hay que recordar que en el momento en que se propuso la teoría sólo se conocían los emisores β naturales. Más tarde, cuando se descubrió la desintegración de positrones, el proceso se incorporó fácilmente al marco original de Fermi. Sobre la base de su teoría, se predijo y finalmente se observó la captura de un electrón orbital por un núcleo. Con el tiempo, los datos experimentales se acumularon significativamente. Aunque se han observado peculiaridades muchas veces en la desintegración β, la teoría de Fermi siempre ha estado a la altura del desafío.
Las consecuencias de la teoría de Fermi son enormes. Por ejemplo, la espectroscopia β se estableció como una poderosa herramienta para el estudio de la estructura nuclear. Pero quizás el aspecto más influyente de este trabajo de Fermi es que su forma particular de interacción β estableció un patrón que ha sido apropiado para el estudio de otros tipos de interacciones. Fue la primera teoría exitosa sobre la creación y aniquilación de partículas materiales. Anteriormente, sólo se sabía que se creaban y destruían fotones.

En enero de 1934, Irène Joliot-Curie y Frédéric Joliot informaron sobre la inducción exitosa de radiactividad en elementos mediante el bombardeo de partículas alfa. En marzo del mismo año, Gian-Carlo Wick, asistente de Fermi, ofreció un marco teórico para este fenómeno, basándose en la teoría establecida de Fermi sobre la desintegración beta. En consecuencia, Fermi centró su atención en la física experimental, utilizando específicamente el neutrón, una partícula descubierta por James Chadwick en 1932. En marzo de 1934, Fermi se propuso investigar la posibilidad de inducir radiactividad utilizando una fuente de neutrones de polonio-berilio desarrollada por Rasetti. Los neutrones, al carecer de carga eléctrica, no experimentarían desviación por parte del núcleo atómico cargado positivamente. Esta característica implicaba que los neutrones necesitaban mucha menos energía para penetrar el núcleo en comparación con las partículas cargadas, eliminando así la necesidad de un acelerador de partículas, un dispositivo del que no disponía el grupo Via Panisperna.

Fermi concibió la idea de sustituir la fuente de neutrones de polonio-berilio por una variante de radón-berilio. Lo construyó llenando una bombilla de vidrio con polvo de berilio, evacuando el aire y posteriormente introduciendo 50 mCi de gas radón, proporcionado por Giulio Cesare Trabacchi. Esta nueva configuración produjo una fuente de neutrones significativamente más potente, aunque su eficacia disminuyó de acuerdo con la vida media de 3,8 días del radón. A pesar de reconocer que esta fuente también emitiría rayos gamma, Fermi teorizó que estas emisiones no comprometerían los resultados experimentales. Sus experimentos iniciales consistieron en bombardear platino, un elemento fácilmente disponible con un alto número atómico, pero estos intentos no tuvieron éxito. Posteriormente, experimentó con aluminio y observó que emitía una partícula alfa, producía sodio y luego se descomponía en magnesio mediante la emisión de partículas beta. Sin éxito con el plomo, utilizó flúor, en forma de fluoruro de calcio, que emitió una partícula alfa, generó nitrógeno y posteriormente se descompuso en oxígeno mediante la emisión de partículas beta. En total, Fermi logró inducir radiactividad en 22 elementos distintos. Fermi publicó rápidamente su descubrimiento de la radiactividad inducida por neutrones en la revista italiana La Ricerca Scientifica el 25 de marzo de 1934.

La radiactividad inherente del torio y el uranio complicó el análisis de los experimentos de bombardeo de neutrones que involucraban estos elementos. Sin embargo, tras descartar meticulosamente la presencia de elementos más ligeros que el uranio pero más pesados ​​que el plomo, Fermi dedujo que se habían sintetizado elementos novedosos, a los que denominó ausenio y hesperio. La química Ida Noddack propuso una interpretación alternativa, sugiriendo que algunos resultados experimentales podrían haber dado lugar a elementos más ligeros que el plomo, en lugar de la formación de elementos nuevos y más pesados. Su hipótesis fue en gran medida descartada en ese momento, principalmente porque su grupo de investigación no había realizado experimentos con uranio ni había establecido una base teórica para tal posibilidad. Durante esa época, la fisión nuclear se consideraba teóricamente improbable, si no del todo imposible. Aunque los físicos anticiparon la formación de elementos con números atómicos más altos mediante el bombardeo de neutrones de elementos más ligeros, la idea de que los neutrones poseían energía suficiente para dividir un átomo más pesado en dos fragmentos más ligeros, como propuso Noddack, no fue ampliamente aceptada.

El grupo Via Panisperna también observó varios efectos anómalos durante sus experimentos. En particular, la configuración experimental pareció producir resultados más favorables cuando se realizó sobre una mesa de madera en comparación con una superficie de mármol. Recordando las observaciones de Joliot-Curie y Chadwick sobre la eficacia de la cera de parafina para moderar los neutrones, Fermi decidió incorporarla a sus experimentos. Cuando los neutrones atravesaron cera de parafina, indujeron un aumento de cien veces la radiactividad en la plata en comparación con los bombardeos realizados sin parafina. Fermi planteó la hipótesis de que este fenómeno era atribuible a los átomos de hidrógeno presentes en la parafina. De manera análoga, el contenido de hidrógeno en la madera explica la disparidad observada entre los tableros de madera y de mármol. Esta hipótesis se corroboró aún más al replicar el efecto utilizando agua. Llegó a la conclusión de que las colisiones con átomos de hidrógeno desaceleraban efectivamente los neutrones. Un neutrón pierde más energía por colisión cuando interactúa con núcleos de números atómicos más bajos, por lo que requiere menos colisiones para lograr un grado específico de desaceleración. Fermi reconoció que esta desaceleración conducía a un aumento de la radiactividad porque los neutrones lentos presentaban una mayor probabilidad de captura en comparación con los neutrones rápidos. Para describir matemáticamente este proceso, formuló una ecuación de difusión, posteriormente denominada ecuación de edad de Fermi.

En 1938, Fermi recibió el Premio Nobel de Física a la edad de 37 años por sus "demostraciones de la existencia de nuevos elementos radiactivos producidos por la irradiación de neutrones, y por su descubrimiento relacionado de las reacciones nucleares provocadas por neutrones lentos". En lugar de regresar a Italia después de recibir el premio en Estocolmo, Fermi y su familia se trasladaron a la ciudad de Nueva York en diciembre de 1938, donde buscaron la residencia permanente. Su decisión de trasladarse a Estados Unidos y convertirse en ciudadanos estadounidenses fue motivada principalmente por las leyes raciales vigentes en Italia.

Proyecto Manhattan

A su llegada a la ciudad de Nueva York el 2 de enero de 1939, Fermi recibió ofertas inmediatas de cinco universidades y finalmente aceptó un puesto en la Universidad de Columbia, donde anteriormente había impartido conferencias de verano en 1936. Se le informó que en diciembre de 1938, los químicos alemanes Otto Hahn y Fritz Strassmann habían identificado el bario tras el bombardeo de neutrones del uranio, un fenómeno interpretado posteriormente por Lise Meitner y su sobrino Otto Frisch como nuclear. fisión. Frisch corroboró experimentalmente este hallazgo el 13 de enero de 1939. La noticia de la interpretación de Meitner y Frisch del descubrimiento de Hahn y Strassmann fue transmitida al otro lado del Atlántico por Niels Bohr, que tenía previsto dar una conferencia en la Universidad de Princeton. Isidor Isaac Rabi y Willis Lamb, dos físicos de la Universidad de Columbia que trabajaban en Princeton, se enteraron del descubrimiento y lo transmitieron a Columbia. Si bien Rabi afirmó haber informado a Fermi, Fermi luego atribuyó la revelación a Lamb:

Recuerdo muy vívidamente el primer mes, enero de 1939, en que comencé a trabajar en los Laboratorios Pupin porque las cosas empezaron a suceder muy rápido. En ese período, Niels Bohr estaba dando una conferencia en la Universidad de Princeton y recuerdo que una tarde Willis Lamb regresó muy emocionado y dijo que Bohr había filtrado una gran noticia. La gran noticia que se había filtrado era el descubrimiento de la fisión y al menos las líneas generales de su interpretación. Luego, algo más tarde ese mismo mes, hubo una reunión en Washington donde se discutió por primera vez con seriedad y semijocosa la posible importancia del recién descubierto fenómeno de la fisión como posible fuente de energía nuclear.

La hipótesis anterior de Noddack finalmente fue validada. Fermi había descartado la posibilidad de fisión basándose en sus cálculos, habiendo pasado por alto la energía de enlace generada cuando un nucleido que poseía un número impar de neutrones asimilaba un neutrón adicional. Para Fermi, esta revelación supuso una gran vergüenza profesional, ya que los elementos transuránicos por los que había recibido parcialmente el Premio Nobel no eran elementos transuránicos sino productos de fisión. En consecuencia, añadió una nota a pie de página abordando esta corrección en su discurso de aceptación del Premio Nobel.

Los científicos de Columbia resolvieron investigar la liberación de energía asociada con la fisión nuclear del uranio cuando se bombardea con neutrones. El 25 de enero de 1939, en el sótano de Pupin Hall en Columbia, un equipo experimental que incluía a Fermi ejecutó el experimento inaugural de fisión nuclear en los Estados Unidos. Los miembros adicionales del equipo incluyeron a Herbert L. Anderson, Eugene T. Booth, John R. Dunning, G. Norris Glasoe y Francis G. Slack. Al día siguiente, comenzó en Washington, D.C. la quinta Conferencia de Washington sobre Física Teórica, patrocinada conjuntamente por la Universidad George Washington y la Institución Carnegie de Washington. Allí se difundieron más ampliamente los descubrimientos sobre la fisión nuclear, estimulando así numerosas demostraciones experimentales posteriores.

Los científicos franceses Hans von Halban, Lew Kowarski y Frédéric Joliot-Curie demostraron inicialmente que el uranio, cuando era bombardeado por neutrones, emitía más neutrones de los que absorbía, lo que indicaba la posibilidad de que se produjera una reacción en cadena. Enrico Fermi y Herbert L. Anderson confirmaron de forma independiente este hallazgo unas semanas después. Para facilitar los experimentos de fisión a mayor escala, Leó Szilárd adquirió 200 kilogramos (440 libras) de óxido de uranio del productor canadiense Eldorado Gold Mines Limited. Posteriormente, Fermi y Szilárd colaboraron en el desarrollo de un dispositivo capaz de lograr una reacción nuclear autosostenida, que más tarde se conocería como reactor nuclear. Un desafío importante fue la alta tasa de absorción de neutrones por parte del hidrógeno en el agua, lo que hacía improbable una reacción autosostenida con uranio natural y agua como moderador de neutrones. Fermi, basándose en su investigación sobre neutrones, propuso utilizar bloques de óxido de uranio con grafito como moderador en lugar de agua, lo que teóricamente reduciría la captura de neutrones y permitiría una reacción en cadena autosostenida. Szilárd ideó entonces un diseño práctico: una "pila" formada por bloques de óxido de uranio intercalados con ladrillos de grafito. Szilárd, Anderson y Fermi fueron coautores de un artículo titulado "Producción de neutrones en uranio". Sin embargo, sus diferentes hábitos de trabajo y personalidades a menudo condujeron a dificultades en su colaboración.

Enrico Fermi fue uno de los primeros científicos en alertar a los oficiales militares sobre las posibles implicaciones de la energía nuclear, pronunciando una conferencia sobre este tema en el Departamento de la Marina el 18 de marzo de 1939. Aunque la respuesta de la Marina no cumplió plenamente con sus expectativas, sí asignaron 1.500 dólares para apoyar futuras investigaciones en la Universidad de Columbia. Más tarde ese año, Leó Szilárd, Eugene Wigner y Edward Teller redactaron una carta, posteriormente firmada por Albert Einstein, que fue enviada al presidente estadounidense Franklin D. Roosevelt. Esta carta advertía que la Alemania nazi podría estar desarrollando una bomba atómica. En respuesta, el presidente Roosevelt estableció el Comité Asesor sobre Uranio para investigar estas preocupaciones.

El Comité Asesor sobre Uranio asignó fondos que permitieron a Fermi adquirir grafito, que luego utilizó para construir una pila preliminar de ladrillos de grafito en el séptimo piso del laboratorio Pupin Hall. En agosto de 1941, Fermi había acumulado seis toneladas de óxido de uranio y treinta toneladas de grafito, materiales que posteriormente empleó para construir una pila experimental aún mayor en Schermerhorn Hall de la Universidad de Columbia.

El 18 de diciembre de 1941, se reunió la Sección S-1 de la Oficina de Investigación y Desarrollo Científico, antes conocida como Comité Asesor sobre Uranio. Con la entrada de Estados Unidos en la Segunda Guerra Mundial, la urgencia de su misión se intensificó. Si bien el enfoque principal del comité había sido producir uranio enriquecido, el miembro del comité Arthur Compton identificó el plutonio como una alternativa viable, señalando su potencial para la producción en masa en reactores nucleares a fines de 1944. En consecuencia, Compton decidió consolidar los esfuerzos de investigación del plutonio en la Universidad de Chicago. Fermi, aunque inicialmente dudó, se mudó y su equipo de investigación se integró en el recién creado Laboratorio Metalúrgico de esa institución.

Dadas las ramificaciones desconocidas de una reacción nuclear autosostenida, se consideró imprudente construir el reactor nuclear inaugural en el campus de la Universidad de Chicago, situado dentro de un área urbana densamente poblada. Arthur Compton inicialmente consiguió un sitio dentro de la Reserva Forestal Argonne Woods, aproximadamente a 32 kilómetros (20 millas) de Chicago, y contrató a Stone & Webster por su desarrollo. Sin embargo, un conflicto laboral detuvo este trabajo. Posteriormente, Fermi convenció a Compton de que el reactor podría construirse de forma segura en la cancha de squash ubicada debajo de las gradas del Stagg Field de la Universidad de Chicago. La construcción del pilote experimental comenzó el 6 de noviembre de 1942 y culminó con la criticidad del Chicago Pile-1 el 2 de diciembre. Aunque el pilote se diseñó inicialmente para que fuera aproximadamente esférico, los cálculos en curso de Fermi indicaron que se podía alcanzar la criticidad sin completar toda la estructura como se planeó originalmente.

Este experimento representó un logro fundamental en la búsqueda de energía, y ejemplificó el enfoque meticuloso característico de Fermi, donde cada etapa se planificó con precisión y todos los cálculos se realizaron rigurosamente. Tras el inicio exitoso de la primera reacción nuclear en cadena autosostenida, Compton comunicó este avance mediante una llamada telefónica codificada a James B. Conant, quien se desempeñaba como presidente del Comité de Investigación de la Defensa Nacional.

Conant fue contactado por teléfono en la oficina del presidente de la Universidad de Harvard. La comunicación transmitía un mensaje codificado: "Jim, te interesará saber que el navegante italiano acaba de aterrizar en el nuevo mundo". Esto fue seguido por una aclaración de semi-disculpa, ya que el Comité S-1 había sido informado de que la finalización del reactor requeriría una semana adicional o más: "la Tierra no era tan grande como había estimado, y llegó al nuevo mundo antes de lo que esperaba".

Conant respondió con entusiasmo y preguntó: "¿Es así?" Luego preguntó: "¿Fueron amigables los nativos?"

La respuesta confirmó: "Todos aterrizaron sanos y felices".

Para continuar la investigación sin representar un riesgo para la salud pública, el reactor fue posteriormente desmontado y trasladado al sitio de Argonne Woods. En esta nueva ubicación, Fermi supervisó experimentos relacionados con reacciones nucleares, aprovechando la amplia disponibilidad de neutrones libres generados por el reactor. El alcance del laboratorio se expandió rápidamente más allá de la física y la ingeniería, incorporando el reactor para aplicaciones en investigación biológica y médica. Inicialmente operando bajo la dirección de Fermi como un componente integral de la Universidad de Chicago, Argonne se estableció como una entidad independiente con Fermi como su director en mayo de 1944.

El 4 de noviembre de 1943, cuando el reactor de grafito X-10 refrigerado por aire en Oak Ridge alcanzó la criticidad, Fermi estuvo presente para abordar cualquier posible mal funcionamiento. Los técnicos lo despertaron prematuramente para asegurar su observación del suceso. La puesta en funcionamiento del X-10 representó un avance significativo dentro del proyecto del plutonio. Esta instalación proporcionó datos cruciales para el diseño del reactor, facilitó la capacitación del personal de DuPont en la operación del reactor y generó las pequeñas cantidades iniciales de plutonio producido en el reactor. Fermi adquirió la ciudadanía estadounidense en julio de 1944, en la fecha más temprana permitida según la legislación existente.

En septiembre de 1944, Fermi puso en marcha el reactor B en el sitio de Hanford insertando la primera pieza de combustible de uranio; Esta instalación fue diseñada específicamente para la producción de plutonio a gran escala. Similar al X-10, este reactor fue concebido por el equipo de Fermi en el Laboratorio Metalúrgico y construido por DuPont, aunque presentaba una escala significativamente mayor y empleaba refrigeración por agua. En los días siguientes se cargaron 838 tubos, lo que provocó la criticidad del reactor. Poco después de la medianoche del 27 de septiembre, los operadores comenzaron a retirar las barras de control para iniciar la producción de plutonio. Inicialmente, las operaciones se desarrollaron sin problemas; sin embargo, aproximadamente a las 03:00, el nivel de potencia comenzó a disminuir, culminando con el cierre completo del reactor a las 06:30. Tanto el Ejército como DuPont pidieron explicaciones al equipo de Fermi. Se llevaron a cabo investigaciones en el agua de refrigeración para determinar la presencia de fugas o contaminación. Al día siguiente, el reactor se reinició inesperadamente, pero dejó de funcionar nuevamente a las pocas horas. El problema se atribuyó en última instancia al envenenamiento por neutrones causado por el xenón-135 (Xe-135), un producto de fisión caracterizado por una vida media de 9,1 a 9,4 horas. Tanto Fermi como John Wheeler concluyeron de forma independiente que el Xe-135 era responsable de la absorción de neutrones dentro del reactor, impidiendo en consecuencia el proceso de fisión. Emilio Segrè, un colega, aconsejó a Fermi que consultara a Chien-Shiung Wu, que entonces estaba preparando un manuscrito sobre este tema para su publicación en Physical Review. Al revisar el borrador, Fermi y sus colegas científicos corroboraron sus hipótesis: Xe-135 absorbió neutrones, exhibiendo una sección transversal de neutrones excepcionalmente grande. DuPont se había apartado del diseño inicial del Laboratorio Metalúrgico, que especificaba 1.500 tubos dispuestos circularmente, incorporando 504 tubos adicionales para ocupar las secciones de las esquinas. Inicialmente, los científicos habían considerado esta modificación del diseño como un caso de ingeniería excesiva, que representaba una asignación ineficiente de recursos; sin embargo, Fermi reconoció que cargar los 2.004 tubos permitiría que el reactor alcanzara el nivel de potencia requerido y optimizara la producción de plutonio.

En abril de 1943, Fermi presentó a Robert Oppenheimer una propuesta sobre el uso potencial de subproductos radiactivos de los procesos de enriquecimiento para contaminar el suministro de alimentos alemán. Esta propuesta surgió de las preocupaciones sobre el estado avanzado percibido del proyecto de la bomba atómica alemana, junto con el escepticismo contemporáneo de Fermi sobre el rápido desarrollo de una bomba atómica. Oppenheimer deliberó posteriormente sobre esta "prometedora" propuesta con Edward Teller, quien abogó por la aplicación del estroncio-90. James B. Conant y Leslie Groves recibieron información sobre el asunto; sin embargo, Oppenheimer estipuló que el plan sólo se llevaría a cabo si el arma pudiera contaminar una cantidad suficiente de alimentos para provocar la muerte de medio millón de personas.

A mediados de 1944, Oppenheimer reclutó con éxito a Fermi para el Proyecto Y, ubicado en Los Alamos, Nuevo México. A su llegada en septiembre, Fermi asumió el cargo de director asociado, supervisando la física nuclear y teórica, y posteriormente fue nombrado jefe de la División F, que llevaba su nombre. Esta división comprendía cuatro ramas distintas: F-1 Super y Teoría General, liderada por Teller, centrada en la bomba "Super" (termonuclear); F-2 Water Boiler, bajo la dirección de L. D. P. King, gestionaba el reactor de investigación acuoso homogéneo "caldera de agua"; F-3 Super Experimentación, dirigida por Egon Bretscher; y Estudios de Fisión del F-4, encabezados por Anderson. El 16 de julio de 1945, Fermi presenció la prueba Trinity e ideó un método experimental para estimar el rendimiento de la bomba soltando tiras de papel en la onda expansiva. Al medir la distancia a la que fueron impulsadas estas tiras por la explosión, calculó que el rendimiento fue de diez kilotones de TNT, mientras que el rendimiento real fue de aproximadamente 18,6 kilotones.

Fermi, junto con Oppenheimer, Compton y Ernest Lawrence, formó parte del panel científico responsable de asesorar al Comité Interino con respecto a la selección de objetivos. Este panel estuvo de acuerdo con la recomendación del comité de que se deberían desplegar bombas atómicas sin previo aviso contra objetivos industriales. Al igual que sus colegas del Laboratorio de Los Álamos, Fermi se enteró de los bombardeos atómicos de Hiroshima y Nagasaki a través del sistema de megafonía del área técnica. Fermi tenía la convicción de que las bombas atómicas no disuadirían eficazmente a las naciones de iniciar conflictos, ni consideraba que las condiciones prevalecientes fueran adecuadas para el establecimiento de un gobierno mundial. En consecuencia, decidió no afiliarse a la Asociación de Científicos de Los Álamos.

Actividades de posguerra

El 1 de julio de 1945, Fermi fue nombrado Profesor Distinguido de Física Charles H. Swift en la Universidad de Chicago, aunque él y su familia no abandonaron el Laboratorio de Los Álamos hasta el 31 de diciembre de 1945. En 1945, fue incluido en la Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos. El Laboratorio Metalúrgico fue redesignado como Laboratorio Nacional Argonne el 1 de julio de 1946, lo que lo marcó como el laboratorio nacional inaugural establecido bajo el Proyecto Manhattan. La proximidad geográfica entre Chicago y Argonne facilitó la participación de Fermi en ambas instituciones. En Argonne, se dedicó a la física experimental y realizó investigaciones sobre la dispersión de neutrones en colaboración con Leona Marshall. Además, participó en debates sobre física teórica con Maria Mayer, contribuyendo a su desarrollo de conocimientos sobre el acoplamiento espín-órbita, lo que posteriormente le valió el Premio Nobel.

El 1 de enero de 1947, la Comisión de Energía Atómica (AEC) reemplazó al Proyecto Manhattan. Fermi ocupó un puesto en el Comité Asesor General de la AEC, un destacado organismo científico presidido por Robert Oppenheimer. Además, dedicó regularmente varias semanas al año al Laboratorio Nacional de Los Álamos, colaborando con Nicholas Metropolis y con John von Neumann sobre el fenómeno de la inestabilidad de Rayleigh-Taylor, que describe la dinámica en la interfaz de dos fluidos con diferentes densidades.

Tras la detonación de la bomba de fisión soviética inicial en agosto de 1949, Fermi, junto con Isidor Rabi, redactó un sólido informe para el comité, articulando la oposición al desarrollo de una bomba de hidrógeno basándose en consideraciones tanto éticas como técnicas. A pesar de esto, Fermi mantuvo su participación en la investigación de la bomba de hidrógeno en Los Álamos en calidad de consultor. En colaboración con Stanislaw Ulam, determinó que la cantidad necesaria de tritio para el modelo de arma termonuclear de Teller sería prohibitivamente grande, e incluso con una cantidad tan sustancial, no se podía garantizar la propagación de una reacción de fusión. En 1954, Fermi fue uno de varios científicos que brindaron testimonio en apoyo de Oppenheimer durante la audiencia de seguridad de Oppenheimer, que finalmente condujo a la revocación de la autorización de seguridad de Oppenheimer.

Durante su carrera posterior, Fermi mantuvo su afiliación académica con la Universidad de Chicago, donde cofundó la institución posteriormente designada como Instituto Enrico Fermi. Sus estudiantes de doctorado en la era de la posguerra incluyeron a Owen Chamberlain, Geoffrey Chew, Jerome Friedman, Marvin Goldberger, Tsung-Dao Lee, Arthur Rosenfeld y Sam Treiman. Jack Steinberger era un estudiante de posgrado y Mildred Dresselhaus recibió una influencia significativa de Fermi durante su año coincidente como estudiantes de doctorado. Fermi llevó a cabo una investigación fundamental en física de partículas, particularmente en relación con piones y muones. Formuló las predicciones iniciales de la resonancia pión-nucleón, empleando metodologías estadísticas, ya que postuló que las soluciones precisas eran innecesarias cuando la teoría subyacente era inherentemente defectuosa. En una publicación colaborativa con Chen Ning Yang, teorizó que los piones podrían constituir partículas compuestas, una idea elaborada posteriormente por Shoichi Sakata. Desde entonces, este concepto ha sido reemplazado por el modelo de quarks, que postula que los piones están compuestos de quarks, completando así el modelo original de Fermi y validando su enfoque metodológico.

Fermi fue autor de un artículo fundamental, "Sobre el origen de la radiación cósmica", en el que postula que los rayos cósmicos se originaron a partir de material acelerado por campos magnéticos interestelares, una hipótesis que generó una notable divergencia de opinión con Teller. Fermi también investigó las complejidades de los campos magnéticos dentro de los brazos espirales de las galaxias. Además, contempló lo que ahora se reconoce como la "paradoja de Fermi": la aparente contradicción entre la alta probabilidad de vida extraterrestre y la ausencia de contacto observado.

Cerca del final de su vida, Fermi expresó reservas con respecto a la capacidad colectiva de la sociedad para tomar decisiones juiciosas sobre la tecnología nuclear, afirmando:

Algunos de ustedes se preguntarán: ¿de qué sirve trabajar tan duro simplemente para recopilar unos pocos datos que no traerán ningún placer excepto a unos pocos profesores de pelo largo a quienes les encanta recopilar tales cosas y que no serán de utilidad para nadie porque, en el mejor de los casos, sólo unos pocos especialistas podrán entenderlos? En respuesta a estas preguntas puedo aventurar una predicción bastante segura.

La historia de la ciencia y la tecnología nos ha enseñado consistentemente que los avances científicos en la comprensión básica, tarde o temprano, han conducido a aplicaciones técnicas e industriales que han revolucionado nuestra forma de vida. Me parece improbable que este esfuerzo por llegar a la estructura de la materia sea una excepción a esta regla. Lo que es menos seguro, y lo que todos esperamos fervientemente, es que el hombre pronto llegue a ser lo suficientemente adulto como para hacer buen uso de los poderes que adquiere sobre la naturaleza.

Muerte

En octubre de 1954, Fermi se sometió a un procedimiento quirúrgico "exploratorio" en el Billings Memorial Hospital, tras lo cual regresó a casa. Cincuenta días después, sucumbió a un cáncer de estómago inoperable en su residencia de Chicago, a la edad de 53 años. Fermi había sospechado que trabajar cerca de la pila nuclear implicaba riesgos importantes, pero persistió, creyendo que los beneficios potenciales superaban los peligros para su seguridad personal. En particular, dos de sus estudiantes asistentes graduados que también trabajaron cerca de la pila murieron posteriormente de cáncer.

Se llevó a cabo un servicio conmemorativo en la capilla de la Universidad de Chicago, donde los colegas Samuel K. Allison, Emilio Segrè y Herbert L. Anderson pronunciaron elogios lamentando la pérdida de uno de los físicos más brillantes y productivos del mundo. Sus restos fueron enterrados en el cementerio de Oak Woods, luego de un servicio privado junto a la tumba para su familia inmediata, oficiado por un capellán luterano.

Impacto y legado

Legacy

Enrico Fermi obtuvo numerosos elogios por sus contribuciones científicas, incluida la Medalla Matteucci (1926), el Premio Nobel de Física (1938), la Medalla Hughes (1942), la Medalla Franklin (1947) y el Premio Rumford (1953). Su papel fundamental en el Proyecto Manhattan fue reconocido con la Medalla al Mérito en 1946. La distinguida carrera de Fermi también llevó a su elección como miembro de la Sociedad Filosófica Americana en 1939 y Miembro Extranjero de la Royal Society (FRS) en 1950. Una placa conmemorativa en honor a Fermi se encuentra en la Basílica de Santa Croce, Florencia, a menudo denominada el Templo de las Glorias Italianas debido a sus numerosos entierros. de notables artistas, científicos y personajes históricos italianos. En 1999, la revista Time incluyó a Fermi en su recopilación de las 100 personas más influyentes del siglo XX. Fermi fue ampliamente reconocido como un físico poco común del siglo XX que demostró una competencia excepcional tanto en el ámbito teórico como en el experimental. Emilio Segrè, radioquímico y físico nuclear, caracterizó a Fermi como "el último físico universal en la tradición de los grandes hombres del siglo XIX", afirmando que "fue la última persona que sabía toda la física de su época". De manera similar, el químico y novelista C. P. Snow comentó: "Si Fermi hubiera nacido unos años antes, uno podría imaginarlo descubriendo el núcleo atómico de Rutherford y luego desarrollando la teoría de Bohr sobre el átomo de hidrógeno. Si esto suena a hipérbole, cualquier cosa sobre Fermi probablemente suene a hipérbole".

Fermi fue reconocido como un educador inspirador, distinguido por su meticulosa atención al detalle, la claridad y la minuciosa preparación de sus conferencias. Estas notas de conferencias se compilaron posteriormente en libros publicados. Su extensa colección de artículos y cuadernos se conserva actualmente en la Universidad de Chicago. Victor Weisskopf observó que Fermi "siempre logró encontrar el enfoque más simple y directo, con el mínimo de complicación y sofisticación". A pesar de poseer una considerable destreza matemática, Fermi siempre favoreció soluciones sencillas, evitando marcos teóricos complejos cuando había alternativas más simples disponibles. Fue célebre por su capacidad para resolver con rapidez y precisión problemas que dejaban perplejos a otros. Este enfoque distintivo para derivar soluciones aproximadas y rápidas a través de cálculos "del revés" fue reconocido informalmente como el "método Fermi", una técnica ahora ampliamente integrada en los planes de estudio educativos.

Fermi destacó con frecuencia el contexto histórico en el que Alessandro Volta, durante su trabajo de laboratorio, no pudo haber previsto las profundas implicaciones futuras de la investigación sobre la electricidad. El legado de Fermi se asocia predominantemente con sus contribuciones fundamentales a la energía nuclear y al armamento nuclear, en particular la conceptualización y construcción del reactor nuclear inaugural, junto con su participación en el desarrollo de las primeras bombas atómicas y de hidrógeno. Su extensa obra científica ha demostrado una notable longevidad e influencia. Los elementos clave de este trabajo duradero abarcan su teoría de la desintegración beta, las investigaciones sobre sistemas no lineales, el descubrimiento de los efectos de los neutrones lentos, los estudios de las colisiones entre piones y nucleones y la formulación de las estadísticas de Fermi-Dirac. Además, su profética hipótesis sobre la naturaleza no fundamental del pión avanzó significativamente en la exploración posterior de quarks y leptones.

En su comportamiento personal, Fermi encarnaba la sencillez. Mostró un vigor notable y un gran entusiasmo por los juegos y deportes, donde frecuentemente emergía su naturaleza competitiva. Por ejemplo, practicaba tenis con considerable intensidad y asumía el papel de guía en las escaladas de montaña. Podría caracterizarse como un dictador benevolente; Una anécdota recuerda a Fermi, en la cima de una montaña, declarando: "Bueno, son las dos menos dos minutos, salgamos todos a las dos", a lo que todos obedecieron pronta y obedientemente. Este liderazgo inherente y seguridad en sí mismo le valieron a Fermi el apodo de "El Papa", lo que significa la percibida infalibilidad de sus pronunciamientos en física. Una vez articuló su enfoque pragmático, afirmando: "Puedo calcular cualquier cosa en física dentro de un factor 2 en unas pocas hojas; conseguir que el factor numérico delante de la fórmula sea correcto puede llevarle a un físico un año calcularlo, pero no estoy interesado en eso". Si bien su liderazgo fue convincente, en ocasiones planteó un desafío a la autonomía de sus colaboradores. En un incidente memorable ocurrido en su residencia, Fermi intervino cuando su esposa estaba cortando pan, afirmando una filosofía diferente en la tarea, tomando el cuchillo y procediendo a cortar, convencido de la superioridad de su método. Sin embargo, estas acciones no fueron percibidas como ofensivas; más bien, contribuyeron a su encantadora personalidad, haciéndole querer por los demás. Sus intereses fuera de la física eran notablemente limitados; al escuchar música tocada en el piano de Teller, admitió que su apreciación musical se extendía sólo a melodías simples.

Nomenclatura en honor a Fermi

Numerosas entidades han sido nombradas en honor a Fermi. Estos incluyen el acelerador de partículas Fermilab y el laboratorio de física en Batavia, Illinois, que recibió su designación en su honor en 1974. Además, el Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi, nombrado en 2008, reconoce sus importantes contribuciones a la investigación de los rayos cósmicos. Además, tres instalaciones de reactores nucleares llevan su nombre: las centrales nucleares Fermi 1 y Fermi 2 ubicadas en Newport, Michigan; la Central Nuclear Enrico Fermi situada en Trino Vercellese, Italia; y el reactor de investigación RA-1 Enrico Fermi en Argentina. El elemento sintético Fermio, identificado a partir de los restos de la prueba nuclear de Ivy Mike en 1952, recibió su nombre para conmemorar el profundo impacto de Fermi en la comunidad científica. En consecuencia, se encuentra entre los 16 científicos reconocidos por tener un elemento químico nombrado en su honor.

Desde 1956, la Comisión de Energía Atómica de los Estados Unidos, y posteriormente el Departamento de Energía de los Estados Unidos a partir de 1977, ha otorgado su galardón más prestigioso, el Premio Fermi, en su memoria. Entre los destinatarios destacados de este premio se encuentran Otto Hahn, Robert Oppenheimer, Edward Teller y Hans Bethe.

Publicaciones

• Introducción a la Física Atómica (edición italiana). Bolonia: N. Zanichelli. 1928. OCLC 9653646.Física para escuelas secundarias (edición italiana). Bolonia: N. Zanichelli. 1929. OCLC 9653646.Moléculas y cristales (edición italiana). Bolonia: N. Zanichelli. 1934. OCLC 19918218.Termodinámica. Nueva York: Prentice Hall. 1937. OCLC 2379038.Física para institutos técnicos (edición italiana). Bolonia: N. Zanichelli. 1938.Física para escuelas secundarias científicas (edición italiana). Bolonia: N. Zanichelli. 1938.Partículas elementales. New Haven: Prensa de la Universidad de Yale. 1951. OCLC 362513.Notas sobre mecánica cuántica. Chicago: Prensa de la Universidad de Chicago. 1961. OCLC 1448078.Patentes
  • Patente estadounidense 2206634, "Proceso para la producción de sustancias radiactivas", expedida en julio de 1940
  • Patente estadounidense 2836554, "Reactor neutrónico refrigerado por aire", expedida en abril de 1950
  • Patente estadounidense 2524379, "Selector de velocidad de neutrones", expedida en octubre de 1950
  • Patente estadounidense 2852461, "Reactor neutrónico", expedida en septiembre de 1953
  • Patente estadounidense 2708656, "Reactor neutrónico", expedida en mayo de 1955
  • Patente estadounidense 2768134, "Material de prueba en un reactor neutrónico", expedida en octubre de 1956
  • Patente estadounidense 2780595, "Prueba de pila exponencial", expedida en febrero de 1957
  • Patente estadounidense 2798847, "Método de funcionamiento de un reactor neutrónico", expedida en julio de 1957
  • Patente estadounidense 2807581, "Reactor neutrónico", expedida en septiembre de 1957
  • Patente estadounidense 2807727, "Neutronic Reactor Shield", expedida en septiembre de 1957
  • Patente estadounidense 2813070, "Método de mantenimiento de un sistema de reacción en cadena neutrónica", expedida en noviembre de 1957
  • Patente estadounidense 2837477, "Sistema de reacción en cadena", expedida en junio de 1958
  • Patente estadounidense 2931762, "Reactor neutrónico", expedida en abril de 1960
  • Patente estadounidense 2969307, "Método de prueba de pureza del material fisionable por neutrones térmicos", expedida en enero de 1961

  Referencias

  Fuentes

  Bernstein, Barton J. "Cuatro físicos y la bomba: los primeros años, 1945-1950". Estudios históricos en ciencias físicas y biológicas (1988) 18#2; este artículo examina los roles de Oppenheimer, Fermi, Lawrence y Compton.

  • Bernstein, Barton J. "Cuatro físicos y la bomba: los primeros años, 1945-1950" Estudios históricos en las ciencias físicas y biológicas (1988) 18#2; cubre Oppenheimer, Fermi, Lawrence y Compton. en línea
  • Galison, Peter y Barton Bernstein. "Desde cualquier punto de vista: los científicos y la decisión de construir la superbomba, 1952-1954". Estudios históricos en ciencias físicas y biológicas 19.2 (1989): 267–347.

  "Para Fermi – con amor – Parte 1." Voces del Proyecto Manhattan 1971 Segmento de Radio.

  • "A Fermi – con amor – Parte 1". Voces del Proyecto Manhattan 1971 Segmento de Radio
  • "El primer reactor: edición conmemorativa del 40.º aniversario". Departamento de Energía de Estados Unidos, diciembre de 1982.
  • "La historia del primer montón".
  • La historia del primer montón
  • Expediente del caso de Enrico Fermi en el Instituto Franklin, que detalla sus contribuciones a la física teórica y experimental.
  • "Recordando a Enrico Fermi." Sesión J1. Reunión de abril de 2010 de APS, Sociedad Estadounidense de Física.
  • Rodas, Richard. "Tiempo 100: Enrico Fermi". *Hora*, 29 de marzo de 1999.
  • Período de residencia de Enrico Fermi con Paul Ehrenfest en Leiden.