Enrico Fermi

 

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ANN ARBOR

 

Nel 1929 Rasetti era stato a Pasadena come borsista della fondazione Rockefeller e al suo ritorno a Roma descrisse con entusiasmo al gruppo la California. Non è da escludere che le descrizioni entusiastiche di Rasetti abbiano influenzato Fermi nella decisione di accettare l’invito rivoltogli dall’Università del Michigan, ad Ann Arbor, nel 1930, per tenere un corso estivo di fisica teorica.

Fermi divenne uno dei più fedeli frequentatori di quella scuola estiva. Vi tornò nel 1933 e nel 1935 dall’Italia e più tardi da New York. Grazie a queste visite acquistò una profonda simpatia per l’America. Ne ammirava i laboratori attrezzati, gli abbondanti mezzi di ricerca, l’entusiasmo che sentiva nella nuova generazione di fisici.

 

IL CONVEGNO SOLVAY E LA TEORIA DEI RAGGI BETA.

 

Nel 1930 Fermi partecipò al sesto convegno Solvay, tenutosi a Bruxelles dal 20 al 26 ottobre 1930 e che aveva come tema il magnetismo. 

Nel 1911, al primo convegno, si era discussa la teoria della radiazione, al quinto, nel 1927 e a cui avevano partecipato, tra gli altri, Bohr e Einstein, si era discussa, per la prima volta, la teoria della meccanica quantistica.

 Le conferenze Solvay erano state fondate dal Ernest Solvay, l’inventore del metodo di produzione industriale del carbonato sodico. I convegni si tenevano a Bruxelles e duravano circa una settimana, durante la quale, una trentina di fisici, di tutti i paesi, scelti accuratamente tra i più importanti in un dato campo, discutevano un tema prestabilito. In un periodo in cui viaggi e conferenze internazionali erano poco frequenti, partecipare ad uno di questi convegni era una grande onore.

Ancora più incisivo per la sua carriera fu il settimo congresso svoltosi dal 22 al 29 ottobre del 1933.

All’epoca era stata ormai stabilita con certezza l’esistenza del neutrone e il modello nucleare composto di protoni e neutroni si era affermato grazie allo studio di Heisenberg, Ivanenko e Majorana. Nel corso dei due mesi successivi alla conferenza, Fermi scrisse il lavoro sulla teoria del raggi beta, pubblicata sulla rivista italiana "Nuovo Cimento", e, in tedesco, sulla rivista "Zeitschrift für Physik". Inviò l'articolo anche alla rivista inglese "Nature", che si rifiutò di pubblicarlo perché "conteneva troppe congetture ed era troppo lontana dalla realtà fisica" ("Enrico Fermi, fisico", E. Segrè, pag.75).

 

I NEUTRONI

 

All'esistenza dei neutroni si giunse nel 1932, quando Irene Curie, figlia di Pierre e Marie Curie, ed il marito Frédéric Joliot eseguirono esperimenti, che ripresi da James Chadwich, dimostrarono l’esistenza di queste particelle.

Nel corso dei loro esperimenti, i coniugi Joliot-Curiè bombardarono il berillio con le particelle alfa emesse dal polonio. Il berillio, bombardato con particelle alfa, emetteva radiazioni sconosciute che innescavano l’emissione di protoni dagli atomi di idrogeno della paraffina.

Chadwich, riprendendo gli stessi esperimenti, dimostrò che tale radiazione era costituita da corpuscoli aventi la stessa massa del protone, ma nessuna carica elettrica. Queste particelle vennero chiamate neutroni.

I neutroni consentirono di spiegare perché lungo la tavola periodica le masse atomiche aumentano più velocemente dei numeri atomici e perché per un certo elemento possano esistere più isotopi.

 

Il 15 gennaio del 1934, i fisici Joliot e Curie annunciarono all’Accademia delle Scienze di Parigi di aver scoperto la radioattività artificiale. I coniugi avevano studiato il comportamento dell’alluminio bombardato con le particelle alfa emesse dal polonio. Le particelle alfa, colpendo la lamina di alluminio, determinavano un’emissione di positroni che persisteva anche interponendo una lamina di piombo tra la sorgente e la lamina di alluminio in modo da arrestare le particelle alfa ed anche togliendo la fonte delle stesse.

Gli atomi dell'elemento alluminio così bombardati subivano una modificazione della loro struttura profonda, diventando un isotopo instabile del fosforo, il P30.

L’esperimento dei Joliot-Curie può essere espresso con una equazione nucleare:

 

Al2713 +   He42         =   P3015  +n0         

Quando questo lavoro venne pubblicato, Fermi era in vacanza sulle Dolomiti. Ritornato, venne informato della scoperta dei coniugi Joliot, scoperta che diede al gruppo di Fermi l’occasione di iniziare nuovi importanti ricerche sperimentali. 

Il gruppo si mise al lavoro. Per effettuare gli esperimenti, decise di utilizzare i neutroni e non le particelle alfa in quanto i neutroni, essendo privi di carica, non subiscono alcun tipo di repulsione elettrica e quindi sono proiettili più efficaci.

 

La radioattività artificiale

 

Nei due anni precedenti ai lavori dei fisici francesi, Rasetti aveva imparato  a preparare sorgenti neutroniche evaporando polonio non capisco su berillio. Utilizzando tale fonte di neutroni il gruppo provò ad irradiare varie sostanze, ma i risultati furono negativi perché questa radiazione era poco efficace in quanto troppo debole.