Antes de venir aquí estaba confundido sobre este tema. Habiendo escuchado su conferencia todavía estoy confundido. Pero en un nivel superior.
Enrico Fermi fue un físico italiano posteriormente naturalizado estadounidense y el creador del primer reactor nuclear del mundo, el Chicago Pile-1. Ha sido llamado el "arquitecto de la era nuclear" y el "arquitecto de la bomba atómica". Fue uno de los muy pocos físicos que sobresalieron tanto en física teórica como en física experimental. Fermi fue galardonado con el Premio Nobel de Física de 1938 por su trabajo sobre la radiactividad inducida por bombardeo de neutrones y por el descubrimiento de elementos transuránicos. Con sus colegas, Fermi presentó varias patentes relacionadas con el uso de la energía nuclear, todas las cuales fueron asumidas por el gobierno estadounidense. Realizó contribuciones significativas al desarrollo de la mecánica estadística, la teoría cuántica, y la física nuclear y de partículas.
La primera contribución importante de Fermi involucró el campo de la mecánica estadística. Después de que Wolfgang Pauli formulara su principio de exclusión en 1925, Fermi continuó con un artículo en el que aplicó el principio a un gas ideal, empleando una formulación estadística ahora conocida como estadística de Fermi-Dirac. Hoy, las partículas que obedecen el principio de exclusión se llaman "fermiones". Pauli posteriormente postuló la existencia de una partícula invisible sin carga emitida junto con un electrón durante la desintegración beta, para satisfacer la ley de conservación de la energía. Fermi retomó esta idea, desarrollando un modelo que incorporaba la partícula postulada, a la que llamó el "neutrino". Su teoría, posteriormente referida como la interacción de Fermi y ahora llamada interacción débil, describió una de las cuatro interacciones fundamentales en la naturaleza. A través de experimentos induciendo radiactividad con el neutrón recientemente descubierto, Fermi descubrió que los neutrones lentos eran más fácilmente capturados por los núcleos atómicos que los rápidos, y desarrolló la ecuación de edad de Fermi para describir esto. Después de bombardear torio y uranio con neutrones lentos, concluyó que había creado nuevos elementos. Aunque fue galardonado con el Premio Nobel por este descubrimiento, los nuevos elementos fueron posteriormente revelados como productos de fisión nuclear.
Fermi dejó Italia en 1938 para escapar de las nuevas leyes raciales italianas que afectaron a su esposa judía, Laura Capon. Emigró a Estados Unidos, donde trabajó en el Proyecto Manhattan durante la Segunda Guerra Mundial. Fermi encabezó el equipo que diseñó y construyó Chicago Pile-1, que se hizo crítico el 2 de diciembre de 1942, demostrando la primera reacción en cadena nuclear autosuficiente creada por humanos. Estuvo presente cuando el X-10 Graphite Reactor en Oak Ridge, Tennessee, se hizo crítico en 1943, y cuando el B Reactor en el Sitio de Hanford lo hizo al año siguiente. En Los Alamos, encabezó la División F, parte de la cual trabajó en la bomba termonuclear "Super" de Edward Teller. Estuvo presente en la prueba Trinity el 16 de julio de 1945, donde utilizó su método de Fermi para estimar el rendimiento de la bomba.
Después de la guerra, Fermi sirvió bajo J. Robert Oppenheimer en el Comité Asesor General, que asesoró a la Comisión de Energía Atómica en asuntos nucleares. Después de la detonación de la primera bomba de fisión soviética en agosto de 1949, se opuso firmemente al desarrollo de una bomba de hidrógeno tanto por razones morales como técnicas. Fue uno de los científicos que testificó a favor de Oppenheimer en la audiencia de 1954 que resultó en la negación de la autorización de seguridad de Oppenheimer. Fermi realizó un trabajo importante en física de partículas, especialmente relacionado con piones y muones, y especuló que los rayos cósmicos surgían cuando la materia era acelerada por campos magnéticos en el espacio interestelar. Muchos premios, conceptos e instituciones llevan el nombre de Fermi, incluido el Premio Enrico Fermi, el Instituto Enrico Fermi, el Laboratorio Nacional de Aceleradores Fermi Fermilab, el Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi, la Estación Generadora Nuclear Enrico Fermi, y el elemento sintético fermio, lo que lo convierte en uno de 16 científicos que tienen elementos nombrados después de ellos.
Un gran y querido maestro, Fermi tutoró o influyó directamente en no menos de 8 jóvenes investigadores que continuaron ganando Premios Nobel.
Vida temprana
Enrico Fermi nació en Roma, Italia, el 29 de septiembre de 1901. Fue el tercer hijo de Alberto Fermi, jefe de división en el Ministerio de Ferrocarriles, e Ida de Gattis, una maestra de escuela primaria. Su hermana, Maria, tenía dos años más, su hermano Giulio un año más. Después de que los dos niños fueron enviados a una comunidad rural para ser amamantados, Enrico se reunió con su familia en Roma cuando tenía dos años y medio. Aunque fue bautizado católico romano de acuerdo con los deseos de sus abuelos, su familia no era particularmente religiosa; Enrico fue agnóstico durante toda su vida adulta. De niño compartía los mismos intereses que su hermano Giulio, construyendo motores eléctricos y jugando con juguetes eléctricos y mecánicos. Giulio murió durante una operación de un absceso de garganta en 1915 y Maria murió en un accidente aéreo cerca de Milán en 1959.
En un mercado local Fermi encontró un libro de física, el Elementorum physicae mathematicae de 900 páginas. Escrito en latín por el Padre Jesuita Andrea Caraffa, profesor en el Collegio Romano, presentaba matemáticas, mecánica clásica, astronomía, óptica y acústica tal como se entendían en el momento de su publicación en 1840. Con su amigo científicamente inclinado, Enrico Persico, Fermi realizó proyectos como construir giroscopios y medir la aceleración de la gravedad terrestre. Un colega del padre de Fermi le dio libros sobre física y matemáticas que asimiló rápidamente.
Scuola Normale Superiore en Pisa
Fermi se graduó de la escuela secundaria en julio de 1918, y a instancias de Amidei, solicitó ingreso a la Scuola Normale Superiore en Pisa. Habiendo perdido a un hijo, sus padres solo le permitieron a regañadientes vivir en el alojamiento de la escuela durante cuatro años. Fermi tomó el primer lugar en el difícil examen de ingreso, que incluía un ensayo sobre el tema de "Características específicas de los sonidos"; el Fermi de 17 años eligió usar análisis de Fourier para derivar y resolver la ecuación diferencial parcial para una varilla vibrante, y después de entrevistar a Fermi, el examinador declaró que se convertiría en un físico excepcional.
En la Scuola Normale Superiore Fermi jugaba bromas con su compañero de estudios Franco Rasetti; los dos se convirtieron en amigos cercanos y colaboradores. Fermi fue asesorado por Luigi Puccianti, director del laboratorio de física, quien dijo que había poco que pudiera enseñarle a Fermi y frecuentemente le pedía a Fermi que le enseñara algo en su lugar. El conocimiento de Fermi sobre física cuántica era tal que Puccianti le pidió que organizara seminarios sobre el tema. Durante este tiempo Fermi aprendió cálculo tensorial, una técnica clave para la relatividad general. Fermi inicialmente eligió matemáticas como su especialidad, pero pronto cambió a física. Se mantuvo en gran medida autodidacta, estudiando relatividad general, mecánica cuántica y física atómica.
En septiembre de 1920, Fermi fue admitido al departamento de Física. Como solo había tres estudiantes en el departamento—Fermi, Rasetti y Nello Carrara—Puccianti les permitió usar libremente el laboratorio para los propósitos que eligieran. Fermi decidió que deberían investigar cristalografía de rayos X, y los tres trabajaron para producir una fotografía de Laue—una fotografía de rayos X de un cristal. Durante 1921, su tercer año en la universidad, Fermi publicó sus primeros trabajos científicos en la revista italiana Nuovo Cimento. El primero fue titulado "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. Una señal de lo que vendría fue que la masa fue expresada como un tensor—una construcción matemática comúnmente usada para describir algo moviéndose y cambiando en el espacio tridimensional. En mecánica clásica, la masa es una cantidad escalar, pero en relatividad cambia con la velocidad. El segundo artículo fue "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. Usando relatividad general, Fermi mostró que una carga tiene un peso igual a U/c2, donde U era la energía electrostática del sistema, y c es la velocidad de la luz.
El primer artículo pareció señalar una contradicción entre la teoría electrodinámica y la relativista concerniente al cálculo de las masas electromagnéticas, ya que la primera predijo un valor de 4/3 U/c2. Fermi abordó esto al año siguiente en un artículo "Respecto a una contradicción entre la teoría electrodinámica y la relativista de la masa electromagnética" en el cual mostró que la aparente contradicción era una consecuencia de la relatividad. Este artículo fue tan bien considerado que fue traducido al alemán y publicado en la revista científica alemana Physikalische Zeitschrift en 1922. Ese año, Fermi presentó su artículo "Sobre los fenómenos que ocurren cerca de una línea de mundo" Sopra i fenomeni che avvengono in vicinanza di una linea oraria a la revista italiana I Rendiconti dell'Accademia dei Lincei. En este artículo examinó el Principio de Equivalencia, e introdujo las llamadas "coordenadas de Fermi". Probó que en una línea de mundo cerca de la línea de tiempo, el espacio se comporta como si fuera un espacio euclidiano.
Fermi presentó su tesis, "Un teorema sobre probabilidad y algunas de sus aplicaciones" Un teorema di calcolo delle probabilità ed alcune sue applicazioni, a la Scuola Normale Superiore en julio de 1922, y recibió su laurea a la edad inusualmente joven de 20 años. La tesis fue sobre imágenes de difracción de rayos X. La física teórica no era aún considerada una disciplina en Italia, y la única tesis que habría sido aceptada era una sobre física experimental. Por esta razón, los físicos italianos fueron lentos en adoptar las nuevas ideas como la relatividad proveniente de Alemania. Como Fermi se sintió bastante cómodo en el laboratorio realizando trabajo experimental, esto no presentó problemas insuperables para él.
Mientras escribía el apéndice para la edición italiana del libro Fundamentos de Relatividad de Einstein por August Kopff en 1923, Fermi fue el primero en señalar que escondido dentro de la famosa ecuación de Einstein E = mc2 había una cantidad enorme de energía potencial nuclear a ser explotada. "No parece posible, al menos en el futuro próximo", escribió, "encontrar una manera de liberar estas cantidades espantosas de energía—lo cual está bien porque el primer efecto de una explosión de una cantidad tan espantosa de energía sería hacer añicos al físico que tuvo la desgracia de encontrar una manera de hacerlo."
En 1924 Fermi fue iniciado en la Logia Masónica "Adriano Lemmi" del Gran Oriente de Italia.
Fermi pasó un semestre estudiando bajo Max Born en la Universidad de Göttingen, donde conoció a Werner Heisenberg y Pascual Jordan. Fermi luego estudió en Leiden con Paul Ehrenfest de septiembre a diciembre de 1924 en una beca de la Fundación Rockefeller obtenida a través de la intercesión del matemático Vito Volterra. Aquí Fermi conoció a Hendrik Lorentz y Albert Einstein, y se hizo amigo de Samuel Goudsmit y Jan Tinbergen. De enero de 1925 a finales de 1926, Fermi enseñó física matemática y mecánica teórica en la Universidad de Florencia, donde se asoció con Rasetti para conducir una serie de experimentos sobre los efectos de campos magnéticos en vapor de mercurio. También participó en seminarios en la Sapienza Universidad de Roma, dando conferencias sobre mecánica cuántica y física del estado sólido. Mientras daba conferencias sobre la nueva mecánica cuántica basada en la precisión notable de las predicciones de la ecuación de Schrödinger, Fermi frecuentemente decía, "¡No debería ajustarse tan bien!"
Después de que Wolfgang Pauli anunciara su principio de exclusión en 1925, Fermi respondió con un artículo "Sobre la cuantización del gas monoatómico perfecto" Sulla quantizzazione del gas perfetto monoatomico, en el cual aplicó el principio de exclusión a un gas ideal. El artículo fue especialmente notable por la formulación estadística de Fermi, que describe la distribución de partículas en sistemas de muchas partículas idénticas que obedecen el principio de exclusión. Esto fue desarrollado independientemente poco después por el físico británico Paul Dirac, quien también mostró cómo se relacionaba con la estadística de Bose-Einstein. Por lo tanto, ahora se conoce como estadística de Fermi-Dirac. Después de Dirac, las partículas que obedecen el principio de exclusión hoy se llaman "fermiones", mientras que las que no lo hacen se llaman "bosones".
Profesor en Roma
Las cátedras en Italia fueron otorgadas por competencia concorso para una cátedra vacante, siendo calificados los solicitantes en sus publicaciones por un comité de profesores. Fermi solicitó una cátedra de física matemática en la Universidad de Cagliari en Cerdeña, pero fue estrechamente superado a favor de Giovanni Giorgi. En 1926, a la edad de 24 años, solicitó una cátedra en la Sapienza Universidad de Roma. Esta fue una nueva cátedra, una de las primeras tres en física teórica en Italia, que había sido creada por el Ministro de Educación a instancias de Profe
