Antes de vir aqui, eu estava confuso sobre este assunto. Tendo ouvido sua palestra, ainda estou confuso. Mas em um nível superior.
Enrico Fermi foi um físico italiano posteriormente naturalizado americano e criador do primeiro reator nuclear do mundo, o Chicago Pile-1. Ele foi chamado de "arquiteto da era nuclear" e "arquiteto da bomba atômica". Ele foi um dos poucos físicos a se destacar tanto em física teórica quanto em física experimental. Fermi recebeu o Prêmio Nobel de Física de 1938 por seu trabalho em radioatividade induzida por bombardeamento de nêutrons e pela descoberta de elementos transurânicos. Com seus colegas, Fermi apresentou várias patentes relacionadas ao uso de energia nuclear, todas foram assumidas pelo governo dos EUA. Ele fez contribuições significativas para o desenvolvimento da mecânica estatística, teoria quântica e física nuclear e de partículas.
A primeira grande contribuição de Fermi envolveu o campo da mecânica estatística. Depois que Wolfgang Pauli formulou seu princípio de exclusão em 1925, Fermi o seguiu com um artigo no qual aplicou o princípio a um gás ideal, empregando uma formulação estatística agora conhecida como estatística de Fermi-Dirac. Hoje, as partículas que obedecem ao princípio de exclusão são chamadas de "férmions". Pauli posteriormente postulou a existência de uma partícula invisível não carregada emitida junto com um elétron durante o decaimento beta, para satisfazer a lei de conservação de energia. Fermi adotou essa ideia, desenvolvendo um modelo que incorporava a partícula postulada, que ele chamou de "neutrino". Sua teoria, posteriormente referida como interação de Fermi e agora chamada de interação fraca, descreveu uma das quatro interações fundamentais na natureza. Por meio de experimentos induzindo radioatividade com o nêutron recentemente descoberto, Fermi descobriu que nêutrons lentos eram mais facilmente capturados pelos núcleos atômicos do que os rápidos, e desenvolveu a equação de idade de Fermi para descrever isso. Depois de bombardear o tório e urânio com nêutrons lentos, ele concluiu que havia criado novos elementos. Embora tenha recebido o Prêmio Nobel por essa descoberta, os novos elementos foram posteriormente revelados como produtos de fissão nuclear.
Fermi deixou a Itália em 1938 para escapar das novas leis raciais italianas que afetavam sua esposa judia, Laura Capon. Ele emigrou para os Estados Unidos, onde trabalhou no Projeto Manhattan durante a Segunda Guerra Mundial. Fermi liderou a equipe que projetou e construiu o Chicago Pile-1, que se tornou crítico em 2 de dezembro de 1942, demonstrando a primeira reação em cadeia nuclear autossustentável criada por humanos. Ele estava presente quando o X-10 Graphite Reactor em Oak Ridge, Tennessee, se tornou crítico em 1943, e quando o B Reactor no Hanford Site fez o mesmo no ano seguinte. Em Los Alamos, chefiou a Divisão F, parte da qual trabalhou na bomba termonuclear "Super" de Edward Teller. Ele estava presente no teste Trinity em 16 de julho de 1945, onde usou seu método de Fermi para estimar o rendimento da bomba.
Após a guerra, Fermi serviu sob J. Robert Oppenheimer no Comitê Consultivo Geral, que aconselhou a Comissão de Energia Atômica em assuntos nucleares. Após a detonação da primeira bomba de fissão soviética em agosto de 1949, ele se opôs fortemente ao desenvolvimento de uma bomba de hidrogênio tanto por razões morais quanto técnicas. Ele estava entre os cientistas que testemunharam a favor de Oppenheimer na audiência de 1954 que resultou na negação da autorização de segurança de Oppenheimer. Fermi fez trabalhos importantes em física de partículas, especialmente relacionados a píons e múons, e especulou que raios cósmicos surgiram quando a matéria foi acelerada por campos magnéticos no espaço interestelar. Muitos prêmios, conceitos e instituições são nomeados em homenagem a Fermi, incluindo o Prêmio Enrico Fermi, o Instituto Enrico Fermi, o Laboratório Fermi National Accelerator Fermilab, o Telescópio Espacial Fermi Gamma-ray, a Estação Nuclear Geradora Enrico Fermi e o elemento sintético férmio, tornando-o um dos 16 cientistas que têm elementos nomeados após eles.
Um grande e amado professor, Fermi orientou ou influenciou diretamente não menos de 8 jovens pesquisadores que ganharam Prêmios Nobel.
Primeiros anos
Enrico Fermi nasceu em Roma, Itália, em 29 de setembro de 1901. Ele era o terceiro filho de Alberto Fermi, chefe de divisão no Ministério das Ferrovias, e Ida de Gattis, professora de escola primária. Sua irmã, Maria, era dois anos mais velha, seu irmão Giulio um ano mais velho. Depois que os dois rapazes foram enviados para uma comunidade rural para serem amamentados, Enrico se reuniu com sua família em Roma quando tinha dois anos e meio. Embora fosse batizado católico romano de acordo com os desejos de seus avós, sua família não era particularmente religiosa; Enrico foi agnóstico durante toda sua vida adulta. Como menino, ele compartilhava os mesmos interesses de seu irmão Giulio, construindo motores elétricos e brincando com brinquedos elétricos e mecânicos. Giulio morreu durante uma operação em um abscesso na garganta em 1915 e Maria morreu em um acidente de avião perto de Milão em 1959.
Em um mercado local, Fermi encontrou um livro de física, o Elementorum physicae mathematicae de 900 páginas. Escrito em latim pelo Padre Jesuíta Andrea Caraffa, professor do Collegio Romano, apresentava matemática, mecânica clássica, astronomia, óptica e acústica como eram entendidas no momento de sua publicação em 1840. Com o amigo cientificamente inclinado Enrico Persico, Fermi perseguiu projetos como construir giroscópios e medir a aceleração da gravidade da Terra. Um colega do pai de Fermi deu-lhe livros sobre física e matemática que ele assimilou rapidamente.
Scuola Normale Superiore em Pisa
Fermi se formou no ensino médio em julho de 1918 e, por insistência de Amidei, candidatou-se à Scuola Normale Superiore em Pisa. Tendo perdido um filho, seus pais apenas relutantemente permitiram que ele morasse na escola por quatro anos. Fermi ficou em primeiro lugar no difícil exame de entrada, que incluía um ensaio sobre o tema das "Características específicas dos sons"; o Fermi de 17 anos escolheu usar a análise de Fourier para derivar e resolver a equação diferencial parcial para uma haste vibrante, e depois de entrevistar Fermi, o examinador declarou que ele se tornaria um físico excepcional.
Na Scuola Normale Superiore, Fermi pregava peças com seu colega Franco Rasetti; os dois se tornaram amigos próximos e colaboradores. Fermi foi orientado por Luigi Puccianti, diretor do laboratório de física, que disse que havia pouco que pudesse ensinar a Fermi e frequentemente pedia a Fermi que lhe ensinasse algo. O conhecimento de Fermi em física quântica era tal que Puccianti pediu-lhe que organizasse seminários sobre o tópico. Durante este tempo, Fermi aprendeu cálculo tensorial, uma técnica fundamental para a relatividade geral. Fermi inicialmente escolheu matemática como sua especialidade, mas logo mudou para física. Ele permaneceu em grande parte autodidata, estudando relatividade geral, mecânica quântica e física atômica.
Em setembro de 1920, Fermi foi admitido no departamento de Física. Como havia apenas três alunos no departamento—Fermi, Rasetti e Nello Carrara—Puccianti os deixou usar livremente o laboratório para qualquer finalidade que escolhessem. Fermi decidiu que eles deveriam pesquisar cristalografia de raios X, e os três trabalharam para produzir uma fotografia de Laue—uma fotografia de raios X de um cristal. Durante 1921, seu terceiro ano na universidade, Fermi publicou seus primeiros trabalhos científicos no periódico italiano Nuovo Cimento. O primeiro foi intitulado "On the dynamics of a rigid system of electrical charges in translational motion" Sulla dinamica di un sistema rigido di cariche elettriche in moto traslatorio. Um sinal do que viria foi que a massa foi expressa como um tensor—um construto matemático comumente usado para descrever algo se movendo e mudando no espaço tridimensional. Na mecânica clássica, a massa é uma quantidade escalar, mas na relatividade ela muda com a velocidade. O segundo artigo foi "On the electrostatics of a uniform gravitational field of electromagnetic charges and on the weight of electromagnetic charges" Sull'elettrostatica di un campo gravitazionale uniforme e sul peso delle masse elettromagnetiche. Usando relatividade geral, Fermi mostrou que uma carga tem um peso igual a U/c2, onde U era a energia eletrostática do sistema, e c é a velocidade da luz.
O primeiro artigo pareceu apontar uma contradição entre a teoria eletrodinâmica e a relativística concernente ao cálculo das massas eletromagnéticas, pois a primeira previa um valor de 4/3 U/c2. Fermi abordou isso no ano seguinte em um artigo "Concerning a contradiction between electrodynamic and the relativistic theory of electromagnetic mass" no qual mostrou que a contradição aparente era uma consequência da relatividade. Este artigo foi suficientemente bem considerado que foi traduzido para o alemão e publicado no periódico científico alemão Physikalische Zeitschrift em 1922. Nesse ano, Fermi submeteu seu artigo "On the phenomena occurring near a world line" Sopra i fenomeni che avvengono in vicinanza di una linea oraria ao periódico italiano I Rendiconti dell'Accademia dei Lincei. Neste artigo, ele examinou o Princípio da Equivalência e introduziu os chamados "coordenadas de Fermi". Ele provou que em uma linha mundial próxima à linha de tempo, o espaço se comporta como se fosse um espaço euclidiano.
Fermi submeteu sua tese, "A theorem on probability and some of its applications" Un teorema di calcolo delle probabilità ed alcune sue applicazioni, à Scuola Normale Superiore em julho de 1922, e recebeu sua laurea na idade inusitadamente jovem de 20 anos. A tese tratava de imagens de difração de raios X. A física teórica não era ainda considerada uma disciplina na Itália, e a única tese que teria sido aceita era uma sobre física experimental. Por essa razão, os físicos italianos foram lentos em abraçar as novas ideias como relatividade vindo da Alemanha. Como Fermi estava muito à vontade no laboratório fazendo trabalho experimental, isso não apresentava problemas insuperáveis para ele.
Enquanto escrevia o apêndice para a edição italiana do livro Fundamentals of Einstein Relativity de August Kopff em 1923, Fermi foi o primeiro a apontar que escondido dentro da famosa equação de Einstein E = mc2 havia uma quantidade enorme de energia nuclear potencial a ser explorada. "Não parece possível, pelo menos no futuro próximo", ele escreveu, "encontrar uma maneira de liberar essas quantidades terríveis de energia—o que é tudo bem porque o primeiro efeito de uma explosão de uma quantidade tão terrível de energia seria reduzir a pó o físico que teve o azar de encontrar uma maneira de fazer isso."
Em 1924, Fermi foi iniciado na Loja Maçônica "Adriano Lemmi" da Grande Loja da Itália.
Fermi passou um semestre estudando sob Max Born na Universidade de Göttingen, onde conheceu Werner Heisenberg e Pascual Jordan. Fermi então estudou em Leiden com Paul Ehrenfest de setembro a dezembro de 1924 com bolsa da Fundação Rockefeller obtida através da intercessão do matemático Vito Volterra. Aqui Fermi conheceu Hendrik Lorentz e Albert Einstein, e se tornou amigo de Samuel Goudsmit e Jan Tinbergen. De janeiro de 1925 a final de 1926, Fermi ensinou física matemática e mecânica teórica na Universidade de Florença, onde se uniu a Rasetti para conduzir uma série de experimentos sobre os efeitos de campos magnéticos no vapor de mercúrio. Ele também participou de seminários na Universidade Sapienza de Roma, dando palestras sobre mecânica quântica e física do estado sólido. Ao dar palestras sobre a nova mecânica quântica baseada na notável precisão das previsões da equação de Schrödinger, Fermi frequentemente dizia: "Não deveria se encaixar tão bem!"
Após Wolfgang Pauli anunciar seu princípio de exclusão em 1925, Fermi respondeu com um artigo "On the quantization of the perfect monoatomic gas" Sulla quantizzazione del gas perfetto monoatomico, no qual aplicou o princípio de exclusão a um gás ideal. O artigo foi especialmente notável pela formulação estatística de Fermi, que descreve a distribuição de partículas em sistemas de muitas partículas idênticas que obedecem ao princípio de exclusão. Isto foi desenvolvido independentemente logo depois pelo físico britânico Paul Dirac, que também mostrou como estava relacionado à estatística de Bose-Einstein. Portanto, agora é conhecida como estatística de Fermi-Dirac. Após Dirac, as partículas que obedecem ao princípio de exclusão são hoje chamadas de "férmions", enquanto aquelas que não obedecem são chamadas de "bósons".
Professor em Roma
As cátedras na Itália foram concedidas por concurso concorso para uma cadeira vaga, sendo os candidatos avaliados por suas publicações por um comitê de professores. Fermi se candidatou a uma cátedra de física matemática na Universidade de Cagliari na Sardanha, mas foi estreitamente ultrapassado em favor de Giovanni Giorgi. Em 1926, aos 24 anos, ele se candidatou a uma cátedra de professor na Universidade Sapienza de Roma. Esta era uma nova cátedra, uma das três primeiras em física teórica na Itália, que havia sido criada pelo Ministro da Educação por insistência de Profe
