Ricerca su Enrico Fermi, Appunti di Fisica

Scarica Ricerca su Enrico Fermi e più Appunti in PDF di Fisica solo su Docsity! ENRICO FERMI Enrico Fermi nacque a Roma il 29 Settembre 1901. Il padre, Alberto, proveniva da Caorso in provincia di Piacenza ed era impiegato delle Ferrovie. Fin dall'adolescenza mostrò un grande interesse per la fisica e per poter coltivare questa passione studiò in modo autonomo la matematica superiore in testi universitari di geometria analitica e di analisi infinitesimale. Fu così in grado di leggere e di assimilare il classico trattato di meccanica di Poisson e il monumentale testo di fisica generale di Chwolson. Con questo bagaglio di conoscenze gli fu facile, nel 1918, entrare alla Scuola normale superiore per frequentare all'Università di Pisa il corso di laurea in fisica. Durante il periodo universitario studiò, sempre in modo completamente autonomo, la fisica relativistica e la fisica quantistica, divenendo ben presto un personaggio di spicco nell'ateneo pisano, al punto che alcuni professori gli chiedevano lumi sulle più recenti conquiste in questi settori. Si può in proposito affermare che a tutti gli effetti Fermi fu un autodidatta che si formò una vasta e profonda preparazione scientifica quasi esclusivamente sui libri. Già prima della laurea Fermi pubblicò alcuni notevoli lavori riguardanti la relatività. Laureatosi nel luglio del 1922, discutendo una tesi, necessariamente sperimentale, sulla formazione di immagini con i raggi X, Fermi, rientrato in famiglia a Roma, chiese consiglio sulla strada da intraprendere a O.M. Corbino, direttore dell'Istituto di Fisica dell'Università di Roma. Questi riconobbe subito l'eccezionalità del giovane e lo indirizzò alla carriera universitaria, aiutandolo successivamente a creare a Roma una scuola di fisica avanzata. Grazie a delle borse di studio, nel 1923 Fermi si recò in Germania, a Gottinga presso M. Born, e nel 1924 in Olanda, a Leida presso P. Ehrenfest. Poté così finalmente rendersi conto di cosa volesse dire lavorare in un ambiente dove la produzione scientifica era a livelli di avanguardia e dove si aveva modo di discutere i propri problemi con maestri di grande spessore e con giovani validissimi colleghi. A Leida Fermi ebbe modo di conoscere A. Einstein che mostrò nei suoi confronti stima e simpatia. Alla fine del 1924, si traferì a Firenze come professore incaricato di Fisica Matematica e oltre a svolgere varie ricerche teoriche si dedicò con F. Rasetti, che era stato suo collega di Università a Pisa, ad esperimenti di spettroscopia. Negli anni precedenti Fermi si era tra l'altro occupato del problema della quantizzazione del gas perfetto, in relazione alla determinazione della costante dell'entropia di tale gas, e delle incongruenze che affioravano nell'applicazione delle condizioni quantiche di Sommerfeld a sistemi contenenti elementi identici. Così, sul finire del 1925, venuto a conoscenza del principio di esclusione di W. Pauli, in brevissimo tempo ne trasse le conseguenze per la meccanica statistica delle particelle che obbediscono a tale principio, cioè, come si chiarirà in seguito, delle particelle a spin semintero (elettroni, protoni, neutroni), oggi dette per l'appunto fermioni. La nuova statistica, che diverrà nota come statistica di Fermi-Dirac (avendola il grande fisico inglese P.A.M. Dirac dedotta successivamente in modo formalmente più rigoroso), fu il maggior contributo teorico di Fermi alla fisica quantistica. Con questa scoperta Fermi acquistò una notevole fama a livello internazionale. Corbino riuscì a istituire presso l'Università di Roma una cattedra di fisica teorica, la prima in Italia, alla quale fu chiamato Fermi. Così, nell'autunno del 1926, Fermi si trasferì a Roma nell'Istituto di Via Panisperna, dove iniziò il periodo più fecondo della sua vita scientifica e dove ben presto, grazie al pieno appoggio di Corbino, creò un gruppo di collaboratori: il primo fu Rasetti, al quale si aggiunsero E. Segré, E. Amaldi, B. Pontecorvo. Saltuariamente, e solo per quanto riguardava i problemi teorici, partecipava ai lavori del gruppo anche E. Majorana. Come altri grandi fisici del passato, Fermi realizzò nella propria attività di ricerca una stretta unità di competenze e capacità teoriche e sperimentali. Il gruppo dei "ragazzi di Corbino" si occupò inizialmente di spettroscopia (per es. dell'effetto Raman) ottenendo notevoli risultati. Ma all'inizio degli anni Trenta fu chiaro che lo studio del nucleo atomico era molto più promettente delle ricerche di spettroscopia e pertanto i vari membri del gruppo si recarono in laboratori all'estero per apprendervi le tecniche sperimentali necessarie per condurre esperimenti di fisica nucleare Sul finire del 1933, mentre il gruppo procedeva lungo la strada intrapresa, Fermi elaborò la teoria del decadimento beta, in assoluto il suo lavoro teorico più importante. Numerose sostanze radioattive decadono emettendo elettroni i quali presentano uno spettro di energia continuo: per spiegare questo spettro continuo W. Pauli aveva nel 1930 ipotizzato che nel decadimento beta di un nucleo venisse emesso insieme all'elettrone anche un'altra particella, elettricamente neutra e di massa molto piccola, il cosiddetto neutrino, difficilmente rivelabile. Fermi su questa base costruì la teoria del decadimento beta "per analogia con la teoria della emissione di fotoni dagli atomi". Il processo fondamentale della teoria di Fermi è la transizione di un neutrone (n) in un protone (p) con la creazione di un elettrone (e) e di un neutrino (n): n-> ptet+tn. Sviluppata la teoria di questo processo, risultò subito chiaro a Fermi che per riprodurre i valori delle vite