אנריקו פרמי

אֶנְרִיקוֹ פֶרְמִי (באיטלקית: Enrico Fermi; 29 בספטמבר 1901 – 28 בנובמבר 1954) היה פיזיקאי איטלקי-אמריקאי, הידוע בשל עבודתו בנושא התפרקות בטא, פיתוח הכור הגרעיני הראשון ופיתוח תורת הקוונטים. פרמי הוא חתן פרס נובל לפיזיקה לשנת 1938.

ביוגרפיה

שנותיו הראשונות
אנריקו פרמי נולד ב-29 בספטמבר 1901 ברומא, לאלברטו פרמי, מבקר ראשי במשרד התעבורה, ולאידה דה גטיס. הוא החל להתעמק בלימודי פיזיקה בנעוריו, בניסיון להתגבר על הכאב שחש עקב טרגדיה משפחתית שבה אחיו ג'וליו, שהיה גדול ממנו בשנה ושאליו היה קשור עמוקות, מת כתוצאה מניתוח פשוט בגרון בשנת 1915.

חבר של המשפחה, אדולפו אמידי, סייע בלימודיו של פרמי בתחומי אלגברה, טריגונומטריה, הנדסה אנליטית ומכניקה. אמידי היה זה שייעץ לפרמי לא לנסות להתקבל לאוניברסיטת רומא אלא לפנות ל-"Scuola Normale Superiore”, המוסד האוניברסיטאי היוקרתי לתלמידים מחוננים שבעיר פיזה. הבוחן של Scuola Normale Superiore, שקרא את מאמר הכניסה שהכין פרמי, העריך שהוא באיכות של עבודת דוקטורט, ולכן זימן את פרמי וחזה כי יהיה מדען גדול.

שנות הבגרות
פרמי למד ב-Scuola Normale Superior בין השנים 1922-1918 וסיים לימודי תואר דוקטור. בשנת 1923 ניצל מלגה שקיבל מממשלת איטליה כדי ללמוד באוניברסיטת גטינגן (שהייתה המוסד המוביל בתחום תורת הקוונטים באותה תקופה) אצל פרופסור מקס בורן. הוא לא היה שבע רצון משיטת הלימוד הפורמלית מדי במקום ועזב כעבור שישה חודשים. בשנת 1924 עבר לליידן שבהולנד כדי לעבוד עם פאול ארנפסט ופגש שם את אלברט איינשטיין. בהמשך אותה שנה עבר לפירנצה ולימד שנתיים פיזיקה מתמטית ומכניקה באוניברסיטת פירנצה.

בשנת 1926 גילה פרמי את חוקי הסטטיסטיקה הידועים כיום כ"סטטיסטיקת פרמי". חוקים אלה מתארים את התנהגות משפחת החלקיקים שכלל האיסור של וולפגנג פאולי חל עליהם, חלקיקים הידועים כיום כפרמיונים.

פרמי עבר לאוניברסיטת רומא בשנת 1927 ולימד בה כפרופסור בקורס הראשון לפיזיקה תאורטית, קורס שנוצר עבורו על ידי הדיקן של המכון לפיזיקה, פרופסור אורסו מריו קורבינו . קורבינו עזר לפרמי לבחור את צוות המדריכים והעוזרים שכלל בין השאר את אדוארדו אמלדי, ברונו פונטקורבו, פרנקו רזטי ואמיליו סגרה. הצוות קיבל את הכינוי "הבחורים מוויה פניספרנה" (על שם הרחוב שבו שכן המכון). בקבוצה זו כונה פרמי "האפיפיור" בשל העובדה שמעולם לא טעה.

בשנת 1928 נישא פרמי ללאורה קפון שהייתה ממוצא יהודי. לזוג נולדו שני ילדים, ג'וליו ונלה.

בשנת 1933 פיתח פרמי את התאוריה להסבר התפרקות בטא. הוא הניח שהנייטרון, שהתגלה שנה לפני כן, מתפרק לפרוטון תוך כדי פליטת אלקטרון וחלקיק שטרם התגלה ושלו הוא קרא נייטרינו. התאוריה פותחה על מנת להסביר את הפעילות שאחר כך הוכרה ככוח הגרעיני החלש.

הקבוצה שסביב פרמי חקרה ביסודיות את נושא הנייטרונים. הם הפציצו בנייטרונים את מרבית היסודות שבטבלה המחזורית. הם האטו נייטרונים באמצעות מעבר בפרפין, וגילו שבכך הנייטרונים היו אפקטיביים יותר לתהליכי הפגזת היסודות. בין השאר ייצרו מוצר מוזר חדש כשהפציצו אורניום בנייטרונים, שאחר כך הוכר כביקוע אטומי האורניום. החל משנת 1935 החלה הקבוצה להתפרק. רזטי עזב לקנדה, פונטקורבו לצרפת וסגרה העדיף ללמד בפלרמו.

סוף שנות ה-30
פרמי נשאר ברומא עד 1938.
בשנת 1938 זכה בפרס נובל לפיזיקה עבור "הוכחות לקיומם של יסודות רדיואקטיביים חדשים באמצעות הקרנה על ידי נייטרונים, ועבור התגלית הקשורה לכך של תגובות גרעיניות עקב נייטרונים איטיים". פרמי ומשפחתו נסעו לשוודיה לטקס קבלת הפרס, וניצלו את ההזדמנות לעזוב את איטליה לצמיתות בשל חששם מהמשטר הפשיסטי (כאמור אשתו של פרמי, לאורה קפון, הייתה יהודייה). הם היגרו לארצות הברית, ופרמי קיבל משרה כפרופסור לפיזיקה באוניברסיטת קולומביה שבניו יורק.

החיים בארצות הברית

ביקוע הגרעין התגלה בתחילת 1939 על ידי אוטו האן, פריץ שטרסמן וליזה מייטנר, ופרמי ראה מיד את האפשרות לפליטה של נייטרונים משניים ולתגובת שרשרת. לאחר שאלברט איינשטיין שלח את מכתבו המפורסם לנשיא רוזוולט שבו העלה את האפשרות לייצורה של פצצת אטום, מימן חיל הים האמריקאי ניסיונות ליישום אנרגיה אטומית באוניברסיטת קולומביה. פרמי וליאו סילארד תכננו ביחד את הכור הגרעיני הראשון. פרמי, שלא ידע אנגלית היטב, כינה את המתקן "ערימה" (PILE).

מכיוון שמרכז המחקר המדעי של פרויקט מנהטן לייצור הפצצה האטומית היה במעבדה המטלורגית של אוניברסיטת שיקגו, עזב פרמי את אוניברסיטת קולומביה, שהתמקדה בהפרדת איזוטופים, ועבר לאוניברסיטת שיקגו, שם הוביל  את בניית ה"ערימה" במגרש הסקווש שמתחת ליציע המערבי של אצטדיון הפוטבול הנטוש של אוניברסיטת שיקגו, סטאג פילד. ב-2 בדצמבר 1942 הופעל הכור הגרעיני הראשון בהצלחה, ובוצעה תגובת השרשרת הגרעינית המבוקרת הראשונה בהיסטוריה האנושית. היה זה השלב הראשון בפיתוח הפצצה, והידיעה הועברה למרכז בוושינגטון בטלפון במשפט הצופן המפורסם "יורד הים האיטלקי הגיע לעולם החדש".

בהמשך, היה לפרמי תפקיד משמעותי בפתרון בעיות הקשורות בפיתוח פצצת האטום הראשונה, כאחד הפיזיקאים המובילים בצוות פרויקט מנהטן, שעסק בפיתוח אנרגיה אטומית ופצצת האטום.

בשנת 1944 קיבל פרמי אזרחות אמריקאית, ועם סיום המלחמה (1946) התמנה לפרופסור במכון ללימודי הגרעין שבאוניברסיטת שיקגו (כיום המכון ע"ש פרמי), משרה שהחזיק בה עד מותו ב-1954. שם הוא הפנה את עיקר מרצו לחקר התגובה שבין נוקליאונים לפאיונים.

בשנים האחרונות לחייו, עסק פרמי בבעיית המקור המסתורי של הקרינה הקוסמית, ופיתח תאוריה לפיה שדה מגנטי אוניברסלי הפועל כמאיץ ענקי מסביר את האנרגיות העצומות הגלומות בחלקיקי הקרינה הקוסמית. פרמי היה בין היוזמים להקמת מאיץ הסינכרוטרון באוניברסיטת שיקגו.

מותו
אנריקו פרמי מת בשיקגו בגיל 53 ממחלת סרטן הקיבה ב-29 בנובמבר 1954, שהתפתח כנראה כתוצאה מהקרינה הרדיואקטיבית לה נחשף במהלך ניסיונותיו, ונקבר בבית הקברות "אוק וודס" שבשיקגו. כפי שכתב אחר כך חברו ושותפו בפרויקט מנהטן יוג'ין ויגנר: "עשרה ימים לפני שנפטר אמר לי פרמי 'אני מקווה שזה לא ייקח זמן רב'. הוא השלים לחלוטין עם גורלו".

הערכה 
פרמי היה אדם מבריק, בעל יכולת שכלית מופלאה והגיון בריא. הוא היה תאורטיקן מוכשר וכפי שהתאוריה שלו על התפרקות בטא הוכיחה, הוא היה מוכשר גם לעבודה במעבדה. פרמי ייחס תמיד את זכייתו בפרס נובל לזריזותו במעבדה, באומרו שגם אחרים היו מגיעים לתגליותיו, הוא פשוט היה זריז יותר.

כשהוא הציע את עבודתו המפורסמת על התפרקות בטא לביטאון היוקרתי "Nature", סירב העורך לקבלו משום ש"המאמר מכיל ספקולציות שאין קשר בינן למציאות". לכן הודפס המאמר של פרמי באיטלקית ובגרמנית לפני שהודפס באנגלית. הוא מעולם לא שכח את החוויה של להיות מוקדם לזמנו, ונהג לומר לבני חסותו "אף פעם אל תהיו ראשונים, נסו להיות שניים".

הוקרה והנצחה 
אנריקו פרמי זכה לשלל הנצחות:
פרמיון - חלקיק בעל ספין לא שלם המציית לעקרון האיסור של פאולי.
פרמיום - יסוד כימי שמספרו האטומי 100.
פרדוקס פרמי - כשנשאל בנוגע לאפשרות של חיים תבוניים אחרים ביקום (ראה פרויקט סט"י ) שאל "אם כן, היכן הם?"
על שמו נקראת הפרמילאב, מעבדת מאיץ החלקיקים הלאומית של ארצות הברית.
על שמו נקרא מכון פרמי באוניברסיטת שיקגו.
פרס אנריקו פרמי לפיזיקה (הוא היה ראשון מקבליו).
התפלגות פרמי-דיראק - התפלגות שמתארת את ההתנהגות הסטטיסטית של פרמיונים.
פרמי - יחידת אורך המאפיינת את גודלו של גרעין האטום.
אנרגיית פרמי - רמת האנרגיה המרבית בפיזיקה קוונטית המאוכלסת על ידי אלקטרונים.
ארכיטקטורה של מעבדים גרפיים בשם Fermi, תוצרת Nvidia, אותם ניתן למצוא בכרטיסי GeForce 400 ו-500, וכן בכרטיסי Quadro וTesla.
מחשב-על פרמי - מחשב-על תוצרת Nvidia, שבלבו מעבדים גרפיים הבנויים בארכיטקטורה זו.
טלסקופ החלל פרמי- לווין המשמש לאיתור התפרצויות גמא מהחלל

ספרו בעברית 
תרמודינמיקה, תרגם מאנגלית: יונתן ברוידא, הוצאת יחדיו, תל אביב, 1963.

ראו גם 
 בעיית פרמי
 חישוב על גב מעטפה

לקריאה נוספת
 אמיל פוירשטיין, יהודים מפורסמים במדע, 1956. עמ' 230–240.

קישורים חיצוניים

 

 איתי נבו, ‏האפיפיור של הפיזיקה הגרעינית, במדור "היום לפני במדע" באתר של מכון דוידסון לחינוך מדעי, 29 בספטמבר  2021

 אנריקו פרמי באתר של Fermilab 
 אנריקו פרמי ברשימת 100 האישים החשובים ביותר במאה העשרים שנערכה על ידי השבועון TIME
 שירות הדואר של ארצות הברית מנציח את אנריקו פרמי
 
 
 

פיזיקאים שעל שמם כוכב לכת מינורי
סגל אוניברסיטת שיקגו
זוכי פרס נובל לפיזיקה
פיזיקאים איטלקים
פיזיקאים אמריקאים
עובדי פרויקט מנהטן
זוכי פרס נובל איטלקים
סגל אוניברסיטת קולומביה
סגל אוניברסיטת גטינגן
סגל ספיינצה – אוניברסיטת רומא
איטלקים חברי הבונים החופשיים
אישים שעל שמם יסודות כימיים
מהגרים מאיטליה לארצות הברית
מדענים שהיגרו לארצות הברית
אישים שעל שמם יחידות מידה
זוכי מדליית יוז
זוכי מדליית מקס פלאנק
אמריקאים שנולדו ב-1901

אמריקאים שנפטרו ב-1954
שיקגו: אישים
זוכי מדליית פרנקלין