Enrico Fermi

Enrico Fermi (29 de setembre de 1901, Roma - 28 de novembre de 1954, Chicago) es un fisician italian dau segle XX. Figura centrala de la fisica mondiala entre la fin daus ans 1920 e los ans 1950, es l'autor de descubertas importantas en mecanica quantica, en astronomia e dins l'estudi daus fenomènes radioactius. En particular, fuguet a l'origina de la prumiera teoria capabla d'explicar lo mecanisme de la radioactivitat β, construset la prumiera pila atomica e jonhet lo Projecte Manhattan. Recebet lo Premi Nobel de Fisica en 1938, la medalha Hughes en 1942, la medalha Franklin en 1947 e lo Premi Rumford en 1953.

 Biografia 

 Jounessa e formacion 

Enrico Fermi nasquet lo 29 de setembre de 1901 a Roma. Era lo tresen enfant d'Alberto Fermi, chap-inspector au ministeri daus Pòstas e Telegrafs, e d'Ida de Gattis, ensenhaira d'escòla elementària. Avia una sorre, Maria Fermi (1899-1959), e un frair, Giulio Fermi (1900-1915). Pendent son enfança, fuguet plan pròche de son frair que partatjava los mesmes centres d'interès (en particular, la construccion de machinas electricas). La mòrt de Giulio après una operacion cirurgicala lo marquet prigondament. Son caracter chamget e Enrico Fermi s'isolet, çò que li permetet paradoxalament de se concentrar sus sos estudis en fisica e en matematicas(en) Dan Cooper, Enrico Fermi : And the Revolutions of Modern Physics, Oxford University Press, 1999, pp. 19-20.. De mai, mercés a un amic de son pair, l'engenhaire Adolfo Amidei, Enrico Ferni aguet accès a mai d'un obratge scientific.

En 1918, Fermi obtenguet son bachelierat. Puei, entret a l'Escòla Normala Superiora de Pisa e, a comptar de 1919, s'interesset a las teorias mai recentas (relativitat, teoria dau còrs negre, modèle de l'idrogèn de Bohr, etc.). Aient aquesit una bone mestrisa d'aquelas teorias, fuguet charjat de donar de conferéncias per expausar aus professors e aus assistents las darrieras descubertas en fisica atomica. Obtenguet son diplòma universitari en 1922 e venguet doctor d'Estat en 1925. Professor de l'Universitat de Roma en 1926, era ja una figura majora de l'eleit daus fisicians italians de l'epòca e fuguet nommat membre de l'Acadèmia d'Itàlia en 1929.

 Lo periòde italian 

De 1926 a 1938, Enrico Fermi trabalhet en Itàlia sus de questions de mecanica quantica e de fisica nucleara. Dins lo prumier domeni, comencet de desvolopar una teoria estatistica quantica a l'origina de l'estatistica de Fermi-Dirac. Dins lo segond, s'interesset mai que mai a la radioactivitat β. A comptar de 1932, desvolopet una teoria per explicar son mecanisme en i integrant una particula imaginada en 1930 per Wolfgang Pauli (1900-1958) : lo neutrino. Queu trabalh li permetet d'obtenir lo Premi Nobel de Fisica en 1938. Puei, orientet sas recerchas vers la creacion d'isotòps radioactius artificiaus per bombardament de neutrons lents.

 Lo periòde estatsunidenc 

Lo 2 de genier de 1939, Enrico Fermi, tocat per lo decret reiau dau 5 de setembre de 1938 car sa femna Laura era judiva, decidet d'emigrar aus Estats Units per ensenhar a l'Universitat Columbia(en) Samuel King Alison, « Enrico Fermi, 1901–1954 », Biographical Memoir, National Academy of Sciences, vol. 30, 1957, p. 130.. Puei, emb Leo Szilard (1898-1964), trabalhet a l'Universitat de Chicago sus la concepcion d'una pila atomica, lo prumier tipe de reactor nuclear. Lo 2 de decembre de 1942, obtengueren la prumiera reaccion en chadena contrarotlada de l'istòria. Fermi fuguet per lòrs destinat au Laboratòri Nacionau de Los Alamos dins lo quadre dau Projecte Manhattan. Aguet aitau un ròtle primordiau dins la fabricacion de las prumieras bombas atomicas. Coma recompensa, fuguet naturalizat ciutadan estatsunidenc en 1945.

En 1946, acceptet un pòste de professor au sen de l'Institute for Nuclear Studies crat per l'Universitat de Chicago après la guerra. Passet la fin de sa vita dins quela vila. En 1950, pendent una discussion emb Edward Teller (1908-2003), Emil Konopinski (1911-1990) e Herbert York (1921-2009), emetet la celebra paradòxa que pòrta son nom sus las civilizacions extraterrèstras. En 1952, l'element chimic n° 100 de la classificacion periodica fuguet pelat « fermi » per rendre omenatge a sos trabalhs. Fermi moriguet lo 28 de novembre de 1954 en causa d'un càncer de l'estomac. Fuguet enterrat dins lo cementeri de Oak Woods.

 Òbra scientifica e descubertas principalas 

Enrico Fermi es l'autor d'una quantitat considerabla de descubertas scientificas importantas. Quela partida es donc un resumit daus aspèctes mai essenciaus de sa carriera.

 Fisica 

 L'estatistica de Fermi-Dirac 

L'estatistica de Fermi-Dirac designa, en mecanica quantica e en fisica estatistica, la distribucion estatistica de fermions indiscernibles (tots son similars) sus los estats d'energia d'un sistema a l'equilibri termodinamic. Quela distribucion es la consequéncia d'una particularitat daus fermions : las particulas d'espin mieg entier son somesas au principi d'exclusion de Pauli qu'interditz a doas particulas d'ocupar d'un biais simultaneu un mesme estat quantic. Fermi e Dirac introduseren quela estatistica en 1926(it) Enrico Fermi, « Sulla quantizzazione del gas perfetto monoatomico », Rendiconti Lincei, n° 3, 1926, pp. 145-149.(en) Paul A. M. Dirac, « On the Theory of Quantum Mechanics », Proceedings of the Royal Society A, vol. 112, n° 762, 1926, pp. 661-677.(en) Paul A. M. Dirac, Principles of Quantum Mechanics, Londres, Oxford University Press, 1967, pp. 210-211.. Fuguet aplicada aus electrons per Arnold Sommerfeld en 1927(de) Arnold Sommerfeld, « Zur Elektronentheorie der Metalle auf Grund der Fermischen Statistik », Zeitschrift für Physik, vol. 47, n° 1-2, 1928, pp. 1-32. e permetet de melhorar la compreneson dau comportament daus electrons a l'interior daus metaus. Mai recentament, l'estatistica de Fermi-Dirac fuguet utilizada per descriure los condensats fermionics, un estat de la matèria observat a de temperaturas situadas a l'entorn dau microkelvin.

 Lo gas de Fermi 


Un gas de Fermi es un estat de la matèria format d'un ensemble de fermions aient pas d'interaccions entre elhs. Es a dire que los fermions presents seguen l'estatistica de Fermi-Dirac(fr) Hélène Ngô e Christian Ngô, Physique statistique, París, Masson, coll. « Enseignement de la physique », 1987, pp. 204-236.. Queu modèle, basat sus los principis de la mecanica quantica a d'aplicacions dins los sistemas infinidament pichons (nucleu atomic), en fisica dau solide e en cosmologia. Per exemple, permet de descriure las proprietats de la matèria compactada que forma una nana blancha(en) Walter Greiner, Ludwig Neise e Horst Stöcker, Thermodynamics and Statistical Mechanics, Nòva York, Springer, coll. « Classical Theoretical Physics », 1995, pp. 341-386..

Dins sa formulacion d'origina, lo modèle dau gas de Fermi, dich « gas de Fermi ideau », era relativament simple : los fermions avian de proprietats identicas dins tot l'espaci, una temperatura nulla e pas d'interaccions entre elhs(fr) Lev Davidovič Landau, Evgenij Mihailovič Lifšic e Sergeï Medvedev, Physique statistique, Mir Ellipses, coll. « Physique théorique », 1994.. Quelas ipotesis ofrissen d'aproximacions correctas dins fòrça cas, mas d'extensions fugueren pauc a pauc prepausadas per melhorar los resultats e tractat de temperaturas finidas, de sistemas non unifòrmes dins l'espaci o exprimir d'efiechs relativistas dins l'expression de l'energia.

 La prumiera pila atomica e lo Projecte Manhattan 


En 1942, Enrico Fermi fuguet a l'origina de la prumiera pila atomica, Chicago Pile-1. Lo 2 de decembre de 1942, retiret una barra de comanda recuberta de cadmi per iniciar la prumiera reaccion en chadena de l'istòria. L'estructura de la pila era constituïda de  bricas de grafit (representant una massa de 400 t de carbòni) e de briquetas d'oxide d'urani (36 t) e d'urani pur (6 t). Per concebre sa pila, l'equipa de Fermi desvolopet la formula daus quatre factors que permet de'n modelizar lo foncionament.

Pasmens, après quauques jorns de foncionament, las emissions de radiacions ionizantas vengueren dangierosas per los estudiants dau campus. En genier de 1943, lo major Arthur V. Peterson ordonet son desmantelament e son reassemblatge dins lo comtat de Cook. L'equipa de Fermi aguet aitau un ròtle primordiau dins lo Projecte Manhattan car queu reactor fuguet utilizat per produire lo plutòni necessari a la fabricacion de la prumiera bomba atomica.

 La teoria de la desintegracion β 

En fisica de las particulas, l'interaccion de Fermi es una teoria permetent d'explicar lo mecanisme de la radioactivitat β. Prepausada en 1933(en) F. L. Wilson, « Fermi's Theory of Beta Decay », American Journal of Physics, vol. 36, n° 12, 1968, p. 1150., quela teoria es basada sus l'interaccion directa entre quatre fermions : un neutron, un electron, un antineutrino e un proton. Quò era una innovacion majora car queu trabalh era precursor de la teoria de l'interaccion febla. Las descubertas de Fermi sus la desintegracion β permeteren de concebre lo prumier modèle capable d'explicar los fenomèns observats durant las desintegracions β. Son desenant integradas dins la teoria electrofebla, una teoria mai larja formalizada en 1968 per Sheldon Glashow, Steven Weinberg e Abdus Salam.

 Astronomia 

 L'acceleracion de Fermi 

L'acceleracion de Fermi designa l'acceleracion d'una particula charjada quand es rebatuda dins un miralh magnetic. Queu mecanisme es fòrça important en astrofisica per comprendre los tusts, per exemple durant las erupcions solaras o los remanents de supernòva.

 La paradòxa de Fermi 

La paradòxa de Fermi es un ensemble de questions pausadas en 1950 per Fermi durant un debat emb tres amics sus la possibilitat d'una vita extraterrestra. Es basat sus la question « s'aviá de civilizacions extraterrestras, lors representants deurián desjà èsser chas nos. Ont son donc ? ». Quela question fuguet explicitada d'un biais mai precís per Carl Sagan (1934-1996) e Michael H. Hart (nascut en 1932) emb la definicion de quatre scenaris principaus :
 la probabilitat d'aparicion d'una civilizacion tecnologicament avançada es fòrça feble e, dins un Univers vast, las possibilitats de recontra son donc raras.
 los extraterrestres existissen, mas per de rasons desconegudas, la comunicacion e lo viatge interstellar son impossibles o pas jutjats soatables.
 la vita existís en autre luòc, mas dins d'endrechs onte sa deteccion es dificila (ocean cubert per una jaça de glaç, etc.).
 los extraterrestres observan regularament la Tèrra, mas l'umanitat es pas capabla de detectar lor preséncia emb los mejans tecnics actuaus.
Quela reflexion menet a l'eqüacion de Drake qu'es una proposicion matemetica estimant lo nombre potenciau de civilizacions extraterrestras dau chamin de sent Jaume puessant entrar en contacte emb la Tèrra.

 Tecnologias de l'informacion 

Realizada en 1953, l'experiéncia de Fermi-Pasta-Ulam-Tsingou fuguet la prumiera simulacion numerica. Era destinada a estudiar la reparticion a terme long de l'energia d'un sistema dinamic unidimensionau de 64 massas cobladas per de ressòrts armonics perturbat per una leugiera anarmonicitat. L'objectiu de l'experiéncia era de trobar un problema capable d'esplechar las ressorsas de l'ordinator MANIAC I.

 Annexas 

 Liams internes 
 Acceleracion magnetica.
 Arma nucleara.
 Energia de Fermi.
 Estatistica de Fermi-Dirac.
 Fermi.
 Fermions.
 Gas de Fermi.
 Mecanica quantica.
 Niveu de Fermi.
 Pila atomica.
 Radioactivitat.
 Radioactivitat β.
 Reaccion en chadena.
 Relativitat especiala.

 Bibliografia 

 (en) Dan Cooper, Enrico Fermi : And the Revolutions of Modern Physics, Oxford University Press, 1999, 117 p.
 (en) Emilio Segrè, Enrico Fermi : Physicist, Chicago, The University of Chicago Press, 1970.

 Nòtas e referéncias 

Categoria:Fisician dau sègle XX
Categoria:Fisician italian
Categoria:Prèmi Nobel italian
Categoria:Naissença en 1901
Categoria:Decès en 1954
Categoria:Laureat del Prèmi Nobel de Fisica