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BIOGRAFIAS DE GRANDES CIENTISTAS
Fermi Enrico. Biografia de um cientista
Diretório / Biografias de grandes cientistas
“O grande físico italiano Enrico Fermi”, escreveu Bruno Pontecorvo, “ocupa um lugar especial entre os cientistas modernos: em nosso tempo, quando se tornou típica uma estreita especialização na pesquisa científica, é difícil apontar um físico igualmente universal que foi Fermi. . Pode-se até dizer que a aparição na arena científica do século XNUMX, uma pessoa que fez uma contribuição tão grande para o desenvolvimento da física teórica, física experimental, astronomia e física técnica, é um fenômeno bastante único do que cru. Enrico Fermi nasceu em 29 de setembro de 1901 em Roma. Ele era o caçula de três filhos de um funcionário da ferrovia, Alberto Fermi, e née Ida de Gattis, uma professora. Ainda criança, Enrico mostrou grande aptidão para matemática e física. Seu notável conhecimento nestas ciências, adquirido principalmente como resultado de auto-educação, permitiu-lhe receber uma bolsa em 1918 e ingressar na Escola Normal Superior da Universidade de Pisa. Então, sob o patrocínio do senador Corbino, professor associado do Instituto de Física da Universidade de Roma, Enrico recebeu um cargo temporário como professor de matemática para químicos na Universidade de Roma. Em 1923 recebeu uma viagem de negócios à Alemanha, a Göttingen, a Max Born. Fermi não se sente muito confiante, e somente o grande apoio moral de Ehrenfest, com quem esteve em Leiden de setembro a dezembro de 1924, o ajudou a acreditar em sua vocação de físico. Ao retornar à Itália, Fermi trabalhou de janeiro de 1925 até o outono de 1926 na Universidade de Florença. Aqui ele recebe seu primeiro diploma de "professor associado livre" e, mais importante, cria seu famoso trabalho sobre estatística quântica. Em dezembro de 1926, assumiu o cargo de professor na recém-criada cátedra de física teórica da Universidade de Roma. Aqui ele organizou uma equipe de jovens físicos: Rasetti, Amaldi, Segre, Pontecorvo e outros, que compunham a escola italiana de física moderna. Quando a primeira cadeira de física teórica foi estabelecida na Universidade de Roma em 1927, Fermi, que conseguiu ganhar prestígio internacional, foi eleito seu chefe. Em 1928, Fermi casou-se com Laura Capon, que pertencia a uma conhecida família judia em Roma. O casal Fermi teve um filho e uma filha. Aqui, na capital da Itália, Fermi reuniu vários cientistas eminentes ao seu redor e fundou a primeira escola de física moderna do país. Nos círculos científicos internacionais, passou a ser chamado de grupo Fermi. Dois anos depois, Fermi foi nomeado por Benito Mussolini para o cargo honorário de membro da recém-criada Academia Real da Itália. Na década de 1932, era geralmente aceito que um átomo contém dois tipos de partículas carregadas: elétrons negativos, que giram em torno do núcleo de prótons positivos. Os físicos estavam interessados em saber se o núcleo poderia conter uma partícula desprovida de carga elétrica. Experimentos para detectar a partícula eletricamente neutra culminaram em XNUMX, quando James Chadwick descobriu o nêutron, que os físicos, especialmente Werner Heisenberg, reconheceram quase imediatamente como o parceiro nuclear do próton. Em 1934, Frédéric Joliot e Irene Joliot-Curie descobriram a radioatividade artificial. Ao bombardear os núcleos de boro e alumínio com partículas alfa, eles criaram novos isótopos radioativos de elementos conhecidos pela primeira vez. Essa descoberta causou uma ampla ressonância e, em pouco tempo, vários novos isótopos radioativos foram obtidos. No entanto, se os átomos são bombardeados com partículas carregadas, para superar a repulsão elétrica, as partículas carregadas devem ser aceleradas em aceleradores poderosos e caros. Elétrons incidentes são repelidos por elétrons atômicos, e prótons e partículas alfa são repelidos pelo núcleo da mesma forma que cargas elétricas de mesmo nome são repelidas. Fermi apreciou a importância do nêutron como um poderoso meio de iniciar reações nucleares. Como o nêutron não tem carga elétrica, não há necessidade de aceleradores. Na primavera de 1934, Fermi começou a irradiar elementos com nêutrons. Foi inesperado e ousado. "Lembro-me", escreveu O. Frisch, "que minha reação e a reação de muitos outros foram céticas: o experimento de Fermi parecia sem sentido, porque havia muito menos nêutrons do que partículas alfa." Na primeira comunicação, datada de 25 de março de 1934, Fermi relatou que, bombardeando alumínio e flúor, obteve isótopos de sódio e nitrogênio que emitem elétrons (e não pósitrons, como em Joliot-Curie). O método de bombardeio de nêutrons provou ser muito eficaz, e Fermi escreveu que essa alta eficiência de fissão "compensa completamente a fraqueza das fontes de nêutrons existentes em comparação com as fontes de partículas alfa e prótons". Ele conseguiu ativar 47 dos sessenta e oito elementos estudados por este método. Encorajado pelo sucesso, ele, em colaboração com F. Rasetti e O. d'Agostino, empreendeu o bombardeio de nêutrons de elementos pesados: tório e urânio. "Experiências mostraram que ambos os elementos, previamente purificados das impurezas ativas usuais, podem ser fortemente ativados quando bombardeados com nêutrons." Ao bombardear urânio, o elemento noventa e dois, o elemento natural mais pesado, eles produziram uma mistura complexa de isótopos. A análise química não detectou nele isótopos de urânio ou isótopos de um elemento vizinho (além disso, os resultados da análise excluíram a presença de todos os elementos com números de 86 a 91). Surgiu a suspeita de que os experimentadores haviam conseguido obter pela primeira vez um novo elemento artificial com número atômico 93. Para desgosto de Fermi, o diretor do laboratório, Orso Corbino, anunciou a síntese bem-sucedida do nonagésimo terceiro elemento sem esperar pelo testes de controle. Na realidade, Fermi não conseguiu obtê-lo. Mas ele, sem saber, causou a fissão do urânio, dividindo o núcleo pesado em dois ou mais fragmentos e outros fragmentos. A fissão do urânio foi descoberta em 1938 por Otto Hahn, Lise Meitner e Fritz Strassmann. Rutherford acompanhou os experimentos de Fermi com grande interesse. Já em 23 de abril de 1934, ele lhe escreveu: "Seus resultados são muito interessantes, e não há dúvida de que no futuro poderemos obter mais informações sobre o real mecanismo dessas transformações". Em 22 de outubro de 1934, Fermi fez uma descoberta fundamental. Ao colocar uma cunha de parafina entre a fonte de nêutrons e o cilindro de prata ativado, Fermi notou que a cunha não diminuiu a atividade dos nêutrons, mas a aumentou ligeiramente. Fermi concluiu que esse efeito era aparentemente devido à presença de hidrogênio na parafina e decidiu testar como um grande número de elementos contendo hidrogênio afetaria a atividade de separação. Tendo realizado o experimento primeiro com parafina, depois com água, Fermi afirmou um aumento na atividade centenas de vezes. Os experimentos de Fermi revelaram a enorme eficiência dos nêutrons lentos. Mas, além de notáveis resultados experimentais, no mesmo ano Fermi alcançou notáveis realizações teóricas. Já na edição de dezembro de 1933, seus pensamentos preliminares sobre o decaimento beta foram publicados em uma revista científica italiana. No início de 1934, seu artigo clássico "Sobre a Teoria dos Raios Beta" foi publicado. O resumo do artigo do autor diz: "Uma teoria quantitativa do decaimento beta baseada na existência de neutrinos é proposta, enquanto a emissão de elétrons e neutrinos é considerada por analogia com a emissão de um quantum de luz por um átomo excitado na teoria da radiação. As fórmulas são derivadas do tempo de vida do núcleo e da forma do espectro contínuo de raios beta; as fórmulas obtidas são comparadas com experimentos". Fermi nesta teoria deu vida à hipótese do neutrino e ao modelo próton-nêutron do núcleo, aceitando também a hipótese do spin isotônico proposta por Heisenberg para este modelo. Com base nas ideias expressas por Fermi, Hideki Yukawa previu em 1935 a existência de uma nova partícula elementar, agora conhecida como pi-meson, ou píon. Comentando a teoria de Fermi, F. Razetti escreveu: "A teoria que ele construiu nesta base acabou por ser capaz de resistir quase inalteradas duas décadas e meia do desenvolvimento revolucionário da física nuclear. Pode-se notar que uma teoria física raramente nasce em tal forma final." Enquanto isso, na Itália, a ditadura fascista de Mussolini ganhava cada vez mais força. Em 1935, a agressão italiana contra a Etiópia levou a sanções econômicas por membros da Liga das Nações e, em 1936, a Itália formou uma aliança com a Alemanha nazista. O grupo Fermi na Universidade de Roma começou a se desintegrar. Após a aprovação de leis civis antissemitas pelo governo italiano em setembro de 1938, Fermi e sua esposa judia decidiram emigrar para os Estados Unidos. Aceitando um convite da Universidade de Columbia para assumir o cargo de professor de física, Fermi informou às autoridades italianas que partiria para os Estados Unidos por seis meses. Em 1938 Fermi foi agraciado com o Prêmio Nobel de Física. A decisão do Comitê Nobel afirmava que o prêmio foi concedido a Fermi "pela evidência da existência de novos elementos radioativos obtidos por irradiação com nêutrons, e pela descoberta de reações nucleares causadas por nêutrons lentos associados a isso". "Juntamente com as excelentes descobertas de Fermi, sua habilidade como experimentador, sua incrível engenhosidade e intuição... ganharam reconhecimento universal por lançar uma nova luz sobre a estrutura do núcleo e abrir novos horizontes para o desenvolvimento futuro da pesquisa atômica", disse Hans Pleyel da Real Academia Sueca de Ciências, apresentando o laureado. Durante uma cerimônia de premiação realizada em dezembro de 1938 em Estocolmo, Fermi apertou a mão do rei da Suécia, em vez de saudá-lo com uma saudação fascista, pela qual foi atacado na imprensa italiana. Imediatamente após as comemorações, Fermi foi para o exterior. Ao chegar aos Estados Unidos, Fermi, como todos os imigrantes da época, teve que passar por um teste de inteligência. Um ganhador do Prêmio Nobel foi solicitado a somar 15 e 27 e dividir 29 por 2. Pouco depois de a família Fermi desembarcar em Nova York, Niels Bohr chegou aos Estados Unidos vindo de Copenhague para passar vários meses no Instituto de Pesquisa Básica de Princeton. Bohr relatou a descoberta por Hahn, Meitner e Strassmann da fissão do urânio bombardeando-o com nêutrons. Muitos físicos começaram a discutir a possibilidade de uma reação em cadeia. Para realizar uma reação em cadeia, Fermi começou a planejar experimentos que permitiriam determinar se tal reação era possível e controlável. Em negociações com a Marinha em 1939, Fermi mencionou pela primeira vez a possibilidade de criar uma arma atômica baseada em uma reação em cadeia com uma poderosa liberação de energia. Ele recebeu financiamento federal para continuar sua pesquisa. No decorrer de seu trabalho, Fermi e o físico italiano Emilio Segre, seu ex-aluno, estabeleceram a possibilidade de usar o elemento até então desconhecido plutônio como um "explosivo" para uma bomba atômica. Embora o plutônio, um elemento com número de massa de 239, ainda não fosse conhecido, ambos os cientistas estavam convencidos de que tal elemento deveria ser físsil e poderia ser produzido em um reator de urânio capturando um nêutron com urânio-238. Em 1942, quando o Projeto Manhattan foi criado nos Estados Unidos para trabalhar na criação de uma bomba atômica, a responsabilidade de pesquisar a reação em cadeia e obter plutônio foi atribuída a Fermi, que tinha o status de "sujeito estrangeiro de um país hostil poder" do ponto de vista legal. No ano seguinte, a pesquisa foi transferida de Columbia para a Universidade de Chicago, onde Fermi, como presidente da Subseção de Aspectos Teóricos do Comitê de Urânio, supervisionou a criação do primeiro reator nuclear do mundo, que estava sendo construído em uma quadra de squash sob a arquibancadas do estádio de futebol Stagg Field da universidade. O reator erguido foi chamado de "heap" no jargão técnico, pois foi construído a partir de barras de grafite (carbono puro), que deveriam restringir a velocidade da reação em cadeia (retardar os nêutrons). Urânio e óxido de urânio foram colocados entre barras de grafite. Em 2 de dezembro de 1942, as hastes de controle de cádmio que absorvem nêutrons foram lentamente estendidas para iniciar a primeira reação em cadeia autossustentável do mundo. "Estava claro", escreveu John Cockcroft mais tarde, "que Fermi havia aberto a porta para a era atômica". Um pouco mais tarde, Fermi foi nomeado chefe do departamento de física moderna em um novo laboratório criado sob a direção de Robert Oppenheimer para criar uma bomba atômica no altamente classificado Los Alamos, Novo México. Fermi e sua família tornaram-se cidadãos dos Estados Unidos em julho de 1944 e se mudaram para Los Alamos no mês seguinte. Fermi testemunhou a primeira explosão da bomba atômica em 16 de julho de 1945, perto de Alamogordo, Novo México. Em agosto de 1945, bombas atômicas foram lançadas sobre as cidades japonesas de Hiroshima e Nagasaki. No final da guerra, Fermi retornou à Universidade de Chicago para assumir o cargo de professor de física e se tornar membro do recém-criado Instituto de Pesquisa Nuclear da Universidade de Chicago. Fermi era um excelente professor e era famoso como um conferencista insuperável. Entre seus alunos de pós-graduação estão Murray Gell-Mann, Yang Zhenning, Li Zhengdao e Owen Chamberlain. Depois de concluir a construção do cíclotron (acelerador de partículas) em Chicago em 1945, Fermi iniciou experimentos para estudar a interação entre os mésons pi e nêutrons recentemente descobertos. Fermi também pertence à explicação teórica da origem dos raios cósmicos e da fonte de sua alta energia. Um homem de intelecto notável e energia ilimitada, Fermi gostava de montanhismo, esportes de inverno e tênis. Ele morreu de câncer de estômago em sua casa em Chicago pouco depois de completar 28 anos em 1954 de novembro de XNUMX. No ano seguinte, o novo centésimo elemento foi nomeado férmio em sua homenagem. Autor: Samin D. K.
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