Enrico Fermi, nado o 29 de setembro de 1901 en Roma (Italia) e finado o 28 de novembro de 1954 en Chicago, Illinois (USA), foi un físico italiano naturalizado estadounidense, coñecido polo desenvolvemento do primeiro reactor nuclear e as súas contribucións ao desenvolvemento da teoría cuántica, a física nuclear, a física de partículas e a mecánica estatística. Gañou o Premio Nobel de Física no ano 1938 polos seus traballos sobre a radioactividade inducida, e é considerado un dos científicos máis importantes do século XX. Desde 1939 foi profesor de física na Columbia University.
Foi definido como o arquitecto da era nuclear e da bomba atómica, tendo colaborado nos primeiros ensaios e investigacións da bomba nuclear (proxecto Manhattan). Descubriu as reaccións no núcleo producidas por neutróns con movemento lento, e observou que estes eran absorbidos máis facilmente polo núcleo atómico que as partículas aceleradas. Investigou a teoría da estrutura fina dos espectros e a formación dos raios cósmicos. Entre as súas obras destácase Elementary Particles (1951).
Foi un dos poucos físicos da era moderna a combinar a teoría coa experiencia. Recoñeceselle como un físico con grandes capacidades tanto no plano teórico como experimental. O elemento Fermio, que foi producido de forma sintética en 1952, foi nomeado no seu honor.
A medicina moderna, que usa isótopos radioactivos para o diagnóstico e o tratamento de enfermidades, é debedora do seu traballo.
Traxectoria académica e profesional Educación secundaria miniatura |esquerda |Casa natal de Fermi na Vía Gaeta 19 de Roma. Comezouse a interesar pola física aos 14 anos trala lectura dun vello texto escrito en latín: Elementorum physicae mathematicae, un libro de 900 páxinas publicado en 1840 polo xesuíta Andrea Caraffa do Colexio Romano. Cubría todo o saber da época en matemáticas, mecánica clásica, astronomía, óptica e acústica. O seu expediente académico foi excelente, mostrando unha gran facilidade para memorizar, o que lle permitía recitar a divina comedia de Dante e gran parte da obra de Aristóteles. Gozaba dunha gran facilidade para resolver problemas teóricos de física e unha gran capacidade de síntese. Desfrutaba aprendendo física e matemáticas e compartindo os seus intereses co seu irmán, Giulio. A morte repentina deste, debido a un absceso na gorxa en 1915, perturbou a Enrico e acrecentou a súa dedicación aos estudos da ciencia para distraerse. Segundo o seu propio relato, todos os días pasaba diante do hospital onde falecera seu irmán ata que se fixo insensible á pena.
Posteriormente, Enrico trabou amizade con outro estudante interesado na ciencia chamado Enrico Persico, e os dous colaboraron en proxectos científicos tales como a construción de xiróscopios, e a medición do campo gravitatorio da Terra. O interese de Fermi pola física foi en aumento cando un amigo do seu pai, Adolfo Amidei, regaloulle varios libros sobre física e matemáticas, que leu con grande avidez.
Formación universitaria na Scuola Normale Superiore de Pisa esquerda|miniatura|Enrico Fermi na época de estudante en Pisa. Fermi terminou a educación secundaria en xullo de 1918 e, aconsellado por Amidei, solicitou matricularse na Scuola Normale Superiore de Pisa. Como perderan un fillo, seus pais eran remisos a mandalo lonxe da casa durante catro anos. A escola daba aloxamento gratuíto aos seus estudantes, pero os candidatos tiñan que aprobar un difícil exame de acceso que incluía un ensaio. O tema era Características específicas dos sons. O mozo de 17 anos Enrico Fermi derivou e resolveu a ecuación en derivadas parciais para unha barra vibrante aplicando a análise de Fourier. O examinador, Giulio Pittarelli da Universidade de Roma La Sapienza, entrevistouno e loubouno dicindo que no futuro chegaría a ser un físico destacado. Fermi foi o primeiro no exame de acceso.
Durante a súa estadía na Scuola Normale Superiore, Fermi xuntouse co compañeiro Franco Rasetti co que adoitaba facer bromas. Chegaron a seren amigos e colaboradores. Luigi Puccianti, director do laboratorio de física, recoñeceu que pouco tiña que lle ensinar, e con frecuencia pedíalle a Fermi que lle aprendera algo a el. O coñecemento de Fermi sobre a mecánica cuántica alcanzou tal nivel que Puccianti pediulle que organizara seminarios sobre o tema. Daquela Fermi aprendeu cálculo tensorial, unha técnica matemática inventada por Gregorio Ricci e Tullio Levi-Civita que era necesaria para demostrar os principios da relatividade xeral. Nun primeiro momento escolleu estudar matemáticas, pero pronto cambiou á física. Foi autodidacta no estudo da relatividade xeral, mecánica cuántica e física atómica.
En setembro de 1920 Fermi foi admitido no departamento de Física. Como só había tres estudantes no departamento, Fermi, Rasetti, e Nello Carrara, Puccianti deixáballes usar o laboratorio con plena liberdade. Fermi decidiu que deberían investigar a cristalografía de raios X e os tres traballaron para conseguir unha fotografía Laue, que é a fotografía con raios X dun cristal.. En 1921, durante o seu terceiro ano universitario, Fermi publicou os seus dous primeiros traballos na revista científica Nuovo Cimento. Titulábanse Sulla dinamica di un sistema rigido di cariche elettriche in moto traslatorio e Sull'elettrostatica di un campo gravitazionale uniforme e sul peso delle masse elettromagnetiche. O primeiro destes traballos levou a unha conclusión que contradí o cálculo de masas realizado dentro da teoría de Lorentz co principio de equivalencia enerxética de Einstein. Esta aparente contradición foi aclarada ao ano seguinte polo propio Fermi no artigo Correzione di una grave discrepanza fra la teoria elettrodinamica e quella relativistica delle masse elettromagnetiche. Inerzia e peso dell'elettricità, onde explica que a masa electromagnética é a contribución do campo electromagnético á masa, que apareceu primeiro na revista I rendiconti e máis tarde na prestixiosa revista alemá Physikalische Zeitschrift.
En 1922 Fermi publicou seu primeiro artigo importante na revista I Rendiconti dell'Accademia dei Lincei de título Sopra i fenomeni che avvengono in vicinanza di una linea oraria, onde introduciu por primeira vez o que máis tarde se chamaron coordenadas de Fermi, e demostrou que nas proximidades dunha liña de universo, o espazo compórtase coma se fose euclidiano.
Tamén en 1922 comezou a súa tese experimental sobre imaxes de difracción de raios X producidas por cristais curvos, para o cal aproveitou o traballo que fixera con Rasetti e Carrara. O 4 de xullo do mesmo ano licenciouse na Universidade de Pisa con Luigi Puccianti e o 7 de xullo seguinte tamén se licenciou na Scuola Normale Superiore; en ambos os casos, obtivo magna cum laude, aínda que, nesta última ocasión, os examinadores negáronse a estreitarlle a man e publicar a súa tese, como acontecía habitualmente.
En 1923, trala redacción do apéndice do libro Fondamenti della relatività einsteiniana de August Kopff, Fermi especializouse aínda máis no estudo da relatividade xeral grazas a Giuseppe Armellini e Tullio Levi- Civita. Fixo fincapé por primeira vez na enorme cantidade de enerxía inherente á famosa ecuación E=mc², unha observación que pode verse como o primeiro paso real na dirección da xeración de enerxía atómica.
Investigación en Europa Inmediatamente despois de graduarse, o mozo Fermi presentouse a Orso Mario Corbino, profesor de física experimental e, en 1923, grazas a unha bolsa, marchou a Alemaña durante seis meses para traballar no grupo de Max Born na Universidade de Gotinga. Este período non resultou moi fructífero por problemas de adaptación, mais, a pesar disto, a produción científica de Fermi en Gotinga foi intensa. Un mes despois de chegar, publicou un artigo titulado Il principio delle adiabatiche ed i sistemi che non ammettono coordinate angolari, e, dous meses máis tarde, outro de título Dimostrazione che in generale un sistema meccanico normale è quasi ergodico, nos que se propoñía determinar o límite da velidez do Principio de Ehrenfest.
De volta en Italia, segue publicando artigos científicos sobre a probabilidade dos estados cuánticos, a resonancia óptica e o titulado Considerazioni sulla quantizzazione di sistemi che contengono elementi identici. Este último será o primeiro paso para o descubrimento do que dous anos despois será a Estatística de Fermi-Dirac.
Grazas ao interese do famoso matemático Vito Volterra, Fermi gañou unha bolsa da Fundación Rockefeller para un período de estudos no outono de 1924 no instituto dirixido por Paul Ehrenfest na Universidade de Leiden nos Países Baixos. Esta elección deriva en parte da escasa presenza nesa época en Italia de personalidades implicadas na investigación sobre mecánica cuántica. O período en Leiden foi especialmente fructífero. Na correspondencia entre Fermi e Persico falan dos numerosos descubrimentos feitos por Fermi en Leiden. Un sobre todo foi descrito nun traballo publicado co título Sopra l'intensità delle righe multiple, onde Fermi deriva as expresións da intensidade de varias compoñentes das múltiples liñas dos espectros atómicos dos distintos elementos. O acordo atopado cos datos experimentais foi mellor que o de Heisenberg e Sommerfeld no tratamento teórico do problema.
Desde o outono de 1924 a os primeiros meses de 1926, Fermi ensinou física matemática e mecánica teórica na Universidade de Florencia, onde se uniu a Rasetti para levar a cabo unha serie de experimentos sobre os efectos dos campos magnéticos no vapor de mercurio. Tamén participou en seminarios na Universidade La Sapienza de Roma, onde impartiu conferencias sobre mecánica cuántica e física do estado sólido.
Despois de que Wolfgang Pauli anunciara o seu principio de exclusión en 1925, Fermi respondeu co artigo Sulla quantizzazione del gas perfetto monoatomico, no que aplicaba o principio de exclusión a un gas ideal. O traballo foi especialmente notable pola formulación estatística de Fermi, que describe a distribución de partículas nun sistema físico con moitas partículas idénticas que obedecen ao principio de exclusión. Isto foi desenvolvido de forma independente pouco despois polo físico británico Paul Dirac, quen tamén mostrou como estaba relacionado coas estatísticas de Bose-Einstein. En consecuencia, agora coñécense como Estatísticas de Fermi–Dirac. Despois de Dirac, as partículas que obedecen ao principio de exclusión chámanse hoxe "fermións ", mentres que as que non o fan son chamadas "bosóns".
Os mozos da rúa Panisperna miniatura|Fermi cos seus estudantes, os mozos da rúa Panisperna, de esquerda a dereita: Oscar D'Agostino, Emilio Segrè, Edoardo Amaldi, Franco Rasetti e o propio Fermi. Os catedráticos en Italia accedían ás prazas vacantes por concurso no que un comité de profesores avaliaban aos candidatos polas súas publicacións. Fermi presentose a unha vacante de física matemática na Universidade de Cagliari en Sardeña, pero foi superado por pouco por Giovanni Giorgi.
En 1926, con 24 anos de idade, postulouse para a cátedra de física da Universidade La Sapienza de Roma. Era un posto novo, un dos primeiros tres en física teórica en Italia que foran creados polo Ministerio de Educación a petición de Orso Mario Corbino, profesor universitario de física experimental, director do Instituto de Física e senador. Corbino presidiu o comité de selección e agardaba que o novo posto elevaría o nivel e a reputación da Física en Italia. O comité elixiu a Fermi por diante de Enrico Persico e Aldo Pontremoli. Corbino axudou a Fermi a recrutar un equipo, que pronto contou con prometedores estudantes da física teórica (Ettore Majorana), da física experimental (Edoardo Amaldi, Bruno Pontecorvo, Emilio Segrè, Franco Rasetti) ou da química (Oscar D'Agostino). Pronto recibiron o apelativo de Os mozos da rúa Panisperna, en alusión á rúa na que estaba o Instituto de Física.