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Jun 03, 2023

Come il caso scientifico e un po' di fortuna hanno contribuito a inaugurare l'era nucleare

Accidental experiments and chance encounters helped Enrico Fermi produce the

Esperimenti casuali e incontri casuali aiutarono Enrico Fermi a produrre il primo reattore nucleare

David N. Schwartz, piazza pubblica Zócalo

Il grande pubblico può considerare l’impresa scientifica come razionale e metodica, che procede in modo ordinato e coeso. Ma la scienza si muove a singhiozzo, a volte in avanti e a volte indietro, a volte metodicamente e talvolta del tutto per caso. Il ruolo straordinario che il caso e l'incidente giocano nella scoperta scientifica può essere visto nella straordinaria carriera di Enrico Fermi, uno dei più grandi fisici del XX secolo. Fermi è noto principalmente per il suo lavoro sulla fisica dei neutroni, sulla fissione nucleare e sugli esperimenti che portarono alla prima bomba atomica.

Nell'ottobre del 1934, Fermi stava guidando una piccola squadra a Roma per creare elementi radioattivi bombardando vari elementi con neutroni, le particelle neutre pesanti che si trovano nel nucleo della maggior parte degli atomi. In tal modo ha diviso l'atomo di uranio. Ma per una serie di ragioni, legate principalmente ai limiti della radiochimica della sua squadra, all'epoca non lo sapeva. Tuttavia, i suoi colleghi notarono che bombardare un elemento mentre era seduto su un tavolo di legno, sorprendentemente, rendeva quell’elemento più radioattivo rispetto a quando era seduto su un tavolo di marmo. Non era un risultato che avevano previsto, e forse non se ne sarebbero accorti se non fosse stato per la loro curiosità e la loro capacità di osservazione.

Cercando una spiegazione, portarono il fenomeno a Fermi. Fermi ci pensò su e concluse che i nuclei più leggeri dell'idrogeno e del carbonio nel tavolo di legno agivano per rallentare i neutroni, dando ai neutroni più tempo da trascorrere all'interno del nucleo atomico e danneggiandolo, da qui l'aumento della radioattività. Ha condotto un esperimento di conferma con un blocco di paraffina tra la sorgente di neutroni e il bersaglio: la paraffina contiene molto idrogeno e carbonio, quindi è ideale per questi scopi.

È impossibile sopravvalutare l’importanza di questa scoperta accidentale. Il lavoro che Fermi condusse successivamente per sfruttare questa rivelazione, culminato nello sviluppo della prima reazione nucleare a catena il 2 dicembre 1942 a Chicago, si basò interamente sull'effetto “neutrone lento”. I mattoni di grafite che formavano la struttura della prima pila atomica servivano da moderatore per rallentare i neutroni emessi dai proiettili di uranio incastonati nella pila, aumentando la probabilità di fissione. Non solo tutti i reattori nucleari si basano su questo effetto; fu un aspetto essenziale della ricerca sulla fissione che portò, inesorabilmente, allo sviluppo delle armi nucleari.

La scienza di Fermi fu guidata per caso in altri modi. In primo luogo, ci fu il semplice incidente della sua nascita nel 1901, che lo portò alla maturità intellettuale negli anni ’20, in un’epoca in cui venivano affrontati i problemi profondi della teoria quantistica. Il grande storico britannico CP Snow scrisse una volta di Fermi: "Se Fermi fosse nato qualche anno prima, si potrebbe ben immaginare che scoprisse il nucleo atomico di Rutherford e poi sviluppasse la teoria di Bohr dell'atomo di idrogeno. Se questa suona come un'iperbole, qualsiasi cosa su È probabile che Fermi sembri un'iperbole."

Naturalmente, essendo nato nel 1901, era troppo tardi per contribuire a quei primi anni della fisica nucleare. Nacque, tuttavia, giusto in tempo per contribuire ad alcuni degli sviluppi più importanti della teoria quantistica. I Fermi di oggi, nella misura in cui esistono, ora lavorano in team di migliaia di fisici sperimentali e teorici al CERN, dove si svolge la fisica delle particelle all’avanguardia ma dove la portata dei risultati individuali è fortemente limitata.

In secondo luogo, c'è il suo incontro accidentale all'età di 13 anni con un collega di suo padre, un uomo di nome Adolfo Amidei, che capì che Fermi era un bambino prodigio e si prese la responsabilità di dare all'adolescente un'istruzione universitaria in matematica e fisica: le fondamenta su cui Fermi ha costruito la sua carriera.

In terzo luogo, c’è l’incidente del suo matrimonio con una donna che amava così tanto Roma da rifiutarsi di trasferirsi negli Stati Uniti nel 1930, quando Fermi per primo lo desiderava. Se avesse lasciato Roma all'inizio degli anni '30, chissà se avrebbe svolto il suo lavoro sui neutroni lenti o scoperto la fissione?