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El físico ítalo-estadounidense Enrico Fermi, nació el 29 de septiembre de 1901 en Roma, Italia. Fue uno de los principales arquitectos de la era nuclear. Desarrolló las estadísticas matemáticas necesarias para aclarar una gran clase de fenómenos subatómicos, exploró las transformaciones nucleares causadas por neutrones y dirigió la primera reacción en cadena controlada que implicó la fisión nuclear. Fue galardonado con el Premio Nobel de Física de 1938 y en su honor se otorga el Premio Enrico Fermi del Departamento de Energía de Estados Unidos. El Fermilab, el Laboratorio Nacional de Aceleradores, en Illinois, lleva su nombre, al igual que el fermio, elemento número 100.

En 1918, Enrico Fermi ganó una beca para la distinguida Scuola Normale Superiore de la Universidad de Pisa, donde su conocimiento de la física reciente benefició incluso a los profesores. Después de recibir un doctorado en 1922, Fermi utilizó becas del Ministerio de Instrucción Pública italiano y de la Fundación Rockefeller para estudiar en Alemania con Max Born, en la Universidad de Göttingen, y en los Países Bajos con Paul Ehrenfest, en la Universidad Estatal de Leiden.

Fermi regresó a Italia en 1924 para ocupar un puesto como profesor de física matemática en la Universidad de Florencia. Sus primeras investigaciones se centraron en la relatividad general, la mecánica estadística y la mecánica cuántica. Se conocían ejemplos de degeneración de gases (aparición de fenómenos inesperados), y algunos casos se explicaban mediante la estadística de Bose-Einstein, que describe el comportamiento de partículas subatómicas conocidas como bosones. Entre 1926 y 1927, Fermi y el físico inglés Paul .A.M. Dirac desarrollaron de forma independiente nuevas estadísticas, ahora conocidas como estadísticas de Fermi-Dirac, para manejar las partículas subatómicas que obedecen al principio de exclusión de Pauli.

Esas partículas, que incluyen electrones, protones, neutrones (aún no descubiertos) y otras partículas con espín semientero, ahora se conocen como fermiones. Esa fue una contribución de excepcional importancia a la física atómica y nuclear, particularmente en este período en el que se aplicaba por primera vez la mecánica cuántica. Ese trabajo fundamental le valió a Fermi una invitación en 1926 para convertirse en profesor titular en la Universidad de Roma. Poco después de que asumiera su nuevo puesto en 1927, Franco Rasetti, un amigo de Pisa y otro excelente experimentador, se unió a Fermi en Roma y comenzaron a reunir a su alrededor un grupo de estudiantes talentosos, todos ellos con carreras distinguidas. Fermi, una figura carismática, enérgica y aparentemente infalible, era claramente el líder, hasta el punto de que sus colegas lo llamaban “el Papa”.

A finales de la década de 1920, la mecánica cuántica resolvió problema tras problema de la física atómica. Sin embargo, Fermi, antes que la mayoría de los demás, reconoció que el campo se estaba agotando y deliberadamente cambió su enfoque hacia el campo más primitivamente desarrollado de la física nuclear. Para entonces la radiactividad ya había sido reconocida como un fenómeno nuclear durante casi dos décadas, pero aún abundaban los enigmas. En la desintegración beta, o la expulsión de un electrón negativo del núcleo, la energía y el momento parecían no conservarse. Fermi utilizó el neutrino, una partícula casi indetectable que había sido postulada unos años antes por el físico austríaco Wolfgang Pauli, para elaborar una teoría de la desintegración beta en la que se restablecía el equilibrio. Eso llevó al reconocimiento de que la desintegración beta era una manifestación de la fuerza débil, una de las cuatro fuerzas universales conocidas (las otras eran la gravitación, el electromagnetismo y la fuerza fuerte).

Fermi se instaló en New York y luego en Leonia, New Jersey, y comenzó su nueva vida en la Universidad de Columbia, en la ciudad de New York. A las pocas semanas de su llegada, la noticia de que el uranio podía fisionarse asombró a la comunidad física. Los científicos sabían desde hacía muchos años que los núcleos podían liberar pequeños trozos, como partículas alfa, partículas beta, protones y neutrones, ya sea en la radiactividad natural o tras el bombardeo de un proyectil. Sin embargo, nunca habían visto un núcleo dividido casi en dos. Las implicaciones eran a la vez emocionantes y siniestras, y fueron ampliamente reconocidas.

Cuando el uranio se fisionó, parte de la masa se convirtió en energía, según la famosa fórmula de Albert Einstein E = mc2. Además de los fragmentos más grandes, el uranio también emitió algunos neutrones. Si se pudiera frenar esos neutrones para maximizar su eficiencia, podrían participar en una reacción en cadena controlada para producir energía; es decir, se podría construir un reactor nuclear. Los mismos neutrones que viajan a su alta velocidad inicial también podrían participar en una reacción en cadena incontrolada, liberando una enorme cantidad de energía a través de muchas generaciones de eventos de fisión, todo en una fracción de segundo; es decir, se podría construir una bomba atómica.

Trabajando principalmente con el físico húngaro Leo Szilard, Fermi construyó disposiciones experimentales de fuentes de neutrones y fragmentos de uranio. Intentaron determinar el tamaño necesario de una estructura, el mejor material para usar como moderador para frenar los neutrones, la pureza necesaria de todos los componentes (para que los neutrones no se pierdan) y la mejor sustancia para formar barras de control que pudieran absorber neutrones. para retardar o detener la reacción. Fermi visitó Washington, D.C., para alertar a la Marina de los Estados Unidos sobre su investigación, pero su cauteloso entusiasmo sólo condujo a una pequeña subvención. Todo quedó en manos de la carta de Einstein al presidente de los Estados Unidos. Franklin D. Roosevelt sobre el potencial de una bomba atómica, en el verano de 1939, para iniciar un interés gubernamental continuo, e incluso eso creció lentamente.

Cuando Estados Unidos entró en la Segunda Guerra Mundial en diciembre de 1941, la investigación nuclear se consolidó hasta cierto punto. Fermi había construido una serie de “montones”, como él los llamaba, en Columbia. Se mudó a la Universidad de Chicago, donde continuó construyendo pilotes en un espacio debajo de las gradas del campo de fútbol. La estructura final, una esfera aplanada de unos 7.5 metros de diámetro, contenía 380 toneladas de bloques de grafito como moderador y seis toneladas de uranio metálico y 40 toneladas de óxido de uranio como combustible, distribuidos en un patrón cuidadoso. La pila se volvió “crítica” el 2 de diciembre de 1942, lo que demuestra que se podía iniciar, controlar y detener una reacción nuclear. Chicago Pile-1, como se le llamó, fue el primer prototipo de varios grandes reactores nucleares construidos en Hanford, Washington, donde se producía plutonio, un elemento artificial más pesado que el uranio. El plutonio también podía fisionarse y, por tanto, era otra ruta hacia la bomba atómica.

En 1944, Fermi se mudó a Los Álamos, Nuevo México, donde el físico J. Robert Oppenheimer dirigió el laboratorio del Proyecto Manhattan, cuya misión era fabricar armas a partir del raro isótopo uranio-235 y plutonio. Fermi era director asociado del laboratorio y dirigía una de sus divisiones. Cuando se probó la primera bomba de plutonio el 16 de julio de 1945, cerca de Alamogordo, Nuevo México, Fermi hizo ingeniosamente un cálculo aproximado de su energía explosiva observando a qué distancia de la vertical salían trozos de papel.

Después de que terminó la guerra, Fermi aceptó un puesto permanente en la Universidad de Chicago, donde influyó en otro distinguido grupo de físicos. Al igual que en Roma, Fermi reconoció que sus actividades actuales, ahora en física nuclear, se acercaban a una condición de madurez. Así, redirigió su mirada hacia las reacciones a energías más altas, un campo llamado física de partículas elementales o física de altas energías.

Desde la guerra, en Estados Unidos se había reconocido que la ciencia era muy importante para la seguridad nacional. Fermi evitó en gran medida la política, pero aceptó formar parte del Comité Asesor General (GAC), que asesoró a los cinco comisionados de la Comisión de Energía Atómica. En respuesta a la revelación en septiembre de 1949 de que la Unión Soviética había detonado una bomba atómica, muchos estadounidenses instaron al gobierno a intentar construir una bomba termonuclear, que puede ser órdenes de magnitud más poderosa. El GAC fue públicamente unánime al oponerse a esta medida, principalmente por motivos técnicos, y Fermi e Isidor Rabi fueron más allá al introducir una cuestión ética en el llamado asesoramiento «objetivo». Una bomba así, escribieron, “se convierte en un arma que en la práctica es casi un arma de genocidio…. Es necesariamente algo malo desde cualquier punto de vista”. Presidente de Estados Unidos. Harry S. Truman decidió lo contrario, y un leal Fermi regresó por un tiempo a Los Álamos para ayudar en el desarrollo de armas de fusión, aunque con la esperanza de que resultaran imposibles de construir.

Fermi investigó principalmente partículas subatómicas, particularmente mesones pi y muones, después de regresar a Chicago. También fue conocido como un excelente maestro y muchas de sus conferencias aún se publican. Durante sus últimos años planteó una pregunta que ahora se conoce como la paradoja de Fermi: «¿Dónde está todo el mundo?» Se preguntaba por qué no parecía haber ninguna civilización extraterrestre que pudiera ser detectada, a pesar del gran tamaño y edad del universo. Pensó con pesimismo que la respuesta podría implicar la aniquilación nuclear. Más adelante sus conferencias se publicaron en libros. Sus papeles y cuadernos están en la Universidad de Chicago.

Enrico Fermi, murió a los 53 años de edad a causa de un cáncer de estómago, el 28 de noviembre de 1954 en su casa de Chicago, Illinois, Estados Unidos. El 9 de octubre de 1954 Fermi se había sometido a una operación exploratoria en el Billings Memorial Hospital.

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