Questo lavoro fa parte di un gruppo di articoli e pubblicazioni su riviste varie, dal titolo Note e Memorie, edito dall’Università di Chicago e dall’Accademia Nazionale dei Lincei; essi riguardano il solo periodo italiano, fino al 1938. Sono stati scelti gli interventi di Fermi sui temi della fisica del novecento tesi a far conoscere anche in Italia le nuove teorie sulla struttura dell’atomo e come esse siano suffragate da significative esperienze. Fermi è forse l’ultimo scienziato a conoscere tutta la fisica del suo tempo e a mostrare capacità sia in ambito teorico che sperimentale. Quasi tutti gli scritti sono di tipo divulgativo, nei quali Fermi presenta le nuove teorie di Bohr-Sommerfeld sulla struttura dell’atomo e le basi teoriche della meccanica quantistica introdotte da Schrödinger e Heisenberg. Pur riconoscendo la migliore completezza della teoria di Heisemberg, Fermi utilizzerà quasi sempre la struttura matematica della meccanica ondulatoria di Schrödinger, perché fondata su strumenti matematici più semplici.
I primi articoli riguardano la struttura dell’atomo e la capacità della teoria di descrivere le serie spettrali della radiazione da loro emesse. Non mancano le descrizioni delle ricadute di tali scoperte in chimica, astronomia e anche nella medicina, evidenziando la continua attenzione di Fermi all’aspetto teorico ma anche applicativo-sperimentale. In seguito, in particolare dopo la scoperta del neutrone da parte di Chadwich, si affronta il tema della struttura del nucleo. Vengono inseriti infine i due articoli preliminari, senza complicazioni tecniche, nei quali Fermi annuncia le basi di quella che sarà la sua teoria dell’emissione beta e della produzione di radioattività indotta mediante bombardamento dei nuclei atomici con i neutroni. Mancano gli articoli nei quali viene presentata la tecnica del rallentamento dei neutroni, che sarà alla base della costruzione della prima pila atomica, perché sono firmati anche da altri autori (in particolare Amaldi e Segré) le cui opere non sono ancora di pubblico dominio.
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- Argomenti pro e contro la ipotesi dei quanti di luce
Lo scopo di Fermi è di mostrare la “zona di confine” tra il meccanismo quantistico e quello ondulatorio, che nella regione visibile presenta sia i fenomeni interferenziali sia quelli fotoelettrici, chiariti dalle rispettive teorie. - Atomi e stelle
Fermi con tono divulgativo e prospettiva storica riunisce quelle scoperte che si rifanno, da un lato alla struttura dell’atomo, dall’altro a quella delle stelle: situazioni in cui la meccanica classica ha mostrato i suoi limiti, e che sono invece sistematizzate dalla meccanica quantistica. - Gli effetti elettro e magnetoottici e le loro interpretazioni
Questo è il testo di Fermi per un fascicolo speciale dedicato al 1o centenario della morte di A. Volta. L’editor del fascicolo chiese a Fermi di illustrare gli sviluppi della teoria sull’emissione della luce, che di recente era riuscita ad unificare la visione elettroottica e quella magnetoottica. - La fisica moderna
Nell’articolo sono inquadrati nel susseguirsi di ipotesi e sperimentazioni i progressi degli ultimi 30 anni nella Fisica, in una prospettiva di continuità storica, a partire dal XIX secolo; Fermi fa un particolare riferimento alla mancanza (all’epoca) di applicazioni pratiche o quasi della teoria atomica e della relatività. - I fondamenti sperimentali delle nuove teorie fisiche
Con questo discorso Fermi, grande divulgatore delle nuove teorie, si volle rivolgere ai giovani scienziati di diverse discipline, affinché comprendessero la fisica dei quanti. Fermi notava con dispiacere che, mentre i giovani seguivano le sue idee, tanti colleghi della sua generazione non ne volessero comprendere l’importanza. - Guglielmo Marconi e la propagazione delle onde elettromagnetiche nell’alta atmosfera
L’articolo era parte della Collectanea Marconiana. A partire dagli esperimenti di Marconi sulla comunicazione a grandi distanze delle onde elettromagnetiche in relazione alla jonosfera, con semplici formule Fermi chiarisce la differenza di comportamento della luce, che si propaga soltanto in linea retta. - Problemi di chimica, nella fisica dell’atomo
In questa pubblicazione, già testo di una conferenza, Fermi mette in relazione la struttura dell’atomo ed in particolare la capienza delle orbite degli elettroni, con la Tavola degli Elementi di Mendelejeff, e quindi con le proprietà chimiche degli elementi corrispondenti. - Radioattività prodotta da bombardamento di neutroni
L’argomento di questo articolo (1934) diventerà oggetto della “Nobel Lecture” di Fermi del 1938, e rappresenta il culmine dei suoi studi in Italia, nonché il passaggio dagli studi di fisica teorica alla sperimentazione. - I raggi Röntgen
Dalla tesi di laurea di Fermi, purtroppo andata perduta, furono tratti due lavori su rivista, in particolare questo rappresenta la parte introduttiva della tesi di laurea e costituisce un lavoro di rassegna sull’argomento. - Sopra la teoria dei corpi solidi
L’articolo (1925) risultato di una conferenza al Seminario Matematico dell’Università di Roma, affronta la determinazione del moto termico degli atomi, considerato come governato da forze quasi elastiche, e successivamente la determinazione della natura effettiva delle forze in gioco. - Lo stato attuale della fisica del nucleo atomico
In questa pubblicazione, già intervento alla Conferenza di Parigi del 1932, Fermi tratta della composizione del nucleo atomico ed esprime le problematiche che conducono ad ipotizzare la presenza di altre componenti oltre a quelle note. La sua relazione in sostanza prelude alla scoperta del neutrino, termine però che fu usato dalla conferenza del 1933. - Sui principi della teoria dei quanti
Nell’articolo che fu presentato al Seminario Matematico dell’Università di Roma (allora non esisteva un Seminario di fisica) e pubblicato nel 1925, Fermi mostra come, a partire da due semplici principi della teoria dei quanti, siano spiegati diversi fenomeni fisici, ma non ancora tutti i problemi della fisica atomica. - Tentativo di una teoria dell’emissione dei raggi «beta»
L’articolo si situa nel momento della scoperta della presenza nel nucleo atomico non solo di protoni ed elettroni, ma anche di particelle neutre chiamate neutroni. Restavano comunque problemi di meccanica quantistica da risolvere. In un convegno a Roma (1931), Fermi scherzando suggerì che le particelle «beta» ipotizzate da Pauli, avendo massa inferiore al neutrone, si dovessero chiamare “neutrini”. - Le ultime particelle costitutive della materia
Per Fermi l’opportunità di divulgare le nuove scoperte scientifiche in un contesto di giovani studiosi, ma non necessariamente fisici, era sempre molto bene accetta; in questo lavoro viene ripercorsa la situazione della fisica del nucleo, dopo la scoperta dell’elettrone positivo, o positrone.
di Enrico Fermi.
