29. září 1901 – 28. listopadu 1954
americký fyzik italského původu

Enrico Fermi se narodil v Římě jako třetí dítě zaměstnance správy u dráhy Alberta Fermiho. S o rok starším bratrem Giuliem se brzy začali zajímat o techniku a sami si sestrojili fungující elektromotorek. Po náhlé smrti patnáctiletého Giulia se Enrico zabral do knih. Jeho velkým koníčkem byla matematika a fyzika. Střední školu vystudoval v Římě, v roce 1918 se zapsal na Scuola Normale Superiore v Pise. Protože se v Itálii kvantová teorie nepěstovala, zůstal i nadále ve fyzice samoukem, dokonce si osvojil a publikoval o speciální a obecné teorii relativity. V roce 1922 s vyznamenáním ukončil studium obhájenou doktorskou disertací o lomu rentgenových paprsků v krystalech. V roce 1923 získal stipendium italské vlády a Rockefellerovy nadace, kterou využil k pobytu u Maxe Borna v Göttingenu a u Paula Ehrenfesta v Leidenu. Druhý pobyt byl pro něj velmi důležitý, protože mu Ehrenfest řekl, že má telent velkého fyzika a dodal mu tolik potřebnou sebedůvěru.


Enrico Fermi.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Autor: Department of Energy. Office of Public Affairs. Public domain.

Ve 24 letech se stal docentem na univerzitě ve Florencii, kde publikoval práci o statistické mechanice částic vyhovujících Pauliho vylučovacímu principu (Fermi–Diracova statistika), kterou se rázem ve světě proslavil. V roce 1927 se stal profesorem teoretické fyziky na univerzitě v Římě. Zde postupně vybudoval pracovní skupinu mladých fyziků, do které patřil Edoardo Amaldi, Franco Rasetti, Oscar D´Agostino, Emilio Segré a Bruno Pontecorvo. V roce 1928 se Fermi oženil se studentkou římské univerzity Laurou Capone. Fermi byl neobyčejně pracovitý a zařídil si osobní život tak, aby měl optimální podmínky k vědecké práci; přitom skoro nikdy neměnil své zvyklosti. Úzkostlivě se vyhýbal administrativním povinnostem a neprojevoval nikdy zájem o politiku. Přes svou apolitičnost si ve fašistické Itálii zachoval neochvějnou vědeckou čestnost.


Fermiho římská skupina; zleva doprava: Oscar D'Agostino, Emilio Segrè, Edoardo Amaldi, Franco Rasetti a Enrico Fermi.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Public domain.

Na počátku třicátých let obrátil svou pozornost k problémům atomového jádra. Důležitá pro něj byla Mezinárodní konference o jaderné fyzice, která se konala v roce 1931 v Římě a kterou Fermi organizoval. V roce 1932 objasnil β rozpad na základě představ Wolfganga Pauliho a zavedl název neutrino pro jeden z produktů beta rozpadu. Až za 23 let byla tato částice experimentálně prokázaná Clydem Cowanem. V roce 1933 vyslovil předpoklad, že v jádře působí ještě jedna dosud neznámá fyzikální síla. Nazval ji slabou jadernou silou a vytvořil její teoretický popis.

Umělá radioaktivita

Objevitelé umělé radioaktivity, Irene a Frederick Joliot–Curiovi, používali částice alfa. Tato metoda byla úspěšná jen u prvků s lehkými atomovými jádry, protože kladně nabitá částice alfa byla odpuzována kladně nabitým jádrem. Fermiho napadlo použít neutrony. Na jaře roku 1934 zahájil v Římě společně se svou pracovní skupinou sérii experimentů. Při nichž ozařovali všechny prvky vodíkem počínaje neutrony, a pak pomocí Geigerova počítače zjišťovali aktivitu materiálu. Všimli si několika zvláštností. Na aktivitu materiálu měl vliv stůl (dřevěný nebo mramorový), druh ozařovaného vzorku a nakonec tloušťka olova umístěná před ozařovaným materiálem. Už na podzim téhož roku přišel Fermi s prvním objevem: neutrony jsou příliš rychlé, je potřeba je zbrzdit např. filtrováním přes parafín nebo vodu. Tyto zpomalené neutrony jsou pak vhodnější k bombardování atomových jader a vyvolávají silnější záření vzorku. Bylo 22. října dopoledne, když Fermi přišel s myšlenkou parafínem bržděných neutronů. Ještě téhož dne se skupina sešla, aby sepsali publikaci. Fermi diktoval, Segré psal. Našli efektivní způsob výroby radioaktivních izotopů.

Po roce 1934 chtěl vyvolat umělou radioaktivitu bombardováním pomalými neutrony všech tehdy známých prvků Mendělejevovy periodické tabulky. Po bombardování tehdy posledního prvku, uranu s protonovým číslem 92, zjistil, že výsledný produkt obsahuje více aktivních prvků a výsledky měření neodpovídají žádnému z dosud známých prvků. Jeho objev vzbudil velký ohlas nejen u odborníků, ale také u laické veřejnosti. The New York Times oznámil: "Itálie vyrábí 93. prvek bombardováním uranu." Fermi byl však skeptický ke svému objevu. Trvalo celé čtyři roky než se podařilo objasnit co vlastně Fermi objevil: Fermi rozštěpil jádro uranu.

Od roku 1936 se však začaly objevovat potíže, které bránily Fermimu v normální práci ve Fyzikálním ústavu: ztratil některé spolupracovníky, kteří odešli z Říma, zemřel ředitel ústavu prof. Corbino a nový ředitel neměl sympatie k Fermiho práci. V neposlední řadě to byly také nové fašistické zákony, které ohrožovaly jeho rodinu, protože Laura pocházela z židovské rodiny. 10. prosince 1938 obdržel Nobelovu cenu za fyziku za identifikaci nových radioaktivních prvků získaných při ostřelování neutrony a za objev jaderných reakcí vyvolaných působením pomalých neutronů a také ukončil svůj pobyt v Evropě. Rovnou z Nobelovské přednášky odjel s rodinou do Spojených států. Ještě před tím zaslal žádosti o místo na čtyři americké univerzity. Všechny čtyři školy mu odpověděly kladně. Vybral si Kolumbijskou univerzitu.

Jaderný reaktor

Klid na novém místě si dlouho neužil, protože do USA přijel i Niels Bohr a oznámil, že Otto Hahn, Fritz Strassmann a Lise Meitnerová objevili v Berlíně jaderné štěpení. V podstatě pokračovali v práci Fermiho, jen nalezli to správné vysvětlení. Fermi začal s novými pokusy, tentokrát ve spolupráci s Leo Szillardem a brzy nabyl přesvědčení, že je možné zkonstruovat jaderný reaktor s kontrolovanou řetězovou reakcí. Mezitím vypukla válka v Evropě, Japonsko zaútočilo na Pearl Harbor a fyzikové v USA dospěli k závěru, že konstrukce atomové zbraně je možná. Na podzim 1942 nastartoval prezident Roosvelt legendární projekt Manhattan, jehož náklady se vysplhaly na 3 miliardy dolarů. Fermi byl povolán i se svou skupinou na univerzitu do Chicaga, kde pracoval na projektu s krycím názvem „metalurgická laboratoř“. Úkolem tohoto projektu bylo vytvořit první uměle řízenou řetězovou reakci.


První reaktor Enrica Fermiho.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Autor: Gary Sheehan. Public domain.

2. prosince 1942 na bývalém chicagském univerzitním stadionu Stagg field byla pomocí skupiny pomocníků sestavena exponenciální grafitová uranová pec, reaktor byl spuštěn. Na vejčitém reaktoru o průměru čtyři metry stáli čtyři muži s kbelíky s roztokem kadmiových solí pro případ, že by se reakce vymkla kontrole. Ve 14.20 bylo v šesti tunách uranu dosaženo kritického stavu. Dvacet minut reaktor běžel bez problémů. Tepelný výkon motoru byl velmi nízký, pouhých 200 W. Fermi reaktor již nevylepšoval, zajímal se pouze o princip, nikoli o technické aplikace.


Nákres Fermiho jaderného reaktoru.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Autor: Enrico Fermi, Leo Szilard; US patent 2708656, fig. 38 (p. 25). Public domain.

Od roku 1944 pracoval v nové laboratoři v Los Alamos, která koncentrovala vědce a laboratoře z celých USA a jejímž úkolem bylo vyrobit první atomovou bombu. Fermi vedl výstavbu reaktoru, který měl produkovat větší množství plutonia. První výbuch se uskutečnil 16. června 1945 nedaleko Alamogorda. Fermi byl při tom. Sílu výbuchu odhadl Fermi z délky dráhy papírových útržků, které strhla tlaková vlna. Cestu na místo výbuchu ve speciálním tanku s přístroji a pohled na kráter o průměru 150 m, který byl vyglazurovaný roztaveným pískem, rozrušily jeho mysl i city.

Po válce, v roce 1947, se opět vrátil do Chicaga jako profesor, věnoval se neutronové fyzice, zkoumal elementární částice vysokých energií, kosmické záření a problém nukleon–mezonové interakce. Koncem života se zasloužil o vybudování synchrocyklotronu na chicagském Ústavu jaderných studií. Samozřejmě také přednášel. Založil vlastní fyzikální školu a vychoval čtyři pozdější nositele Nobelovy ceny.

Enrico Fermi zemřel na rakovinu žaludku v pouhých 53 letech v Chicagu.


Zdroj: commons.wikimedia.org. Public domain.

Použité zdroje

[1] AUGUSTA, P. Enrico – Fermi – výročí. 3POL, prosinec 2001.

[2] BÜHRKE, T. Převratné objevy fyziky od Galileiho k Lise Meitnerové. 1. vydání. Praha: Academia, 1999. 231 s. ISBN 20–200–0743–1.

[3] JÁCHIM, F. Enrico Fermi a praktické využití atomové energie. Matematika Fyzika Informatika: časopis pro výuku na základních a středních školách, říjen 2001, roč. 11, č. 2, s. 125–127. ISSN 1210–1761.

[4] JEDINÁK, D. Enrico Fermi. Matematika a fyzika ve škole, listopad 1974, roč. 5, č. 3, s. 231–232.

[5] HNATOWICZ, V. Univerzální fyzik Enrico Fermi (1901 – 1954). Československý časopis pro fyziku, 2004, č. 5, svazek 54, s. 290–291. ISSN 0009–0700.

[6] PONTECORVO, B. Enrico Fermi (1901 – 1954). Pokroky matematiky, fyziky a astronomie, 1956, č. 4, s. 457–463.

[7] TOLAR, J. Enrico Fermi. Pokroky matematiky, fyziky a astronomie, 1975, č. 1, s. 1–4.

[8] WEINLICH, R. Laureáti Nobelovy ceny za fyziku. 1. vydání. Olomouc: ALDA, 1998. ISBN 80–85600–47–1.

[9] Encyklopedická edice, listy, fyzici. ISBN 80–860–44–05–X.

Autor textu: 
Mgr. Magda Králová

Rezervace a nákup vstupenek

Recepce

Poradíme Vám s objednáním a nákupem vstupenek.