Visita Virtuale del museo

La palazzina di Via Panisperna, oggi sede del Museo Storico della Fisica e Centro Studi e Ricerche Enrico Fermi ha ospitato lo storico “Regio Istituto di Fisica” dove un gruppo di giovani scienziati, raccolto intorno alla figura di Enrico Fermi, condusse negli anni Trenta del Novecento i famosi esperimenti sulla radioattività indotta da neutroni, che sono stati fondamentali per lo sviluppo dell’energia atomica. In questa palazzina è dunque passata la Storia non solo della fisica ma del Novecento stesso, punto di intersezione tra scoperte scientifiche e avvenimenti epocali che hanno segnato il corso dell’ultimo secolo.

Tra le molte conseguenze della teoria proposta da Einstein che ridefinisce addirittura la struttura dello spazio-tempo e la relazione tra massa ed energia, vi è l’affascinante intuizione per cui queste ultime siano due aspetti della stessa entità, e sia quindi possibile convertire l’una nell’altra e viceversa. Tutti conoscono la famosa relazione E=mc2, la massa moltiplicata per la velocità della luce al quadrato è energia a disposizione: un concetto straordinario, che si dice non fece dormire Einstein per le implicazioni belliche ad esso correlate. In sostanza tale relazione mostra come sia possibile trasformare l’energia in massa e viceversa e implica quindi l’equivalenza tra queste due quantità.

Max Planck ipotizzò che gli scambi di energia nei fenomeni di emissione e di assorbimento delle radiazioni elettromagnetiche avvenissero in forma discreta, in maniera proporzionale alla frequenza di oscillazione della radiazione, e non in forma continua come sosteneva la teoria elettromagnetica classica. In questa ipotesi, calcolando lo spettro di emissione del corpo nero si riproduce correttamente l’andamento sperimentale, purché si scelga per la costante di proporzionalità tra energia e frequenza il valore in accordo con gli esperimenti.

Bohr nel 1913 ipotizzò che gli elettroni fossero confinati in orbite specifiche attorno al nucleo nelle quali potevano orbitare senza irraggiare. Gli elettroni potevano tuttavia “saltare” da un’orbita all’altra, e questi salti erano accompagnati dall’assorbimento o emissione di una particella di luce, cioè il fotone o quanto di luce ipotizzato da Einstein.

A partire dal 1929 Fermi indirizza le sue ricerche nel campo sperimentale verso la fisica nucleare. Questo nuovo filone di indagine sarà il tema del congresso internazionale di fisica che si tenne a Roma proprio nell’Istituto di Via Panisperna nell’ottobre 1931. Nel 1934 la possibilità di produrre artificialmente elementi radioattivi, bombardando diversi elementi con particelle cariche diventa realtà grazie. Fermi e i suoi si gettano all’inseguimento usando le particelle da poco scoperte, i neutroni, che avevano il vantaggio di non subire la repulsione elettrostatica del nucleo.

I fermioni obbedisco al Principio di Esclusione: è impossibile che in un solido due atomi si trovino nello stesso stato e quindi, abbiano la stessa energia. Tutta la materia conosciuta è costituita da fermioni, responsabili della massa rilevabile in natura. Il principio di esclusione di Pauli è responsabile del fatto che la materia ordinaria è stabile e occupa volume

Fermi scrisse a Dirac per rivendicare la priorità della scoperta e Dirac inviò subito a Fermi un messaggio di scuse e da quel momento si riferì sempre alla scoperta con il nome di statistica di Fermi-Dirac, attribuendo generosamente a Fermi gran parte della paternità. Se ora chiamiamo “fermioni” le particelle che obbediscono al principio di esclusione è proprio perché Dirac riconobbe la precedenza di Fermi nella scoperta.

Nel dicembre del 1933 Fermi scrisse l’articolo “Tentativo di una teoria dell’emissione dei raggi beta”. Tramite l’ipotesi del neutrino, Fermi costruisce una teoria fondata sull’idea che un neutrone si possa trasformare in un protone con la successiva creazione di un elettrone e di un neutrino. Durante il processo di emissione beta sarebbe stato emesso oltre all’elettrone anche il neutrino e le due particelle avrebbero potuto dividersi l’energia disponibile. Inoltre, per la conservazione della massa, il neutrino doveva essere una particella neutra molto leggera e a causa della piccola interazione con la materia sarebbe dovuto sfuggire all’osservazione.

Fermi nello studio degli effetti del bombardamento di nuclei con neutroni, coinvolse Rasetti e tutti i giovani ragazzi del suo gruppo, Edoardo Amaldi, Emilio Segrè e Oscar D’Agostino, in una indagine sistematica sull’intera tavola periodica e cercarono di attivare più elementi possibili. Fermi e Rasetti si occupavano dei calcoli e delle misurazioni, Segrè aveva il compito di reperire le sostanze irradiate e le attrezzature, Amaldi costruiva i contatori Geiger e d’Agostino analizzava i sottoprodotti del bombardamento con le più avanzate tecniche di radiochimica. In pochi mesi scoprirono molti nuovi radioisotopi.

Fermi si reca a Stoccolma per ritirare il Nobel. La Svezia sarà solo una tappa del viaggio verso gli Stati Uniti. Nonostante i successi scientifici la sopravvivenza del gruppo di Fermi nel clima culturale politico dell’Italia fascista è diventata sempre più difficile a causa della mancanza di adeguate prospettive di ricerca e di finanziamento e dopo la promulgazione delle leggi antisemite che colpiscono tutti i cittadini italiani di origine ebraica privandoli dei più elementari diritti civili: non solo Laura è ebrea, ma anche alcuni collaboratori come Bruno Pontecorvo ed Emilio Segrè. Del resto, già da tempo il gruppo dei ragazzi di via Panisperna si era assottigliato sia per ragioni personali sia accademiche: Majorana era scomparso nella primavera del 1938, altri, invece, si erano trasferiti all’estero.

L’arrivo di Fermi negli Stati Uniti coincide con la notizia della scoperta della fissione nucleare da parte di un piccolo gruppo di fisici tedeschi. Fermi si rende così conto che lui e i ragazzi di Via Panisperna nei loro esperimenti, pur non essendosene accorti, avevano spaccato il nucleo di uranio in due grossi pezzi. Si capisce così che l’enorme quantità di energia predetta da Einstein poteva essere rilasciata nel processo di fissione dell’uranio. Lo scoppio della Seconda guerra mondiale e la pericolosa avanzata del nazi-fascismo esercita una grande pressione per la ricerca dell’utilizzo dell’energia nucleare a fini militari. Albert Einstein scrive una lettera al presidente Roosevelt per avvertirlo del pericolo di una probabile costruzione, da parte dei tedeschi, di un’arma nucleare che avrebbe potuto portare Hitler a conquistare il mondo.

Fermi fu sia un grande fisico teorico sia un grande fisico sperimentale, qualità praticamente unica sia nel secolo scorso che in questo. Nel caso dei raggi cosmici Fermi non fece esperimenti però diede un enorme contributo teorico. Nel 1949 scrisse un articolo in cui proponeva la teoria di come queste particelle, che sono protoni o nuclei, vengono accelerati ad energia così alte

Dopo la guerra Fermi incoraggiò la costruzione di un ciclotrone in grado di accelerare i protoni, relativamente pesanti, perché raggiungessero l’energia di 60 milioni di elettronvolt (in breve MeV), sufficienti alla produzione di mesoni. Ci sarebbero voluti cinque anni per realizzare il sogno di Fermi di un grande acceleratore di particelle e nel 1951 si sarebbe messo in uso un ciclotrone «potenziato» che avrebbe occupato la maggior parte del tempo dedicato da Fermi alla sperimentazione.

Verso il 1947 Johnny von Neumann sviluppò uno dei primi calcolatori elettronici programmabili. Fermi colse al volo l’occasione di inserire le proprie equazioni nel computer e collaborò con Ulam e un altro fisico computazionale, John Pasta, per studiare un vecchio problema: inserirono le equazioni di una corda vibrante in un programma per il computer di Los Alamos e ne simularono il comportamento. L’articolo risultante sarebbe stato un primo, fondamentale contributo alla teoria del caos.

I collaboratori di Fermi comprendono una lista lunghissima dei più grandi fisici statunitensi e europei della prima metà del XX secolo, molti insigniti del premio Nobel. A cinque degli studenti diretti di Fermi è stato conferito il premio Nobel: Chamberlain, Friedman, Lee, Segrè e Steinberger. Anche altri due, Cronin e Yang, hanno vinto il premio Nobel e, sebbene non fossero ufficialmente studenti di Fermi, entrambi gli attribuiscono il merito di averli ispirati e guidati. Molti altri studenti e collaboratori hanno intrapreso carriere importanti e influenti nello stesso campo.

In questa sala si può trovare una scrivania che è una riproduzione fedele di quella che Enrico Fermi usava nel suo studio in questo edificio negli anni 30. Un’installazione contiene i nomi associati a Enrico Fermi che sono attualmente utilizzati per descrivere i fenomeni fisici che ha contribuito a identificare. Inoltre, ci sono nomi che sono stati introdotti per celebrare Fermi.
Un’altra installazione contiene gli articoli scientifici di Enrico Fermi scritti nel periodo italiano fino al 1938. Infine c’è una nota, scritta durante il suo soggiorno a Stoccolma nel dicembre 1938, dove si era recato per la cerimonia di consegna del premio Nobel, mostra l’interesse di Fermi per l’interdisciplinarità.

il nome di Fermi divenne famoso in campo nucleare quando divenne il segretario generale del primo Congresso Internazionale di Fisica Nucleare tenutosi dall’11 al 18 ottobre del 1931 all’Istituto di Fisica della Regia Università di Roma. Vennero invitati i più influenti fisici dell’epoca come Niels Bohr, Marie Curie e Warner Heisenberg. Su una cinquantina di partecipanti erano presenti sette Premi Nobel più molti futuri vincitori.

La sala di realtà virtuale in fase di realizzazione rappresenta il core di una nuova maniera di divulgare la scienza, utilizzando l’aspetto emozionale e di intrattenimento, che solo una tecnologia moderna molto sofisticata può fornire proiettando lo spettatore all’interno di un mondo totalmente virtuale, e coniugandolo all’opportunità di illustrare in termini semplici ed accattivante i concetti scientifici alla base degli esperimenti realizzati in questa palazzina da Fermi e il suo gruppo.

Emilio Segrè detto basilisco 1932 fu nominato assistente di Fermi a Roma e nel 1935 vinse il concorso a cattedre all’Università di Palermo. Nel 1943 venne chiamato a Los Alamos per lavorare al Progetto Manhattan. Oscar D’Agostino, il chimico, fu chiamato a collaborare a Via Panisperna nel 1933 per caratterizzare i radioisotopi artificiali. Bruno Pontecorvo, il cucciolo, insieme ad Amaldi, si renderà partecipe della scoperta della radioattività indotta dai neutroni. Nell’estate del ‘50, dopo un breve soggiorno in Italia, si persero le tracce dell’intera famiglia di Bruno Pontecorvo. Tramite un tortuoso viaggio infatti raggiunsero l’Unione Sovietica.

Disse Enrico Fermi “al mondo ci sono varie categorie di scienziati; gente di secondo e terzo rango che fanno del loro meglio e non vanno molto lontano. C’è anche gente di primo rango che arriva a scoperte di grande importanza, fondamentali per lo sviluppo della scienza. Ma poi ci sono i geni come Galileo e Newton. Ebbene Ettore Majorana era uno di quelli. Majorana aveva quello che nessun altro al mondo ha; sfortunatamente gli mancava quel che invece è comune trovare negli altri uomini, il semplice buon senso.”

Quando interagiscono tra elementi semplici formano strutture complesse e sviluppano moti collettivi che hanno poco a che fare con le proprietà dei singoli elementi isolati le cui interazioni portano a nuovi fenomeni emergenti. Per questo motivo il comportamento dell’insieme è fondamentalmente diverso da qualsiasi sua sotto-parte elementare. Possiamo rappresentare questa situazione come lo studio della «architettura» della materia e della natura, che dipende in qualche modo dalle proprietà dei «mattoni», ma che mostra poi caratteristiche e leggi fondamentali non ricollegabili a quelle dei singoli elementi.

“Il progresso scientifico è una chiave essenziale per la nostra sicurezza come nazione, per la nostra salute migliore, per più posti di lavoro, per un livello di vita più elevato, e per il nostro progresso culturale…. La scienza può essere utile al benessere della nazione solo come membro di una squadra, sia se le condizioni siano di pace sia di guerra. Ma senza il progresso scientifico nessun progresso in altre direzioni può assicurare la nostra salute, prosperità e sicurezza come nazione nel mondo moderno…”

Serie di pubblicazioni e riguardanti gli studi, vita e le collaborazioni di Enrico Fermi.

Nel 1990 andò in onda su Rai2 la serie in 2 puntate “I ragazzi di via Panisperna” di Gianni Amelio.Il film-tv raccontava le storie private dei grandi scienziati (Segrè, Pontecorvo, Amaldi e Majorana) raccolti da Enrico Fermi all’Istituto di via Panisperna di Roma.