Enrico Fermi

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Enrico Fermi

Enrico Fermi, italienischer Physiker, erhält den Nobelpreis Physik 1938 „… für seine Demonstration der Existenz von neuen, durch Neutronenbeschuss erzeugten radioaktiven Elementen und die bei diesen Arbeiten durchgeführte Entdeckung der durch langsame Neutronen ausgelösten Kernreaktionen“. So die Begründung der Jury.

Der Sohn eines Eisenbahnbeamten und einer Lehrerin wird am 29. September 1901 in Rom geboren und interessiert sich bereits als Zehnjähriger für Mathematik und Physik. Fermi besucht nach der Schule die Elitehochschule Scuola Normale in Pisa und studiert Physik. Seine Lehrer können ihm jedoch nicht viel Neues bieten, und so beschäftigt er sich im Selbststudium vor allem mit den Arbeiten von Max Planck, Niels Bohr und Sommerfeld zur Quantentheorie, die damals in Italien noch weitgehend unbekannt sind. 1922 promoviert er in Pisa bei Luigi Puccianti über die „Streuung von Röntgenstrahlen an Kristallen“. 1923 kommt er mit Hilfe eines Stipendiums von Pisa nach Göttingen und verbringt mehrere Monate als Mitarbeiter bei Max Born.

Fermi gilt heute als einer der bedeutendsten Physiker des 20. Jahrhunderts, der maßgeblichen Einfluss auf die Quantentheorie, die Festkörperphysik und die Physik kosmischer Strahlen und Magnetfelder hatte. In Rom entwickelt er nach 1927 die schon in Florenz konzipierte Fermi-Dirac-Statistik von Teilchen, die dem Paulischen Ausschließungsprinzip unterworfen sind. Mit ihr kann man das Verhalten von Elektronen und anderen Teilchen mit halbzahligem Spin beschreiben.

Angeregt durch die Entdeckung er künstlichen Radioaktivität beginnt Fermi in Rom systematisch, ein Element nach dem anderen mit Neutronen zu beschießen. Erfolglos. Bei den ersten acht Substanzen kann er keinerlei künstliche Radioaktivität erkennen. Doch beim neunten Element, Fluor, misst ein selbstgebauter Detektor Radioaktivität. Wie sich bald herausstellen soll, lassen sich noch zahlreiche andere chemische Grundstoffe durch Neutronenbestrahlung aktivieren. Unter Aussendung von Beta-Strahlen wandeln sich diese aktivierten Substanzen zumeist in Atome des nächsthöheren Elements um; damit hat Fermi die durch Beschießen mit Neutronen induzierte Radioaktivität gefunden.

Fermi zeigt im Anschluss an die Joliot-Curiesche Entdeckung der künstlichen Radioaktivität, dass aus fast allen Elementen durch Neutronenbombardement radioaktive Isotope hergestellt werden können. Die Beobachtung, dass die bei Neutronenbeschuss entstehende künstliche Radioaktivität wesentlich vom umgebenden Material abhängt und etwa bei Wasser oder Paraffin infolge der im Wasserstoff auftretenden Bremseffekte besonders hoch ist, führt ihn zur Entdeckung der hohen Wirksamkeit langsamer Neutronen. Für jedes Element existiert eine spezifische optimale Neutronengeschwindigkeit für die Absorption. Für diese Arbeit wird Fermi 1938 der Nobelpreis für Physik verliehen.

Aus Angst vor Repressalien durch das faschistische Regime in Italien reist er nach der Nobelverleihung mit seiner Familie in die USA, wo er 1939 Professor an der Columbia University in New York wird. Er etabliert sich schnell als einer der führenden amerikanischen Kernphysiker. Nach der ersten erfolgreichen Kernspaltung durch Otto Hahn und Fritz Straßmann kommt Fermi wie andere Wissenschaftler zu dem Schluss, dass bei der Spaltung von Urankernen mit einer gewaltigen Menge frei werdender Energie zu rechnen war. 1939 zeigt Fermi experimentell, dass Kettenreaktionen ablaufen können und weist bereits auf die Möglichkeit des Baus von Atombomben hin. Im Sommer 1941 beginnen die USA mit der Entwicklung einer Atombombe. Im Dezember 1942 wird unter der Tribüne eines Sportstadions in Chicago unter der Regie von Fermi ein Atommeiler aus sechs Tonnen Uran, 36,6 Tonnen Uranoxid und 315 Tonnen reinstem Graphit aufgeschichtet. Zum ersten Mal produziert hier eine „Uranmaschine“ laufend Energie. Damit ist Fermi eine kontrollierte Kettenreaktion und somit eine der bedeutendsten technisch-experimentellen Leistungen gelungen.

Fermi beteiligt sich an der damals aufkommenden Urknalltheorie des Universums, gehört zu den Pionieren bei der Benutzung von Beschleunigern und elektronischen Rechenanlagen in der Elementarphysik. Fermis letzte Arbeiten gelten der Hochenergiephysik, wo ihm 1951 der Nachweis von Elementarteilchen-Resonanzen gelingt. Ihm zu Ehren wird das Element mit der Kernladungszahl 100 von zunächst Centurium („das Hundertste“) in Fermium umbenannt.

Der zu seinem Gedächtnis eingerichtete Enrico-Fermi-Preis wird jährlich an eine Person verliehen, die sich besonders um die Entwicklung, Nutzung oder Kontrolle der Kernenergie verdient gemacht hat. Fermi stirbt am 28. November 1954 in Chicago. Im Jahr 1985 benennt die Stadt Göttingen das „Enrico-Fermi-Eck“ im Stadtteil Weende nach dem Nobelpreisträger.


Literatur

Stein, Ilse: Uranmaschine im Sportstadion. Göttinger Tageblatt, 23. September 2002.