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ENRICO FERMI und die Atomphysik. Lebensdaten: 1901 - 1954. Enrico Fermi nimmt einen festen Platz in der Gechichte des 20. Jahrhunderts ein. 1942, in den Katakomben eines Football-Stadions in Chicago, gelang ihm die erste ron Menschenhand erzeugte nukleare Kettenreaktion - der .entscheidende Schritt auf dem Weg zur Atombombe. Doch chon lange davor gehörte er zu den zentralen Gestalten in der modernen Physik. In den 20er Jahren entwickelte er ,eine statistische Methode, die noch heute zur Analyse von ubatomaren Teilchen verwendet wird. Und als der Betalezerfall, die Elektronenemission eines radioaktiven Kerns die Physiker verwirrte, lieferte Fermi eine aufsehenerregende Erklärung, indem er die Existenz neuer Kräfte in der Natur, die sogenannte schwache Wechselwirkung, einführte. In den 30er Jahren führte Fermi eine Reihe von Experimenten durch, bei denen er verschiedene Elemente in ihre radioaktiven Isotope umwandelte. Seine Leistungen sind nicht vergleichbar mit ALBERT EINSTEIN, NIELS BOHR oder JAMES CLERK MAXWELL; durch seine »überragende Intelligenz, seinem außerordentlichen Interesse an allen Zweigen der Physik und seiner unbestrittenen Kompetenz auf dem Gebiet der Neutronenphysik« aber wurde er, wie Lloyd Motz und Jefferson Weaver schreiben, »zum führenden Nuklearphysiker.« Enrico Fermi wurde am 29. September 1901 in Rom als jüngstes der drei Kinder von Alberto Fermi, einem Eisenbahnangestellten, und Ida de Gattis, einer Grundschullehrerin, geboren. Fermi hatte lange engen Kontakt zu seiner Familie. Bereits früh zeichnete er sich in Mathematik und den Naturwissenschaften aus, zeigte - wie viele andere Physiker - großes handwerkliches Talent und war mit einem außergewöhnlichen Gedächtnis ausgestattet. Als Kinder konstruierten er und seine Brüder Motoren und elektrisches Spielzeug, Enrico konnte Teile von Dantes Göttlicher Komödie und Artosts Orlando Furioso (auch eines der Lieblingsstücke von GALILEO GALILEI ) auswendig aufsagen. Im Alter von vierzehn Jahren begann er sich mit mathematischer Physik zu beschäftigen; 1918 konnte er mit Hilfe eines Stipendiums in die Scuola Normale Superiore der Universität Pisa eintreten. 1922 promovierte er in Physik mit magna cum laude und kannte sich auf dem gerade sich entwickelnden Gebiet der Atomphysik bestens aus. Im Alter von zweiundzwanzig Jahren galt er in Italien als Autorität, Die »schwache Wechselwirkung«, die beim radioaktiven Zerfall auftritt, ist das Gegenteil der »starken Wechselwirkung«, die den Kern zusammenhält. hatte sich ein ungeheures Arbeitspensum auferlegt, das er sein Leben lang verfolgte, und wußte mehr über die zeitgenössische Physik als seine Professoren. 1927, nachdem er ein Jahr lang in Göttingen unter MAX BORN die Quantentheorie studiert hatte, kehrte er nach Italien zurück und übernahm an der Universität Florenz einen Lehrauftrag. Seinen ersten großen Beitrag zur Physik lieferte Fermi Mitte der 20er Jahre. Er wies nach, daß das 1925 von Wolfgang Pauli aufgestellte »Ausschließungsprinzip«, das die Zahl der potentiellen Aufenthaltsorte eines Elektrons in der Atomhülle beschränkt, auf das Verhalten der Atome in einem Gas übertragen werde konnte. Diese sogenannte Fermi-Dirac-Statistik wurde zu einem wichtigen Werkzeug der Quantenstatistik. 1926 wurde Fermi an der Universität Rom der erste Professor für theoretische Physik mit lebenslanger Anstellung. Sein schneller Aufstieg an die Spitze der Physik ging in Italien mit einer veritablen Neubelebung des Faches einher. 1929 veröffentlichte er Introduzione alla fisica atomica, 1929 wurde er vom faschistischen Diktator Benito Mussolini an die Königliche Akademie Italiens berufen. Er war das jüngste Mitglied. Fermis wahrscheinlich einflußreichste Arbeit entstand Ende 1933 über die Theorie des Betazerfalls. Bei diesem natürlichen Vorgang, der in jedem radioaktiven Partikel stattfindet, emittiert der Kern Elektronen - ein Vorgang, der deswegen für Verwirrung sorgte, da er scheinbar gegen den Energieerhaltungssatz verstößt. Ähnlich wie beim Atommodell von Bohr und Rutherford, bei dem nicht klar war, warum die angeblich den Kern umkreisenden Elektronen ; nicht zum Atomkern hinstürzen, ergab sich aus dem Beta-zerfall die Frage, warum der Kern überhaupt zusammenhält Fermi zeigte, daß beim Betazerfall ein Elektron sowie ein Neutrino entstehen - ein masseloses Teilchen, das er in den frühen 30er Jahren postulierte und benannte (experimentell wurde es 1956 nachgewiesen). Obwohl der Atomkern selbst also keine Elektronen enthält, werden während des Zerfalls Elektronen und ein Energiebetrag freigesetzt. Zur Erklärung führte Fermi eine schwache Wechselwirkung ein, die für den Betazerfall verantwortlich sei - sie ist stärker als die Gravitationskraft, aber sehr viel schwächer als die elektromagnetischen Kräfte. Obwohl sich die britische Zeitschrift Nature weigerte, Fermis Artikel über den Betazerfall zu veröffentlichen, sorgte er nach seiner Veröffentlichung in Italien für erhebliches Aufsehen. Aufgrund seines großen Erklärungsgehalts akzeptierten die Physiker sehr schnell die Vorstellung einer neuer Naturkraft. Irene und Jean Frederic Joliot-Curie hatten 1934 bei Experimenten gezeigt, daß durch Beschuß des Atomkerns der bekannten Elemente neue radioaktive Elemente erzeugt werden konnten - eine folgenreiche Entdeckung, die Fermi dazu anregte, wieder ins Labor zurückzukehren. Mittels Neutronen, die er durch Paraffin verlangsamte und so deren Wirkung verstärkte, untersuchte er die Eigenschaften einer Reihe von radioaktiven Isotopen. In Italien war der Faschismus zu dieser Zeit eine längst etablierte Einrichtung, das 1936 von Mussolini eingegangene Bündnis mit Nazi-Deutschland aber zeigte Folgen, die nicht mehr ignoriert werden konnten. Fermi veröffentlichte Artikel nicht mehr in Deutschland und streckte seine Fühler nach Amerika aus. Und als ab 1938 auch in Italien die Rechte der jüdischen Mitbürger eingeschränkt wurden, mußte Fermi, obwohl politisch wenig interessiert, sich um seine jüdische Frau Laura sorgen. Als er im selben Jahr für seine Experimente über künstliche Radioaktivität mit dem Nobelpreis ausgezeichnet wurde, beschloß er, in die USA zu emigrieren. Nach der Preisverleihung in Stockholm kehrte er nicht mehr nach Rom zurück - am 2. Januar 1939 traf er in New York ein. Er übernahm eine Stelle als Physikprofessor an der Columbia University und ließ sich in Leonia, New Jersey, nieder. Durch die 1939 entdeckte Kernspaltung wurden sich die Physiker der Möglichkeiten und des ungeheuren explosiven Potentials bewußt, die eine nukleare Kettenreaktion in sich birgt. Obwohl Fermi bei seinen eigenen Experimenten in den 30er Jahren, als er Elemente mit Neutronen beschoß, die Kettenreaktion nicht erkannt hatte, besaß er ein intuitives Verständnis für Atome, das an Unfehlbarkeit grenzte. 1942 wechselte er zur Universität in Chicago und wurde, trotz seiner angeblichen Weigerung, aktiv daran teilzunehmen, zur zentralen Gestalt bei der experimentellen und theoretischen Entwicklung der Atombombe. Im Stagg Field, dem Football-Stadion der Universität von Chicago, leitete er die ersten Versuche, einen »Atommeiler« (der Begriff stammte von ihm) zu bauen und damit eine kontrollierte, »sich selbst erhaltende« Kettenreaktion auszulösen. Der Meiler bestand aus achtzehn Tonnen Graphitziegel, die als Moderator dienten, dazwischen Cadmium-Regelstäbe zur Vergrößerung oder Verringerung der Leistung, als Brennstoff wurden reines Uran und Uranoxid verwendet. Als am 2. Dezember 1942 die Regelstäbe entfernt wurden, wurde der Meiler für achtundzwanzig Minuten »kritisch«. Es war die erste kontrollierte Kettenreaktion, die jemals durchgeführt wurde. Unter dem Namen Henry Farmer wurde Fermi im Sommer 1944 allgemeiner Berater des Manhattan Projects Los Alamos, New Mexico. Er war am 16. Juli 1945 bei der Probeexplosion der Bombe zugegen und soll, so die oft wiederholte Anekdote, Papierschnitzel auf dem Boden verteilt haben, um so - durch ihre Verwehung - die Stärke der Explosion bestimmen zu können. Nach dem Zweiten Weltkrieg kehrte er an die Universität in Chicago zurück und verbrachte den letzten Teil seiner Karriere als Professor am Institute for Nuclear Studies, war ein Anziehungspunkt für Physikstudenten, von denen einige, unter ihnen MURRAY GELL-MANN, den Nobelpreis erhalten sollten. Gegen Ende seines Lebens begann er sich für die Teilchenphysik zu interessieren und bekam noch den Anfang der McCarthy-Ära mit. Im Gegensatz zu seinem Freund EDWARD TELLER sagte Fermi jedoch zugunsten von J. ROBERT OPPENHEIMER aus. Fermi wurde zu Lebzeiten mit vielen Ehrungen ausgezeichnet, darunter einigen, die im Begriffsapparat der Experimentalphysik fortleben. Das Fermion ist ein Elementarteilchen, das den Gesetzen der Fermi-Dirac-Statistik gehorcht. Das 1952 entdeckte hundertste Element der Periodentafel wurde nach ihm Fermium genannt. Und Fermi ist eine Längeneinheit in der Kernphysik mit dem Maß 10-13cm. Enrico Fermi starb am 30. November 1954 an Magenkrebs. Als ihn sein Kollege und Biograph Emilio Segne im Krankenhaus besuchte, berechnete Fermi die Flüssigkeit, die durch den intravenösen Schlauch ging, in dem er die Tropfen zählte und mit seiner Stoppuhr die Zeit maß. |
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