Enrico Fermi, 125 anni dalla nascita : la scienza, l’atomo e la responsabilità della conoscenza

Nato a Roma il 29 settembre 1901, Enrico Fermi fu uno dei protagonisti della fisica del Novecento, capace di unire intuizione teorica e straordinaria abilità sperimentale

Dalle ricerche sui neutroni alla prima reazione nucleare a catena controllata, la sua storia pone una domanda ancora attuale: che cosa accade quando la conoscenza scientifica produce un potere che la società non ha ancora imparato a governare ?

Il 29 settembre 1901, 125 anni fa, nasceva a Roma Enrico Fermi, uno degli scienziati che più profondamente contribuirono a cambiare la conoscenza della materia e, indirettamente, la storia del Novecento.

Il suo nome appartiene contemporaneamente alla fisica teorica e a quella sperimentale, alla storia della meccanica quantistica e a quella della fisica nucleare, alla scoperta delle possibilità racchiuse nell’atomo e alla nascita dell’era nucleare.

Pochi scienziati incarnano altrettanto chiaramente una delle grandi questioni poste dalla scienza contemporanea: la conoscenza aumenta la capacità dell’uomo di intervenire sulla realtà, ma la capacità di fare qualcosa non contiene automaticamente il criterio per decidere se, quando e come farla. La vicenda di Fermi permette di osservare questo problema nel momento storico in cui divenne drammaticamente concreto.

Un fisico tra teoria ed esperimento

Fermi mostrò molto presto capacità eccezionali per la matematica e la fisica. Nel 1918 entrò alla Scuola Normale Superiore di Pisa e nel 1922 conseguì la laurea. Dopo periodi di studio a Gottinga e Leida e un’esperienza accademica a Firenze, nel 1927 divenne professore di fisica teorica all’Università di Roma.

La sua caratteristica più rara era la capacità di muoversi con naturalezza tra teoria ed esperimento. Nel 1926 sviluppò la statistica quantistica oggi associata al suo nome, applicabile alle particelle che successivamente sarebbero state chiamate fermioni. Negli anni Trenta elaborò inoltre una teoria del decadimento beta nella quale trovava posto l’ipotesi del neutrino avanzata da Wolfgang Pauli.

Ma Fermi non era soltanto un teorico. A Roma guidò il gruppo di giovani fisici passato alla storia come quello dei ragazzi di via Panisperna, tra i quali figuravano Edoardo Amaldi, Franco Rasetti, Emilio Segrè ed Ettore Majorana.

L’attenzione del gruppo si spostò progressivamente verso il nucleo atomico e in particolare verso le possibilità offerte dal neutrone, scoperto da James Chadwick nel 1932.

Essendo privo di carica elettrica, il neutrone poteva penetrare nel nucleo senza incontrare la barriera elettrostatica che ostacolava le particelle cariche. Era uno strumento straordinariamente efficace per esplorare e trasformare la materia.

La sorprendente efficacia dei neutroni lenti

Nel 1934 Fermi e i suoi collaboratori sottoposero numerosi elementi al bombardamento neutronico, osservando fenomeni di radioattività indotta. Durante questi esperimenti emerse un risultato apparentemente controintuitivo: rallentare i neutroni poteva aumentare fortemente la probabilità della loro interazione con determinati nuclei.

Materiali contenenti idrogeno, come la paraffina, potevano rallentare i neutroni e aumentarne in molti casi l’efficacia nel provocare reazioni nucleari. Quella scoperta sarebbe diventata fondamentale per lo sviluppo successivo della fisica nucleare.

Nel 1938 Fermi ricevette il Premio Nobel per la Fisica per le sue dimostrazioni della produzione di nuovi elementi radioattivi mediante irradiazione neutronica e per la scoperta delle reazioni nucleari provocate dai neutroni lenti. Il Nobel segnava il riconoscimento internazionale di uno scienziato ormai al vertice della fisica mondiale. Ma il 1938 rappresentò anche una svolta radicale nella sua vita.

Dal Nobel all’America

Fermi era sposato con Laura Capon, di famiglia ebraica. Le leggi razziali promulgate dal regime fascista rendevano sempre più difficile e pericolosa la situazione della famiglia. Il viaggio a Stoccolma per ricevere il Nobel offrì l’occasione per lasciare definitivamente l’Italia.

Dalla Svezia, Fermi e la famiglia partirono per gli Stati Uniti, dove il fisico iniziò a lavorare alla Columbia University. Pochi mesi dopo, la scoperta della fissione nucleare da parte di Otto Hahn e Fritz Strassmann, interpretata teoricamente da Lise Meitner e Otto Frisch, aprì uno scenario completamente nuovo.

Quando un nucleo pesante si divide, può liberare energia e nuovi neutroni. Questi neutroni possono a loro volta provocare altre fissioni. La possibilità teorica era impressionante: una reazione a catena. Una scoperta di fisica fondamentale cominciava rapidamente a trasformarsi in una questione energetica, industriale, militare e politica.

Chicago, 2 dicembre 1942

Il passaggio decisivo avvenne durante la Seconda guerra mondiale. Il 2 dicembre 1942, sotto le tribune dello Stagg Field dell’Università di Chicago, un gruppo di scienziati guidato da Fermi realizzò con la Chicago Pile-1 la prima reazione nucleare a catena controllata e autosostenuta della storia.

La struttura era composta principalmente da grafite e uranio. Attraverso barre di controllo capaci di assorbire neutroni, gli scienziati potevano regolare la reazione. Quel giorno la quantità di neutroni prodotta dalle fissioni divenne sufficiente a mantenere autonomamente il processo.

L’umanità aveva dimostrato di poter controllare una reazione nucleare a catena. Dal punto di vista scientifico era un risultato straordinario. Dal punto di vista storico rappresentava l’apertura di una porta dalla quale non sarebbe più stato possibile tornare indietro. La Chicago Pile-1 costituì infatti una tappa fondamentale sia nello sviluppo dell’energia nucleare sia nel programma che avrebbe portato alla produzione delle prime armi atomiche.

Il Progetto Manhattan

Fermi partecipò al Progetto Manhattan, il gigantesco programma statunitense destinato alla realizzazione della bomba atomica. La fisica nucleare aveva ormai oltrepassato i confini del laboratorio. Le conoscenze sviluppate attraverso decenni di ricerca sulla struttura della materia erano entrate direttamente nella guerra. Il passaggio dalla scoperta scientifica all’applicazione tecnologica era avvenuto con una velocità impressionante, accelerato dal timore che la Germania nazista potesse sviluppare per prima un’arma nucleare.

Fermi partecipò ai lavori di Los Alamos e il 16 luglio 1945 assistette al test Trinity, la prima esplosione nucleare della storia. Poche settimane dopo, le bombe atomiche furono utilizzate contro Hiroshima e Nagasaki. Da quel momento la conoscenza dell’atomo non sarebbe più stata soltanto una questione scientifica. Era diventata una delle principali questioni politiche e morali dell’umanità.

Lo scienziato è responsabile delle applicazioni delle proprie scoperte ?

La storia di Fermi conduce inevitabilmente a una domanda difficile: fino a dove arriva la responsabilità dello scienziato? Una risposta semplicistica rischierebbe di essere storicamente ingiusta.

La scienza produce conoscenza. Le decisioni sull’impiego militare di quella conoscenza coinvolgono governi, apparati militari, industrie e società intere. Inoltre gli scienziati che parteciparono al Progetto Manhattan operarono nel contesto della guerra mondiale e della concreta possibilità, allora temuta, che la Germania nazista potesse sviluppare armi nucleari.

Ma sarebbe altrettanto semplicistico sostenere che lo scienziato non abbia alcuna responsabilità una volta prodotta una scoperta. La conoscenza modifica il campo delle possibilità. Prima della fisica nucleare non era possibile costruire un’arma atomica. Dopo quelle scoperte lo diventò.

La scienza non decide necessariamente come utilizzare il proprio sapere, ma contribuisce a creare ciò che diventa tecnicamente possibile. È precisamente in questo spazio che nasce il problema della responsabilità.

Conoscenza e potere

Il caso della fisica nucleare mostra con particolare chiarezza che conoscenza e potere sono profondamente collegati. Comprendere la struttura del nucleo significò acquisire la possibilità di liberare quantità di energia precedentemente inimmaginabili.

Quella stessa conoscenza avrebbe consentito di costruire centrali nucleari, produrre isotopi per la medicina, sviluppare nuove tecniche diagnostiche e terapeutiche e approfondire la conoscenza fondamentale della materia. Ma rese possibili anche Hiroshima, Nagasaki e gli arsenali nucleari della Guerra fredda.

La conoscenza scientifica, in questo senso, non porta scritto al proprio interno il modo nel quale dovrà essere utilizzata. Una formula fisica non è morale o immorale. Le conseguenze delle tecnologie costruite attraverso quella formula, invece, entrano inevitabilmente nello spazio della responsabilità umana.

Dall’atomo all’intelligenza artificiale

A 125 anni dalla nascita di Fermi, questa domanda possiede una sorprendente attualità. L’intelligenza artificiale, la biologia sintetica, l’ingegneria genetica, le neuroscienze e le tecnologie quantistiche stanno nuovamente aumentando la capacità dell’uomo di intervenire sulla realtà.

Naturalmente, paragonare direttamente l’intelligenza artificiale alla bomba atomica sarebbe improprio. Le tecnologie, i rischi e i contesti sono profondamente differenti.

Il parallelismo riguarda invece un problema più generale: la distanza possibile tra la velocità con cui acquisiamo nuove capacità tecniche e quella con cui costruiamo istituzioni, norme e criteri culturali adeguati a governarle.

Possiamo sviluppare una tecnologia prima di comprenderne pienamente gli effetti sociali. Possiamo costruire sistemi potenti prima di aver stabilito chi debba rispondere delle loro conseguenze. Possiamo sapere come fare qualcosa prima di aver deciso se sia opportuno farlo. È uno dei problemi fondamentali della civiltà tecnologica.

Il limite non appartiene alla formula

Fermi morì a Chicago il 28 novembre 1954, a soli 53 anni. Aveva attraversato in pochi decenni una trasformazione scientifica straordinaria: dalla nascente meccanica quantistica alla fisica nucleare, dalla ricerca universitaria alla costruzione del primo reattore, fino all’era delle armi atomiche.

La sua eredità scientifica rimane enorme. Ma proprio la grandezza di quella eredità rende la sua storia qualcosa di più della biografia di un grande fisico. La scienza può dirci come rallentare un neutrone, come provocare una reazione nucleare o come controllare una reazione a catena. Può misurare energie, probabilità e tempi con precisione crescente. Non può ricavare dalle stesse equazioni il criterio morale per stabilire come debba essere utilizzata quella conoscenza. Quel passaggio appartiene alla responsabilità umana.

A 125 anni dalla nascita di Enrico Fermi, la rivoluzione atomica conserva quindi una lezione che riguarda direttamente anche le nuove rivoluzioni tecnologiche: il progresso della conoscenza aumenta ciò che l’uomo può fare, ma proprio per questo rende ancora più urgente interrogarsi su ciò che l’uomo dovrebbe fare.

La potenza della scienza cresce attraverso la conoscenza. La capacità di governare quella potenza richiede qualcosa di ulteriore: ragione critica, responsabilità, istituzioni e una riflessione sul significato e sui limiti dell’azione umana.