«El navegante italiano acaba de aterrizar en el nuevo mundo». Con este mensaje en clave, se anunció al Gobierno estadounidense el éxito de lo ocurrido el 2 de diciembre de 1942 en el subsuelo de una antigua cancha de squash de la Universidad de Chicago. Se acaba de producir la primera reacción nuclear en cadena controlada y autosostenida, un suceso fundamental para el desarrollo del Proyecto Manhattan y la aparición de la bomba atómica. Enrico Fermi ganó el Nobel de Física en 1938, tras demostrar cómo la transformación nuclear ocurre en casi todos los elementos sometidos al bombardeo neutrónico. 

Texto: Miguel Sánchez

Tercer hijo de la maestra de escuela Ida de Gattis, y del inspector de telecomunicaciones Alberto Fermi, Enrico nació en Roma el 29 de septiembre de 1901. Aficionado a los motores eléctricos y los juguetes mecánicos, se inclinó en su adolescencia hacia la física al leer un tratado matemático publicado en el siglo XIX: el Elementorum physicae mathematicae.

Fermi demostró dotes de memoria, cálculo y construcción de mecanismos desde muy pequeño. Concluyó el bachillerato en 1918 e ingresó en la Scuola Normale Superiore de Pisa, destacando en su examen de acceso por el uso de ecuaciones en derivadas parciales para el estudio de fenómenos relacionados con el sonido. 

Años de formación

Bajo la dirección del profesor Luigi Puccianti, el joven Fermi evolucionó con rapidez en sus estudios de física. Su conocimiento y habilidad investigadora era de tal calibre que sus propios maestros consideraban difícil estar por delante de él, encomendándole la organización de seminarios sobre física cuántica.

El interés por las teorías de Einstein avivó sus primeros trabajos científicos. Publicados en 1921 en la revista Nuovo Cimento, «Sulla dinamica di un sistema rigido di cariche elettriche in moto traslatorio» y «Sull’elettrostatica di un campo gravitazionale uniforme e sul peso dellemasse elettromagnetiche» abordaron las contradicciones de la ley de Coulomb frente a la teoría general de la relatividad.

Durante el mismo año, ejerció en Sopra i fenomeni che avvengono in vicinanza di una linea oraria un ejercicio de cálculo diferencial absoluto tras estudiar las relaciones entre los campos gravitacional y electromagnético. En paralelo, logró su diploma en la Scuola Normale Superiore con una tesis sobre la difracción en imágenes por rayos X, graduándose con honores en Física, poco antes de que Mussolini tomara el poder tras la Marcha sobre Roma. 

Hacia una nueva física

En la Italia de aquellos años, la física teórica no había penetrado en las universidades. En palabras de Franco Rasetti (compañero de Fermi en Pisa y futuro opositor al desarrollo de la bomba atómica), «los físicos eran esencialmente físicos experimentales». 

No obstante, el director del Instituto de Física de Roma, Orso Mario Corbino, apadrinó a los nuevos alumnos ganando el apelativo informal de «Dios Padre». Convencido de la necesidad de avanzar en física teórica, Corbino promovió a Fermi en la obtención de una beca para formarse en Alemania con Max Born. 

Tras aquella primera experiencia internacional, Fermi acudió en 1924 a los Países Bajos para estudiar en Leiden con el físico austriaco Paul Ehrenfest. Allí desarrolló sus conocimientos de mecánica cuántica e incluso conoció a Albert Einstein, introduciéndose al fin en la vanguardia científica, justo antes de incorporarse a su plaza de profesor en Florencia a finales de año. 

Fermi estudió el principio de exclusión, publicado por Wolfgang Pauli en 1925. Basado en que «dos electrones en la corteza de un átomo no pueden tener al mismo tiempo los mismos números cuánticos», estableció cómo dos partículas sometidas a este principio de exclusión no existen en el mismo tiempo y lugar en caso de compartir un mismo estado. 

En 1926, y tras haber publicado hasta cinco artículos sobre la mecánica estadística aplicada a los sistemas cuánticos, Fermi publicó Sulla quantizzazione del gas perfetto monoatomico. Formuló la teoría de un gas ideal con partículas que obedecen al principio de exclusión de Pauli, denominadas fermiones en su honor, y logró con este artículo reconocimiento internacional y una cátedra de Física Teórica en Roma. 

Los últimos años en Italia 

Preocupado por lograr vocaciones científicas, Fermi atrajo la atención de los jóvenes publicando obras divulgativas como Introduzione alla fisica atomica. Entre sus alumnos, perduró el recuerdo de un profesor apasionado e imaginativo, con nuevas perspectivas a la hora de resolver los problemas de la física teórica.

En 1933, al tiempo que aumentaba el interés por las cuestiones nucleares, Fermi desechó los electrones entre las partículas constituyentes del núcleo de un átomo tras plantear la inestabilidad del neutrón, definido por James Chadwick en 1932. 

Con la teoría de la desintegración beta, abrió el campo de la física de las interacciones débiles, siendo su Tentativo di una teoria dei raggi β uno de los artículos más importantes en toda su carrera.

Unos meses más tarde, en 1934, Fermi alcanzó otro hito en su carrera con Radioattività indotta da bombardamento dei neutroni. Ejemplo de su evolución desde la física teórica hacia la experimental, trabajó con la irradiación de neutrones para inducir radiactividad, descubriendo así nuevos elementos radiactivos. Una de las razones para ganar el Nobel de Física en 1938.

1938, del Nobel al exilio

Aunque se había mantenido al margen de la política, la intrusión del Gobierno fascista en la ciencia aumentaba sin cesar. Por otra parte, las leyes raciales aprobadas en septiembre de 1938 ponían en peligro a su esposa con ascendentes judíos. Italia ya no era un lugar seguro. En contraste, las universidades estadounidenses aparecían estables y prometedoras para Fermi. Escribió a varias de ellas, logrando diversas oportunidades de trabajo que le llevan a la Universidad de Columbia en Nueva York.

Recoger en Estocolmo el Nobel de Física en diciembre de 1938  tuvo un doble significado. Era el reconocimiento ceremonioso a su labor científica, pero también el abandono de su país natal, pues, aunque solicitó los pasaportes alegando una estancia docente de seis meses, la intención de la familia era emprender el exilio definitivo. Desde Suecia partió a Nueva York. Mientras, en Italia, la censura de Mussolini citaba sin importancia la gala de entrega, al tiempo que criticaba al físico por no haber realizado el saludo fascista ante las cámaras.

Una ciencia en secreto

Instalado en un ambiente con medios superiores a los italianos, Fermi trabajó desde enero de 1939 con una gran variedad de científicos; muchos, exiliados europeos que, como él, escaparon de un ambiente académico controlado por gobiernos belicistas. 

Sus investigaciones se centraron en el reciente descubrimiento de la fisión del uranio, con la hipótesis de núcleos de átomos emitiendo neutrones responsables de generar nuevas fisiones, capaces a su vez de crear una violenta reacción en cadena. 

Lo plasmó en The fission of uranium, primero de sus artículos en los Estados Unidos, donde comunicaba el resultado de sus experimentos mediante «bombardeo neutrónico» en la fisión de núcleos de uranio.

A partir de aquí, Fermi decidió, junto a otros científicos asentados en Estados Unidos, no publicar sus trabajos. Temían beneficiar a Hitler y, de hecho, al poco tiempo la administración los clasificó de «alto secreto». 

Fue en Alemania donde Otto Hahn y Fritz Strassman habían descubierto meses antes la fisión del uranio y, aun sin haber estallado la Segunda Guerra Mundial, nadie ignoraba sus implicaciones armamentísticas. Comenzaba la carrera hacia la bomba atómica con Fermi como figura clave en el Proyecto Manhattan.

Proyecto Manhattan

En el décimo aniversario de la Chicago Pile-1 (CP-1), Fermi señaló que «la secuencia de descubrimientos que condujo a la reacción nuclear en cadena formó parte de la búsqueda de la ciencia por una explicación más completa de la naturaleza y el mundo que nos rodea. Nadie tuvo la idea ni la intención inicial de contribuir a un mayor desarrollo industrial o militar».

La política condicionó a la curiosidad científica. James Chadwick sentenciaba: «en aquella época me di cuenta de que la bomba atómica no solo era posible, también inevitable. Entonces empecé a tomar somníferos. Era el único remedio». Consciente de la situación, Fermi informó al Gobierno estadounidense sobre el potencial militar de una reacción en cadena.