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Prof. Dr.

Enrico Fermi

Nobelpreis für Physik 1938

Wahljahr: 1935
Sektion: Physik
Stadt: Chicago
Land: USA

Forschung

Enrico Fermi war ein italienisch-amerikanischer Kernphysiker. Nach ihm ist unter anderem das Element mit der Ordnungszahl 100 Fermium benannt sowie das Elektronengas Fermigas, eine Gruppe von Elementarteilchen, die Fermionen, sowie ein Energieniveau in Festkörpern, das Ferminiveau. Für die Bestimmung neuer radioaktiver Elemente und für die Entdeckung der durch Neutronen ausgelösten Kernreaktionen wurde er 1938 mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet.

Werdegang

Enrico Fermi begann 1918 bereits im Alter von 17 Jahren ein Physikstudium an der Universität Pisa. 1922 wurde er mit einer Arbeit über die Beugung von Röntgenstrahlen an gewölbten Kristalloberflächen promoviert. Im gleichen Jahr hielt er sich im Rahmen eines Studienaufenthalts beim späteren Physik-Nobelpreisträger Max Born in Göttingen auf, dem damals führenden Zentrum für theoretische Physik. Zwischen 1923 und 1929 leitete er die Chemikerausbildung an der Universität Rom. 1924 absolvierte er einen weiteren Studienaufenthalt im Ausland, diesmal im niederländischen Leiden, wo er bei Paul Ehrenfest, einem Mitbegründer der Quantenmechanik, tätig war. Zwischen 1924 und 1926 hatte er zudem einen Lehrauftrag für mathematische Physik und Mechanik an der Universität Florenz. Während dieser Zeit entstand mit der Fermi-Statistik bzw. mit der Fermi-Dirac-Statistik eine grundlegende Idee der Quantenstatistik für eine Theorie der Atomkerne und Elektronenhüllen sowie für eine Theorie der Metalle.

1927 erhielt Fermi eine Professur für theoretische Physik an der Universität Rom. Diese behielt er bis zu seiner Emigration in die Vereinigten Staaten im Jahr 1938 inne. In den USA wurde er Professor für Physik an der Columbia University in New York. Dort begann er im Jahr 1942 auch seine Forschungsarbeiten über die Kernspaltung, die er später an der University of Chicago fortsetzte. Sie führten zur Inbetriebnahme des ersten Atomreaktors.

1944 gehörte Fermi zu den Wissenschaftlern, die am Manhattan Project beteiligt waren. Im Sommer zog er mit seiner Familie nach Los Alamos (New Mexico), wo er in den dortigen geheimen Atom-Forschungslabors als Berater von Robert Oppenheimer an der Konstruktion der ersten Atombombe beteiligt war.
Nach dem Ende des Zweiten Weltkriegs im Jahr 1945 erhielt Fermi eine Professur am Institute of Nuclear Physics in Chicago, wo er bis zu seinem Tod im Jahr 1954 tätig war.

Nobelpreis

Noch während seiner Zeit in Rom führte Fermi Experimente zum Nachweis von künstlicher Radioaktivität durch. Dazu wurden die Substanzen mit Neutronen beschossen. Auf diese Weise gelang die Umwandlung einer Vielzahl chemischer Elemente des Periodensystems. Dabei wurde die Mehrzahl der getesteten Substanzen radioaktiv, wenn sie mit Neutronen beschossen wurden. Fermi erklärte das Zustandekommen der Radioaktivität mit drei Arten von Reaktionen, die auf das Einfangen des eingestrahlten Neutrons durch den jeweiligen Atomkern folgten. Ohne es zu wissen, hatte Fermi bei diesen Experimenten als erster die Kernspaltung an schweren Kernen vollzogen. Dabei gelang es, mehr als 400 neue radioaktive Substanzen herzustellen.

Im Jahr 1938 wurde Fermi der Nobelpreis für Physik zugesprochen – just in dem Jahr, in dem er seine Heimat aufgrund der politischen Verhältnisse verlassen musste. Fermi reiste zur Nobelpreis-Verleihung nach Stockholm und von dort weiter nach New York. Dort nahm er seine Forschungsarbeiten über Neutronen wieder auf.

Bereits zuvor war Otto Hahn und Fritz Strassmann die erste erfolgreiche Kernspaltung gelungen. Wie andere Wissenschaftler auch, kam Fermi zu der Erkenntnis, dass bei der Spaltung von Urankernen offenbar eine große Menge Energie frei wird. Er vermutete eine Emission von Neutronen als Nebenprodukt dieser Kernspaltung, die wiederum weitere Urankerne spalten und dadurch eine Kettenreaktion auslösen könnte.

Durch die politischen Verhältnisse in Europa während des Zweiten Weltkriegs hatte die amerikanische Regierung in der Zwischenzeit die Erforschung einer möglichen Nutzung von Kernenergie vorangetrieben. Unter Fermis Leitung entstand so in einem geheimen Forschungsprojekt in Chicago in einer Squashhalle der erste Atomreaktor. Dort gelang am 2. Dezember 1942 schließlich die erste kontrollierte nukleare Kettenreaktion.

Auszeichnungen und Mitgliedschaften

Fermi erhielt zahlreiche weitere Auszeichnungen, darunter die Matteucci Medal (1926), die Hughes Medal (1942), die Medal for Merit (1946), Franklin Medal (1947), Barnard Medal for Meriorious Service to Science (1950), Rumford Prize (1953) sowie die Max-Planck-Medaille (1954).

Er war Mitglied wissenschaftlicher Vereinigungen und Akademien, darunter der Royal Academy of Italy (1929), der Deutschen Akademie der Naturforscher Leopoldina (1935), Academia Nazionale di Lincei zu Rom, American Philosophical Society zu Philadelphia (1939), korrespondierendes Mitglied der der Accademia della Scienze zu Turin, Akademie der Wissenschaften der UdSSR zu Moskau, Indian National Academy of Sciences sowie Foreign Member der Royal Society London (1950).

Zur Person

Enrico Fermi wurde am 29. September 1901 in Rom geboren. Er war das dritte Kind des Abteilungsleiters im Ministerium für Schienenverkehr Albert Fermi und der Grundschullehrerin Ida de Gattis. Seine Schwester Maria war zwei Jahre älter, sein Bruder Giulio ein Jahr älter als er, starb jedoch bereits 1915 an den Folgen einer Narkose. Gemeinsam mit seinem Bruder verbrachte Enrico die ersten zweieinhalb Jahre seines Lebens bei einer Landgemeinde, wo er von einer Amme aufgezogen wurde. Erst danach kehrte er zu seiner Familie nach Rom zurück.

1928 heiratete Enrico Fermi seine frühere Kommilitonin Laura Capon. Das Paar bekam zwei Kinder. Aufgrund der politischen Verhältnisse und auch, weil Laura Jüdin war, emigrierten die Fermis im Jahr 1938 in die Vereinigten Staaten. 1944 nahmen sie die amerikanische Staatsbürgerschaft an.
Fermis Name ist auch heute noch im öffentlichen Leben allgegenwärtig. So hat die Atomenergiebehörde der Vereinigten Staaten den Enrico-Fermi-Preis nach ihm benannt. Darüber hinaus trägt das Fermi National Accelerator Laboratory, kurz Fermilab, in Batavia, Illinois in der Nähe von Chicago seinen Namen. Auch das Weltraumteleskop Fermi Gamma-ray Space Telescope ist nach ihm benannt.

Enrico Fermi starb am 28. November 1954 in Chicago.

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