شیمی دبیرستان

 انريكوفرمي در 29 سپتامبر سال 1901 در شهر رم پايتخت ايتاليا ديده به جهان گشود . پدرش با اينكه تحصيلات كمي داشت بر اثر پشتكار و فعاليت به رياست راه آهن رسيد . مادرش آموزگار بود . مواظبت از سه كودك كه تنها سه سال با هم اختلاف سن داشتند براي سلامتي مادر ضرر داشت و كاري خسته كننده بود . از اين رو ، انريكو را كه از همه جوانتر بود به ييلاق فرستادند تا مدت سه سال دور از پدر و مادر زندگي كند . انريكو كم كم بزرگ شد تا توانست برادرش را كه از او بزرگتر بود بشناسد . آنها دوستان خوبي براي هم بودند و بيشتر اوقات را به ساخت مدل موتور الكتريكي يا هواپيما مي گذراندند . متأسفانه موقعي كه انريكو بيش از 14 سال نداشت برادرش درگذشت . ضربة اين حادثه تأثير انگيز به حدي بود كه مادرش هرگز نمي توانست مرگ او را فراموش كند و از غم فرزند از دست رفته اش دايم مي گريست و رنج مي برد . انريكو ، پسرك كمرو و گوشه گير ، تحمل اين اندوه و تنهايي را نداشت تا اينكه دوست هم كلاسي برادرش انريكو پريسكو به او تألم بخشيد . آنها كه هر دو انريكو نام داشتند با هم دوست شدند و در راه تحقيقات گام نهادند .

فرمي در سالهاي 1918 به پيزا رفت و وارد كالج شد . در آنجا مقاله اي دربارة سيمهاي ارتعاشي نوشت كه سبب ادامة مطالعات او گرديد ؛ و در سال 1922 بخاطر آزمايشهايي كه با پرتوهاي ايكس انجام داد به اخذ درجة دكترا در فيزيك نايل آمد . فرمي مطالعاتش را در دانشگاه گوتينگن آلمان زير نظر ماكس برن فيزيكدان معروف دنبال كرد . اين تحقيقات با كمك مالي از سوي وزارت فرهنگ ايتاليا صورت مي گرفت . در سال 1926 ، انريكوفرمي كه بيش از 25 سال نداشت به استادي دانشگاه انتخاب شد .

وقتي كه يك ذرة باردار از هوا عبور مي كند جرقه هايي توليد مي شود كه مي توان آنها را روي دستگاه عكاسي ثبت كرد . اما هنگامي كه يك نوترون حركت مي كند هرگز نمي توان مسير ان را دنبال كرد . دانشمندان عقيده داشتند كه نوترون هنگامي آزاد مي شود كه با هستة يك اتم برخورد كند. تصادم ، مسير هسته را تغيير مي دهد . مانند اين است كه دو گلوله در يك محيط نيمه هوا با هم تصادم كنند ، يكي از گلوله ها مثل نوترون است و نامريي و ديگري هسته است و مريي . بنابراين تغيير در مسير گلولة مريي نشانة وجود گلولة نامريي است .

انريكوفرمي عقيده داشت كه نوترونها مي توانند به درون هستة اتم نفوذ كنند ، اما الكترون قادر به انجام چنين عملي نيست چون وزن آن سبك است و نمي تواند سريع حركت كند . پروتون هم با اينكه وزنش سنگين است بوسيلة هسته دفع مي شود زيرا هر دو داراي بار الكتريكي مثبت اند . از سوي ديگر ، نوترون به بزرگي پروتون است اما چون بار الكتريكي ندارد هرگز دفع نمي شود . فرمي از اين خاصيت استفاده كرد و در سال 1934 اورانيوم را توسط نوترون بمباران كرد . هستة اتم اورانيوم ، نوترون را بخود گرفت . به اين ترتيب تغييري در هستة اتم ديده شد . اورانيوم ديگر آن اورانيوم سابق نبود ، عنصري بود به نام نپتونيوم . تفاوت اين دو عنصر در اين است كه اورانيوم 92 پروتون دارد در حالي كه نپتونيوم داراي 93 پروتون است . پروتون اضافي بر اثر اين است كه هسته پس از برخورد با نوترون يك الكترون از دست داده است . دانشمندان اتمي سراسر جهان سرگرم مطالعه بودند كه بدانند چه اتفاقي در موقع بمباران اتم رخ مي دهد . دانشمندان ديگر از ايدة فرمي پيروي كردند و پس از بمباران اورانيوم با نوترون موفق به شكافتن هستة اتم شدند . با شكافتن هستة اتم بعضي از عناصر ، عنصر اوليه نابود مي شود ولي در عوض مقدار بسيار زيادي انرژي آزاد مي گردد . بعبارت ديگر ، ماده تبديل به انرژي مي شود و اين همان چيزي است كه اينشتين پيشگويي كرده بود .

 لايز ماتينر و اتوفريش كه با نيلزبور در دانمارك كار مي كردند پس از پژوهشهاي زياد به اهميت نظامي شكافت اتمي پي بردند . نيلزبور ، به آمريكا سفر كرد و با اينشتين ملاقات كرد . بتدريج دانشمندان آمريكايي وعدة زيادي از دانشمندان خارجي كه در آمريكا به كار تحقيق مشغول بودند ، اهميت نظامي اين مسأله را درك كردند . پرفسور اينشتين بلافاصله اين موضوع را به اطلاع دولت آمريكا رساند . انريكوفرمي كه در كلمبيا كار مي كرد عملاً ثابت كرد كه هسته اتم قابل شكافتن است و از اينجا بود كه پروژة بمب اتمي ما نهاتان به مورد اجرا گذارده شد .

كار فرمي در پروژة مانهاتان اين بود كه دربارة واكنشهاي زنجيري مطالعه كند و امكانات آن را در نظر بگيرد . واكنش زنجيري مانند وقتي است كه كاغذ شروع به سوختن مي كند . پس از مشتعل شدن سر كاغذ ، آتش به تمام قسمتهاي آن سرايت مي كند و تمام آن را مي سوزاند .

فرمي با همسر آينده اش كه دانشجوي دانشگاه بود و در رشتة علوم تحصيل مي كرد ملاقات كرد . آن دو توسط شخص ديگري كه با هر دو آنها دوست بود به هم معرفي شدند . طلب همسري و عرض عشق از سوي انريكو خيلي سريع بود و او در سال 1928 بالورا كاپون ازدواج كرد . تا اين زمان انريكو تعداد 30 مقاله دربارة مولكولها ، تابش و حركت گازها بچاپ رسانده بود و عضو آكادمي سلطنتي شده بود . با رسيدن به اين افتخار ، لباس اونيفورم به تن كرد . قيافه اش در اين لباس با شلوار نوار نقره اي ، ژاكت و خرقة برودري دوزي كلاه پر دار و شمشير جالب مي نمود . در آكادمي مقام و شخصيت علمي شايسته اي داشت و درآمد ساليانه اش قابل توجه بود . خانوادة فرمي چند سفر به دنياي متمدن كردند. در سال 1931 ، انريكو در دانشگاه ميشيگان سخنراني كرد و در 1934 در كشورهاي برزيل و آرژانتين سخنرانيهايي ايراد كرد .

در سال 1938 ، هيتلر و موسوليني ، با نازيهاي قهوه اي پوش و فاشيستها سياهپوش بازو در بازوي هم در خيابانهاي رم رژه رفتند . فاشيسم ايتاليا ، در اين موقع تعهد نامة ننگيني را امضاء كرد و بدنبال آن تظاهرات زيادي در رم به پا شد ؛ تظاهرات بر ضد دين يهود : « يهود بايد بميرد . يهود متعلق به نژاد ايتاليايي نيست . مرگ بر يهوديها .» انريكوفرمي هميشه نسبت به فاشيستها بي اعتنا بود ، اما اكنون ترس عجيبي وجودش را پر كرده بود . زنش لورا كاپون يهودي بود .

در دسامبر 1938 ، انريكوفرمي براي دريافت جايزة نوبل در فيزيك به اتفاق همسر و دو فرزندش و پرستار آنها به سوئد سفر كردند . اما ديگر به ايتاليا بازنگشتند و از همان راه به نيويورك رفتند و در آنجا انريكو در دانشگاه كلمبيا مشغول به كار شد . جايزة نوبل سواي مزايايي كه داشت در حقيقت گذرنامة آزادي او و خانواده اش بود . اين جايزه ، بخاطر شناخت عناصر جديد راديواكتيو و همچنين كشف واكنش  هسته اي بوسيله نوترون به فرمي اعطا شد .

نيلزبور ، در تئوري اتمي خود گفت كه پروتونها در هستة اتم واقع اند ، و الكترونها بدور هسته در گردشند . اما جيمز كدويك ، پس از يك سلسله آزمايش و تحقيق به اين نتيجه رسيد كه در هستة اتم علاوه بر پروتون ذرة ديگري بنام نوترون وجود دارد كه از نظر الكتريكي خنثي است . نوترون ذرة سنگيني است كه هم وزن پروتون است اما 2000 بار از الكترون سنگينتر است ، و بر خلاف الكترون كه بار منفي دارد يا پروتون كه بار الكتريكي آن مثبت است ، نوترون باري ندارد .

نكتة جالب اينجاست كه ذرات باردار را مي توان بوسيلة آهنربا يا ميدانهاي الكتريكي به آساني كنترل كرد اما نوترون را به اين طريق نمي توان كنترل يا منحرف كرد .

واكنش زنجيري كه با شكافتن اتم بوجود مي آيد به اين ترتيب است كه اول دسته اي از نوترونها اتم اورانيوم را مي شكافند و انرژي آزاد مي شود . اما عمل در اينجا پايان نمي پذيرد . اين نوترونها به نوبة خود اتمها ديگري را مي شكافند و نوترونهاي بيشتري بوجود مي آيد . اين واكنش همين طوري زنجيروار ادامه مي يابد تا اينكه تمام اتمهاي اورانيوم شكافته شوند . انرژيي كه در اين عمل توليد مي شود بسيار عظيم و با انفجار مهيبي همراه است .

اكنون اين پرسش پيش مي آيد كه چگونه مي توان يك واكنش زنجيري توليد كرد . فرمي در پاسخ اين مساله گفت كه اگر اورانيوم با مقداري گرافيت مخلوط شود ، گرافيت سرعت نوترونها را كم مي كند و بجاي اينكه نوترونها از اتم اورانيوم عبور كنند با آن تصادم مي كنند . تجربه ثابت كرد كه نوتروني كه سرعت آن كم است فرصت كافي براي اينكه به هسته برخورد كند ندارد و در نزديكي هسته توسط يك نوع نيروي جاذبه بسوي هسته كشيده مي شود اما نوتروني كه سرعت آن زياد است بندرت با هسته تصادم مي كند و اغلب از كنار آن مي گذرد .

فرمي ، با كمك ساير دانشمندان موفق به ساختن پيل اتمي شد . اين پيل از گرافيت و قطعات اورانيوم و اكسيد اورانيوم تشكيل شده بود و در ساختمان آن تقريباً 6 تن به كار رفته بود . علاوه بر اين ، ورقه هايي از فلز كادميوم نيز در پيل گذارده شده بود . كادميوم داراي اين خاصيت است كه جلو نوترونها را مي گيرد ، از سرعتشان مي كاهد  از ادامة واكنش زنجيري بطور سريع جلوگيري مي كند . اين پيل نخستين بار در دوم دسامبر 1942 به كار افتاد . در اين موقع بود كه آرتور كمپتون به جيمز كونانت در مكالمة تلفني گفت : « دريانورد ايتاليايي به دنياي جديد رسيد . »

انريكوفرمي در نوامبر 1954 جايزه اي برابر 25000 دلار از سوي كميسيون انرژي اتمي آمريكا دريافت كرد. اين جايزه بخاطر همكاري و خدمات ارزنده اش در راه پيشرفت پروژة بمب اتمي بود . دوازده روز بعد از اين مراسم انريكوفرمي بر اثر ابتلا به سرطان در شيكاگو درگذشت . اين بيماري كشنده ممكن است روزي بدست دانشمندان و با كمك دانش انرژي اتمي از ميان برداشته شود ، دانشي كه انريكوفرمي از پيشگامان آن بود.