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1944 Dopo il successo della pila di Enrico Fermi vengono avviati due progetti paralleli Diffrazione
per la produzione di materiali fissili: un impianto per la separazione dell'U-235 a Oak Ridge e la con i neutroni
costruzione di reattori nucleari destinati alla produzione di plutonio. Fra il 1943 e il 1944 Fermi,
Zinn, Marshall e altri fanno molti esperimenti di fisica pura con la pila delle Argonne, i cui Enrico Fermi e
risultati rimarranno tuttavia segreti fino a dopo la guerra. Questi esperimenti aprono un nuovo Emilio Segrè
settore di ricerca in cui i neutroni vengono applicati allo studio dei problemi più diversi. Ancora a Las Alamos (USA,
una volta Fermi intuisce le potenzialità offerte dai neutroni e inizia lo studio dello stato solido. 1944)
Nel corso di queste ricerche viene introdotta la cosiddetta "colonna termica", un dispositivo a
cui Fermi teneva particolarmente. Un blocco di grafite pura che, disposta alla sommità della
pila, agisce come un selettore di velocità lasciando passare soltanto neutroni lentissimi, in modo
da selezionare intensi fasci di neutroni di energia inferiore a quella termica, i cosiddetti
"neutroni freddi". I neutroni così filtrati hanno una lunghezza d'onda di de Broglie confrontabile
con le distanze interatomiche delle sostanze cristalline e quindi possono essere utilizzati per
osservare fenomeni di diffrazione. Questi effetti erano stati già osservati negli anni 30, ma
erano molto modesti. Ora Fermi dispone di fasci di neutroni ad alta intensità e molto collimati e
li impiega inducendo effetti di interferenza in berillio, bismuto e zolfo (Production of Low
Energy Neutrons by Filtering through Graphite; Slowing down of Fission Neutrons in Graphite
[Produzione di neutroni di bassa energia filtrati da grafite; Rallentamento di neutroni da
fissione in grafite]). Insieme a Segrè Fermi progetta anche un selettore meccanico di velocità
con il quale osserva la riflessione e la rifrazione dei neutroni. Con questi lavori Fermi
dà così inizio a ricerche sistematiche sulle proprietà ottiche dei neutroni
(A Thermal Neutron Velocity Selector and its Application to the Measurement of the
Cross-Section ofBoron; Collimation ofNeutron Beam from Thermal Column of CP-3 and the
Index of Refraction far Thermal Neutrons; Rejlection ofNeutrons on Mirrors [Un selettore di
velocità per neutroni termici e la sua applicazione per la misura della sezione d'urto del
boro; Collimazione di un fascio di neutroni dalla colonna termica del CP-3 e l'indice di
rifrazione dei neutroni termici; Riflessione speculare di neutroni]).
Da questa serie di esperienze nasce il metodo di diffrazione a cristalli, che
diventerà in seguito uno dei sistemi più efficaci nello studio della struttura dei
materiali. Subito dopo la guerra Fermi continuerà a fare esperimenti con i
flussi neutronici ottenuti dal reattore CP-3, esperimenti cruciali da cui nascerà
un nuovo capitolo della fisica dello stato solido. In questo momento Fermi si
trova di nuovo nelle condizioni migliori per fare ricerca, la sua attività preferita,
relativamente libero da problemi organizzativi che lo hanno occupato in prece-
denza; tuttavia le sue competenze sulla fisica dei neutroni e sulla conoscenza
della pila sono assolutamente uniche e spesso viene chiamato a fare da «ancora
di salvezza», come racconta Arthur Compton, nei vari laboratori dove vengono
prodotti i materiali fissili. Verso la fine dell'estate Enrico Fermi si trasferisce
stabilmente a Los Alamos, nel New Mexico, dove in precedenza si era recato
saltuariamente. Questi laboratori, dove sono in corso ricerche su problemi più
strettamente conessi con la costruzione della bomba, costituiscono il centro
principale di tutto il Progetto Manhattan.

Luisa Bonolis

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L'opera scientifica di Enrico Fermi