1. Tuổi thơ đầy đam mê

Cha ông là Alberto Fermi, chánh thanh tra đường sắt, mẹ là bà Ida de Gattis, giáo viên phổ thông. Ngay từ nhỏ, Enrico cùng với người anh lớn hơn một tuổi tên là Giulio cùng nổi tiếng là thần đồng. Hai anh em Fermi đã tự vẽ kiểu chế tạo các động cơ điện cũng như các kiểu mẫu động cơ máy bay. 

Nhưng bỗng nhiên Giulio chết do bị áp xe họng vào năm 15 tuổi khiến Enrico cảm thấy quá cô đơn, buồn nản. Enrico đã tìm quên bằng cách đọc sách. Cậu đã tự học toán và vật lý với tầm hiểu biết cao hơn chương trình học của nhà trường. Sách vở thiếu thốn, gia cảnh thanh bần, cậu đã tìm mua tại các quầy sách cũ để tìm được các loại tài liệu cần thiết. Nhờ tài năng của mình, cậu đã được một người bạn của cha chú ý tới. Ông này tên là A.Amidei, nhận ra Fermi có tính thông minh bẩm sinh nên rất quý cậu. Ông đã ra rất nhiều bài tập khó về các môn toán và vật lý và rất kinh ngạc khi thấy Fermi luôn giải đúng. Tại trường học, Fermi là một học sinh xuất sắc. Vào năm cuối của bốn năm học tại trường đại học, Fermi đã nổi tiếng giỏi về môn vật lý  khiến cho một vị giáo sư đã phải nhờ chàng chỉ dẫn về lý thuyết mới. Năm 21 tuổi ông đã giành được bằng thạc sĩ vật lý học tại Trường Đại học Pisa. Năm 1924, sau khi đã tu nghiệp thêm tại Đức và Hà Lan, ông được bổ nhiệm làm giáo sư tại Trường Đại học Florence, năm 26 tuổi làm giáo sư tại Trường Đại học Rome. Trong thời gian trở lại Italia, Fermi đã gặp cô Laura Capon, ái nữ của một vị sĩ quan hải quân. Cô Laura gốc người Do Thái, lúc đó đang theo học năm thứ hai đại học và cũng rất say mê nghiên cứu khoa học. Chính trong thời kỳ trăng mật trên núi Alpes, Fermi đã dạy vật lý cho cô Laura và nhờ thế mà sau này bà Fermi đã giúp chồng rất đắc lực trong việc soạn thảo sách giáo khoa. Bản luận án khoa học đầu tiên được công bố của ông đề cập đến một phân ngành trong vật lý học là vật lý lượng tử. Trong bài đó, Fermi đã phát triển lý luận thống kê và vận dụng nó để diễn giải cái mà hiện nay gọi là tách hạt Fermi. Về mặt khoa học, lý luận của ông hết sức quan trọng giúp cho chúng ta hiểu sâu hơn về hạt nhân nguyên tử. 

2. Những khám phá lớn

Từ năm 1926, Enrico Fermi dạy vật lý tại Trường Đại học Rome. Ba năm sau ông trở thành nhân vật trẻ nhất của Viện Hàn lâm Hoàng gia Italia. Trong năm này ông cho phổ biến một khám phá quan trọng đầu tiên có tên là “thống kê quantum”. Ngày nay ngành học này được gọi là ngành thống kê Fermi-Dirac và các hạt tuân theo các định luật. Khám phá này của ông đã dẫn tới sự hiểu biết một số đặc tính quan trọng của lý thuyết về chất khí, về tại sao các điện tử trong kim loại lại có tính dẫn điện. Tại sao các điện tử không đóng góp vào các nhiệt đặc biệt của vật chất... Fermi cũng giải đáp nhiều bài toán về nguyên tử, phân tử và các phép đo quang phổ hạt nhân. Một công trình của Enrico Fermi trong thời kỳ này được giới khoa học ca ngợi nhất là lý thuyết phân rã hạt nhân beta, đây là phần bổ túc cho lý thuyết phân rã hạt nhân alpha của George Gamow, R.W.Gurney và EdWard U.Condon. Khác với Fréderic và Irène Curie tại Pháp đã sử dụng các tia alpha để bắn vào các nguyên tử aluminium, Enrico Fermi lại dùng đạn bắn là các neutrons để xem xét các tính chất phóng xạ xuất hiện tại những chất bị bắn vỡ. Neutrons là thứ không mang điện lượng nên dễ dàng bắn trúng nhân nguyên tử. Nguồn cung cấp neutrons là radium là thứ rất đắt tiền. Văn phòng y tế Rome lúc đó có một gam thứ kim loại quý này và Fermi đã được phép sử dụng nó. Đồng thời, ông cũng tìm ra được phương pháp chế tạo máy phát hiện đếm Geiger dùng để khám phá các chất phóng xạ. Fermi đã đặt ra nguyên tắc khoa học để lấy các neutrons như sau: 

1/ Dùng radium là chất phóng xạ có trọng lượng nguyên tử 226. Chất này phát ra các tia alpha và sinh ra hơi radon. Mảnh alpha chính là nhân nguyên tử hélium có trọng lượng nguyên tử là 4. Vậy hơi radon có trọng lượng nguyên tử là 222. 

2/ Lấy tia alpha bắn vào chất berillium sẽ có được một tia không bị ảnh hưởng bởi từ tính là những mảnh vật chất có tên là neutron. 

Fermi đã tìm cách giảm tốc độ cực nhanh của neutron bằng cách cho chúng chạy qua một chất điều hoà. Ông đã đoán được rằng khi neutron nhập vào một nhân nguyên tử, nhân này hoặc trở nên bấp bênh rồi vỡ ra để hoá thành hai chất đồng vị phóng xạ, hoặc trở nên ổn định, khi đó sẽ có một chất đồng vị mới nặng hơn. Bằng cách này, người ta có thể tạo ra những chất nặng hơn uranium. 

Enrico Fermi đã khám phá ra các neutron chậm tạo ra một loại phản ứng trong khi các neutron nhanh lại gây nên loại phản ứng khác. Việc tìm ra tính chất đặc biệt của neutrons chậm là khám phá đặc biệt của ngành vật lý neutron. 

Theo lời khuyên của giáo sư George E. Uhlenbeck, Fermi đã tới Trường đại học Leiden để theo học giáo sư Paul Ehrenfest, nhiều năm về sau khi ông Uhlenbeck làm việc tại Trường Đại học Michigan nước Mỹ thì ông đã thu xếp cho Fermi theo học các khoá vật lý lý thuyết vào mùa hè các năm 1930, 1933 và 1935 tại Michigan. 

Năm 1932, nhà vật lý học của nước Anh là Jemes Chadwick phát hiện hạt nguyên tử bé nhỏ gọi là trung hoà tử (neutron). Bắt đầu từ năm 1934 Fermi đã dùng trung hoà tử để đánh phá nhiều nguyên tố hoá học đã biết. Qua thí nghiệm của ông cho thấy rất nhiều loại nguyên tử có thể hấp thụ trung hoà tử. Trong nhiều trường hợp đánh phá hạt nhân đã sản sinh ra tia phóng xạ của nguyên tử. Người ta đặt hy vọng là nếu trung hoà tử chuyển động thật nhanh thì có thể xuyên thấu được hạt nhân của nguyên tử. Thí nghiệm của ông chứng tỏ sự thực thì trái ngược lại. Nếu một trung hoà tử nhanh chóng thông qua thạch lạp hoặc nước thì sẽ bị chuyển động chậm lại và nó rất dễ bị nguyên tử hấp thụ. Sự phát hiện của Fermi có rất nhiều công dụng quan trọng trong việc xây dựng lò phản ứng hạt nhân. Trong lò phản ứng hạt nhân nguyên liệu được dùng để làm cho tốc độ của trung hoà tử chậm lại gọi là nguyên liệu giảm tốc. 

Kết quả chính xác của những điều tiên đoán lý thuyết và những công trình khảo cứu thực nghiệm của Enrico Fermi đã mang lại cho nhà bác học này giải thưởng Nobel về vật lý năm 1938, trao tặng về “Cách nhận định các chất phóng xạ mới nhờ cách bắn bằng neutron chậm”. Sự vinh quang này của nhà bác học đã bị Đảng phát xít Italia lợi dụng và coi đây như một thành công của chủ nghĩa phát xít về khoa học. 

3. Sự nghiệp nhiều thăng trầm

Thời bấy giờ phong trào bài Do Thái đã lan tới Italia. Vì lo sợ cho tính mạng của vợ và hai con, do vợ ông là người Do Thái mà lúc này Mussolini đã ban bố hàng loạt đạo luật chống người Do Thái,  Enrico Fermi đã mang cả gia đình sang Thuỵ Điển để nhận giải thưởng Nobel rồi sau đó đưa cả gia đình sang Mỹ. Vào ngày 2 tháng 1 năm 1939, ông tới New York và được Trường Đại học Columbia nhận vào giảng dạy. Năm 1944, ông chính thức trở thành công dân của nước Mỹ. 

Enrico Fermi không phải là nhà bác học đầu tiên rời bỏ châu Âu sang Mỹ lánh nạn. Trước đó, nhà bác học Anhxtanh đã sang Mỹ vào năm 1933. Ngoài ra, rất nhiều nhà bác học khác như James Franck, Victor Hess, Peter Debye, Otto Loewi, Albert Szent - Gioergyi đều là những nhà bác học đã được nhận giải thưởng Nobel cũng như một số nhà khoa học nổi tiếng khác như Otto Stern và Fritz Lipmann... đều đã sang Mỹ. Lúc này, nước Mỹ trở thành nơi hội tụ nhân tài khắp nơi trên thế giới đến sống và làm việc. 

Đầu năm 1939, các nhà khoa học như Lise Meitner phát hiện trung hoà tử có thể gây ra sự nổ tách của chất Uranium. Sau khi báo cáo được công bố, Fermi cũng giống như những nhà khoa học giỏi khác đã nhận thức được việc tách hạt nhân Uranium có thể làm cho nó phóng ra một số lượng lớn trung hoà tử và tạo nên phản ứng dây chuyền. Phản ứng này có thể ví như sự cháy nổ của một tràng pháo trong khi chỉ cần đốt một quả pháo khởi đầu. Theo lý thuyết, một gam uranium nổ theo phản ứng này, năng lượng sinh ra có thể tương đương với nhiều triệu kg chất nổ TNT. Fermi còn dự đoán là phản ứng dây chuyền đó sẽ sinh ra môt năng lượng lớn có thể sử dụng cho mục đích quân sự. Tháng 3 năm 1939, Fermi liên hệ với hải quân Mỹ với ý định giúp họ phát triển vũ khí hạt nhân. Mấy tháng sau, Anhxtanh theo ý kiến này đã viết một bức thư riêng cho Tổng thống Rudơven. Từ đây, chính phủ Mỹ nhận ra tầm quan trọng của thành quả khoa học này và duyệt kinh phí cho việc tiếp tục đầu tư nghiên cứu. 

Khi chính phủ Mỹ đã quan tâm đến điều này thì nhiệm vụ trước tiên của các nhà khoa học là xây dựng được một mẫu lò phản ứng hạt nhân để xem kết quả có xảy ra phản ứng dây chuyền không. Do Fermi là một nhà khoa học có uy tín về vấn đề trung hoà tử cũng như ông là người có tài năng về cả hai phương diện lý thuyết và thực hành nên ông được chọn làm Trưởng ban tiến hành tổ chức xây dựng lò phản ứng hạt nhân đầu tiên trên thế giới. Lúc đầu, ông làm việc tại Đại học Columbia rồi sau đó lại chuyển sang làm việc tại Đại học Chicago. Ngày 2 tháng 12 năm 1942, dưới sự chỉ đạo và thiết kế chế tạo của Fermi, lò phản ứng hạt nhân đầu tiên trên thế giới đã vận hành thành công. Đây chính là một dấu mốc đánh dấu thời đại nguyên tử chính thức bắt đầu. Đây cũng là lần đầu tiên nhân loại thành công trong việc thực hiện phản ứng dây chuyền hạt nhân. Tin báo cuộc thí nghiệm thành công được truyền đến vùng phía đông của nước Mỹ bằng mật khẩu: “Nhà hàng hải của nước Italia đã tiến vào tân thế giới”. Nhờ sự thành công của cuộc thí nghiệm mà nước Mỹ đã quyết định thực hiện kế hoạch Manhattan với tốc độ nhanh nhất. Với tư cách là một nhà khoa học kiệt xuất, Fermi được mời làm cố vấn và ông đã có vai trò rất quan trọng trong những giai đoạn tiếp theo. 

Sau chiến tranh thế giới lần thứ hai, Fermi về làm giáo sư tại Trường Đại học Chicago và mất ngày 28 tháng 11năm 1954 do bệnh ung thư. 

Fermi làm lễ thành hôn với Laura Capon năm 1928. Bà là tác giả của tác phẩm nổi tiếng xuất bản cũng trong năm 1928, “Những nguyên tử trong một gia đình”, một tác phẩm bán rất chạy. Ông bà có hai người con là Nella và Giulio. 

Fermi là một trong những nhà khoa học vĩ đại nhất của thế kỷ XX. Ông còn là nhà lý luận kiệt xuất được xem như là nhà lý luận thiên tài. Suốt cuộc đời ông đã có đến hơn 250 luận văn khoa học được công bố. Fermi là môt nhân vật hết sức quan trọng trong việc phát minh ra bom nguyên tử. 

Fermi đã được các trường đại học Utrecht, Heidelberg, Columbia, Yale, Washington, Rockford trao bằng danh dự. Năm 1947, ông đã được Học viện Frankling tại Philadenphia trao tặng  huy chương Frankling. Tới năm 1950 ông được Trường Đại học Columbia trao tặng huy chương Barnard. Cũng trong năm đó, ông đã được bầu vào Hoàng gia nước Anh. 

Ông cũng là thành viên của Hội Triết học Mỹ, Hội Vật lý Mỹ. 

Những thành công chính của ông:

•  
  • Phân rã bê-ta.
  • Phát triển lò phản ứng hạt nhân đầu tiên.
  • Phát triển lý thuyết lượng tử.

Tuy nhiên, tác dụng quan trọng nhất của Fermi là việc nghiên cứu lò phản ứng hạt nhân. Trước hết ông đã cống hiến lý luận cơ bản để hình thành loại lò phản ứng này. Sau đó, ông đã lãnh đạo việc thiết kế và cho chế tạo lò phản ứng hạt nhân đầu tiên. 

Từ sau năm 1945, ngoài hai quả bom do chính phủ Mỹ quyết định thả xuống Nhật Bản thì vũ khí nguyên tử chưa bị dùng thêm cho mục đích chiến tranh. Trong việc ứng dụng vào mục đích hoà bình thì một số lượng lớn những lò phản ứng hạt nhân đã được xây dựng để sản xuất ra điện năng. Trong tương lai, lò phản ứng hạt nhân sẽ là nguồn năng lượng ngày càng quan trọng. Ngoài ra, một số lò phản ứng hạt nhân còn được dùng để sản xuất ra những đồng vị tố có tính phóng xạ dùng trong y học và công cuộc nghiên cứu khoa học. Lò phản ứng hạt nhân còn là nơi sản xuất ra nguyên liệu làm bom nguyên tử. 

Thành quả nghiên cứu khoa học của Fermi đối với thế giới tương lai luôn có một ảnh hưởng vô cùng to lớn. Tên của ông đã được đặt cho các hạt fermion là các hạt có spin bán nguyên. 
 
Nguồn: http://www.nhantainhanluc.com