إنريكو فيرمي.. العالم الذي أشرف على اختراع القنبلة النووية

برز اسم العالم الإيطالي إنريكو فيرمي كواحد من رواد مجال الفيزياء النووية، فقد ساهم في تطوير القنبلة النووية، وشارك في مشروع مانهاتن الذي أسفر عن تطوير القنبلة الذرية التي أطلقت على هيروشيما في اليابان.

حصل فيرمي على العديد من الألقاب منها "أبو القنبلة النووية"، و"الفيزيائي المتكامل"، وغيرها، وبجانب إنجازاته في القنبلة الذرية، فقد عُرف بأنه من العلماء الذين تميزا في الفيزياء النظرية والتجريبية، وقدم العديد من الإسهامات العلمية، تعرف أكثر على مسيرته وحياته في هذا المقال.

من هو إنريكو فيرمي؟

هو عالم فيزياء أمريكي من أصول إيطالية، ولد في 29 سبتمبر عام 1901 في روما، وهو مؤسس أحد أهم المجالات في الفيزياء النووية، ويعد أبرز العلماء في القرن العشرين، وساهم بشكل كبير في تطوير الطاقة النووية، والأسلحة النووية.

كان فيرمي قائدًا لفريق العلماء الذين بنوا أول مفاعل نووي في العالم في جامعة شيكاغو عام 1942. يعتبر هذا الإنجاز بداية لعصر الطاقة النووية، وقد طوّر نظرية تشرح عملية التحلل الإشعاعي، والتي ساعدت في فهم كيفية تغير النوى الذرية.

شارك فيرمي في مشروع مانهاتن، الذي أدى إلى تطوير أول قنبلة نووية خلال الحرب العالمية الثانية، وقد حصل على جائزة نوبل في الفيزياء عام 1938 لأبحاثه في مجال الفيزياء النووية، وتحديدًا لعمله على توليد العناصر المشعة بواسطة إشعاع النيوترونات البطيئة.

كانت لأعمال فيرمي تأثيرات كبيرة على الفيزياء النووية وتطبيقاتها، سواء في مجال الطاقة، أو في التطبيقات العسكرية، وقد أطلق عليه لقب "مهندس العصر النووي"، ومهندس القنبلة"، وقد برز بشكل كبير في الفيزياء النظرية والفيزياء التجريبية.

نشأته وتعليمه

ولد إنريكو فيرمي في روما في إيطاليا، والده كان يعمل في السكك الحديدية، أما والدته كانت مدرسة ابتدائية، وهو الابن الأصغر بين 3 أطفال. في طفولته أرسل إلى الريف لإرضاعه، وعاد إلى عائلته مرة أخرى في سن العامين والنصف.

نشأ إنريكو في عائلة مسيحية كاثوليكية رومانية، ورغم تعميده إلا أن عائلته لم تكن متدينة، وقد كان معظم حياته "لا أدريا". في طفولته برز اهتمام فيرمي بالرياضيات والألعاب الكهربائية والميكانيكية والفيزياء.

في سنوات مراهقته تمكن فيرمي من حل العديد من المشكلات الرياضية بنفسه، وقد اعتبرت موهبته الرياضية في هذا السن بمثابة عبقرية ومعجزة، وقد ساعده صديق والده أدولفو أميدي، وأرشده وزوده بالمزيد من كتب الفيزياء والرياضيات، وقد كانت فيرمي يتمتع بذاكرة جيدة جدًا، لذا كان يعيد الكتب سريعًا بعد قراءتها لمرة واحدة، لأنه يستطيع تذكر محتواها جيدًا.

تخرج فيرمي من الثانوية عام 1918، وبعد التخرج بدأ في تعلم اللغة الألمانية، حتى يكون قادرًا على قراءة المزيد من الكتب العلمية التي كانت تُنشر بالألمانية في ذلك الوقت، وبعدها التحق بالمدرسة العليا للتعليم في بيزا، بعد أن اجتاز امتحان القبول الصعب، وقد كان امتحان القبول مقالة علمية، اختار أن يكون موضوعها عن تحليل فورييه لاستنتاج وحل معادلة التفاضل الجزئي.

وخلال دراسته في المدرسة العليا كان طالبًا متفوقًا، وبدأ في إلقاء دروس وندوات في المدرسة، وقد اختار الرياضيات في البداية كتخصص له، ثم تحول إلى الفيزياء، وأصبح عالمًا كبيرًا في المدرسة، حيث درس النسبية العامة، وميكانيكا الكم والفيزياء النووية.

في عام 1920 تم قبول فيرمي في قسم الفيزياء، وكان القسم يضم 3 طلاب فقط، وخلال عامه الثالث في الجامعة نشر أعماله العلمية الأولى في الفيزياء. في عام 1922 قدم أطروحته في الفيزياء التجريبية، وعنوانها "نظرية في الاحتمالات وبعض تطبيقاتها"، وقد فاز بسببها بجائزة لوريا في سن 20 عامًا.

بعد التخرج من المدرسة، درس فيرمي في جامعة فلورنسا، وخلال دراسته تعاون لإجراء سلسلة من التجارب العلمية عن تأثيرات المجالات المغناطيسية على بخار الزئبق، كما شارك في ندوات في جامعات إيطاليا.

حياته الشخصية

تزوج إنريكو فيرمي من الكاتبة والناشطة السياسية الإيطالية الأمريكية لورا كابون عام 1928، وقد كانت حينها طالبة علوم في الجامعة، ورزق من زوجته بطفلين، وهما نيلا، وجوليو.

مسيرته المهنية في التدريس

في عام 1924 تم تعيين إنريكو فيرمي في منصب أستاذ مؤقت للفيزياء والميكانيكا الرياضية في جامعة فلورنسا، وكان يبلغ من العمر 24 عامًا فقط. وخلال فترة تدريسه قدم مساهمات مهمة في نظرية الكم.

في عام 1927 تقدم فيرمي للحصول على منصب الأستاذية في جامعة سابينزا في إيطاليا، وكان وقتها يبلغ من العمر 24 عامًا، وقد تم اختياره مع عالمين آخرين بعد تقييم منشوراته العلمية في المجلات من قبل الأستاذة، وقد ظل يشغل هذا المنصب حتى عام 1938. في عام 1929 تم تعيينه عضوًا في الأكاديمية الملكية الإيطالية.

اكتسب فيرمي سمعة جيدة كأستاذ جامعي، فقد عمل بكل جهد لإقناع الطلاب المتخرجين في جامعة روما لتعلم الفيزياء الحديثة، كما قدم برنامج بحث وتجارب في الفيزياء المعاصرة.

وبسبب شهرته وسمعته اجتذب العديد من الطلاب الأجانب لتلقي الدروس على يديه، وقد اشتهر بطريقة الحصول على إجابات تقريبية وسريعة للافتراضات الأولية، وقد عُرفت طريقته تلك في التدريس باسم "طريقة فيرمي".

درس على يد فيرمي العديد من الطلاب البارزين منهم العالم الصيني تشن نينغ يانغ، الذي حصل على جائزة نوبل عام 1957، والعالم الألماني جاك شتاينبرجر الحاصل على جائزة نوبل عام 1988.

الحصول على جائزة نوبل

حصل إنريكو فيرمي على جائزة نوبل في الفيزياء عام 1938 لأبحاثه الرائدة في مجال الفيزياء النووية، وتحديدًا "لاكتشافاته المتعلقة بالوجود الصناعي للعناصر المشعة بواسطة إشعاع النيوترونات البطيئة"، وكان وقتها يبلغ من العمر 38 عامًا فقط.

طور فيرمي تقنيات جديدة لإنتاج نظائر مشعة عن طريق قصف عناصر مختلفة بالنيوترونات البطيئة. هذا العمل ساعد في فهم أفضل لبنية النواة الذرية وكيفية تغييرها، كما أجرى تجارب مهمة ساعدت في فهم كيفية تفاعل النيوترونات مع النوى الذرية، مما أدى إلى اكتشاف العديد من النظائر الجديدة. كانت اكتشافاته العلمية أساسية لتطوير التكنولوجيا النووية في المجال الطبي، أو في مجال الطاقة.

الهروب من إيطاليا

بعد حصول إنريكي فيرمي على جائزة نوبل عام 1938، اضطر إلى الهرب من إيطاليا لعدة أسباب، أولها أن زوجته لورا كابون كانت من أصول إيطالية، وكانت إيطاليا في هذه الفترة فاشية بقيادة موسوليني، الذي تبنى قوانين عنصرية ضد اليهود، وهو ما جعل أسرته غير آمنة وصعبة.

وبسبب معارضته قوانين موسوليني وعنصريته، واجه ضغوطات عدة، حتى إن زملاءه طردوا من العمل بسببه، لذا شعر أنه بحاجة إلى بيئة عمل أكاديمية أكثر حرية ومرونة، يمكنه فيها من متابعة أبحاثه دون قيدون سياسية أو اجتماعية، فسافر إلى الولايات المتحدة، التي كانت وجهة العديد من العلماء الأوروبيين الفارين من الاضطهاد النازي والفاشي.

في الولايات المتحدة حصل فيرمي على منصب في جامعة كولومبيا، وأصبح لاحقًا أحد القادة الرئيسيين في مشروع مانهاتن، الذي أدى إلى تطوير أول قنبلة نووية.

قصة اختراع القنبلة النووية

في عام 1939 تمكن العالم الإيطاليا إنريكو فيرمي من اكتشاف أن إطلاق نيوترونات اليورنايوم على اليورانيوم المنشطر، يمكنه أن يؤدي إلى انشطار ذرات يورانيوم أخرى، ويحدث تفاعلًا متسلسلات يؤدي إلى إنتاج كمية ضخمة من الطاقة.

بعد هذا الاكتشاف، تم نقل كمية ضخمة من خام اليورانيوم من كندا والكونغو، وأصبح تحت تصرف فيرمي، الذي شرع مع زميله سيزسلارد في بناء ركام تجريبي، ثم نقل من جامعة كولومبيا إلى جامعة شيكاغو، وهناك واصلوا الأبحاث، كما تم بناء معامل ومخازن لازمة لتجميع اليورانيوم والكاديووم والجرافين النقي حول الجامعة.

وبعد مرور شهرين من البحث، توصل فيرمي إلى الكومة الذرية، وتم إنتاج أول تفاعل نووي تسلسلي في عام 1942 في شيكاغو، وقد كان الغرض الرئيسي من هذه التجارب هو تصنيع الأسلحة النووية.

كانت هذه التجربة علامة فارقة في الفيزياء النووية، وأثبتت النظريات التي كان فيرمي قد طورها حول التفاعلات النووية. ساهم فيرمي في تصميم وتطوير المفاعلات النووية التي استخدمت لإنتاج البلوتونيوم، وهو أحد العناصر الأساسية في تصنيع القنبلة الذرية.

كان لفيرمي أيضًا دور فعال في إدارة وتوجيه التجارب التي أجريت على المفاعلات النووية لضمان تحقيق تفاعلات متسلسلة مستقرة وآمنة.

عمل فيرمي مع عدد من العلماء البارزين في مشروع مانهاتن، ومنهم روبرت أوبنهايمر وإدوارد تيلر وغيرهم، وأسهم في تبادل الأفكار والمعرفة اللازمة لتطوير التكنولوجيا النووية، وقد قدم توجيهات لعمية دقيقة للفرق البحثية المختلفة، وساعد في حل المشكلات التقنية التي واجهت المشروع.

شارك فيرمي كذلك في التحضيرات لاختبار القنبلة الذرية الأولى في موقع اختبار ترينيتي في صحراء نيو مكسيكو، خلال اختبار ترينيتي في يوليو 1945، قام فيرمي بإجراء تقديرات سريعة لقوة الانفجار باستخدام قطع من الورق، مما أظهر براعته وقدرته على تحليل النتائج بشكل فوري، وقد كانت لمساهماته تلك دور مهم في نجاح مشروع مانهاتن، وإنتاج أول قنبلة ذرية استخدمت في الحرب العالمية الثانية.

ورغم دوره الفعال في اختراع القنبلة الذرية، إلا أنه كان حزينًا ومكتئبًا من حقيقة أن قنبلة واحدة قادرة على تدمير مدينة بأكملها، ولهذا السبب حاول توقيف مشروع مانهاتن السري، إلا أن المشروع اكتمل، وتم إطلاق القنبلة النووية في مدينتي هيروشيما وناجازاكي في اليابان، وقدر عدد الضحايا 200 ألف قتيل، فضلًا عن الآلاف الذين عانوا من الضرر الإشعاعي لأجيال لاحقة.

دوره بعد الحرب

بعد الحرب العالمية الثانية، عاد إنريكو فيرمي إلى شيكاغو عام 1946، وعمل أستاذَا في معهد الفيزياء النووية، كما كان عضوًا في معهد الفيزياء النووية الجديد، وواصل أبحاثه.

تحول اهتمام فيرمي بعد ذلك إلى فيزياء الجسيمات، وقدم العديد من الأبحاث والأوراق العلمية المذهلة عن أصل الأشعة الكونية والنظريات عن الطاقة.

وفاة إنريكو فيرمي

في عام 1954، توفي إنريكي فيرمي في منزله في شيكاغو بسبب سرطان المعدة، وقد كان يبلغ من العمر 53 عامًا، ويشتبه أنه عانى من السرطان بسبب عمله بالقرب من الكومة النووية، كما توفي اثنان من مساعديه من طلاب الدراسات العليا بالسرطان أيضا.

جوائز وتكريمات

حصل إنريكو فيرمي على العديد من الجوائز والتكريمات خلال حياته، وبعد وفاته، ومنها ميدالية ماتيوتشي عام 1926، وجائزة نوبل في الفيزياء عام 1938، وميدالية هيوز عام 1942، وميدالية فرانكلين عام 1947، وجائزة رومفورد عام 1953.

حصل كذلك على ميدالية الاستحقاق عام 1946 بسبب دوره في مشروع مانهاتن، كما تم إدراج اسمه في قائمة أفضل 100 شخص في القرن العشرين.

تم تسمية العديد من المؤسسات العلمية والشوارع على اسمه، كما تم صناعة العديد من التماثيل تقديرًا لإسهاماته العلمية.