Enrico Fermi (1901 – 1954), bác học người Ý lãnh Giải Thưởng Nobel Vật Lý năm 1938

        Enrico Fermi là nhà bác học nguyên tử tài giỏi cả về lý thuyết lẫn thực nghiệm, có đầu óc sáng tạo xuất sắc và cá tính giản dị, tất cả tài và đức đã khiến cho ông được nhiều người yêu mến và kính phục.

1/ Thời kỳ đi học.      

Enrico Fermi sinh tại thành phố Rome, nước Ý, ngày 29 tháng 9 năm 1901, là con út trong một gia đình ba anh em, có cha là nhân viên của Bộ Hỏa Xa (the Ministry of Railroads). Ngay từ thuở nhỏ, Enrico cùng với người anh lớn hơn một tuổi tên là Giulio nổi tiếng là thần đồng. Hai anh em Fermi đã tự vẽ kiểu và chế tạo các động cơ điện cũng như các kiểu mẫu động cơ máy bay, khiến cho các chuyên viên cơ khí phải thán phục và không ngờ rằng những đồ án này lại được sáng tạo do các bàn tay của thiếu niên, nhất là những thiếu niên này lại sống vào đầu thế kỷ 20. Người ta đã không thể phân biệt sáng chế nào là của Giulio, hay của Enrico, vì cả hai anh em này cùng có tài và khéo léo như nhau, cùng ưa thích Khoa Học.

        Nhưng, bỗng nhiên Giulio chết vào năm 15 tuổi, khiến cho Enrico cảm thấy quá cô đơn, buồn nản. Trước kia, Enrico chưa quan tâm nhiều đến sách vở, mà chỉ ưa thích các công việc thực hành, nay sống giữa sự buồn phiền, Enrico đã tìm quên bằng cách đọc sách. Cậu đã tự học Toán Học và Vật Lý với tầm hiểu biết cao hơn chương trình học của nhà trường. Sách vở thiếu thốn, gia cảnh thanh bần, Enrico đành tìm kiếm mua lại các sách cũ bày bán tại chợ trời mỗi ngày thứ tư và cậu đã tìm được phần lớn các sách học ưa thích và mong muốn.

        Nhờ tài năng của mình, Enrico đã được một người bạn của cha chú ý tới. Ông kỹ sư này tên là A. Amidei, cũng ưa thích hai môn Vật Lý và Toán Học và đã nhận ra trí thức đặc biệt của Enrico, nên rất quý mến cậu nhỏ thông minh. Ông Amidei thường hướng dẫn Enrico học tập về Toán và Vật Lý trong các năm giữa tuổi 13 và 17. Để trêu trọc Enrico, ông đã ra cho cậu một bài toán khó mà chính ông cũng thể giải đáp, và ông ta đã phải kinh ngạc khi thấy Enrico cho biết kết quả đúng.

        Thời bấy giờ tại thành phố Pise, có Hội Reale Scuola Normale Superiore cấp dưỡng ăn, ở và lại thuyết trình nhiều bài khảo cứu đặc biệt cho các sinh viên có tài đang theo học tại trường đại học Pise. Enrico Fermi được một người bạn của cha khuyến khích thi vào Hội Reale Scuola Normale Superiore. Trong kỳ thi này, Enrico đã viết một bài về "dây đàn" và bài này được Hội Đồng Giám Khảo chấm là xuất sắc.

        Trường đại học Pise là một ngôi trường nhỏ nhưng có nhiều tục lệ cổ truyền từ thời Trung Cổ còn lưu truyền lại. Tại trường này, sự quấy nhộn cũng như tính nghiêm nghị đều là các nguồn vui sống của sinh viên. Đối với Fermi, sự quấy nhộn cũng cần thiết cho chàng như sự học vấn vậy. Enrico đã gia nhập "Hội Phá Phách các Người Láng Giềng" (the Anti-Neighbors Society) và chủ trương của Hội này là trêu trọc mọi người, kể cả các hội viên khác. Enrico đã trở nên một người thành thạo trong các trò đùa, chẳng hạn như đặt một thau nước trên cánh cửa ra vào, khiến cho người đẩy cửa bước vào bị nước lạnh dội từ đầu xuống chân.

        Vào năm cuối cùng của 4 năm học tại trường đại học , Enrico đã nổi tiếng tài giỏi về môn Vật Lý, khiến cho một vị Giáo Sư đã phải nhờ chàng chỉ dẫn về lý thuyết mới. Enrico đã giảng giải cho ông thầy của mình hiểu rõ về Thuyết Tương Đối của Albert Einstein. Enrico cũng viết nhiều bài khảo cứu về điện động lực học theo thuyết tương đối (relativistic electrodynamics).

2/ Thời kỳ làm Giáo Sư.

        Năm 1922, Enrico Fermi nạp Luận án Tiến Sĩ khảo cứu về Quang Tuyến X. Cùng với đề tài này, ông đã trình bày trước Hội Đồng Giám Khảo sự học rộng của ông và những kiến thức của Fermi đã khiến cho vài vị giám khảo phải cau mày vì khó chịu, một số khác lại ngạc nhiên vì chính họ cũng chưa hiểu rõ vấn đề. Vì thế, khi được trao văn bằng Tiến Sĩ, Enrico Fermi không được vị nào trong 7 vị giám khảo bắt tay hay khen ngợi, và luận án của ông cũng không được phổ biến, mặc dù cả ba điều kể trên đều là các tục lệ khoa cử.

        Khi Fermi trở lại thành phố Rome thì cũng là thời kỳ Benito Mussolini và đảng Phát Xít lên nắm chính quyền. Cũng trong thời gian này và tại châu Âu, lý thuyết Nguyên Tử đang được mọi giới khoa học chú ý. Ngoài Thuyết Tương Đối, Albert Einstein còn đề cập tới lý thuyết về Electron và lãnh Giải Thưởng Nobel về Vật Lý Học. Trong khi đó tại nước Đan Mạch, nhà bác học Niels Bohr đã mô tả nguyên tử bằng một hình thái tương tự như thái dương hệ.

        Từ lâu, Enrico Fermi vẫn ưa thích khảo cứu ngành Vật Lý Nguyên Tử. Không lâu sau khi đậu xong văn bằng Tiến Sĩ, Enrico Fermi đạt được học bổng của chính phủ Ý để theo học tại trường đại học Gottingen, nước Đức, trong 8 tháng. Tại trường đại học này, Enrico đã học với Giáo Sư Max Born và đã quen các nhà vật lý Werner Heisenberg và Wolfgang Pauli, sau đó, về nước và giảng dạy Toán Học tại trường đại học Rome, rồi các năm sau tại trường đại học Florence.

Niels Bohr	Max Born	George E. Uhlenbeck	Orso M. Corbino

        Vào năm 1924, theo lời khuyên của Giáo Sư George E. Uhlenbeck, Enrico Fermi đã tới trường đại học Leiden để theo học Giáo Sư Paul Ehrenfest, rồi nhiều năm về sau khi ông Uhlenbeck làm việc tại trường đại học Michigan, Hoa Kỳ, ông ta đã thu xếp giúp Enrico Fermi theo học các khóa vật lý lý thuyết (Theoretical Physics) vào mùa hè các năm 1930, 1933 và 1935 tại Michigan.

        Thời đó tại trường đại học Rome, có một nhà vật lý nhìn xa, biết rộng, là Giáo Sư Orso Mario Corbino. Giáo Sư Corbino mong muốn các nhà trí thức trẻ tại Rome lưu tâm tới ngành Vật Lý Mới và khiến cho Phân Khoa Lý Hóa của trường đại học không đi mãi vào vết bánh xe cũ, nhưng Giáo Sư Corbino chưa thể tìm ra được các nhân tài trẻ tuổi mong muốn.

Tới khi Fermi từ nước Đức trở về và đã giảng dạy tại trường đại học Florence, thì Giáo Sư Corbino đã tập họp được một số nhỏ các nhà vật lý mong đợi. Fermi được mời trở lại trường đại học Rome để giữ chân giáo sư vật lý lý thuyết và cũng để đứng đầu nhóm vật lý gia của ngành Khoa Học Mới. Trong thời gian này, Fermi đã gặp gỡ cô Laura Capon, ái nữ của một vị sĩ quan Hải Quân Ý. Cô Laura gốc người Do Thái, hiện đang theo học năm thứ hai của trường đại học và cũng ưa thích Khoa Học. Chính trong thời kỳ trăng mật trên Núi Alpes, Fermi đã dạy Vật Lý cho cô Laura và nhờ vậy, bà Fermi sau này đã giúp chồng rất đắc lực trong việc soạn thảo các sách giáo khoa khiến cho ngân quỹ gia đình bớt eo hẹp. Nhờ bà Laura, sách do Fermi viết ra, trở nên dễ hiểu đối với các sinh viên có đầu óc thông minh trung bình.

        Từ năm 1926, Enrico Fermi dạy Vật Lý tại trường đại học Rome, rồi ba năm sau, ông trở nên nhân vật trẻ trung nhất của Hàn Lâm Viện Hoàng Gia Ý, Viện này mới được nhà độc tài Mussolini thành lập. Cũng vào thời kỳ này, Fermi đã khảo cứu thực nghiệm về lý thuyết nguyên tử.

        Enrico Fermi đã cho phổ biến vào năm 1926 một khám phá quan trọng đầu tiên, có tên là "thống kê quantum" (the quantum statistics). Ngày nay, ngành học này được gọi là ngành thống kê Fermi-Dirac (Fermi-Dirac statistics) và các hạt (particles) tuân theo các định luật thống kê này được gọi tên là "fermions". Khám phá này của Enrico Fermi đã dẫn tới sự hiểu biết một số đặc tính quan trọng của lý thuyết về chất khí (gas theory), về tại sao electrons trong kim loại dẫn điện, tại sao electrons không đóng góp vào các nhiệt đặc biệt của vật chất, cùng các hiện tượng khác của nguyên tử (atom).

        Enrico Fermi cũng giải đáp nhiều bài toán về nguyên tử (atomic), phân tử (molecular) và phép đo quang phổ hạt nhân (nuclear spectroscopy). Một công trình của Enrico Fermi được giới khoa học vào thời kỳ này ca ngợi nhất, đó là lý thuyết phân rã hạt nhân bêta (the theory of nuclear beta decay), đây là phần bổ túc cho lý thuyết phân rã hạt nhân alpha (nuclear alpha decay) của George Gamow, R. W. Gurney và Edward U. Condon.

        Khác với Frédéric 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 mà không một nhà vật lý nào có thể mua nổi. Nhưng nhờ may mắn, văn phòng Y Tế Rome vào thời bấy giờ có một gam thứ kim loại quý này và Fermi được phép sử dụng nó. Đồng thời, ông cũng tìm ra được phương pháp chế tạo máy phát hiện đếm Geiger (Geiger-counter detector) dùng để khám phá các chất phóng xạ.

        Fermi đã đặt ra nguyên tắc khoa học để lấy các neutrons như sau:

1/ Dùng chất Radium là chất phóng xạ có trọng lượng nguyên tử 226. Chất này phát huy 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 Beryllium, người ta sẽ lấy được một thứ tia không bị ảnh hưởng của từ tính: đó là những mảnh vật chất có tên là neutron.

        Fermi đã tìm cách làm giảm tốc độ cực nhanh của neutron bằng cách cho chúng chạy qua một chất điều hòa (a moderator, a paraffin filter). Ông đã tiên đoán rằng khi neutron nhập vào một nhân nguyên tử, nhân này hoặc trở nên bấp bênh rồi vỡ ra để hóa 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 thấy rằng các neutrons chậm tạo ra một loại phản ứng trong khi các neutrons nhanh lại gây nên loại phản ứng khác. Sự tìm ra các tính chất đặc biệt của neutrons chậm đã là khám phá then chốt của ngành vật lý neutron (neutron physics).

        Kết quả chính xác của những điều tiên đoán lý thuyết và của những công trình khảo cứu thực nghiệm của Enrico Fermi đã mang lại cho nhà bác học này Giải Thưởng Nobel Vật Lý năm 1938, trao tặng về: "cách nhận định các chất phóng xạ mới do cách bắn bằng neutron chậm" (for his identification of new radioactive elements produced by neutron bombardment and his discovery of nuclear reactions effected by slow neutrons). Nhưng, sự vinh quang của nhà bác học Enrico Fermi đã bị đảng Phát Xít Ý lợi dụng và coi như đây là một thành công của chủ nghĩa Phát Xít về phương diện Khoa Học.

        Vào thời bấy giờ, phong trào "bài Do Thái" đang lan tới nước Ý. Vì lo sợ cho sự an toàn của vợ và hai con, ông Enrico Fermi đã mang gia đình sang nước Thụy Điển trong dịp lễ nhận Giải Thưởng Nobel, rồi sau đó, ông sang Hoa Kỳ vào ngày 02 tháng 01 năm 1939 và nhận giảng dạy tại phân khoa Vật Lý của trường đại học Columbia. Với sự trợ giúp của Herbert L. Anderson, Enrico Fermi đã dùng các tia neutrons trong máy Cyclotron để kiểm chứng lại lý thuyết về phân hạch tử của chất Uranium (fission of uranium).

3/ Thời kỳ nghiên cứu Nguyên Tử tại Hoa Kỳ.

        Enrico Fermi không phải là nhà bác học đầu tiên rời bỏ châu Âu để sang Hoa Kỳ tị nạn vì các chế độ của Hitler và Mussolini. Sau khi nhà đại bác học Albert Einstein tới nước Mỹ trú ẩn vào năm 1933, đã có rất nhiều nhà bác học lừng danh khác cũng sang Hoa Kỳ, chẳng hạn như James Franck, Victor Hess, Peter Debye, Otto Loewi, Albert Szent-Gioergyi là những người đã từng lãnh Giải Thưởng Nobel, và các nhà khoa học nổi danh khác như Otto Stern và Fritz Lipmann..., tất cả đều đang nghiên cứu trong các phòng thí nghiệm ở rải rác khắp Hoa Kỳ.

James Franck	Victor Hess	Peter Debye	Otto Loewi

Otto Stern - Wolfgang Pauli	Fritz Lipmann	Lise Meitner	George Thomson

Trước khi Fermi sang châu Mỹ một năm, tại Viện Hóa Học Hoàng Đế Wilhelm (The Kaiser Wilhelm Institute for Chemistry), cách tòa nhà Chưởng Ấn (Chancellery) của Hitler vài dặm đường, ba nhà bác học Otto Hahn, Fristz Strassmann và Lise Meitner đã nghiên cứu lại các thí nghiệm của Enrico Fermi thực hiện tại Rome vào năm 1934. Từ công cuộc khảo cứu này, Lise Meitner đã tìm thấy khi sống tại Thụy Điển, rằng lúc phân hạch tử (fission), có khối năng lượng rất lớn phát sinh ra, đúng theo định luật của Einstein. Lise Meitner đã trình bày cho nhà bác học Niels Bohr rõ về các điều khám phá của mình.

        Khi Enrico Fermi gặp nhà đại bác học người Đan Mạch tại bến tầu, Niels Bohr cho biết ông quyết định ở lại Hoa Kỳ vài tháng để bàn luận nhiều vấn đề khoa học với Albert Einstein, vào thời gian này đang làm việc tại Viện Khảo Cứu Khoa Học Princeton (the Institute for Advanced Study at Princeton). Ngày 26 tháng 1 năm 1939, Niels Bohr tham dự một cuộc hội thảo lý thuyết vật lý tại trường đại học George Washington ở Thủ Đô Washington D.C. Trong cuộc hội họp này, các nhà khoa học đều bận tâm và cũng ngạc nhiên về sự phân hạch tử. Trong phạm vi mới này, Enrico Fermi đáng được kể là một trong các nhà bác học thượng đẳng.

        Enrico Fermi còn tường thuật cho Niels Bohr biết cả về phản ứng dây chuyền (chain reaction). Phản ứng này có thể ví như sự cháy nổ của một tràng pháo khi chỉ cần đốt một chiếc pháo khởi đầu, và theo lý thuyết, khi một gam uranium nổ theo phản ứng này, năng lượng sinh ra có thể tương đương với nhiều triệu kilô chất nổ TNT.

        Vào thời bấy giờ, Niels Bohr và một sinh viên cũ của ông là John A. Wheeler, thuộc trường đại học Princeton, rất quan tâm về phản ứng dây chuyền. Hai nhà khoa học này tự hỏi tại sao phản ứng này đã không xẩy ra trong nhiều thí nghiệm khác nhau, đã được thực hiện rồi?

        Vào khoảng ba tuần lễ sau cuộc hội họp của Hội Vật Lý Mỹ Quốc (The American Physical Society), Niels Bohr và John Archibald Wheeler đặt giả thuyết rằng không phải tất cả số lượng uranium dùng làm mục tiêu, đã bị tách phân, mà chỉ có 1% bị nổ vỡ. Thực ra, chất Uranium thiên nhiên có 3 chất đồng vị: chất thứ nhất có trọng lượng nguyên tử là 238, chiếm 99.3% khối lượng, chất thứ hai có trọng lượng nguyên tử là 235, chỉ hợp thành 0.7% của khối lượng, và chất thứ ba là U-234, khối lượng không đáng kể. Niels Bohr và John Wheeler lý luận rằng chỉ lấy được phản ứng dây chuyền ở chất Uranium 235 nguyên chất, và đồng thời đề nghị dùng neutron do Fermi tìm ra năm 1934 làm đạn bắn.

        Sở dĩ phải dùng tới U-235 nguyên chất, vì nếu dùng neutron làm đạn bắn vào Uranium thiên nhiên, đôi khi nhân của U-235 bị vỡ, nhưng nhiều khi nhân của U-238 lại hút trước mất neutron. Nhân U-235 có đặc tính dễ bị neutron chậm bắn trúng, còn neutron nhanh lại dễ dàng trúng vào nhân U-238. Các phản ứng dây chuyền đã không xẩy ra trước kia, vì khi dùng neutron chậm bắn vào chất Uranium thiên nhiên, một vài viên đạn đã trúng vào nhân U-235 và như vậy, làm văng ra các neutrons khác, nhưng các đạn mới văng ra này lại bay quá mau, thành ra dễ nhắm vào nguyên tử U-238 và nguyên tử U-235 không bị nhắm bắn nữa.

        Để thử nghiệm các ý tưởng của Bohr-Wheeler, người ta cần đến một lượng U-235, nhưng việc phân tách U-235 ra khỏi chất U-238 là một công việc cực kỳ khó khăn. Vào lúc bấy giờ tại trường đại học Minesota, Alfred O. Nier đã thành công trong việc lấy được một lượng cực nhỏ chất U-235. Nier liền gửi lượng này cho Fermi tại trường đại học Columbia. Fermi đã bắn lượng này và một lượng thứ hai chế tạo do phòng thí nghiệm General Electric, bằng neutrons chậm trong máy Cyclotron.

        Tháng 3 năm 1939, Niels Bohr trở về nước Đan Mạch. Đúng một năm sau, các lời tiên đoán của Niels Bohr và John Wheeler được công nhận là đúng, nhưng Niels Bohr cũng như các nhà bác học khác đều đồng ý không cho phổ biến các sự khám phá về phạm vi chất nổ. Như vậy, công việc kiểm soát sự phóng ra năng lượng nguyên tử không những đã trở nên một thành công lớn lao nhất, mà còn là một thành công cách mạng trong Lịch Sử Khoa Học.

        Trong phạm vi khảo cứu nguyên tử lực thời bấy giờ, ngoài các nhà bác học Hoa Kỳ, còn có Niels Bohr người Đan Mạch, Enrico Fermi, Emilio Segré và Bruno Pontecorvo người Ý, Wolfgang Pauli và Victor Weisskopf người Áo, Léo Szilard, Edward Teller và Georg von Hevesy người Hung, Irène và Frédéric Joliot-Curie người Pháp, Peter Kapitza và Dmitri Skobelzyn người Nga, Chandresekhara Raman người Ấn Độ và cuối cùng là Hideki Yukawa người Nhật Bản.

Emilio Segré	Bruno Pontecorvo	Victor Weisskopf

Hàng đầu: Hevesy; Petersen Agnes; Haber Fritz. Hàng sau: Bohr Niels; Göntelberg Einar; Brönsted Johannes N. Cảnh lấy ở  Copenhagen Polytechnic Institute.	Frédéric Joliot-Curie

Léo Szilard là một nhà bác học phải trốn đi tị nạn tại Hoa Kỳ. Ông ta là người chống đối chủ nghĩa Đức Quốc Xã một cách tích cực. Trong thời gian khảo cứu tại trường đại học Columbia, Szilard cùng với Walter Zinn, một nhà khoa học trẻ người Gia Nã Đại, tìm cách xác nhận sự phân hạch tử (nuclear fission). Đêm hôm 3 tháng 3 năm 1939, Szilard đã nhận thấy rõ ràng rằng thế giới sẽ gặp phải "thảm cảnh" vì liên lụy vào cách phân hạch tử. Szilard cũng lo ngại biết đâu các nhà khoa học của Hitler đã đi trước trong công tác chế tạo một quả bom dùng nguyên tử năng và như vậy, họ có thể nô lệ hóa thế giới vào một ngày gần đây.

        Vào tháng 7 năm 1939, Szilard tới Princeton và bàn chuyện với Eugene P. Wigner, một nhà khoa học từ nước Hung tới Hoa Kỳ tị nạn. Sau đó Szilard quyết định tìm gặp nhà đại bác học Albert Einstein. Nhưng khi đó, Einstein đang nghỉ mát tại Vịnh Peconic, thuộc miền Long Island. Szilard liền nhờ Edward Teller đưa xe tới đó. Tháng 8 năm 1939, Einstein đã viết thư cho Tổng Thống Franklin D. Roosevelt, đề cập tới nguồn năng lượng của chất Uranium. Bức thư này được Szilard đưa cho Alexander Sachs, khi đó là cố vấn cho Tổng Thống Hoa Kỳ. Ngày 11 tháng 8 năm 1939, Sachs đã trao bức thư của Einstein cho Tổng Thống Roosevelt tại Tòa Bạch Cung.

        Tổng Thống Roosevelt nhận thấy ngay hiểm họa nếu phe Quốc Xã dùng được năng lượng nguyên tử, nên đã cho lập ra Ủy Ban Cố Vấn về Uranium (the Advisory Committee on Uranium). Ủy Ban này gồm Alexander Sachs, Léo Szilard, E. P. Wigner, Edward Teller, Enrico Fermi và vài tướng lãnh. Ngày 21/8/1939, Ủy Ban này hội họp và đồng ý không để cho chính phủ liên bang tham dự vào công cuộc khảo cứu nguyên tử năng, mà trao nhiệm vụ này cho các trường đại học. Vì thế, trường đại học Columbia đã nhận được vào ngày 20/ 2/1940 một món tiền trợ cấp quá nhỏ là 6,000 mỹ kim để Enrico Fermi, Léo Szilard và các nhà vật lý khác sử dụng trong việc tìm hiểu nguyên tử.

Vào khoảng đầu năm 1940, cả nhà đại bác học Einstein lẫn Sachs đều bất mãn vì công cuộc khảo cứu Uranium quá chậm chạp. Tháng 4 năm này, Sachs lại tới Tòa Bạch Cung để thuyết phục Tổng Thống Roosevelt làm sao cho công việc nghiên cứu được tiến hành mau hơn và có nhiều ngân khoản hơn.

        Trong khoảng thời gian này, nước Anh cũng hết sức lo lắng về sự khả hữu của quả bom nguyên tử do Đức chế tạo. Các nhà khoa học Anh đã biết rõ rằng phần lớn các nhà bác học của Viện Wilhelm đang tìm cách chế ngự nguyên tử. Vì thế, nước Anh cũng phải chạy đua. Tháng 4 năm 1940, một ủy ban nghiên cứu được thành lập, đứng đầu là Sir George P. Thomson, nhân vật đã lãnh Giải Thưởng Nobel. Công cuộc nghiên cứu nguyên tử năng do Otto R. Frish và J. Rotblat thực hiện tại Liverpool, rồi tới N. Feather và E. Bretscher khảo cứu tại phòng thí nghiệm lừng danh Cavendish (Cavendish Laboratory of Experimental Physics).

        Các nhà bác học Pháp cũng được thông báo về hiểm họa của bom nguyên tử nếu thứ khí giới này được Đức Quốc Xã chế tạo xong. Vì thế, Frédéric Joliot-Curie liền nhờ các cộng sự viên của mình là H. Von Halban và L. Kowarski tới Cambridge, để hợp tác với các nhà bác học nguyên tử người Anh.

        Tháng 6 năm 1940, Tổng Thống Roosevelt cho thành lập Ủy Ban Nghiên Cứu Phòng Vệ Quốc Gia (the National Defense Research Committee) và như vậy, Ủy Ban Cố Vấn về Uranium trở nên một thành phần của Ủy Ban mới này.

        Gần cuối năm 1940, trường đại học Columbia nhận được tiền trợ cấp 40,000 mỹ kim dùng để khảo cứu về phản ứng dây chuyền. Tới mùa hè năm 1941, Vannevar Bush, Chủ Tịch của Ủy Ban Nghiên Cứu Phòng Vệ Quốc Gia, đã trình bày trước Tổng Thống Roosevelt về công cuộc khảo cứu nguyên tử đang được tiến hành, cũng như các báo cáo của K. T. Bainbridge và C. C. Lauritsen nói tới cuộc hội họp với Ủy Ban của Sir Thomson. Lúc bấy giờ, các nhà khoa học người Anh đã quả quyết rằng người ta sẽ chế tạo được bom nguyên tử. Tổng Tống Roosevelt liền khuyến dụ ông Clement Attlee và một nhân vật của Nội Các Churchill, nên để các nhà khoa học Anh cộng tác về kiến thức và nhân lực với các nhà bác học Mỹ trong phạm vi nguyên tử năng. Đề nghị này đã được chính phủ Churchill tán thành nhiệt liệt.

        Sau đó, hai nhà bác học Harold C. Uray và George B. Pegram liền sang nước Anh vào tháng 11 năm 1941, để thương thuyết với các nhà khoa học người Anh. Rồi một nhóm bác học Anh cùng với Rudolf E. Peierls, Franz E. Simon, hai nhà khoa học tị nạn, và H. Von Halban tới nước Mỹ để làm việc.

        Tiếp theo, Ủy Ban Nghiên Cứu Phòng Vệ Quốc Gia được tổ chức thành Sở Nghiên Cứu và Phát Triển Khoa Học (the Office of Scientific Research and Development). Dự án chế tạo bom nguyên tử (the Manhattan Engineer District) được thực hiện theo lệnh của Bộ Trưởng Quốc Phòng Hoa Kỳ Henry L. Stimson. Nhiều bài toán trọng yếu đã được phân chia cho các nhóm nghiên cứu, trong đó có công việc thực hiện phản ứng dây chuyền. Riêng về công cuộc nghiên cứu này, trách nhiệm được trao cho  trường đại học Chicago vào tháng 01/1942. Tháng 4 năm này, phần lớn các nhà bác học, trong đó có Enrico Fermi, được mời tới trường đại học Chicago để làm việc.

        Mục đích chính của nơi khảo cứu mới này là tìm cách cung cấp U-235 nguyên chất, còn Enrico Fermi được chỉ định thiết lập một dụng cụ cho phép gây ra phản ứng dây chuyền kiểm soát được a controlled chain reaction). Tại trường đại học Chicago, Fermi đã cho xây dựng một pin nguyên tử (*) có hình dáng một quả cầu đường kính 8 mét.

        Ngày 02/12/1942, sau khi đã kiểm soát kỹ lưỡng các máy móc, Enrico Fermi ra lệnh cho chuyển vận pin nguyên tử (*) và con người từ nay đã tìm ra được một thứ năng lượng nhân tạo. Enrico Fermi và 41 nhân vật chứng kiến cuộc thứ máy thời đó, đã nhận thấy rõ rằng nhân loại đang bước vào một khúc quanh trọng yếu của Lịch Sử. Trước biến cố quyết định này, Arthur H. Compton, Chủ Tịch của một ủy ban đặc biệt thuộc Hàn Lâm Viện Khoa Học Hoa Kỳ (the National Academy of Sciences) đã gọi điện thoại cho James B. Connant, nhân vật phụ trách theo dõi chương trình của Sở Nghiên Cứu và Phát Triển Khoa Học, và đã nói một cách bóng bẩy để ám chỉ sự thành công của nhà bác học Enrico Fermi về phản ứng dây chuyền như sau: "Nhà Hàng Hải người Ý đã tới bờ của Tân Thế Giới và đã thấy các thổ dân rất thân thiện. Đây là một thế giới nhỏ hơn thứ mà ông ta đã tin tưởng".

    Vào năm 1940 trước kia, nhà bác học Glenn T. Seaborg khi mới 28 tuổi, đã tìm ra được chất Plutonium. Đơn chất thứ 94 này là một chất rất bền, nhưng dễ bị ảnh hưởng do đạn neutrons bắn tới, để rồi phân tách giống như Uranium-235 mà sinh ra phản ứng dây chuyền. Plutonium lại dễ chế biến hơn là Uranium-235, mặc dù đối với chất U-235, người ta đã tìm ra hai phương pháp: phương pháp điện từ (electromagnetic method) của Francis W. Aston, được Ernest Lawrence dùng tại trường đại học Berkeley, và phương pháp khí khuếch tán (gaseous diffusion method) của các nhà bác học nguyên tử Anh, được Harold C. Urey và John Dunning dùng tại trường đại học Columbia.

        Muốn cho chắc chắn, các nhà khoa học quyết định chế tạo cả hai chất Plutonium lẫn U-235 với một số lượng lớn đáng kể. Như vậy, người ta phải lo xây dựng nơi chế tạo. Xưởng chế tạo chất U-235 được xây dựng tại Oak Ridge, thuộc tiểu bang Tennessee, trong khi đó, xưởng Hanford ở tiểu bang Washington sản xuất chất Plutonium.

        Cùng vào thời gian này, quả bom nguyên tử đầu tiên được xúc tiến thực hiện tại một cao nguyên hẻo lánh, cao hơn 2,000 thước và ở gần Los Alamos, thuộc tiểu bang New Mexico. Giám đốc chương trình chế tạo này là nhà bác học J. Robert Oppenheimer, một nhà vật lý lý thuyết thuộc trường đại học California. Ông Enrico Fermi lại được mời cộng tác vào chương trình Manhattan, với mục đích chế tạo bom nguyên tử. Fermi cùng gia đình tới cư ngụ tại một địa điểm gần Santa Fe, New Mexico. Ông trở nên Phụ Tá Giám Đốc của Trung Tâm Nguyên Tử Los Alamos.

4/ Các năm cuối cùng.

        Sau khi Thế Chiến Thứ Hai chấm dứt, ông Enrico Fermi trở lại trường đại học  Chicago. Ông là Giáo Sư Vật Lý tại Viện Khảo Cứu Nguyên Tử (the Institute of Nuclear Studies). Ông tiếp tục nghiên cứu thêm về neutrons và khảo sát mesons.

        Enrico Fermi qua đời vì bệnh ung thư dạ dày vào ngày 29 tháng 11 năm 1954, khi đó ông mới 53 tuổi. 12 ngày trước khi ông từ trần, Ủy Ban Nguyên Tử Lực Hoa Kỳ (the U.S. Atomic Energy Commission) đã trao tặng Ông một phần thưởng đặc biệt 25,000 mỹ kim về công lao của ông, đóng góp vào công cuộc chế ngự một thứ năng lượng mới.

        Trong khi cả thế giới thương tiếc vì nhà bác học Enrico Fermi đã qua đời, ông Luigi Einaudi, Tổng Thống nước Cộng Hòa Ý Đại Lợi, đã gửi điện văn chia buồn tới Bà Fermi như sau: "Nước Ý cúi đầu và thành kính tưởng nhớ một nhân vật xuất sắc, đã thấu triệt các bài toán vật lý nguyên tử và ghi tên mình vào Lịch Sử bằng sự tiến bộ của Khoa Học"./.                    

(*) còn gọi là lò phản ứng hạch tâm, nuclear reactor, réacteur nucléaire