האפיפיור של הפיזיקה
הגרעינית

"בתקופת מלחמת העולם השנייה היה עלי לנסוע עם אנריקו פרמי ועם פרופסור קומפטון [ממנהלי תוכנית מנהטן] למפעל הפלוטוניום במדינת וושינגטון. בשל חשיבותם לתוכנית נאסר עליהם לטוס, ובנסיעה הארוכה ברכבת נראה היה כאילו הזמן עומד מלכת", סיפר הפיזיקאי סמואל אליסון (Allison) על עמיתו, אנריקו פרמי (Fermi). "אנריקו, שתמיד סבל מנסיעות, היה משועמם וחסר מנוחה. אחרי שתיקה ארוכה אמר קומפטון, 'אנריקו, כשהייתי בהרי האנדים במסע לחקר קרינה קוסמית, הבחנתי שהשעון שלי אינו פועל כהלכה בגובה רב. חשבתי על כך רבות ומצאתי הסבר מספק מבחינתי. מה דעתך?'

"עיניו של אנריקו נדלקו. בעיה! אתגר! משהו לעבוד עליו! [...] הוא מצא פיסת נייר ושלף מכיסו את סרגל החישוב שתמיד נשא עמו. בחמש הדקות הבאות כתב את נוסחת הסיבוב של גלגל האיזון של השעון, השפעת האוויר עליו והשינוי הצפוי בלחץ האוויר הנמוך בגובה רב. הוא אמר מה לדעתו היה צפוי להיות הפיגור של השעון, וקומפטון אישר את המספר. לעולם לא אשכח את הבעת הפליאה על פניו", סיכם אליסון.

האנקדוטה הקטנה הזו משקפת היטב את אישיותו של האיש שתמיד שש לחקור ולהתעמת עם בעיות, ששלט בתחומים רבים של פיזיקה ומתמטיקה ואהב אתגרים מדעיים יותר מכל דבר אחר. התגליות ופריצות הדרך הרבות שלו מציבות אותו בין הפיזיקאים הגדולים והחשובים ביותר של המאה ה-20.

לימוד עצמי

פרמי נולד ברומא ב-29 בספטמבר 1901, בנם השלישי של פקיד בכיר במשרד הרכבות האיטלקי ומורָה בבית ספר יסודי. פרמי היה קשור מאוד לאחיו ג'וליו, שהיה מבוגר ממנו בשנה, והשניים העסיקו עצמם שעות ארוכות בפירוק ובהרכבה של צעצועים מכניים ובהמשך – של מכשירים חשמליים, עד למותו של האח בגיל 15 מזיהום.

זמן קצר לאחר מכן מצא פרמי בבית שני ספרי פיזיקה ישנים. הוא נשאב לתוכם וקרא אותם עד תום, בלי לשים לב שהם כתובים לטינית, לא איטלקית. חבר של אביו, שהיה מהנדס, סייע לו לצלול עמוק יותר לתוך עולם המדעים. הוא לימד את פרמי הצעיר מתמטיקה והתרשם מיכולתו ללמוד לבד תחומים סבוכים, כמו נושאים מתקדמים בפיזיקה תיאורטית. כשסיים את לימודי התיכון והתעתד ללמוד באוניברסיטת רומא, המליץ לו חונכו להגיש מועמדות למלגה לאוניברסיטה בפיזה, שהלימודים בה היו בחינם למצטיינים, ורמת הלימודים בה הייתה גבוהה. הוריו לא ששו לאפשר לו לעזוב את הבית לאחר שכבר שכלו בן, אך בסופו של דבר נעתרו.

כדי לזכות במלגה נדרשו המועמדים לכתוב עבודה קצרה על גלי קול. פרמי הדהים את הבוחן כשכתב משוואה דיפרנציאלית חלקית לניסוח התנודות של מוט רוטט, ואז השתמש בשיטה מתמטית בשם אנליזת פורייה (Fourier) לפתרון המשוואה. הבוחן היה משוכנע שזו עבודה של בוגר דוקטורט, לא של נער בן 17, וביקש – בניגוד לנהלי הקבלה – לראיין אישית את המועמד. לאחר השיחה הכריז הפרופסור כי פרמי עתיד להיות פיזיקאי גדול. עם זאת, הוא החל ללמוד דווקא מתמטיקה, ורק בהמשך החליט שהוא אכן מעדיף פיזיקה.

המנחה של פרמי בפיזה, לואיג'י פוצ'אנטי (Puccianti), הודה בשלב די מוקדם שאין לו הרבה מה ללמד את הנער המחונן, ואף ביקש מפרמי ללמד אותו, ולארגן סמינרים מחלקתיים על פיזיקה קוונטית – נושא חדש שפרמי צלל לעומקו. הוא למד בעיקר מספרים וממאמרים מדעיים, ולעבודת המחקר בחר לעסוק בקריסטלוגרפיה, חקר גבישים באמצעות קרני רנטגן. גם זה היה תחום חדש יחסית, ופרמי חידש אותו עוד יותר כששילב בעבודתו עקרונות מהיחסות הכללית של איינשטיין, שהתפרסמה זמן קצר קודם לכן. עבודתו התמקדה בפיזיקה תיאורטית, אך מכיוון שהתחום עדיין לא קיבל הכרה רשמית באיטליה, הוא השלים אותה בסדרת ניסויים. בגיל 21 בלבד קיבל פרמי תואר דוקטור לפיזיקה.

למד כמעט הכל לבדו וקיבל תואר דוקטור בגיל 21. פרמי באוניברסיטת פיזה | מקור: ויקיפדיה, נחלת הכלל

הבחורים מרחוב פניספרנה

לאחר השתלמות באוניברסיטת גטינגן בגרמניה אצל מקס בורן (Born), לימים חתן פרס נובל בפיזיקה, ובאוניברסיטת ליידן בהולנד, שם התיידד עם הפיזיקאי סמואל חַאוּדְסְמִיט (Goudsmit), קיבל פרמי משרת מרצה וחוקר באוניברסיטת פירנצה. שם הוא עשה את פריצת הדרך הראשונה שלו שהקנתה לו שם עולמי.

ב-1925 פרסם הפיזיקאי הגרמני וולפגנג פאולי (Pauli) את עקרון האיסור, הקובע שאלקטרונים במצב זהה, או ליתר דיוק בעלי מספרים קוונטיים זהים, אינם יכולים להתקיים יחד באותו אטום. פרמי שילב את עקרון האיסור עם המכניקה הסטטיסטית, וניסח חוקים שמסבירים תופעות מסוימות של אלקטרונים. הפיזיקאי הבריטי פול דיראק (Dirac), הוסיף לחוקים האלה את מכניקת הקוונטים, ויחד קיבלו הכללים את השם "התפלגות פרמי-דיראק". חלקיקים המצייתים לכללים אלה נקראים פרמיונים (Fermions) על שמו של פרמי, וכוללים בין השאר את האלקטרונים, את הפרוטונים ואת הנייטרונים המרכיבים את גרעיני האטום, ואת הקווארקים המרכיבים אותם. הבנת ההתנהגות של האלקטרונים סייעה להבין טוב יותר את מבנה האטום, ותופעות כמו מוליכות חשמלית.

כשהיה בן 26 בלבד מונה פרמי לפרופסור הראשון העוסק בפיזיקה תיאורטית באוניברסיטת רומא. עד מהרה הוא קיבץ סביבו צוות של סטודנטים ועוזרי מחקר, שרבים מהם יהיו לימים פיזיקאים בעלי שם עולמי. הקבוצה כללה בין השאר את אמיליו סגרה (Segre), אדוארדו אמלדי (Amaldi) ואטורה מאיורנה (Majorana), ונודעה לא רק בתרומתה להבנת הפיזיקה אלא גם ברוח השטות והשובבות שהקנתה לה את השם "הבחורים מרחוב פניספרנה" (I ragazzi di Via Panisperna, על שם הרחוב שבו שכן מכון המחקר). לכל אחד מחברי הקבוצה היה כינוי, ופרמי קיבל את הכינוי Il Papa, כלומר "האפיפיור", משום שלפחות לדעת חבריו הוא לא טעה מעולם.

הבחורים מרחוב פניספרנה. מימין: פרמי, פרנקו רזטי, אדוארדו אמלדי, אמיליו סגרה ואוסקר ד'אגוסטינו | מקור: ויקיפדיה, נחלת הכלל

שאלה של מהירות

בשנים הבאות המשיך פרמי לעסוק בחקר מבנה האטום, אבל בהדרגה עבר מוקד העניין שלו לתחום החדש והמתפתח של הפיזיקה הגרעינית. הוא החל לחקור את התופעה של קרינת בטא, פליטה של אלקטרונים מגרעין האטום, והציע את הבסיס התיאורטי לתופעה: נייטרון, החלקיק שגילה ג'יימס צ'דוויק (Chadwick) ב-1932, מתפרק לפרוטון, אלקטרון, וחלקיק נייטרלי קטן נוסף, שקיבל במעברת פרמי את הכינוי "נייטרון קטן", או "נייטרינו".

באותם שנים התקיים ברחבי העולם מירוץ בין מדענים במאמץ להבין טוב יותר את תופעת הרדיואקטיביות. אירן ז'וליו קירי (Joliot-Curie, בתה של מארי קירי) ובעלה פרדריק ז'וֹליוֹ (Joliot), גילו שאפשר לייצר חומרים רדיואקטיביים באמצעות הפצצת יסודות מסוימים בחלקיקי אלפא, שהם גרעינים של אטום הליום. בשנת 1935 הם זכו בפרס נובל בכימיה על תגליתם. אבל התהליך היה עדיין מאוד לא יעיל. הם קיבלו בערך התפרקות רדיואקטיבית אחת על כל מיליון אטומי אלומיניום שהפציצו. אחת הסיבות לכך הייתה כנראה דחייה בין חלקיק אלפא, שנושא מטען חשמלי חיובי, לגרעיני האטום שגם להם מטען חיובי.

פרמי העלה את הרעיון להחליף את חלקיקי האלפא בנייטרונים, שאין להם מטען חשמלי. השימוש בהם גם דרש הרבה פחות אנרגיה, וכך יכלו אנשי המכון ברומא לעשות את הניסויים בלי מאיץ חלקיקים – שלא היה להם. ב-1934 דיווח פרמי במאמר קצר על הצלחה ראשונה בקבלת יסוד רדיואקטיבי בעזרת הפצצה בנייטרונים.

פרמי ועמיתיו החלו להפציץ בשיטתיות אטומים בנייטרונים, וקיבלו תוצאות מעורבות. בחלק מהיסודות התגלתה רדיואקטיביות ובאחרים לא. כשהפציצו בנייטרונים אטומי אורניום, היסוד הכבד ביותר שהיה ידוע אז, הם קיבלו כנראה גם יסודות כבדים יותר, שבגרעינם 93 ו-94 פרוטונים, לעומת 92 באורניום. עם זאת, פרמי הרגיש שאינו מבין עד הסוף את ממצאי הניסויים, ודיווח עליהם בזהירות רבה.

ממצא מעניין נוסף התגלה לצוות כשהפציצו בנייטרונים אטומים של כסף. הסטודנט אדוארדו אמלדי שם לב שאם הכלי עם הכסף ניצב על משטח עץ, מתקבלת הרבה יותר פעילות רדיואקטיבית מאשר כשהוא ניצב על משטח שיש. כשהראה לפרמי את התוצאה הניח פרמי, בהחלטה של רגע, את גוש הכסף בתוך גוש של פרפין. הם חזרו על הניסוי, ומונה הרדיואקטיביות השתולל מרוב פעילות. כשהקבוצה יצאה לארוחת צהריים, פרמי חשב רק על התופעה המוזרה, ועד סיום הארוחה מצא הסבר אפשרי. למזלנו, ארוחות צהריים איטלקיות נוטות להתמשך עוד ועוד.

פרמי שיער כי כשהנייטרונים מתנגשים באטומים גדולים, הם מאבדים רק מעט מהאנרגיה שלהם משום שהם נהדפים הלאה מהאטום שבו פגעו. אבל כשהנייטרונים מתנגשים באטומים קטנים, הם גם הודפים בעצמם את גרעין האטום, מאבדים חלק משמעותי מהאנרגיה שלהם בהתנגשות ולכן מהירותם יורדת. הוא שיער כי לנייטרונים איטיים קל יותר לחדור לגרעין של אטומים מסוימים, לערער אותו ולגרום להתפרקות הרדיואקטיבית. עוד באותו יום חזרו הבחורים מרחוב פניספרנה על הניסוי עם גוש הכסף בתוך מים, המורכבים בעיקר מאטומי מימן קטנים, והראו כי פרמי שוב צדק, כהרגלו. משמעות הממצאים הייתה ששליטה במהירות הנייטרונים מאפשרת לייצר יסודות רדיואקטיביים באופן מבוקר.

יסודות רדיואקטיביים לפי הזמנה. המכון לפיזיקה של אוניברסיטת רומא בתחילת שנות ה-30, שנות הזוהר של המחקר הגרעיני של פרמי | מקור: https://webzine.web.cern.ch/7/papers/3/

עידן הגרעין

ברומא התאהב פרמי בלַאוּרָה קָפּוֹן (Capon), סטודנטית יהודייה למדעים. השניים נישאו ב-1928 ונולדו להם הבת נֶלָה (1931) והבן ג'וּלְיוֹ (1936). פרמי היה חבר במפלגת השלטון הפשיסטית משום שעבודתו חייבה זאת, אבל התנגד לעמדות המפלגה. חששותיו מפני השלטון גברו והלכו כשאיטליה התקרבה לגרמניה הנאצית, והחילה חוקי גזע שהשפיעו גם על רעייתו. ב-1938, כשהוחלט להעניק לו את פרס נובל בפיזיקה על עבודתו בפיזיקה גרעינית. ניצל פרמי את ההזדמנות להוציא את אשתו וילדיו מאיטליה לטקס בסטוקהולם. משם המשיכה המשפחה לניו יורק, שם ציפתה לו משרה באוניברסיטת קולומביה.

בין המדענים ששחזרו את עבודותיו של פרמי בהפצצת יסודות בנייטרונים היה גם צמד החוקרים הגרמנים אוטו האן (Hahn) וליזֶה מייטנר (Meitner). עבודתם המשותפת נפסקה כשמייטנר נאלצה לברוח מגרמניה בשל מוצאה היהודי, אך האן המשיך להתייעץ איתה על תוצאות מוזרות שקיבל, בהן הופעת אטומים קלים יותר לאחר הפצצה של גרעיני אורניום בנייטרונים. מייטנר ואחיינה, הפיזיקאי אוטו פריש, פתרו את החידה והבינו כי הפצצת האורניום בנייטרונים ערערה את גרעינו, והוא התפרק ליסודות בעלי גרעינים קטנים יותר.

הממצאים אישרו רעיון שעד אז היה תיאורטי בלבד: האנרגיה המשתחררת בביקוע גרעין האטום יכולה להפוך את ביקוע האורניום לנשק רב עוצמה. הרעיון שנשק כזה יהיה בידי משטרו של היטלר בגרמניה הנאצית עורר חלחלה בקרב מדענים שנמלטו מאירופה, ובסופו של דבר שניים מהם, אלברט איינשטיין וליאו סילארד (Szilárd), פנו במכתב לנשיא ארצות הברית פרנקלין רוזוולט, והזהירו אותו מהסכנה.

עידן חדש בחקר הגרעין. פרמי במעבדת הניסויים באוניברסיטת שיקגו | מקור: ARGONNE NATIONAL LABORATORY / SCIENCE PHOTO LIBRARY

פרמי הבין בדיעבד כי גם במעבדתו ברומא הוא ביקע גרעיני אטומים, וכי מה שחשב שהיה יסודות כבדים מאורניום היו בעצם תוצרי הביקוע. הוא אף הוסיף הערה בעניין הזה לטקסט הרשמי של הרצאת הנובל שלו, אך לא היה לו זמן רב להרהר בטעותו. עם קבוצת מדענים נוספים באוניברסיטת קולומביה הוא מיהר לשחזר את הניסויים של האן, בניסיון למדוד את האנרגיה המשתחררת בביקוע הגרעין ולהתחיל לעבוד על יצירת תגובת שרשרת גרעינית: האנרגיה המשתחררת בביקוע אטום יחיד היא גדולה יחסית, אבל עדיין זעירה. אולם בביקוע של גרעין אורניום נפלטים נייטרונים, שעשויים להיקלט בגרעין של אטומים סמוכים ולגרום להתפרקותם. בהתפרקות הזאת ישתחררו עוד נייטרונים, שיגרמו לביקוע עוד אטומים, וחוזר חלילה. אם יש בנמצא די חומר בקיע, כלומר "מסה קריטית", יתבקעו די אטומים ותשתחרר כמות גדולה של אנרגיה.

פרמי ועמיתיו גילו כי מים רגילים בולעים יותר מדי נייטרונים ולכן לא מאפשרים תגובת שרשרת יעילה. לכן החליפו את המים בגרפיט, חומר המורכב משכבות של אטומי פחמן. בינתיים יצאה לדרך "תוכנית מנהטן", שבמסגרתה פעל צבא ארצות הברית לייצר פצצת אטום כדי להקדים את גרמניה הנאצית, ורתם לכך שורה ארוכה של מדענים בכירים. הקבוצה של פרמי בקולומביה עברה לאוניברסיטת שיקגו, שם הוא הוביל עם סילארד את המאמצים לייצר תגובת שרשרת במה שכונה "ערימה" (pile) – מערך של לבני אורניום ולבני גרפיט.

בדצמבר 1942 הוביל פרמי בהצלחה את הניסוי בביצוע תגובת שרשרת גרעינית בחדר מבודד ששכן מתחת ליציעי איצטדיון הספורט של האוניברסיטה. ראש הצוות הניסויי של התוכנית, ארתור קומפטון, טלפן לממונים עליו ודיווח להם על הצלחת הניסוי בצופן שנקבע מראש: "יורד הים האיטלקי הגיע אל העולם החדש". הניסוי של פרמי פתח רשמית את עידן הגרעין.

הכור הגרעיני הראשון בהיסטוריה. ערימת האורניום והגרפיט מתחת ליציעי האצטדיון בשיקגו שבה הפעיל פרמי את תגובת השרשרת הגרעינית | מקור: GARY SHEAHAN / US NATIONAL ARCHIVES AND RECORDS ADMINISTRATION / SCIENCE PHOTO LIBRARY

הדרך לפצצה

בחודשים הבאים הפעיל פרמי כורים גדולים יותר ויותר, הפעם לא באוניברסיטה ששכנה בלב עיר צפופה, אלא במפעלים שהוקמו למען תוכנית הגרעין. רק ביולי 1944, בעיצומה של העבודה על הפרויקט הסודי ביותר של ארצות הברית, קיבל פרמי אזרחות במדינה. זמן קצר לאחר מכן הוא נענה לבקשתו של המנהל המדעי של תוכנית מנהטן, רוברט אופנהיימר (Oppenheimer), והצטרף לחוד החנית של הפרויקט במתקן שהוקם בחשאי בלוס אלמוס שבמדינת ניו מקסיקו. הוא הוביל כמה צוותי מחקר בדרך לפיתוח הסופי של הפצצה, והיה ממובילי ניסוי טריניטי – הפיצוץ הראשון של פצצת אטום ביולי 1945. פרמי גם היה חבר בוועדה המצומצמת של מדענים שייעצה לצבא בבחירת המטרות להפצצה, אם כי על הטלת הפצצות על הירושימה ונגסקי הוא שמע רק לאחר מעשה.

היה ממוביל הפרויקט הסודי ביותר בארצות הברית. קטע מתוך הדו"ח המדעי של פרמי על ניסוי טריניטי | מקור: LANL / SCIENCE SOURCE / SCIENCE PHOTO LIBRARY

לאחר מלחמת העולם השנייה מונה פרמי לפרופסור באוניברסיטת שיקגו, וחילק את זמנו בין האוניברסיטה למעבדה הלאומית ארגון (Argonne), שבה עשה חלק מהניסויים בתוכנית מנהטן. הוא היה חבר בוועדה המייעצת של המועצה האמריקאית לאנרגיה אטומית שהוקמה לאחר המלחמה, וייעץ לצוות שפיתח את הדור הבא של פצצה גרעינית – פצצת המימן. בה בעת הוא היה בין המדענים שחתמו על מכתב הקורא לארצות הברית להימנע מפיתוח פצצת מימן, בין השאר משיקולים מוסריים. 

המפקד הצבאי של תכנית מנהטן, הגנרל לזלי גרובס (משמאל) מעניק אות לפרמי על תרומתו לפיתוח הפצצה | מקור: www.atomicheritage.org

חייזרים ומכווני פסנתרים

מחקריו האקדמיים של פרמי אחרי המלחמה התמקדו בפיזיקה של חלקיקים, והוא תרם רבות להבנתם של חלקיקים חדשים למדע כמו פיונים (pions) ומיואונים (muons) והיה בין מקימי הציקלוטרון – מאיץ החלקיקים המתקדם של זמנו. לצד זה הוא עסק גם בשאלות קוסמיות, והעלה את ההשערה שהקרינה הקוסמית נוצרה מהאצה של חומר בהשפעת שדות מגנטיים בחלל הבין-כוכבי. מסקנתו זכתה לאישוש מחישובים ומדידות של שדות מגנטיים בגלקסיות ספירליות.

תחום נוסף שפרמי עסק בו הוא פיתוח דרכים למציאת פתרונות מקורבים לבעיות מורכבות שעוסקות במספרים גדולים מאוד, או לכאלה שלא תמיד אפשר לקבל נתונים שיענו עליהן במדויק. שאלות כאלה מכונות כיום "בעיות פרמי". הדוגמה המפורסמת שהוא נתן לשאלה כזאת היא איך אפשר להעריך כמה מכווני פסנתרים יש בשיקגו בלי להיעזר במדריך הטלפון המקומי. על פי האומדן שלו, אם יודעים את סדר הגודל של אוכלוסיית העיר, אפשר להעריך כמה בתים יש בה, להניח שיש פסנתר באחד מכל 20 בתים, ושכל אחד מהם צריך כיוון פעם בשנה. כך ומגיעים פחות או יותר ל-125 אלף כיווני פסנתרים בעיר בשנה. אם אומדים גם את קצב העבודה של מכוון פסנתרים ממוצע אפשר להעריך שכל אחד מכוון כאלף פסנתרים בשנה, ולפיכך להעריך שיש בעיר ב-125 מכווני פסנתרים.

פרמי אמר פעם שהוא יכול לאמוד את הפתרון של כל בעיה בפיזיקה בדיוק של עד שני סדרי גודל בחישוב מהיר על גליונות נייר אחדים. אף על פי שאומדנים כאלה נשמעים מאוד לא מדויקים, הם יכולים לספק פתרון מניח את הדעת לשאלות רבות, או לסייע למדענים לחדד את ההגדרות המשמשות אותם בשאלות מסוימות. פרמי עצמו השתמש באומדן כזה להערכת עוצמת הפיצוץ בניסוי טריניטי, כשפיזר גזירי נייר באוויר בעמדת התצפית, כמה קילומטרים ממקום הפיצוץ, ובחן לאיזה מרחק הם התעופפו.

בעיית פרמי מסוג אחר היא ניסיון לענות על השאלה אם יש חיים תבוניים ביקום. אם אומדים את מספר הכוכבים בגלקסיה מסוימת, את מספר כוכבי הלכת שלהם, את משך הזמן הדרוש להתפתחות צורת חיים תבונית המסוגלת לנוע בין כוכבי לכת וגורמים נוספים, אפשר להעריך שכבר היינו צריכים לפגוש חוצנים תבוניים. פרמי העלה את השאלה "אם יש חיים תבוניים ביקום – היכן הם?", שזכתה לכינוי "פרדוקס פרמי". עם השנים הועלו השערות המסבירות מדוע עד כה לא פגשנו את החוצנים הללו.

פתרונות מקורבים לבעיות מורכבות. אנריקו פרמי בארצות הברית | מקור: SHEILA TERRY / SCIENCE PHOTO LIBRARY

מקום בנצח

פרמי היה אדם צנוע, שהתרחק מאור הזרקורים, וידידיו תיארו אותו כ"פשטות בהתגלמותה. אדם צנוע ונעים הליכות שאין לו כמעט תחביבים חוץ מפיזיקה". עם זאת, מדי פעם היה אפשר למצוא אותו משחק טניס או עוסק בטיפוס הרים. בה בעת שמר פרמי על מעמדו כ"אפיפיור" בקרב חבריו, והיה טיפוס שאחרים עושים ברצון את דבריו. בקהילת הפיזיקאים הוא היה מרצה מבוקש ומנחה מבוקש, ולא פחות משישה מתלמידיו זכו לימים בעצמם בפרס נובל בפיזיקה.

למרבה הצער, פרמי לא זכה להאריך ימים. ב-1954 אובחן בקיבתו גידול סרטני שאי אפשר היה להוציא אותו בניתוח. הוא הספיק לבלות את הקיץ של אותה שנה בביקור באיטליה, בצרפת ובגרמניה ובפגישות עם עמיתים וחברים. בשובו לשיקגו החמיר מצבו, והוא הלך לעולמו ב-28 בנובמבר, שבועות אחדים אחרי יום הולדתו ה-53. "מותו בטרם עת גזל מן העולם את אחד הפיזיקאים המבריקים והפוריים ביותר", נכתב בהספד בכתב העת Physics Today.

הנצחה מהטבלה המחזורית עד החלל העמוק. איור של טלסקופ החלל "פרמי" לחקר קרינת גמא | מקור: NASA

החותם העמוק שהותיר פרמי על תחומים רבים בפיזיקה מתבטא גם בהנצחתו הרבה. משרד האנרגיה של ארצות הברית מעניק על שמו את פרס פרמי, וגם הפרס של האגודה האיטלקית לפיזיקה נושא את שמו. מאיץ החלקיקים האמריקאי הגדול נושא את השם הרשמי מעבדת פרמי, וכך גם טלסקופ החלל לחקר קרני גמא ששיגרה סוכנות החלל האמריקאית ב-2008. גם תחנות כוח גרעיניות באיטליה ובארצות הברית קרויות על שמו. בשנת 1999 בחר בו השבועון "טיים" לאחד מ-100 האנשים החשובים במאה ה-20. אבל הכבוד הגדול ביותר שהוענק לו הוא כנראה ההנצחה באחד המקדשים החשובים ביותר של המדע – הטבלה המחזורית. יסוד מספר 100 בטבלה נקרא על שמו, פרמיום, ומבטיח לו מקום בנצח, ממש לצידו של אלברט איינשטיין.