Двадцатые годы были в Италии не только временем подъема и расцвета науки. В 1923-м к власти здесь пришли фашисты во главе с Бенито Муссолини. В глазах итальянцев (да и большинства европейцев) он в ту пору совсем не выглядел «чертом с рогами». В дуче ценили энергию, интеллект, умение навести порядок. Репрессии были не очень масштабны и на первых порах казались почти справедливыми. Высокое положение в обществе могли занимать и люди, не очень близкие к идеям фашизма. Поэтому, например, сохранил свой статус и Орсо Корбино, державшийся достаточно далеко от большой политики и до конца жизни сохранявший к режиму Муссолини толерантное отношение. Пользуясь покровительством Корбино, «ребята с улицы Панисперна» проработали в атмосфере творчества, в довольстве и почете до самой его смерти в 1938 году.
Нет причин считать, что Ферми в это время был идейным врагом фашизма. Ученый не имел особых причин жаловаться на режим – в 1929-м его избирают членом так называемой Королевской академии Италии. Это была новая организация, созданная Муссолини для поддержания престижа фашистского режима и в противовес фрондирующей Академии дей Линчей. Ее члены получали довольно значительные стипендии. Избрание в академию заметно улучшило материальное положение Ферми. Отныне физик получил право именоваться «превосходительством» и носить особый мундир.
В том же году состоялось первое официальное зарубежное признание Энрико Ферми – его избирают иностранным членом-корреспондентом Академии наук СССР, а в 1932 году он становится и членом Академии дей Линчей.
В обыденной жизни Ферми всегда оставался человеком педантичным. Будучи блестящим организатором, он столь же пунктуально и продуманно строил свой рабочий день. С 5.30 до 7.30 утра – обдумывание и написание теоретических статей. Ровно в 9.00 Ферми приходил на службу. Днем – двухчасовой перерыв для отдыха и обеда. Все остальное время – работа в университете и лаборатории. И – минута в минуту – в 22.00 ученый ложился спать.
Лето он, если не отдыхал в Альпах, проводил за границей, где читал лекции, становившиеся впоследствии основой его новых книг. Так появились «Квантовая теория излучения» и «Термодинамика», основанные на лекционных курсах, с которыми ученый выступал в Мичиганском и Колумбийском университетах.
Кипучая деятельность Ферми-теоретика в Риме до осени 1933 года, когда он начал работать в области ядерной физики, шла по трем главным направлениям. Во-первых, он осваивал квантовую механику, а затем квантовую электродинамику и успешно пропагандировал их в научных кругах. Здесь надо особенно выделить его переформулировку квантовой электродинамики, которая представляет собой блестящий пример ясной трактовки трудного вопроса. Второе важное направление состояло в продолжении работ по статистической механике. Наконец, своими трудами Ферми сделал неоценимый вклад в учение о структуре атомов и молекул.
В начале 30-х годов он переключил свое внимание с внешних электронов атома на атомное ядро. Осенью 1933-го, после участия в VII Сольвеевском конгрессе физиков в Брюсселе, ученый предложил теорию бета-распада, позволившую объяснить, каким образом ядро спонтанно испускает электроны и какова роль нейтрино-частиц, лишенных электрического заряда и не поддававшихся до сих пор экспериментальному обнаружению. Существование таких частиц было постулировано Паули, а название придумано Ферми (нейтрино экспериментально обнаружено в 1956 году). Теория бета-распада Ферми затрагивала новый тип сил, получивших название слабого взаимодействия. Такие силы действуют между нейтронами и протонами в ядре и обусловливают бета-распад. По интенсивности слабое взаимодействие значительно уступает сильному, удерживающему вместе нуклоны – частицы, из которых состоит ядро.
Написав статью о бета-распаде, Ферми направил эту работу в английский журнал «Нейче» для срочного опубликования в виде письма в редакцию. Это означало, что он сам вполне осознавал значение данной теории. Однако редакция журнала отказала в публикации на том основании, что работа слишком абстрактна и не представляет интереса для читателей. Это была действительно самая абстрактная из теоретических работ Ферми, но не приходится сомневаться в том, что редактор впоследствии всю жизнь сожалел о своем «диагнозе». Статью опубликовали итальянский и немецкий журналы. Опираясь на высказанные Ферми идеи, американский ученый японского происхождения Хидеки Юкава предсказал в 1935 году существование новой элементарной частицы, известной ныне под названием пи-мезона, или пиона.