-4 a Natale: storie di fisica

La mia storia di Natale parla, com’era inevitabile, di fisica.
Siamo nel 1938; in fisica, lo studio dei fenomeni atomici e nucleari era in pieno sviluppo. L’11 novembre di quell’anno il Duce promulgò le leggi per la purezza della razza. Il 5 dicembre la moglie di Fermi, di origine ebraica, si convertì alla religione cattolica, facendosi battezzare nella chiesa di san Bellarmino (per la cronaca, colui che aveva condannato Galileo!): questo avrebbe dovuto proteggerla da persecuzioni.

Il 6 dicembre, Fermi (e la sua famiglia) partì per Stoccolma, per ritirare il premio Nobel per la fisica, che gli venne consegnato il 10 dicembre. In realtà, quello di Fermi era un addio all’Italia: aveva già deciso di imbarcarsi per gli Stati Uniti d’America alla fine della cerimonia.

La motivazione ufficiale per il conferimento del premio diceva: “Peraver dimostrato l’esistenza di nuovi elementi radioattivi prodotti mediante irradiazione con neutroni e per la scoperta, correlata, delle reazioni nucleari prodotte dai neutroni lenti”.

Il 24 dicembre 1938, Fermi e famiglia si imbarcarono verso gli Stati Uniti. Questo per quanto riguarda la cronaca. 

Il premio Nobel coronava il lavoro che Fermi, con i suoi “ragazzi di via Panisperna”, aveva iniziato nel 1934, irradiando tutti gli elementi esistenti con dei neutroni e osservandone il successivo comportamento. Ebbene, bombardando l’uranio, numero 92 del sistema periodico degli elementi, sembrava che fosse stato creato l’elemento numero 93, che non esiste in natura. Orso Maria Corbino, fisico, ministro della pubblica istruzione (bei tempi!), appena avuta la notizia, non aveva resistito e, superando i dubbi di Fermi, ne aveva parlato con la stampa.

A fine 1934 i “ragazzi” registrarono un fenomeno strano: irradiando un elemento su una lastra di marmo, la radioattività indotta era molto minore a quanto si otteneva irradiando lo stesso elemento, ma appoggiato su un asse di legno. Come mai? Con un colpo di genio, Fermi interpose della paraffina tra la sorgente di neutroni e l’elemento: ebbene, la radioattività indotta aumentava di ordini di grandezza! Come mai? La spiegazione arrivò subito: la paraffina, che contiene acqua, rallenta i neutroni, che vengono così più facilmente catturati dai nuclei degli atomi. Fermi aveva scoperto i neutroni “lenti”.

Fermi e compagnia ripeterono gli esperimenti di irradiamento con questi neutroni “lenti” e scoprirono (meglio, credettero di scoprire) altri elementi transuranici. Il tutto ebbe immediata risonanza mondiale, anche perché i risultati furono confermati dalla coppia di chimici tedeschi Otto Hahn e Lise Meitner, i migliori al mondo. L’unica voce di dissenso venne dalla chimica tedesca Ida Noddack, ma fu trascurata.

Mentre Fermi fuggiva dalla Svezia, Lise Meitner, di origine ebraica e nazionalità austriaca, dopo l’Anschluss della sua patria, si trovava esposta alle persecuzioni naziste. Di conseguenza, a metà luglio 1938 era fuggita dalla Germania, per dirigersi in Svezia. Il 23 dicembre 1938, Lise fu raggiunta dal nipote Otto Frisch, pure lui fisico, che la trovò mentre leggeva una lettera appena ricevuta da parte di Hahn. La lettera illustrava uno strano risultato: analizzando del radio irradiato, Hahn aveva trovato del bario, di numero atomico 56, che certamente non c’era prima dell’irraggiamento. Da dove veniva questo bario?

Il 24 dicembre, zia e nipote uscirono di casa e fecero una passeggiata per schiarirsi le idee. Mentre camminavano, discussero del modello del nucleo atomico di Bohr, formulato da poco: invece di immaginarlo come una sfera rigida e compatta, bisogna visualizzarlo come una goccia deformabile, che oscilla al suo interno. Ma come si comporta un nucleo simile quando assorbe un neutrone? Forse si sarebbe spezzato in due gocce più piccole, liberando energia?

Seduti su un tronco d’albero, in mezzo alla neve, abbozzarono il calcolo dell’energia che si sarebbe liberata: era tanta; da dove veniva? Da chimica esperta, Lise ricordò che, spezzando il radio, si sarebbero liberati due elementi la cui somma delle masse sarebbe stata minore rispetto alla massa del radio originale. Questa differenza di massa, secondo la legge di Einstein per cui E = mc2, dava appunto l’energia necessaria per spezzare il nucleo!

Lise Meitner e Otto Frisch avevano scoperto un fenomeno importantissimo: la fissione del nucleo di un elemento pesante, sottoposta al bombardamento di neutroni! La fissione generava elementi più leggeri di quello originario: Fermi e gli altri si erano sbagliati!

Ritornati a casa, i due verificarono i calcoli: erano corretti! A fine anno, Frisch andò a Copenaghen, dove incontrò Bohr il 3 gennaio. Appena saputo del risultato, Bohr esclamò: “Che stupidi siamo stati! È meraviglioso! Ecco cosa succede in realtà!”

Il giorno dopo, Bohr partì per gli Stati Uniti, per una serie di conferenze. La traversata, in nave, fu alquanto lenta; però, appena arrivato, Bohr parlò della novità con Fermi. Il 25 gennaio 1939, Bohr e Fermi parteciparono ad una conferenza di fisica a Washington: la novità era stata messa come primo argomento all’ordine del giorno. Parlò Bohr, e pochi capirono cosa diceva. Parlò Fermi, e tutti capirono; non solo, capirono anche che potevano immediatamente controllare la teoria nei loro laboratori. Due giorni dopo, Fermi e Bohr assistettero agli esperimenti, che diedero la conferma: la fissione era una realtà!

A conclusione di questo racconto (quasi) natalizio, dirò che solo Otto Hahn ricevette il premio Nobel per la sua scoperta. Lise Meitner non lo ricevette; secondo la mia opinione, per la pesante misoginia che, in quegli anni, girava a Stoccolma.

Se ne potrebbe concludere che Fermi non si è meritato il premio Nobel, visto che nella motivazione si parla di elementi transuranici, inesistenti. Per inciso, si è capito in seguito come mai la presenza del bario non era stata rilevata. A questa conclusione si può obiettare che l’invenzione del rallentamento dei neutroni è stata opera di Fermi, ed è qualcosa da premio Nobel. Aggiungo anche che Fermi avrebbe ampiamente meritato il Nobel per ben altre due scoperte: la forza debole, causa del decadimento radioattivo, e la statistica delle particelle dotate di spin, che ha spiegato l’esistenza delle stelle nane bianche.

Ultima, ma non minima, considerazione: la mancata scoperta della fissione nel 1934 è stata una benedizione per l’umanità. Se fosse avvenuta, il nazismo avrebbe avuto molto più tempo per sviluppare la bomba atomica, con conseguenze inimmaginabili.

Un giorno con… David e Susan Schwartz

Credo sia arrivato il momento di raccontarvi una storia,

l’11 ottobre scorso (2018) è stata inviata un’email curiosa al nostro indirizzo della Segreteria; a prima vista sembrava una delle tante email indesiderate che riceviamo con la proposta di eredità o di prodotti improponibili da acquistare a prezzi stracciati.

A dire il vero stava per finire nel cestino quando mi sono reso conto che non era la solita email-spazzatura.

Qualcuno ci stava ringraziando per una conferenza tenuta da Primo Lodi nella nostra sede: Enrico Fermi, l’ultimo uomo che sapeva tutto. Il mittente non sapeva che la conferenza era stata annullata ma pazienza.

Un rapido giro di comunicazioni con Primo e vengo a scoprire che chi ci scriveva era David N. Schwartz (figlio di Mevil Schwartz che nel 1988 aveva vinto il Premio Nobel per la Fisica). David (ormai ci chiamiamo per nome) ha da poco pubblicato una biografia su Enrico Fermi e ci invita a Genova al Festival della Scienza dove lo presenterà e terrà insieme a Luisa Cifarelli (un nome davvero importante della Fisica odierna) una conversazione su Fermi.

Come ci si poteva far scappare una possibilità simile? Non poteva essere occasione più ghiotta culturalmente e… ci si mette d’accordo anche per pranzare insieme a Genova prima della conferenza.

Durante la nostra chiacchierata insieme, in compagnia anche della moglie Susan (produttrice cinematografica che ha lavorato con Robert DeNiro, Harrison Ford, Julie Andrews, Martha Stewart e Donald Trump) abbiamo parlato anche della nostra UNITRE. Non solo sono rimasti piacevolmente colpiti dalla nostra offerta di attività ma anche dal numero dei partecipanti. Per inciso, sono stati ben contenti di tenere una copia della nostra Guida Verde che ora sta viaggiando con loro.

La conferenza, nella magnifica sala del Maggior Consiglio di Palazzo Ducale, è stata interessante. Passo il testimone a Primo per raccontarci qualcosa in merito dal momento che quello è il suo campo.

A ripensarci, quanto accaduto è un altro piccolo fiore all’occhiello per la nostra Associazione che nel suo piccolo è arrivata anche a farsi conoscere oltreoceano e ci ha portato a fare quattro chiacchiere come amici di vecchia data con due persone incredibili.

In questi stessi giorni, abbiamo ricevuto un altro importantissimo apprezzamento, che mi sento in dovere di condividere con tutti voi. Grazie all’impegno dei nostri relatori, coordinati dall’instancabile squadra Paolo Marchetti-Sergio Carabelli, e della collaborazione del prof. Paolo Zoboli (coordinatore del progetto e prezioso docente anche della nostra Associazione) le Scuole Superiori di Sesto anche per quest’anno hanno rinnovato la collaborazione con noi per far venire i ragazzi ad alcune conferenze per poter ottenere crediti formativi. Quando abbiamo visto che le conferenze segnalate agli studenti erano ben 31 (!), non siamo riusciti a trattenere un moto di orgoglio ed emozione.

A presto, con (spero) molte altre belle notizie.