RASSEGNA STAMPA

13 MAGGIO 2002

Roma, 1945: un esperimento cruciale aprì la strada alla fisica del XX secolo, quella delle particelle

Sul carretto trainato a mano da Oreste Piccioni e scortato in bicicletta da Edoardo Amaldi che, il 19 luglio del 1943, attraversa il centro di Roma, diretto dalla cittadella universitaria al liceo Virgilio in via Giulia, un tiro di schioppo dal Vaticano, c'è quasi tutto quel che resta di tangibile della fisica italiana dopo tre anni di guerra.  Si tratta di un apparato elettronico, molto sofisticato, messo a punto da Oreste Piccioni e Marcello Conversi, capace di misurare tempi dell'ordine del milionesimo di secondo.  La strumentazione è preziosa per determinare la vita media dei mesotroni: particelle di natura ignota provenienti dallo spazio cosmico che attraversano per intero l'atmosfera terrestre e giungono fino alle basse quote.

Così, quando la cittadella universi­taria viene bombardata dagli aerei alle­ati, Edoardo Amaldi, l'unico tra i ragazzi di via Panisperna, rimasto in Ita­lia, decide di spostare l'apparato di Pic­cioni e Conversi dall'Istituto di Fisica ai più sicuri scantinati del liceo Virgi­lio.  Decisione saggia.  Perché nel breve volgere di un paio di anni, quell'apparato elettronico, integrato con i conta­tori, i magneti e l'esperienza in fisica dei raggi cosmici di Ettore Pancini, consentirà un esperimento, l'esperimento di Conversi, Pancini e Piccioni, davvero cruciale che porterà: alla sco­perta del muone, una sorta di «elettro­ne grasso»; al virtuale inizio di una fisica, la fisica delle particelle o, meglio, delle alte energie, che sarà la fisica dominante per tutto il resto del XX secolo; e a indicare una strategia di ricerca ai fisici italiani che si rivelerà di enorme successo.

Era stato, nel 1912, il fisico austria­co Victor Hess a scoprire che dal co­smo giunge sulla Terra una radiazio­ne, ricca di energia e di natura ignota. Per molto tempi i fisici pensarono che quei raggi cosmici fossero costituiti da «raggi ultra-gamma», vale a dire da radiazione elettromagnetica ad altissi­ma frequenza.  Ma fu l'italiano Bruno Rossi, a cavallo tra il 1929 e il 1930, a dimostrare che i «raggi cosmici» non erano costituiti da particelle.  Per la sua dimostrazione Bruno Rossi si era avvalso di un avveniristico rivelatore elettro­nico.  Intorno a Bruno Rossi, alla sua scoperta e alla sua tecnica, nacque tra Firenze e Padova un'autentica scuola di «fisica dei raggi cosmici».  Una scuola di assoluta eccellenza, di cui i giova­ni Marcello Conversi, Ettore Pancini e Oreste Piccioni entreranno a far parte.

Il problema della natura dei mese­troni nasce nel 1936, quando Bruno Rossi e altri scoprono che nei raggi cosmici sono presenti delle particelle dotate di una massa compresa tra quel­la dei protoni e quella degli elettroni.  Caratteristica molto interessante, per­ché potenzialmente in grado di saldare la fisica dei raggi cosmici con la fisica del nucleo.  Quella fisica del nucleo che ha in Enrico Fermi e nei «ragazzi di via Panisperna» una scuola di assoluto va­lore mondiale.

La fisica del nucleo atomico aveva assunto una più chiara definizione nel 1932, quando l'inglese James Chadvick aveva scoperto il neutrone. A quel punto si sapeva quali sono le parti­celle che costituiscono il nucleo degli atomi (i protoni, con carica elettrica positiva, e i neutroni, privi di carica elettrica), ma restava ignota la natura della forza che consentiva di concentra­re in uno spazio piccolissimo quelle particelle.  Nel 1935 il teorico giapponese Hideki Yukawa avanzò l'ipotesi che a tenere unito i nuclei protoni e neutro­ni fosse una particella, il mesotrone, con una massa intermedia tra quella dei protoni e quella degli elettroni,

L'anno dopo Rossi e altri scopro­no nei raggi cosmici una particella pro­prio con quella massa, intermedia tra protoni ed elettroni.  Si trattava della particella di Yukawa?  Per molti fisici, a Firenze come a Roma, rispondere a questa domanda diventa cruciale.  Solo che nel 1938 interviene il fascismo a scompaginare le carte.  Bruno Rossi è ebreo ed è costretto a emigrare negli Usa.  Enrico Fermi ha la moglie ebrea ed emigra negli Usa.  Le due grandi scuole di fisica italiana si disperdono.  Restano in Italia pochi giovani: tra cui Marcello Conversi e Oreste Piccioni a Roma, Ettore Panai a Padova.

I mesotroni sono particelle instabi­li, elettricamente cariche, e rallentano la loro velocità mentre attraversano l'atmosfera, mostrando proprietà di­verse a quote diverse.  Con l'apparato trasportato al liceo Virgilio, tra il 1943 e il 1945, Conversi e Piccioni misurano la vita media dei mesotroni a bassa quota.  Ma quelle misure non sono an­cora in grado di rivelare la natura dei mesotroni.  Per questo chiamano a Ro­ma Pancini, che ha messo a punto un sistema sperimentale in grado di distin­guere le diverse cariche elettriche dei mesotroni. L'idea è, dunque, di mette­re insieme i due apparati e realizzare l'esperimento decisivo.  Col nuovo ap­parato Conversi, Pancini e Piccioni dimostrano che ci sono due tipi di meso­troni, uno con carica positiva l'altro con carica negativa, che hanno comportamenti diversi.  Entrambi sono in­stabili.  E nessuno è la particella di Yukawa.  In particolare, il mesotrone con carica elettrica negativa è, a tutti gli effetti, un elettrone, anche se più grasso.  E decade proprio in elettrone a causa della sua instabile pinguedine: i tre fisici hanno scoperto il muone, il fratello più pesante dell'elettrone.  E hanno dato inizio a una nuova stagione della fisica: la fisica della particelle o, meglio, la fisica delle alte energie che dominerà la seconda parte del XX secolo.

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