Fisici del laboratorio una volta studiavano la scienza che li perseguitava
Di Danny Alcazar, archivista, National Security Research Center
Anche se Frederick Reines (nella foto, sotto) eccelleva accademicamente in letteratura e storia ed era appassionato di musica e canto, un insegnante vide il suo potenziale nella scienza.
Quell’insegnante offrì a Reines un incoraggiamento – e una chiave del laboratorio di scienze in modo che potesse lavorare quando voleva. I voti di Reines in scienze cominciarono a migliorare costantemente al liceo e la sua risposta alla domanda dell’annuario sulla sua principale ambizione fu: “Essere un fisico straordinario.”
Anni dopo, quando Reines contemplò per la prima volta un esperimento per rilevare il neutrino nel 1951, questa particella era ancora un poltergeist – cioè era un fantasma fugace ma ossessionante nel mondo della realtà fisica, secondo il rapporto del laboratorio “The Reines-Cowan Experiments: Detecting the Poltergeist”. Le proprietà del neutrino erano state dedotte, ma solo teoricamente – qualcuno doveva ancora dimostrarne la realtà.
Circa 45 anni dopo, Reines ha ricevuto il premio Nobel per la fisica del 1995 per aver rilevato le cosiddette particelle fantasma delle reazioni nucleari e aver così ampliato la comprensione degli scienziati dei fondamenti della fisica.
Era del Progetto Manhattan
Reines si unì al laboratorio allora segreto di Los Alamos nel 1944 per aiutare a creare le prime bombe atomiche del mondo. Lavorò sotto i famosi fisici Richard Feynman e Hans Bethe.
Nel 1947, Reines pensò per la prima volta di cercare le prove dei neutrini (una particella subatomica senza carica elettrica e con una massa molto piccola), il che lo spinse a chiedere un anno sabbatico di residenza. Decenni dopo, ha ricordato: “Nel 1951, dopo i test nell’atollo di Eniwetok nel Pacifico, decisi che mi sarebbe piaciuto fare della fisica fondamentale. … Mi trasferii in un ufficio completamente vuoto, fissando un blocco bianco per diversi mesi alla ricerca di una domanda significativa degna del lavoro di una vita. I mesi passavano e tutto ciò che riuscivo a tirar fuori dal subconscio era la possibile utilità di una bomba per la rilevazione diretta dei neutrini.”
Vedere i fantasmi (particelle)
Reines era alla ricerca della prova che il neutrino esisteva davvero. Traendo ispirazione dalle esperienze passate con gli esplosivi, decise di tentare di osservare l’inafferrabile neutrino e convinse il suo collega di Los Alamos Clyde Cowan ad essere il suo collaboratore.
Sapendo che le esplosioni atomiche emettono molti neutroni che poi decadono, considerarono dapprima di usare una bomba nucleare. Un’esplosione atomica fornirebbe un’eccellente fonte di neutrini e la possibilità che la “particella fantasma” diventi visibile. Si trattava di costruire un rivelatore sensibile e di collocarlo vicino a una bomba atomica. Ma come si poteva costruire un rivelatore che potesse essere collocato a 100 metri dalla “più violenta esplosione creata dall’uomo” e sopravvivere?
Dopo molti esperimenti, Reines e Cowan decisero di usare il reattore nucleare di Hanford, Washington. Questo avrebbe dato loro il controllo dell’energia nucleare e avrebbe permesso di ripetere l’esperimento. Lì, avrebbero avuto la possibilità di apportare modifiche ai nuclei atomici che avrebbero prodotto un numero colossale di neutrini. Reines e Cowan furono poi in grado di rilevare i neutrini emessi dal reattore registrando le loro interazioni con i protoni nello scintillatore liquido.
Progetto Poltergeist
Nel 1953, Reines e Cowan costruirono un piccolo prototipo di rivelatore chiamato Herr Auge (in tedesco Mr. Eye) come parte del Progetto Poltergeist – chiamato così per la natura spettrale del neutrino. Questo è stato il primo grande sviluppo sperimentale a produrre risultati statisticamente significativi.
Durante i loro esperimenti, erano certi di aver osservato un neutrino libero, ma nel 1955, Reines e Cowan spostarono la loro operazione al Savannah River Plant, che aveva cinque reattori a fissione.
Reines e Cowan si trovarono di fronte a una sfida colossale: catturare la “più antisociale delle particelle”. Nell’estate del 1956, ci riuscirono.
Premio Nobel per la fisica
Non molto tempo dopo la loro scoperta, Cowan lasciò il Los Alamos Lab, seguito da Reines, entrambi per dedicarsi all’insegnamento.
Non fu prima del 1995 che Reines ricevette il premio Nobel per la fisica per il lavoro sperimentale suo e di Cowan nel rilevare il primo neutrino, chiamato anti-neutrino elettronico. Cowan, tuttavia, non condivise il premio perché non viene assegnato postumo (Cowan morì nel 1974).
Il premio Nobel di Reines è attualmente in mostra al Los Alamos Historical Museum’s Bethe House su Bathtub Row nel centro di Los Alamos.
Una replica ufficiale del prestigioso premio è in prestito dal Bradbury Museum del laboratorio ed è in mostra nel National Security Research Center (NSRC), che è la biblioteca classificata del laboratorio. Le repliche ufficiali hanno un aspetto identico agli originali e sono fatte dagli stessi artigiani, ma sono in bronzo dorato piuttosto che in oro massiccio.