Biografia di Danilo Domenici
1995 Premio Nobel per la Fisica
(1918-1998)
Frederick Reines nacque a Peterson, nel New Jersey, il 16 marzo 1918.
Studiò ingegneria meccanica e fisica matematica al Stevens Institute of Technology, dove si laureò nel 1941. Nel 1944 si trasferì alla New York University, dove studiò i raggi cosmici ed ottenne il dottorato. Subito dopo Richard Feynman lo reclutò per lavorare al Progetto Manhattan a Los Alamos, dove entrò a fare parte della divisione teorica diretta da Hans Bethe. Dopo la guerra rimase al Los Alamos Laboratory, partecipando a numerosi test nucleari all’atollo Bikini e al deserto del Nevada.
Nel 1951 ottenne un periodo di pausa dalla direzione di test nucleari per dedicarsi alla fisica fondamentale, e decise di provare a rivelare i neutrini e provarne così l’esistenza. La particella era stata ipotizzata nel 1930 da Wolfgang Pauli per risolvere il problema dell’energia mancante nei decadimenti beta, e nel 1934 Peierls e Beth avevano calcolato che un neutrino può attraversare la Terra senza interagire, concludendo che fosse impossibile da rivelare.
L’idea di Reines e del suo collega Clyde Cowan era di sfruttare il processo inverso del decadimento beta, secondo il quale un neutrino può combinarsi con un protone per creare un neutrone e un positrone. I fotoni gamma prodotti dall’annichilazione del positrone e dalla cattura del neutrone sarebbero stati rivelati da uno scintillatore liquido con aggiunta di sale di cadmio per aumentare la probabilità di cattura neutronica. Come sorgente di neutrini Reines pensò in un primo momento ad una bomba atomica, per poi convincersi ad usare un reattore nucleare.
Nel 1953 fecero il primo tentativo, chiamato “Progetto Poltergeist” al sito nucleare di Hanford, nello stato di Washington. La rivelazione fallì a causa del fondo causato dai raggi cosmici. Riprovarono nel 1955 al reattore Savannah River da 700 MW, in Sud Carolina. Il rivelatore, costituito da 300 litri di scintillatore liquido, fu posto a 11 metri dal reattore e 12 metri sottoterra. Il 14 giugno 1956 mandarono un telegramma a Pauli annunciando che il primo neutrino era stato rivelato. Quando Bethe fu informato che si era sbagliato sull’impossibilità di rivelare neutrini rispose che non bisognava credere a tutto ciò che si legge negli articoli.
Nel 1956 Reines lasciò Los Alamos per diventare il capo del dipartimento di fisica della Case Western Reserve University, a Cleveland. Qui realizzò un rivelatore da 20 tonnellate di scintillatore liquido che trasportò in Sud Africa, alla miniera d’oro East Rand, vicino Johannesburg, sito scelto per la sua profondità di 3500 m. Nel 1965 l’apparato riuscì a rivelare il primo neutrino creato dai raggi cosmici nell’atmosfera. L’esperimento operò fino al 1971 e raccolse in totale 167 eventi di neutrini atmosferici.
Nel 1966 Reines si trasferì all’Università della California a Irvine, portando il suo gruppo della Case. In collaborazione con l’Università del Michigan e il Laboratorio Brookhaven installò un rivelatore Cherenkov da 8000 tonnellate in una miniera di sale vicino Cleveland per rivelare i neutrini provenienti da Supernova. Nel 1987, allo scoppio della Supernova SN1987A, l’apparato registrò 19 eventi in 10 secondi, contro i pochi eventi al giorno abituali. Questa scoperta è considerata l’inizio dell’astronomia dei neutrini.
Reines ricevette il premio Nobel per la fisica nel 1995. Cowan era morto nel 1974.
Reines morì all’ospedale dell’Università della California a Irvine il 26 agosto 1998.