SCIENZA A SCUOLA

Esperienze scolastiche


Emilio Gino Segrè è nato a Tivoli il 1° febbraio 1905, terzo di tre figli maschi, di Giuseppe Segrè, industriale, e Amelia Treves, figlia di un ben noto architetto fiorentino. Il padre, nato a Bozzolo (Mantova), aveva due fratelli, Gino, geologo, che alla fine della carriera era diventato capo del Servizio Geologico delle Ferrovie dello Stato, e Claudio, noto professore di diritto all'Università di Torino. Nell'ultima parte della sua vita Giuseppe Segrè era proprietario e dirigente delle Cartiere Tiburtine. Dei due fratelli di Emilio, il primo, Marco, era ingegnere e si dedicò per buona parte della vita alle cartiere che lui e i fratelli avevano ereditato dal padre, il secondo, Angelo, diventò professore di economia del mondo antico all'Università di Trieste, ma successivamente lasciò questa professione che aveva coltivato con successo per dedicarsi integralmente alla pittura che era stata da anni la sua vera passione.

Emilio fece le scuole elementari e medie a Tivoli e a Roma e si iscrisse al primo anno della Facoltà di Ingegneria dell'Università di Roma nell'autunno del 1922, nonostante la sua vera passione fosse la fisica. Giunto alla fine del quarto anno venne in contatto con Enrico Fermi, che era stato da poco nominato Professore di Fisica Teorica all'Università di Roma, e decise di lasciare gli studi di ingegneria per passare a quelli di fisica. Emilio Segrè si laureò nel luglio 1928 e, dopo aver fatto il servizio militare, si dedicò a ricerche di spettroscopia atomica fino a tutto il 1933, salvo un anno accademico (1930-31) trascorso ad Amburgo nel laboratorio diretto da Otto Stern ove fece un esperimento sulla dinamica della quantizzazione spaziale degli atomi di un raggio atomico, alla parte finale del quale collaborò Otto Frisch, assistente di Stern.

Le prime ricerche di spettroscopia atomica di Segrè furono fatte in parte a Roma, in parte ad Amsterdam, nel laboratorio diretto da Peter Zeeman, che era uno dei meglio attrezzati per queste ricerche.

Poco dopo la scoperta fatta a Parigi nel giugno 1934, da Frédéric Joliot e Irène Curie della radioattività artificiale provocata da particelle alfa, Enrico Fermi pensò di tentare di produrre processi analoghi usando come proiettili i neutroni invece delle particelle alfa. Dopo vari tentativi infruttuosi, egli ottenne il risultato cercato nel fluoro e nell'alluminio e ne diede l'annuncio con una "Lettera" all'editore de La Ricerca Scientifica, organo del CNR, datata 25 marzo 1934.

Per procedere rapidamente in uno studio sistematico del nuovo fenomeno Fermi invitò subito il suo amico e collega e i suoi allievi Emilio Segrè ed , a lavorare con lui. Fermi riuscì, entro pochi giorni, ad assicurare anche la collaborazione di un chimico di professione, Oscar D'Agostino. Il gruppo poi si allargò a partire dall'inizio di settembre 1934 con l'aggiunta di un giovane che si era laureato brillantemente nel luglio dello stesso anno: . Emilio Segrè, che aveva già in partenza una buona preparazione in chimica, fu quello, fra tutti i fisici del gruppo, che lavorò più strettamente in collegamento con D'Agostino, sia sull'impiego e perfezionamento della tecnica dei trasportatori radioattivi che, più tardi, nell'applicazione e sviluppo del metodo di Szilard-Chahners per la separazione di radioisotopi. Va tenuto presente, tuttavia, che la divisione del lavoro fra i membri del gruppo di Fermi non era mai rigida e tutti i componenti partecipavano al lavoro in tutti i suoi aspetti anche se in diversa misura.

Prima dell'estate il gruppo di Fermi aveva prodotto quasi 50 nuovi radionuclidi artificiali di cui sei erano dovuti a reazioni (n, p), cinque a reazioni (n, a) e almeno 33 a processi di cattura radiativa (n, g). Convincere la comunità scientifica che questo ultimo processo non solo avveniva realmente ma che era anche il più frequente non fu facile perché le nostre misure contraddicevano per un fattore fra mille e diecimila le previsioni teoriche dell'epoca. Alcune nuove attività osservate nell'uranio furono anche interpretate come dovute a processi di questo tipo. Ciò implicava la formazione di elementi transuranici. Come fu dimostrato quattro anni più tardi, in realtà questi nuovi corpi radioattivi erano prodotti nella fissione dell'uranio. Ciò non toglie che il processo (n, g) ipotizzato da Fermi et al. effettivamente ha luogo ed è quello che dà origine agli elementi transuranici: nettunio, plutonio, ecc. Nell'ottobre 1934 il gruppo di Fermi scoprì il rallentamento dei neutroni e che i neutroni lenti così prodotti sono molto più efficaci di quelli veloci nel produrre le reazioni (n, g). Durante l'anno accademico 1934-35 fu scoperto che molti nuclei hanno sezioni d'urto per i processi (n,g) anche 10.000 o 100.000 volte più grandi della loro sezione geometrica.

Nel novembre 1935 Emilio Segrè riuscì primo nel concorso per la cattedra di fisica sperimentale dell'Università di Palermo e si trasferì nella nuova sede. Nel febbraio 1936 sposò Elfriede Spiro una giovane tedesca che era scappata da Breslavia per sottrarsi alle persecuzioni naziste. A Roma, per vivere, si era impiegata presso l'Ente Cellulosa, che si occupava della importazione di legname per la produzione di carta dai paesi del nord Europa. I contratti fra questo Ente e le Cartiere Tiburtine erano regolari e frequenti.

Quando Emilio Segrè arrivò a Palermo l'attività di ricerca dell'Istituto di Fisica dell'Università era spenta da anni. Durante l'estate fece un viaggio negli Stati Uniti e in occasione della visita al ciclotrone da 37 pollici di Berkeley chie se a Ernest O. Lawrence, direttore del Laboratorio, il permesso di prendere alcuni pezzi di molibdeno deflettore che erano stati sostituiti con pezzi nuovi ed erano abbandonati su un tavolo dopo essere stati per anni nell'interno del ciclotrone, e quindi essere stati irraggiati a lungo con deutoni e neutroni. Presi questi pezzi con il consenso di Lawrence, Emilio Segrè, a Palermo, insieme al suo collega, professore di mineralogia. Carlo Perrier, riuscì ad estrarre alcuni radioisotopi a vita media lunga dell'elemento ancora mancante 43. Successivamente, insieme al suo assistente B. N. Cacciapuoti, mostrò l'esistenza di almeno cinque radioisotopi a vita media lunga di questo elemento a cui, gli scopritori, circa dieci anni dopo, su richiesta della Unione Internazionale di Chimica Pura e Applicata, diedero il nome tecnezio (Tc) per sottolineare il fatto che si tratta del primo elemento prodotto artificialmente.

I pezzi di metallo portati da Berkeley contenevano quantità apprezzabili anche di P32 e CO60 e altri radioisotopi. Insieme al fisiologo di Palermo Camillo Artom. utilizzò il P32 per investigare, con il metodo dei traccianti radioattivi, l'assorbimento dei fosfolipidi nei diversi organi.

Nell'estate 1938 Emilio Segrè decise di andare a Berkeley per qualche mese per studiare i radioisotopi a vita breve del nuovo elemento. Durante il viaggio in treno fra New York e la California egli apprese dai giornali che in Italia il Governo Fascista aveva cominciato a promulgare le leggi razziali, grazie alle quali, fra l'altro, aveva perso il suo posto di professore. Scrisse alla moglie di chiudere casa senza fretta e di raggiungerlo a Berkeley con il loro primo figlio, Claudio, che non aveva ancora due anni.

A Berkeley, insieme a Glenn T. Seaborg, allora giovanissimo, scoprì un isomero o stato metastabile del tecnezio, il 99mTc di 6 ore, figlio del Mo99 di 67 ore, divenuto oggi di grande importanza medica (e commerciale) per la terapia, ma soprattutto per la diagnostica, del cervello.

I risultati di Segrè furono il punto di partenza del lavoro di E. McMillan e P. H. Abelson che riuscirono a dimostrare l'esistenza del primo esempio di elemento transuranico a cui diedero il nome nettunio (Np). Un primo isotopo dell'elemento Z=94 fu ottenuto, al principio del 1941, da G. T. Seaborg et al. bombardando l'uranio con deutoni accelerati con il ciclotrone. Più tardi fu dimostrato che questo particolare isotopo era il Pu238. Attorno a Natale 1940 Segrè andò a trovare Fermi, a Leonia, nel New Jersey, e discusse con lui la possibilità che l'isotopo di massa 239 dell'elemento 94, più tardi chiamato Pu239, potesse subire la fissione con neutroni lenti e pertanto potesse diventare un sostituto dell' U239 in tutte le applicazioni.

Nel 1941 Emilio Segrè con vari giovani collaboratori cominciò a sviluppare alcuni metodi sicuri, rapidi e sufficientemente accurati per l'analisi isotopica dell'U che nel seguito risultarono di considerevole importanza nel quadro del Manhattan Project.

Nel 1942 cominciò a studiare la fissione spontanea dell'uranio e del plutonio, un fenomeno che, a loro insaputa, era stato nel frattempo scoperto in Unione Sovietica da Flerov e Petrjak. Nel 1943 si trasferì a Los Alamos ove diresse un gruppo sperimentale che si dedicò allo studio della fissione spontanea dei suddetti isotopi fissili.
Finita la guerra nel 1945, egli ebbe per la prima volta l'offerta di una cattedra dall'Università di California, Berkeley, ove assunse il posto di lavoro a partire dal 1 gennaio 1946.

Fra il 1949 e il 1954 egli fece, con un considerevole numero di giovani collaboratori, uno studio su larga scala delll'urto neutrone-protone e protone-protone (con J. Hadley, E. L. Kelly, C. Wiegard, H. F. York, O. Chamberlain) a cui seguì un'altra serie di esperimenti sull'urto pp con protoni polarizzati (con O. Chamberlain, R. Tripp, C. Wiegand T. Ypsilantis); entrambe queste serie di esperimenti hanno contribuito notevolmente a chiarire il problema fondamentale dell'interazione fra due nucleoni in un vasto intervallo di energie.

Quando nel 1954 il Bevatrone di Berkeley cominciò ad avvicinarsi alla sua energia di progetto (6.3 GeV), fissata fin dall'inizio in modo di poter produrre coppie protone-antiprotone, furono seguite due vie di attacco sperimentale al problema: la prima consisteva nel costruire un grande spettrometro di massa che permettesse di misurare il rapporto e/m delle particelle prodotte nell'urto di un protone di 6.3 GeV contro un nucleo e cercare di stabilire se per alcune di queste, dotate della carica -e, il rapporto e/m avesse il valore tipico dei protoni; la seconda via era basata nell'osservare con un metodo visuale se le particelle negative selezionate in quanto dotate del rapporto e/m caratteristico del protone, mostravano alla fine del loro percorso un evento tale da poter essere attribuito alla annichilazione di un protone con la sua antiparticella.

O. Chamberlain, E. Segrè, C. Wiegand e T. Ypsilantis costruirono lo spettrometro di massa necessario per il primo esperimento che portò, nell'ottobre 1955, a dimostrare che nell'urto protone-nucleo vengono prodotti protoni negativi a condizione che l'energia del protone incidente sul bersaglio sia superiore a 6GeV. L'esperimento del secondo tipo richiedeva l'esposizione al fascio selezionato a mezzo dello stesso spettrometro di massa, di pacchi di emulsioni nucleari in cui si potessero osservare sia la traccia della particella incidente (protone negativo) che la "stella" terminale. Il gruppo sopra nominato fu allargato con l'aggiunta di Gerson Goldhaber et al. di Berkeley, e di E. Amaldi et al. di Roma. Le prime stelle dovute all'annichilazione antiprotone-protone furono osservate a partire dal gennaio 1956, sia a Roma che a Berkeley. Questo lavoro di ricerca da parte di tredici ricercatori di Berkeley e cinque di Roma durò per due o tre anni. Per la scoperta dell'antiprotone il Premio Nobel per la Fisica 1959 è stato assegnato a E. Segrè e O. Chamberlain.

La moglie Elfriede morì nel 1970. Qualche anno dopo sposò Rosa Mines, paraguiana naturalizzata statunitense. Emilio Segrè ha lasciato tre figli, Claudio, professore di storia moderna all'Università del Texas, Austin, Amelia Terkel di Tel Aviv, biologa e Fausta Walsby di Bristol, G.B., docente di italiano, e cinque nipoti.

Pubblicato su "Il Nuovo Saggiatore", numero 2, 1982. - Ricordo di Edoardo Amaldi

Una foto giovanile di Segré
 
Segré negli Stati Uniti
(California - 1954)
Badge per l'ingresso a Los Alamos
 
Segré riceve il Premio Nobel nel 1959 per la scoperta dell'antiprotone