Esistono diverse categorie di scienziati nel mondo; quelli di secondo o terzo rango fanno del loro meglio ma non vanno mai molto lontano. Poi c'è il primo rango, coloro che fanno scoperte importanti, fondamentali per il progresso scientifico. Ma poi ci sono i geni, come Galilei e Newton. Majorana era uno di questi. Ettore Majorana era un fisico teorico italiano che ha lavorato sulle masse dei neutrini. Il 25 marzo 1938, scomparve in circostanze misteriose mentre viaggiava in nave da Palermo a Napoli. L'equazione di Majorana e i fermioni di Majorana sono stati chiamati così in suo onore. Nel 2006, il Premio Majorana è stato istituito in sua memoria.
Vita e lavoro
Dotato di talento matematico
Majorana nacque a Catania, in Sicilia. Dotato di talento matematico, era molto giovane quando si unì al team di Enrico Fermi a Roma come uno dei "ragazzi di Via Panisperna", che presero il nome dall'indirizzo stradale del loro laboratorio.
Lo zio di Majorana, Quirino Majorana, era anch'egli fisico.
Iniziò i suoi studi universitari in ingegneria nel 1923 ma passò alla fisica nel 1928 su consiglio di Emilio Segrè. :69–72 I primi articoli di Majorana affrontavano problemi di spettroscopia atomica.
Primi articoli accademici pubblicati
Il primo articolo di Majorana, pubblicato nel 1928, è stato scritto quando era ancora uno studente universitario e coautorizzato da Giovanni Gentile, Jr., un professore junior presso l'Istituto di Fisica a Roma. Questo lavoro era un'applicazione quantitativa precoce alla spettroscopia atomica del modello statistico atomico di Fermi ora conosciuto come modello Thomas–Fermi, dovuto alla sua descrizione contemporanea da parte di Llewellyn Thomas.
In questo articolo, Majorana e Gentile eseguirono calcoli ab initio nel contesto di questo modello che fornirono un buon resoconto delle energie degli elettroni del nucleo osservate sperimentalmente del gadolinio e dell'uranio, e della scissione della struttura fine delle linee del cesio osservate negli spettri ottici. Nel 1931, Majorana pubblicò il primo articolo sul fenomeno dell'autoionizzazione negli spettri atomici, da lui designato come "ionizzazione spontanea"; un articolo indipendente dello stesso anno, pubblicato da Allen Shenstone dell'Università di Princeton, designò il fenomeno come "auto-ionizzazione", un nome usato per la prima volta da Pierre Auger. Questo nome è diventato convenzionale da allora, senza il trattino.
Majorana ha conseguito la sua Laurea in fisica presso l'Università di Roma La Sapienza nel 1929.
Nel 1932, pubblicò un articolo nel campo della spettroscopia atomica riguardante il comportamento degli atomi allineati in campi magnetici variabili nel tempo. Questo problema, studiato anche da I.I. Rabi e altri, portò a un importante ramo della fisica atomica, quello della spettroscopia a radiofrequenza. Nello stesso anno, Majorana pubblicò il suo articolo su una teoria relativistica di particelle con momento intrinseco arbitrario, in cui sviluppò e applicò rappresentazioni infinitesime del gruppo di Lorentz, e fornì una base teorica per lo spettro di massa delle particelle elementari. Come la maggior parte degli articoli di Majorana in italiano, è rimasto in relativa oscurità per diversi decenni.
Gli esperimenti del 1932 di Irène Joliot-Curie e Frédéric Joliot mostrarono l'esistenza di una particella sconosciuta che essi suggerirono fosse un raggio gamma. Majorana fu il primo a interpretare correttamente l'esperimento come la necessità di una nuova particella che aveva una carica neutra e una massa circa uguale a quella del protone; questa particella è il neutrone. Fermi gli disse di scrivere un articolo, ma Majorana non si diede la pena. James Chadwick provò l'esistenza del neutrone mediante esperimento più tardi quell'anno, e ricevette il Premio Nobel per questa scoperta.
Majorana era noto per non cercare merito per le sue scoperte, considerando il suo lavoro banale. Ha scritto solo nove articoli durante la sua vita.
Lavoro con Heisenberg, malattia, isolamento
"Su insistenza di Fermi, Majorana lasciò l'Italia all'inizio del 1933 con una borsa del Consiglio Nazionale delle Ricerche. A Lipsia, Germania, incontrò Werner Heisenberg. In lettere che successivamente scrisse a Heisenberg, Majorana rivelò di aver trovato in lui, non solo un collega scientifico, ma un caldo amico personale.":71 I nazisti erano saliti al potere in Germania quando Majorana arrivò lì. Ha lavorato a una teoria del nucleo pubblicata in tedesco nel 1933 che, nel suo trattamento delle forze di scambio, rappresentava un ulteriore sviluppo della teoria del nucleo di Heisenberg.
Majorana ha anche viaggiato a Copenhagen, dove ha lavorato con Niels Bohr, un altro vincitore del Premio Nobel, e amico e mentore di Heisenberg.
"Nel autunno del 1933, Majorana tornò a Roma in cattive condizioni di salute, avendo sviluppato una gastrite acuta in Germania e apparentemente soffrendo di esaurimento nervoso. Messo a dieta ristretta, divenne recluso e divenne duro nei rapporti con la sua famiglia. A sua madre, con la quale aveva precedentemente condiviso una relazione calorosa, aveva scritto dalla Germania che non l'avrebbe accompagnata nella loro solita vacanza estiva al mare. Comparendo meno frequentemente all'istituto, presto lasciò raramente la sua casa; il giovane fisico promettente era diventato un eremita. Per quasi quattro anni si isolò dagli amici e smise di pubblicare.":71
Ultimo lavoro
Durante questi anni, nei quali pubblicò pochi articoli, Majorana scrisse molti piccoli lavori su geofisica, ingegneria elettrica, matematica e relatività. Questi articoli inediti, conservati presso la Domus Galileiana a Pisa, sono stati recentemente curati da Erasmo Recami e Salvatore Esposito.
Divenne professore ordinario di fisica teorica presso l'Università di Napoli nel 1937, senza bisogno di sostenere un esame grazie alla sua "alta fama di singolare competenza raggiunta nel campo della fisica teorica", indipendentemente dalle regole della competizione.
L'ultimo articolo pubblicato di Majorana, nel 1937, questa volta in italiano, era un'elaborazione di una teoria simmetrica degli elettroni e dei positroni.
Nel 1937, Majorana predisse che nella classe di particelle conosciute come fermioni dovrebbe esserci particelle che sono loro stesse antiparticelle. Questo è il cosiddetto fermione di Majorana.
La soluzione dell'equazione di Majorana produce particelle che sono la loro stessa antiparticella, ora chiamate fermioni di Majorana. Nell'aprile 2012, alcuni di ciò che Majorana aveva predetto potrebbero essere stati confermati in esperimenti su dispositivi ibridi a filo semiconduttore-superconduttore. Questi esperimenti potrebbero potenzialmente portare a una migliore comprensione della meccanica quantistica e potrebbero aiutare a costruire un computer quantistico. C'è stata anche speculazione sul fatto che almeno parte della "massa mancante" nell'universo, che non può essere rilevata se non per inferenza dei suoi effetti gravitazionali, potrebbe essere composta da particelle di Majorana.
Lavoro sulle masse dei neutrini
Majorana ha svolto lavori teorici visionari sulle masse dei neutrini, un argomento di ricerca attualmente attivo.
Scomparsa in mare e spiegazioni suggerite
Majorana scomparve in circostanze sconosciute durante un viaggio in barca da Palermo a Napoli il 25 marzo 1938. Nonostante diverse indagini, il suo corpo non è stato trovato e il suo destino rimane ancora incerto. Apparentemente aveva ritirato tutto il denaro dal suo conto bancario prima di fare il suo viaggio a Palermo. Potrebbe aver viaggiato a Palermo sperando di visitare il suo amico Emilio Segrè, professore all'università lì, ma Segrè era in California in quel momento. Nel giorno della sua scomparsa, Majorana inviò la seguente nota a Antonio Carrelli, Direttore dell'Istituto di Fisica di Napoli:
Caro Carrelli,
Ho preso una decisione che è diventata inevitabile. Non c'è un briciolo di egoismo in essa, ma realizzo il fastidio che la mia scomparsa improvvisa vi causerà e agli studenti. Per questo pure, vi chiedo perdono, ma soprattutto per aver tradito la fiducia, l'amicizia sincera e la simpatia che mi avete dato negli ultimi mesi.
Vi chiedo di ricordarmi a tutti coloro che ho imparato a conoscere e apprezzare nel vostro Istituto, specialmente Sciuti: conserverò un ricordo affettuoso di loro almeno fino alle 23 stasera, forse anche dopo.
— E. Majorana
Questo è stato seguito rapidamente da un telegramma che cancellava i suoi precedenti piani. Apparentemente comprò un biglietto da Palermo a Napoli e non è mai stato visto di nuovo.
Sono state proposte diverse possibili spiegazioni per la sua scomparsa, tra cui:
Riassunti estesi e indagini
Lo scrittore italiano Leonardo Sciascia ha riassunto alcuni dei risultati di queste indagini e queste ipotesi, tuttavia, alcune conclusioni di Sciascia sono state confutate da alcuni dei colleghi precedenti di Majorana, inclusi E. Amaldi e E. Segrè.
Recami esamina criticamente varie ipotesi sulla scomparsa di Majorana che varie spiegazioni rivali riguardanti la scomparsa di Majorana, incluse quelle avanzate da Sciascia, e presenta prove suggestive per la proposta che Majorana abbia viaggiato in Argentina.
Anche il filosofo italiano Giorgio Agamben ha recentemente pubblicato un libro che esamina il caso della scomparsa di Majorana.
Caso riaperto dall'Ufficio del Procuratore di Roma e chiuso con presunta emigrazione in Venezuela
Nel marzo 2011, i media italiani hanno riferito che l'Ufficio del Procuratore di Roma aveva annunciato un'inchiesta sulla dichiarazione fatta da un testimone circa un incontro con Majorana a Buenos Aires negli anni successivi alla seconda guerra mondiale. Il 7 giugno 2011 i media italiani hanno riferito che il RIS dei Carabinieri aveva analizzato una fotografia di un uomo scattata in Argentina nel 1955, trovando dieci punti di somiglianza con il volto di Majorana.
Il 4 febbraio 2015, l'Ufficio del Procuratore di Roma ha rilasciato una dichiarazione affermando che Majorana era vivo tra il 1955 e il 1959, vivendo a Valencia, Venezuela. Questi ultimi risultati, basati su nuove prove, hanno indotto l'Ufficio a dichiarare il caso ufficialmente chiuso, non avendo trovato prove criminali relative alla sua scomparsa che probabilmente era una scelta personale.
Commemorazione del centenario
L'anno 2006 ha segnato il centenario di Majorana.
Una conferenza internazionale su "Il lascito di Ettore Majorana e la fisica del XXI secolo" si è svolta in commemorazione del centenario della nascita di Majorana a Catania, 5–6 ottobre 2006. I proceedings della conferenza con articoli di scienziati internazionali di alto rango A. Bianconi, D. Brink, N. Cabibbo, R. Casalbuoni, G. Dragoni, S. Esposito, E. Fiorini, M. Inguscio, R. W. Jackiw, L. Maiani, R. Mantegna, E. Migneco, R. Petronzio, B. Preziosi, R. Pucci, E. Recami, e Antonino Zichichi sono stati pubblicati da POS Proceedings of Science di SISSA, curati da Andrea Rapisarda presidente, Paolo Castorina, Francesco Catara, Salvatore Lo Nigro, Emilio Migneco, Francesco Porto, ed Emanuele Rimini.
Un libro commemorativo dei suoi nove articoli raccolti, con commento e traduzioni in inglese, è stato pubblicato dalla Società Italiana di Fisica nel 2006.
Inoltre per commemorare il centenario, la rivista, Electronic Journal of Theoretical Physics EJTP, ha pubblicato un numero speciale di venti articoli dedicati allo sviluppo moderno del lascito di Majorana. L'Electronic Journal of Theoretical Physics ha anche istituito un premio in sua memoria per segnare il centenario. La Medaglia Majorana o Premio Majorana è un premio annuale per i ricercatori che hanno mostrato una creatività particolare, senso critico e rigore matematico nella fisica teorica—nel suo senso più ampio. I destinatari del Premio Majorana del 2006 erano Erasmo Recami Università di Bergamo e INFN e George Sudarshan Università del Texas; del Premio Majorana del 2007: Lee Smolin Perimeter Institute for Theoretical Physics, Canada, Eliano Pessa Centro Interdipartimentale di Scienze Cognitive, Università di Pavia e Dipartimento di Psicologia, Università di Pavia Piazza Botta, Italia e Marcello Cini Dipartimento di Fisica, Università La Sapienza, Roma, Italia.
