MAJORANA, Ettore
MAJORANA, Ettore
Nacque a Catania il 5 ag. 1906, quarto di cinque figli, da Fabio Massimo e Salvadora (Dorina) Corso, in una illustre famiglia originaria di Militello Val di Catania.
Il padre (Catania, 1875 - Roma, 1934), ingegnere e fisico, fondò a Catania la prima impresa telefonica e divenne a Roma ispettore generale del ministero delle Comunicazioni, occupandosi pure di edilizia. Il nonno, Salvatore Majorana Calatabiano, era stato due volte ministro nel governo Depretis; quando il M. nacque, lo zio Angelo Majorana (professore universitario dall'età di venti anni) era per la seconda volta ministro in un governo Giolitti. Un altro zio paterno, Quirino, provetto fisico sperimentale, dal 1914 fu professore prima a Torino poi a Bologna, nonché presidente della Società italiana di fisica dal 1925 al 1947.
Il M. studiò inizialmente in casa, col padre; completò poi le elementari e seguì le medie e il ginnasio a Roma, come convittore presso il collegio Massimo dei gesuiti. Quando anche la famiglia si trasferì a Roma, continuò a frequentarvi il liceo classico come esterno, passando però per l'ultimo anno al liceo statale T. Tasso, dove conseguì la maturità nel 1923. Lo stesso anno si iscrisse alla facoltà d'ingegneria nell'Università di Roma, dove ebbe compagni il fratello Luciano, E. Segré, G. Gentile jr., G. Enriques, E. Volterra, G. Piqué. Nel 1926 il lungimirante senatore O.M. Corbino (dal 1918 direttore dell'istituto di fisica di via Panisperna in Roma, ministro dell'Educazione nazionale nel 1921 con Giolitti e dell'Economia nazionale nel primo governo Mussolini) creò una cattedra di fisica teorica per il venticinquenne E. Fermi, e nel giugno del 1927 rivolse un appello agli studenti di ingegneria più dotati affinché passassero agli studi di fisica. E. Amaldi, allora al termine del secondo anno, raccolse l'invito. Quasi simultaneamente Segré conobbe F. Rasetti e quindi Fermi, e decise anch'egli di passare a fisica ove parlò delle doti straordinarie del M., che poi convinse a incontrare Fermi. Il M., già al quinto anno di ingegneria, dopo avere valutato le capacità del nuovo maestro, agli inizi del 1928 passò al corso di laurea in fisica. Fermi, lavorando sul modello poi detto di Thomas-Fermi, aveva incontrato un'equazione differenziale non lineare con condizioni al contorno insolite, e in una settimana di lavoro aveva trovato numericamente la soluzione con una piccola calcolatrice a mano. Il M., in una sola notte, sfruttando le sue straordinarie capacità nel calcolo analitico e numerico, risolse l'equazione analiticamente seguendo due diverse vie: trasformandola in una equazione di Abel, ma, al tempo stesso, inventando un metodo matematico del tutto nuovo (come hanno di recente rivelato a S. Esposito i suoi appunti dell'epoca). Il giorno dopo verificò che i risultati di Fermi coincidevano con i propri. Il M. si laureò nel luglio del 1929 discutendo una tesi su La teoria quantistica dei nuclei radioattivi.
Negli anni successivi, all'istituto di via Panisperna, si trovò inserito nella moderna scuola italiana di fisica, costituita, oltre che da Fermi e dal M., da G.C. Wick, G. Racah, G. Gentile jr., U. Fano, B. Ferretti, P. Caldirola (fisici teorici) e da F. Rasetti, E. Segré, E. Amaldi, B. Pontecorvo, E. Fubini, M. Ageno, G. Cocconi (fisici sperimentali), nonché dal chimico O. D'Agostino. Cinque "Volumetti" di appunti di studio del M. tra il 1927 e il 1932, pubblicati nel novembre 2003 (Dordrecht-Boston) in traduzione inglese, già rivelano originalità e spirito pionieristico eccezionali, il cui valore sopravvive tutt'oggi. I 18 "Quaderni" di ricerca, più numerosi fogli sparsi, depositati presso la Domus Galilaeana di Pisa e tuttora inediti, sono di alto valore non solo storico, costituendo anzi una miniera di idee fisiche e matematiche per la scienza contemporanea. Le prime pubblicazioni del M., tra 1928 e 1931, riguardarono problemi di fisica atomica e molecolare: per lo più questioni di spettroscopia atomica o di legame chimico (nell'ambito della meccanica quantistica); la prima fu sviluppata insieme con l'amico G. Gentile jr. Questi lavori colpiscono per la loro classe, rivelando sia una profonda conoscenza dei dati sperimentali, anche nei più minuti dettagli, sia una disinvoltura non comune nello sfruttare le proprietà di simmetria degli "stati quantistici" per semplificare qualitativamente i problemi e scegliere la via più opportuna per la risoluzione quantitativa. Uno di essi, Atomi orientati in campo magnetico variabile (in Il Nuovo Cimento, s. 7, IX [1932], pp. 43-50), ben noto tra i fisici atomici, introdusse l'effetto ora chiamato di Majorana-Brossel. Il M. vi previde e calcolò la modificazione della forma delle righe spettrali dovuta a un campo magnetico oscillante, in connessione con un esperimento tentato a Firenze qualche anno prima da G. Bernardini ed E. Fermi. Questo lavoro è rimasto anche un classico della trattazione dei processi cosiddetti di "spin-flip". I suoi risultati (estesi, come suggerito dallo stesso M., da I.I. Rabi nel 1937 e da F. Bloch e Rabi nel 1945) hanno costituito la base teorica del metodo sperimentale usato per ribaltare anche lo spin dei neutroni con un campo a radiofrequenza, impiegato ancor oggi, per esempio, in tutti gli spettrometri a neutroni polarizzati. L'articolo introdusse anche la cosiddetta "sfera di Majorana" per rappresentare spinori mediante set di punti di una superficie sferica, di cui hanno trattato ampiamente R. Penrose, il gruppo palermitano di C. Leonardi e altri.
Il M. conseguì la libera docenza in fisica teorica nel novembre 1932. Nello stesso anno pubblicò uno dei suoi articoli più importanti, Teoria relativistica di particelle con momento intrinseco arbitrario (ibid., pp. 335-344), tipico esempio di lavoro che precorre talmente i tempi da venire compreso e valutato a fondo solo molti anni dopo.
Era allora opinione comune che si potessero scrivere equazioni quantistiche compatibili con la relatività solo nel caso di particelle a spin zero o un mezzo. Il M. cominciò invece a costruire equazioni quanto-relativistiche per i successivi valori possibili per lo spin (uno, tre mezzi, ecc.), scoprendo il metodo generale per scrivere tali equazioni per un valore generico. Scoprì infine che si poteva scrivere un'unica equazione rappresentante un'intera famiglia infinita di particelle a spin qualsiasi. Tralasciò allora tutti i precedenti casi - senza più pubblicarli - e si dedicò solo a queste equazioni a infinite componenti. Allo scopo inventò una tecnica per la rappresentazione di un gruppo, anni prima della sua riscoperta da parte di E. Wigner. Più ancora, il M. ideò e impiegò per la prima volta rappresentazioni unitarie del gruppo di Lorentz a infinite dimensioni, teoria reinventata da matematici sovietici in articoli del 1948-58 e applicata dai fisici ancor dopo. L'articolo iniziale del M. rimase in ombra per ben 34 anni, divenendo di pubblico dominio solo nel 1966: da tale data la sua fama cominciò a crescere costantemente anche tra i fisici delle particelle fondamentali.
Intanto, al sorgere del 1932, era giunta a Roma notizia degli esperimenti dei Joliot-Curie. Il M. comprese che essi avevano scoperto il "protone neutro" senza accorgersene. Prima ancora dell'annuncio ufficiale della scoperta del neutrone, poté spiegare la struttura e la stabilità dei nuclei atomici mediante protoni e neutroni, precorrendo così anche il lavoro pionieristico di D. Ivanenko. Ma, di natura schiva e critica (anche con se stesso), non volle pubblicare nulla. L'avversione a pubblicare le proprie scoperte, quando al suo senso ipercritico risultavano non abbastanza generali o espresse in forma matematica non abbastanza stringente ed elegante, fu per lui anche un vezzo.
I suoi colleghi ricordarono che già prima della Pasqua del 1932 era giunto alle conclusioni più importanti della sua teoria: protoni e neutroni erano legati da forze quantistiche originate semplicemente dalla loro "indistinguibilità", cioè da "forze di scambio" delle rispettive posizioni spaziali (e non anche degli spin, come poi fece W. Heisenberg), così da ottenere la particella alfa (e non il deutrone) quale sistema saturato rispetto alla energia di legame. Solo dopo la pubblicazione dell'articolo di Heisenberg sullo stesso argomento, Fermi riuscì a indurre il M. a recarsi a Lipsia presso il grande collega, che finalmente lo convinse a pubblicare i propri risultati nell'articolo Õber die Kerntheorie (in Zeitschrift für Physik, LXXXII [1933], pp. 137-145). Le forze "di scambio" nucleari sono ora chiamate forze di Heisenberg-Majorana. La pubblicazione sulla stabilità dei nuclei fu subito riconosciuta dalla comunità scientifica (in particolare dai fisici nucleari) - evento raro per gli scritti del M. - grazie all'opportuna "propaganda" di Heisenberg.
A Lipsia il M. completò altri importanti articoli, andati perduti, ma di almeno uno dei quali si ha certezza. Il Consiglio nazionale delle ricerche (CNR) gli stava erogando sei mesi di borsa di studio per la missione: gli esclusivi guadagni del M. nei lunghi anni delle sue ricerche scientifiche, fino alle soglie del 1938. Nella sua prima relazione al CNR, del 21 genn. 1933, dichiarò che stava elaborando una teoria per descrivere particelle con spin arbitrario, di cui aveva dato "notizia sommaria" nell'articolo del 1932 con la nota equazione a infinite componenti. Nella seconda relazione (3 marzo 1933) confermò di avere inviato alla Zeitschrift für Physik l'articolo citato sulla teoria dei nuclei, e di avere pronto il manoscritto della sua nuova teoria delle particelle elementari, da inviarsi alla medesima rivista "fra qualche giorno". Sarebbe ancora di enorme interesse scoprire una copia completa della teoria, ma il M. non ne fece più nulla e queste sue carte scientifiche, le più importanti, non si sono trovate.
Dopo il ritorno da Lipsia (fine 1933), il M. diradò sempre più le visite all'istituto di fisica, evitando anche gli incontri con i colleghi, ma tentando di avere contatti, quale docente, con allievi. Le cause di una simile svolta non sono certe; si è pensato, con poco fondamento, che possa aver giocato un ruolo anche la morte tragica di un cugino appena nato, di cui fu imputato uno zio. Altri hanno richiamato la complessità del carattere del M., il cui atteggiamento verso Fermi non poteva ovviamente essere solo quello dell'allievo. Continuò tuttavia a studiare e lavorare in casa parecchie ore del giorno e della notte. Si dedicò a studi di letteratura e filosofia (prediligeva Shakespeare, Schopenhauer e Pirandello), "teoria dei giochi", strategia navale, economia, politica e medicina, ma senza trascurare la fisica. Una serie di 34 lettere - scritte tra il 17 marzo 1931 e il 16 nov. 1937 - allo zio Quirino, che lo sollecitava a fornire una spiegazione teorica dei risultati dei suoi esperimenti, rivela il persistere delle sue doti di eccelso teorico. Il 16 genn. 1936 informava lo zio di occuparsi "da qualche tempo, di elettrodinamica quantistica"; data la sua modestia nell'esprimersi, ciò significa che nel 1935 si era dedicato a fondo a ricerche originali, almeno in quel settore. Di nuovo, però, non pubblicò nulla.
Il concorso del 1926, col quale avevano ottenuto la cattedra Fermi, E. Persico e A. Pontremoli, fu seguito solo nel 1937 da un altro per la fisica teorica, richiesto dall'Università di Palermo per opera di E. Segré. Il M., invitato da amici e colleghi a mostrarsi ancora attivo, trasse da un cassetto uno scritto preparato entro il 1933 (non appena si era diffusa la notizia della scoperta dell'anti-elettrone, o "positrone") e, nel 1937, lo pubblicò.
Questo articolo sul "neutrino di Majorana" (Teoria simmetrica dell'elettrone e del positrone, in Il Nuovo Cimento, s. 7, XIV [1937], pp. 171-184), fu inizialmente notato quasi solo per aver introdotto la rappresentazione del M. delle matrici di Dirac. Conseguenza della teoria è che un "fermione" neutro debba coincidere con la propria antiparticella; il M. suggerì che i neutrini possano essere particelle di questo tipo. Anche questo articolo, alla cui elaborazione teorica egli teneva molto, cominciò ad avere fortuna solo a partire dal 1957, e solo dopo ha goduto di fama crescente tra i fisici delle particelle e delle teorie di campo. Ora sono di uso comune espressioni come "spinori di Majorana", "massa di Majorana", "neutrini di Majorana" e "majoroni". Le pubblicazioni del M. (ancora poco note) restano una miniera per la fisica: solo recentemente, per esempio, è stato osservato che le prime pagine dell'articolo offrono una formulazione estremamente chiara del principio d'azione quantistico, che in seguito ha portato agli sviluppi più importanti nella teoria dei campi quanto-relativistici.
Tra i numerosi partecipanti al concorso del 1937 molti furono di elevato valore: in particolare il M., G. Racah, G.C. Wick e G. Gentile jr. Nel primo verbale la commissione giudicatrice, costituita da Fermi (presidente), A. Carrelli (segretario), E. Persico, G. Polvani e O. Lazzarino, scrisse: "La Commissione si trova unanime nel riconoscere la posizione scientifica assolutamente eccezionale del Prof. Majorana Ettore che è uno dei concorrenti. E pertanto la Commissione decide di inviare una lettera e una relazione a S.E. il Ministro per prospettargli l'opportunità di nominare il Majorana professore di Fisica Teorica per alta e meritata fama in una Università del Regno, indipendentemente dal concorso chiesto dalla Università di Palermo" (cfr. Recami, 2002, pp. 33-35, 209-213).
Una lettera inviata lo stesso giorno al ministro dell'Educazione nazionale, G. Bottai, riprese il verbale, dichiarando che il M. aveva una posizione scientifica nazionale e internazionale tale che "la Commissione esita ad applicare a lui la procedura normale dei concorsi universitari", allegando una relazione: "Prof. Majorana Ettore. [(] ha dimostrato una profondità di pensiero ed una genialità di concezione da attirare su di lui la attenzione degli studiosi di Fisica Teorica di tutto il mondo [(]. Nelle teorie nucleari moderne il contributo portato da questo ricercatore con la introduzione delle forze dette "Forze di Majorana" è universalmente riconosciuto, tra i più fondamentali, come quello che permette di comprendere teoricamente le ragioni della stabilità dei nuclei. I lavori del Majorana servono oggi di base alle più importanti ricerche in questo campo. Nell'atomistica spetta al Majorana il merito di aver risolto, con semplici ed eleganti considerazioni di simmetria, alcune tra le più intricate questioni sulla struttura degli spettri. In un recente lavoro infine ha escogitato un brillante metodo che permette di trattare in modo simmetrico l'elettrone positivo e negativo, eliminando finalmente la necessità di ricorrere all'ipotesi [di Dirac] estremamente artificiosa ed insoddisfacente di una carica elettrica infinitamente grande diffusa in tutto lo spazio, questione che era stata invano affrontata da molti altri studiosi". Uno dei lavori più importanti del M., quello che aveva introdotto l'equazione a infinite componenti, non fu menzionato: non era stato ancora capito neppure da Fermi.
Il ministro accolse la richiesta, nominando il M. professore di fisica teorica nell'Università di Napoli per meriti speciali. Risolta la sua posizione, la commissione riprese i lavori formando all'unanimità la terna vincente: G.C. Wick; G. Racah; G. Gentile jr., andati poi rispettivamente a Palermo, Pisa e Milano. Il terzo, grande amico del M., scomparve prematuramente nel 1942.
Il M. prese servizio il 16 nov. 1937 presso l'Università di Napoli (ottenendo un posto di lavoro retribuito, per la prima volta nella sua vita), tenne la prolusione il 13 genn. 1938 e continuò le sue lezioni fino al 23 marzo. Il giorno seguente, in istituto, consegnò senza spiegazioni una cartelletta di fogli (tra i quali non solo gli appunti per le lezioni, ma anche articoli scientifici, alcuni già in forma definitiva) all'allieva Gilda Senatore, poi docente di fisica.
Il 25 marzo 1938 il M. scomparve.
Lasciata nella camera dell'albergo di Napoli presso il quale aveva preso temporanea residenza una lettera indirizzata "Alla mia famiglia", ne scrisse un'altra al direttore del suo istituto: "Napoli, 25 marzo 1938 - XVI. Caro Carrelli, ho preso una decisione che era ormai inevitabile. Non vi è in essa un solo granello di egoismo, ma mi rendo conto delle noie che la mia improvvisa scomparsa potrà procurare a te e agli studenti [(]. Ti prego anche di ricordarmi a coloro che ho imparato a conoscere e ad apprezzare nel tuo Istituto, [(] dei quali tutti conserverò un caro ricordo almeno fino alle undici di questa sera, e possibilmente anche dopo. - E. Majorana". Quindi, intascato - sembra - il passaporto e ritirato lo stipendio relativo ai primi tre (o quattro) mesi e mezzo di insegnamento, salì sulla nave della compagnia Tirrenia che fungeva anche da postale tra Napoli e Palermo, che doveva salpare alle 22 e 30'. Tutto fa pensare che intendesse mettere fine ai propri giorni, o comunque sparire. Invece sembra che il giorno seguente, sabato, sbarcasse a Palermo, perché da lì furono spediti a Carrelli un telegramma urgente con il quale il M. annullava la lettera da Napoli, e una seconda lettera su carta intestata dell'hotel Sole di Palermo (suo ultimo documento autografo): "Palermo, 26 marzo 1938 - XVI. Caro Carrelli, spero che ti siano arrivati insieme il telegramma e la lettera. Il mare mi ha rifiutato e ritornerò domani [(]. Ho però intenzione di rinunciare all'insegnamento. Non mi prendere per una ragazza ibseniana perché il caso è differente. Sono a tua disposizione per ulteriori dettagli. aff.mo E. Majorana".
Il postale ripartì la sera da Palermo per Napoli, con arrivo previsto alle ore 5 e 45' del mattino; il M. acquistò un posto di cabina, come se intendesse rientrare a Napoli. Invece durante il viaggio, o subito dopo (o prima), definitivamente scomparve. L'ipotesi del suicidio, la più immediata e plausibile, proposta in diverse varianti, non trovò conferme precise nelle ricerche effettuate immediatamente, né le ha trovate in seguito; lo stesso può dirsi per altre avanzate nel tempo, che hanno visto nella scomparsa una scelta di estraniamento totale e definitivo.
Il M. è stato probabilmente il maggior fisico italiano (e forse non solo italiano) del XX secolo. In seguito G. Cocconi testimoniò per iscritto a E. Amaldi, quando si ebbe l'impressione che il M. non sarebbe stato più ritrovato: "fu allora che Fermi, cercando di farmi capire che cosa significasse tale perdita, si espresse in modo alquanto insolito, lui che era così serenamente severo quando si trattava di giudicare il prossimo. Ed a questo punto vorrei ripetere le sue parole, così come da allora me le sento risuonare nella memoria: "Perché, vede, al mondo ci sono varie categorie di scienziati; gente di secondo e terzo rango, che fan del loro meglio ma non vanno molto lontano. C'è anche gente di primo rango, che arriva a scoperte di grande importanza, fondamentali per lo sviluppo della scienza" (e qui ho netta l'impressione che in quella categoria volesse mettere se stesso). "Ma poi ci sono i geni, come Galileo e Newton. Ebbene, Ettore era uno di quelli. Majorana aveva quel che nessun altro al mondo ha; sfortunatamente gli mancava quel che invece è comune trovare negli altri uomini"". Fermi si espresse in maniera insolita anche in un'altra occasione, il 27 luglio 1938, scrivendo da Roma a B. Mussolini per chiedere un'intensificazione delle ricerche del M.: "Io non esito a dichiararVi, e non lo dico quale espressione iperbolica, che fra tutti gli studiosi italiani e stranieri che ho avuto occasione di avvicinare il Majorana è fra tutti quello che per profondità di ingegno mi ha maggiormente colpito".
Ciò che restava degli appunti autografi per le lezioni universitarie fu pubblicato a Napoli nel 1987. Da ultimo sono stati ritrovati anche gli appunti delle ultime lezioni. È stato poi pubblicato un primo volume, già rammentato, di 512 pagine di manoscritti scientifici inediti del M.: Notes on theoretical physics, a cura di S. Esposito et al. (Dordrecht-Boston 2003), precisamente i suoi appunti di studio (i "Volumetti"). Per pubblicare gli appunti di ricerca del M. occorrerà tempo. Al nome del M. fin dal 1963 è stato intitolato il noto Centro di cultura scientifica, fondato a Erice (Trapani) da A. Zichichi. L'epistolario del M., riscoperto da chi scrive nel 1972, è riportato - con ogni altro documento noto - in Recami 2002.
Fonti e Bibl.: E. Amaldi, La vita e l'opera di E. M., Roma 1966; E. Segré, Enrico Fermi, fisico, Bologna 1971, ad ind.; L. Sciascia, La scomparsa di M., Torino 1975; E. Majorana: lezioni all'Università di Napoli, a cura di B. Preziosi, Napoli 1987 (contiene anche, a pp. 174-195: M. Baldo - R. Mignani - E. Recami, Catalogo dei manoscritti scientifici inediti di E. M.); E. Recami, Ricordo di E. M. a sessant'anni dalla sua scomparsa: l'opera edita ed inedita, in Quaderni di storia della fisica, V (1999), pp. 19-68; Id., Il caso Majorana: epistolario, documenti, testimonianze, Roma 2002. La figura del M. ha più volte attratto anche l'attenzione dei mezzi di comunicazione di massa: nel 1987 la televisione svizzera trasmise il programma di F. e D. Dubini La scomparsa di E. M.; uno Speciale News: M., a cura di S. Ponz de Leon, fu trasmesso il 30 settembre dello stesso anno su Canale 5; infine il 18 dicembre 1990 su Rai 3 (Sicilia) è andato in onda il programma di B. Russo E. M.: un giorno di marzo.