Reines, Frederick
Reines, Frederick
Fisico statunitense, nato a Paterson (New Jersey) il 16 marzo 1918, morto a Irvine (California) il 26 agosto 1998. Di genitori ebrei di origine russa, dopo essersi laureato in fisica matematica nel 1941 presso lo Stevens Institute of Technology (New Jersey), passò alla New York University dove conseguì il Ph.D. (1944) con una tesi teorica sulla fissione nucleare e lavorò sperimentalmente in fisica dei raggi cosmici sotto la guida di R.D. Korff. Chiamato nel 1944 a far parte del Progetto Manhattan presso i laboratori di Los Alamos, collaborò inizialmente con la divisione teorica, diretta da R. Feynman, per diventare successivamente il responsabile dell'operazione Greenhouse con il compito di effettuare test nucleari nell'atollo di Eniwetok. In questo periodo, durato 15 anni, si interessò degli effetti fondamentali delle esplosioni nucleari e, in particolare, in collaborazione con J. von Neumann, del problema dell'onda d'urto da queste generate. Nel 1959 R. divenne professore presso il Case Western Institute of Technology di Cleveland (Ohio), dove costituì un gruppo di ricerca molto attivo nel campo della fisica del neutrino, del doppio decadimento b, degli studi riguardanti il tempo di vita degli elettroni, e riuscì a ottenere, in una miniera d'oro del Sudafrica, la prima osservazione sperimentale dei neutrini prodotti nell'atmosfera dai raggi cosmici. Nell'ambito di queste attività di ricerca R. diede un valido contributo allo sviluppo di tecniche di rivelazione innovative, mediante l'uso di grandi scintillatori liquidi e rivelatori Čerenkov ad acqua. Passato in seguito (1966-74) alla University of California di Irvine, nel 1988 fu nominato professore emerito.
Membro della American Academy of Arts and Sciences (1966), della National Academy of Sciences USA (1980) e socio straniero dell'Accademia delle scienze russa (1994), R. ricevette numerosi riconoscimenti: il premio J.R. Oppenheimer (1981), la National Medal of Science (1983) e il premio B. Rossi (1989) dalla American Astronomical Society, per la rivelazione dei neutrini emessi dalla supernova SN1987a attraverso l'utilizzo di rivelatori sotterranei. L'esperimento, che fu condotto nell'ambito della Collaborazione IMB (Irvine-Michigan-Brookhaven), rappresentò la prima verifica sperimentale del ruolo dei neutrini nei collassi stellari, in accordo a quanto previsto nei modelli teorici.
Nel 1995 gli fu conferito il premio Nobel per la fisica per aver fornito, nel corso degli anni Cinquanta, le prime evidenze sperimentali dell'esistenza del neutrino. Nello stesso anno fu premiato il fisico statunitense M.L. Perl, per la scoperta del leptone tau. La motivazione riconobbe ai due scienziati il contributo fondamentale dato alla scoperta di due tra le più importanti particelle subatomiche.
R. ebbe in particolare il merito, insieme a C.L. Cowan jr., di individuare le modalità sperimentali che consentono di 'vedere' i neutrini. L'esperimento consisteva nello studiare la reazione antineutrino + protone→neutrone + positrone utilizzando un reattore nucleare quale sorgente di neutrini. Allo scopo fu scelto il reattore di Savannah River Plant e furono utilizzati come bersaglio due contenitori con 200 l di una soluzione di acqua e cloruro di cadmio, posti a sandwich tra tre rivelatori a scintillazione. In base alla reazione indicata, l'idea era che il neutrino, collidendo con un protone nell'acqua, avrebbe prodotto un positrone e un neutrone. Il positrone si sarebbe quindi distrutto per annichilazione con un elettrone (interazione materia con anti-materia) dando vita a due fotoni (con una energia di circa 0,5 MeV). I due rivelatori avrebbero quindi avuto il compito di evidenziare contemporaneamente tali fotoni. Il neutrone conseguente alla reazione, muovendosi nell'acqua, avrebbe perso progressivamente velocità finendo con il poter essere catturato da un nucleo di Cd con emissione di raggi gamma ad alta energia (circa 8 MeV). Questi ultimi sarebbero quindi arrivati sui rivelatori con un certo ritardo (valutabile statisticamente intorno al ms) rispetto ai fotoni prodotti dalla distruzione del positrone, costituendo così la prova dell'avvenuta 'cattura' di un neutrino. Nonostante le limitazioni dell'elettronica dell'epoca e l'evidente difficoltà sperimentale (basso numero di conteggi da effettuare in presenza di un relativamente alto rumore di fondo) R. e Cowan riuscirono nel 1956 ad avere un sufficiente numero di eventi che dimostravano finalmente l'esistenza di tale particella.