MAJORANA, Quirino
MAJORANA, Quirino
Quirino Nacque a Catania il 28 ott. 1871 da Salvatore Majorana Calatabiano e Rosa Campisi; fu fratello di Angelo e Giuseppe.
Il M. si laureò a vent'anni in ingegneria a Roma, con G. Pisati, e nel 1893 in fisica con P. Blaserna, del quale fu assistente dal 1893 al 1904, quando divenne direttore dell'Istituto centrale dei telegrafi e dei telefoni dello Stato a Roma. Nel 1914 ottenne la cattedra di fisica sperimentale al Politecnico di Torino, ove rimase fino al 1921, quando fu chiamato alla cattedra di fisica sperimentale di Bologna, vacante per la morte di A. Righi, affinché proseguisse e sviluppasse gli studi e le ricerche nell'ambito delle radiocomunicazioni, sulla scia di Righi e G. Marconi. Il M. fondò (1935) la Scuola biennale di perfezionamento in radiocomunicazioni (attiva sino al dopoguerra) seguita da brillanti laureati e, fatto allora raro, laureate, con docenti prestigiosi quali G. Todesco (assistente e aiuto del M.), V. Gori, D. Graffi, S. Treves, C. Matteini, G. Sacerdote. Il M. tenne la cattedra sino al collocamento a riposo (1941), e come professore emerito proseguì la ricerca fino al 1954, quando su invito di V. Gori, direttore dell'Istituto superiore delle Poste e delle telecomunicazioni a Roma, si trasferì presso questo Istituto.
In sessant'anni il M. pubblicò più di centoventi lavori, su un vasto spettro di argomenti. Le sue ricerche su Il problema della visione a distanza per mezzo dell'elettricità (telefoto), in L'Elettricista, III (1894), 6, pp. 133-136, costituirono una vera anticipazione di quella che fu poi la televisione.
Il suo sistema, rispetto a soluzioni diverse (P. Nipkow, L. Brillouin e altri), si basava sulla decomposizione di una immagine mediante dischi incrociati con fenditure radiali (10 per disco) e permetteva la scomposizione dell'immagine mediante 400.000 impulsi al secondo. Si era però lontani dai 2.000.000 di impulsi ritenuti necessari; così il M., pur utilizzando (nella sua tesi sperimentale per la laurea in fisica) le proprietà fotoelettriche del selenio per trasformare il segnale luce in impulsi elettrici, ritenne l'obiettivo non ancora realizzabile. Il suo sistema, tuttavia, anticipò tecniche successivamente entrate in uso.
Dal 1896, in seguito alla scoperta dei raggi X da parte di W. Röntgen (1895), il M. si dedicò, con A. Sella, a ricerche sulla natura di tale radiazione (Esperienze sui raggi Roentgen ed apprezzamento di un limite inferiore della loro velocità, in Atti della R. Acc. dei Lincei. Rendiconti, cl. di scienze fis., mat. e naturali, s. 5, V [1896], 1, pp. 168-169). Essi individuarono una notevole similitudine tra raggi X e luce ultravioletta, in quanto entrambi questi tipi di radiazione esercitavano un effetto sulle scariche elettriche, smentendo quindi la proposta di R"ntgen che si trattasse di vibrazioni longitudinali dell'etere. Si occupò poi (1896), insieme con A. Fontana, di balistica e di Fotografia di proietti in moto (in Riv. di artiglieria e genio, I [1896], pp. 106-130 e 2 tavv.), e in seguito, impiegando polveri di carbonio, lavorò Sulla riproduzione del diamante (in Atti della R. Acc. dei Lincei. Rendiconti, cl. di scienze fis., mat. e naturali, s. 5, VI [1897], pp. 1-7). Proseguì poi lo studio delle scariche elettriche, contribuendo alla comprensione della deviazione elettrostatica dei raggi catodici e determinandone la velocità (ibid., pp. 66-73) con misure migliori di quelle di J. Perrin e J.J. Thomson. Dal 1898, sebbene da più di un secolo tutti i maggiori fisici si fossero dedicati a ricerche sulla teoria del contatto di A. Volta, il M. individuò alcuni aspetti non osservati in precedenza: l'attrazione reciproca tra metalli eterogenei e il fatto che l'effetto Volta è evanescente alle basse temperature. Nell'estate del 1899 W. Thomson, lord Kelvin, in visita a Roma, apprezzò i suoi esperimenti e risultati (On the contact theory, in Philosophical Magazine, XLVIII [1899], pp. 241-262).
Dal 1900 il M. si dedicò allo studio dei fenomeni di elettro e magneto-ottica. Allora erano noti solo l'effetto Faraday, i fenomeni di Kerr, l'effetto Zeeman e l'effetto Stark - Lo Surdo; si prevedeva l'esistenza, per simmetria, del fenomeno della birifrangenza magnetica, ma a lungo nessuno riuscì a osservarlo. Nel 1902 il M. riuscì a individuarlo in sostanze colloidali, come il ferro dializzato, sottoposte a campo magnetico, aprendo il campo della fisica dei colloidi. Individuò inoltre il dicroismo magnetico e le rotazioni bimagnetiche (Sulla birifrangenza magnetica e su altri fenomeni che l'accompagnano, in Atti della R. Acc. dei Lincei. Rendiconti, cl. di scienze fis., mat. e naturali, s. 5, XI [1902], pp. 531-539). Si parlò così di "fenomeno Majorana" (si veda Sur la biréfringence magnétique, in Comptes rendus de l'Académie des sciences, CXXXV [1902], pp. 159-161).
Nel 1903, poco dopo la trasmissione transatlantica da parte di Marconi (1901) di segnali Morse udibili solo come leggero ticchettio in cuffia, il M. riuscì a effettuare i primi esperimenti e le prime trasmissioni di radiotelefonia (Ricerche ed esperienze di telefonia elettrica senza filo, in Atti della R. Acc. dei Lincei. Rendiconti, cl. di scienze fis., mat. e naturali, s. 5, XIII [1904], pp. 86-94).
Quando non erano ancora in uso le valvole elettroniche o apparecchi per produrre onde persistenti modulabili, risolse sperimentalmente entrambi i problemi: il primo, generando onde elettromagnetiche quasi persistenti mediante la produzione di 10.000 scintille al secondo con l'uso della corrente alternata di rete e di uno spinterometro rotante; il secondo, modulando in vari modi l'intensità delle onde trasmesse. Il M. fu il primo (1903) a trasmettere la parola e la musica, su una distanza di circa 5 km. Tra i dispositivi da lui realizzati poco dopo, il più efficiente fu il microfono idraulico in cui la voce o il suono modificava il diametro di un getto d'acqua variandone la resistenza elettrica e modulando, quindi, una corrente elettrica continua che attraversava il sistema.
Nel 1904 i maggiori fisici italiani (A. Battelli, P. Blaserna, A. Righi) lo nominarono, a soli trent'anni, direttore dell'Istituto centrale telegrafico a Roma, poi Istituto superiore delle Poste e telecomunicazioni. Dal 1906 in poi il M., dopo aver partecipato alla conferenza radiotelegrafica internazionale a Berlino, sostituì l'oscillatore a 10.000 scintille al secondo con l'arco Poulsen, un vero generatore di onde persistenti, e introdusse al ricevitore una valvola termoionica (l'audion, il triodo di L. De Forest). Gli si deve, inoltre, l'introduzione del deviatore elettronico, prima valvola a quattro elettrodi, che anticipò in un certo senso W. Schottky e, soprattutto, E. Wanderlich.
In quel periodo effettuò crociere nel Mar Tirreno, fra Roma, Ponza, La Maddalena, Trapani e Messina, sul cacciatorpediniere "Lanciere", messogli a disposizione dalla Marina militare, raggiungendo nelle sue trasmissioni radiotelefoniche portate dell'ordine dei 500 km. Il successivo uso delle valvole anche per la trasmissione rese ben presto obsoleto il sistema Poulsen.
Nel 1909 il M. pubblicò Ricerche ed esperienze di telefonia elettrica senza filo (in Atti della R. Acc. dei Lincei. Memorie, cl. di scienze fis., mat. e naturali, XVIII [1909], pp. 15-21), saggio che fu insignito con il premio Santoro (1910). Tornò su questo filone di ricerca tra 1924 e 1930, smentendo l'esistenza del cosiddetto raggio mortale, un mitizzato effetto delle onde elettromagnetiche sui motori, e sviluppando tecniche di telefonia segreta per uso militare con luce ordinaria, ultravioletta e infrarossa (Dalla radiotelefonia alla telefonia ottica invisibile, in Atti della Soc. italiana per il progresso delle scienze, XVIII Riunione, Firenze, 1929, a cura di L. Silla, Roma 1930, I, pp. 305-325; Telefonia ottica con radiazioni di qualunque lunghezza d'onda, in Rendiconti delle sessioni dell'Acc. delle scienze dell'Istituto di Bologna, cl. di scienze fisiche, XXXIII [1929], pp. 87-98; Telefonia ottica mediante radiazioni ultraviolette od ultrarosse, in Atti della R. Acc. nazionale dei Lincei. Rendiconti, cl. di scienze fis., mat. e naturali, s. 6, IX [1929], pp. 924-928). Le misure di trasmissione furono effettuate con ottimi risultati tra l'Istituto di fisica di Bologna e le colline circostanti, su una distanza massima di 16 km. Successivi esperimenti di telefonia ottica segreta, effettuati dall'incrociatore "Taranto" nel golfo di Taranto e a Pola, anticiparono sistemi entrati solo recentemente in uso. Ricerche, anche queste, che il M. condusse - come si legge in un carteggio conservato presso l'Archivio dell'Università di Bologna - su richiesta dei ministeri della Guerra e della Marina.
La pubblicazione della teoria della relatività ristretta (1905) e della teoria della relatività generale (1916) di A. Einstein colpì il M. per l'audacia innovativa del fisico tedesco, che però gli parve basata sulla scelta di principî generali ma non fondata su alcun fatto nuovo naturale o sperimentale. Dubitò così, come molti altri fisici sperimentali del tempo, della reale attendibilità di quelle teorie, e ciò lo condusse a esperimenti particolarmente importanti. Confermò con tecniche interferometriche la costanza della velocità della luce riflessa da una girante a specchi in moto (1917) e, nel 1918, la costanza della velocità della luce emessa da una sorgente in movimento (Sul secondo postulato della teoria della relatività, in Atti della R. Acc. dei Lincei. Rendiconti, cl. di scienze fis., mat. e naturali, s. 5, XXVI [1917] pp. 118-122, e in Philosophical Magazine, s. 6, XXXV [1918], pp. 163-174; Dimostrazione sperimentale della costanza della luce emessa da una sorgente mobile, in Atti della R. Acc. dei Lincei. Rendiconti, cl. di scienze fis., mat. e naturali, s. 5, XXVII [1918], pp. 402-406, anche in Philosophical Magazine, s. 6, XXXVII [1919], pp. 145-150). La sorgente fu fatta ruotare in laboratorio alla velocità di circa 250 km/h. Il fisico inglese J. Jeans salutò tali risultati come prova irrefutabile della relatività ristretta. In seguito il M. usò tecniche ancora più raffinate - e con un sistema quasi "miniaturizzato" - nel vuoto (1934), realizzando un nuovo dispositivo interferenziale (Sur un nouveau dispositif interférentiel, in Comptes rendus de l'Académie des sciences, CIC [1934], pp. 552-554), trovando ulteriori belle conferme sperimentali a quanto ipotizzato dalla relatività speciale. La sua correttezza fu esemplare: pur convinto (come rimase per tutta la vita) che in quella teoria qualcosa non andava, ammise che i suoi esperimenti le erano favorevoli.
Il M. fu un ricercatore sostanzialmente isolato, anche se seppe avvalersi di preziose collaborazioni, tra cui quella del nipote, il fisico teorico Ettore Majorana (come mostra una lettera del 22 ag. 1936 in cui gli chiese, inutilmente, di poterlo ringraziare rendendo pubblica la sua collaborazione nelle ricerche sulla fotoresistenza dei metalli); perciò la maggior parte delle sue pubblicazioni reca solo la sua firma. Profondamente convinto, secondo la più consolidata tradizione ottocentesca, che la "buona fisica" poteva emergere solo nell'attività di laboratorio, le dedicò l'intera esistenza. Da questo punto di vista, per lui le teorie nate al principio del Novecento sarebbero rimaste qualcosa di provvisorio finché la loro veridicità e attendibilità fosse dimostrata da rigorosi controlli sperimentali. In tal senso si possono leggere i suoi filoni di ricerca.
A lungo (1918-23) il M. si dedicò a difficili esperimenti per rilevare un effetto di assorbimento gravitazionale da parte della materia (On gravitation. Experimental and theoretical researches, in Philosophical Magazine, s. 6, XXXIX [1920], pp. 488-504). Dato che in tutti i fenomeni fisici noti (termici, magnetici, elettrici, ottici, ecc.) la materia è uno schermo ad altra materia, producendo quindi un assorbimento degli effetti, il M. si chiese se questo avvenisse anche per gli effetti gravitazionali; tentò così di verificare l'attendibilità di una legge gravitazionale che differiva per un fattore esponenziale di decrescita da quella di I. Newton dell'inverso del quadrato della distanza. In un primo momento credette di avere trovato una brillante conferma, ma successivi esperimenti su scala maggiore in cui venne riscontrato un effetto dello stesso ordine di grandezza (coefficiente di assorbimento di un miliardesimo, ma più piccolo di circa la metà come valore), non confermarono i primi risultati nella proporzione attesa. Il tema aveva e ha grande significato nella fisica, ed è collegato alle teorie gravitazionali non solo newtoniane, ma anche einsteiniane. Le prove sperimentali, comunque, non confermarono l'effetto di assorbimento gravitazionale a lungo cercato. Nel corso degli esperimenti il M. individuò un effetto inaspettato (Su un fenomeno termico residuo, in Atti della R. Acc. nazionale dei Lincei. Rendiconti, cl. di scienze fis., mat. e naturali, s. 6, IV [1926], pp. 419-424), riscontrando che alcune sostanze metalliche (per es. l'acciaio) si raffreddano più lentamente di quanto prevedevano le leggi allora note della conduzione calorifica.
Dal 1928 e per circa quindici anni il M. studiò la fotoelettricità utilizzando valvole termoioniche, anche di sua progettazione. Individuò nuovi fenomeni fotoelettrici, aprendo, si può dire, un settore che poi ebbe uno sviluppo straordinario, la spettroscopia fotoelettronica (Su di un fenomeno fotoelettrico constatabile con gli audion, ibid., VII [1928], pp. 801-806; vedi anche A new photoelectric phenomenon, in Nature, CXXX [1932], p. 241). Tra 1932 e 1938 individuò variazioni notevoli di resistenza elettrica nelle lamine metalliche sottili colpite dalla luce (Sull'azione di luce periodica su lamine metalliche sottili, in Atti della R. Acc. nazionale dei Lincei. Rendiconti, cl. di scienze fis., mat. e naturali, s. 6, XVII [1933], pp. 255 s.; Ricerche di fotoresistenza metallica, ibid., XVIII [1933], pp. 184-188; Õber die Wirkung des Lichtes auf dünne Metallamellen, in Physikalische Zeitschrift, XXXV [1934], pp. 740-744; Neue Untersuchungen über die Einwirkung des Lichtes auf dünne Metallschichten, ibid., XXXVIII [1937], pp. 663-667). In questi studi sulla fotoresistenza si avvalse per l'ultima volta della saltuaria collaborazione del nipote Ettore.
Dal 1938 il M. iniziò a occuparsi della centrifugazione degli elettroni. Essendo la conduzione elettrica nei metalli dovuta al moto degli elettroni, pensò di verificare se si potevano riscontrare effetti del movimento di tali particelle libere, o lievemente legate, grazie ad accelerazioni impresse ai metalli (Centrifugazione elettronica e fotoelettrica, in Il Nuovo Cimento, s. 7, XVII [1940], pp. 253-270). Individuò, inoltre, il fenomeno Kerr nei metalli non ferromagnetici (ibid., I [1943], pp. 120-125; ibid., II [1944], pp. 1-13).
Il M. ebbe notevoli riconoscimenti scientifici. Fu socio della Royal Institution di Londra e di molte altre società e accademie italiane e straniere; presidente della Società italiana di fisica (1925-47); contrammiraglio della Marina militare italiana; presidente dell'Accademia delle scienze dell'Istituto di Bologna dal 1947 al 1950. Oltre al premio Santoro dell'Accademia dei Lincei (1910), fu insignito con la medaglia Righi dell'Associazione elettrotecnica italiana (1940), e con il premio Mussolini de Il Corriere della sera dall'Accademia d'Italia (1940). Negli ultimi anni di vita (1948-57) il contrapporsi sempre più acceso a Einstein lo portò all'isolamento (tra i molti suoi articoli sull'argomento basti citare Sulla relatività di A. Einstein, in Atti dell'Acc. nazionale dei Lincei. Rendiconti, cl. di scienze fis., mat. e naturali, s. 8, V [1948], pp. 211-215). Secondo Didimo (cfr. R. De Benedetti, in La Stampa, 22 marzo 1995), il M. gli scrisse nel 1949: "Io sono, se non il solo che non accetti la teoria di Einstein, l'unico che francamente osa dire il suo pensiero". Fino alla fine dei suoi giorni tentò di realizzare un experimentum crucis (alla Michelson-Morley) contro la relatività einsteiniana.
Il M. può essere considerato il più grande esperto di radiotelecomunicazioni italiano dopo G. Marconi. Se il lavoro di una vita può essere concentrato in una frase, egli può essere ben rappresentato da una sua citazione da Galilei (Dialogo dei massimi sistemi, in Le opere di Galileo Galilei. Ed. nazionale, VII, Firenze 1897, p. 80) che negli anni Trenta divenne il motto della nuova aula magna dell'istituto di fisica di Bologna: "Quello che l'esperienza e il senso ci dimostra si deve anteporre ad ogni discorso ancorché ne paresse assai fondato". Il M. fu docente molto indulgente ("non bocciava mai nessuno": cfr. Didimo, cit.) e molto ammirato. Le sue lezioni, o meglio conferenze sperimentali, costituivano un vero e proprio spettacolo didattico-scientifico; le sue celebri dispense di fisica si potrebbero ancora oggi studiare con grande profitto. Fu uno fra gli ultimi sperimentatori in grado di affrontare da specialista numerosissimi campi della fisica, sia in ricerca pura sia applicata, ma "una di esse alla volta" (Le mie ricerche scientifiche, in Il Nuovo Cimento, s. 7, XVIII [1941], 2, p. 85). Espresse così lo spirito della sua ricerca e della sua vita, e la sua concezione del metodo: "Posso dire con coscienza [(] che la speranza di raggiungere qualche nuovo risultato, ed il reale, saltuario conseguimento di questo, ha per me sempre costituito la finalità vera della mia esistenza stessa" (ibid.); un "metodo particolare di ricerca, sempre basato sull'osservazione dei fatti reali, ancorché la loro vera essenza sfugga quasi sempre al semplice raziocinio umano" (Un sessantennio di ricerca scientifica nel campo della fisica, in Piccole note, recensioni e notizie, a cura dell'Istituto superiore delle Poste e delle telecomunicazioni, III [1954], 4, p. 8).
Il M. morì a Rieti il 31 luglio 1957.
Fonti e Bibl. Presso l'Archivio dell'Università di Bologna e la Biblioteca del Museo di fisica della stessa Università sono conservati, catalogati e in corso di studio molti documenti bibliografici, manoscritti e dattiloscritti del M. o da lui ricevuti, donati dai familiari, oltre a numerosi apparecchi e strumenti delle sue attività di didattica e di ricerca. G. Vallauri, Q. M., in Il Nuovo Cimento, s. 7, XVII (1940), pp. 251 s.; Q. Majorana, Le mie ricerche scientifiche, cit., pp. 71-86; Acc. nazionale dei XL, Annuario generale, Roma 1953, pp. 29-38 (s.v., con elenco delle pubblicazioni); Q. Majorana, Un sessantennio di ricerca scientifica nel campo della fisica, in Piccole note, cit., pp. 3-10; E. Perucca, Necr., in Atti dell'Acc. delle scienze di Torino, XCII (1958), pp. 161-170; Id., Commemorazione del socio Q. M., in Atti dell'Acc. nazionale dei Lincei. Rendiconti, cl. di scienze fis., mat. e naturali, XXV (1958), pp. 354-362; D. Graffi, Commemorazione dell'accademico benedettino Q. M., in Atti dell'Acc. delle scienze dell'Istituto di Bologna, Rendiconti, cl. di scienze fisiche, s. 11, VI (1959), pp. 175-188 (con lista delle pubblicazioni); G. Dragoni, Una conferma del secondo principio della relatività ristretta: gli esperimenti (1916-1934) di Q. M., in Atti del VII Congresso nazionale di storia della fisica, Milano 1987, pp. 175-188; Id., On Q. M.'s papers regarding gravitational absorption, in Proceedings of the X Course on gravitational measurements, fundamental metrology and costants, Dordrecht 1988, pp. 501-539; Id., Q. M. (1871-1957), in Figure di maestri che hanno operato nel corso del IX centenario dell'Università di Bologna, Bologna 1990, pp. 225-237; L. Atti - G. Dragoni - G. Maltese, Q. M., fisico sperimentale (con trad. inglese), in Alma Mater Studiorum, V (1992), 1, pp. 123-169; G. Dragoni - G. Maltese, Q. M. e l'assorbimento gravitazionale, in Giornale di fisica, XXXV (1994), 4, pp. 245-292; G. Dragoni - G. Maltese, The measures of mass by Q. M. in his research concerning the gravitational absorption, in Atti del Convegno internazionale "Mass and its Measurements", a cura di L. Grossi, Bologna 1995, pp. 66-72; G. Dragoni - G. Maltese, Le ricerche di Q. M. sull'assorbimento gravitazionale: il dibattito in seno alla comunità scientifica, in Atti del XIV e XV Congresso nazionale di storia della fisica, Udine, 1993 - Lecce, 1994, a cura di A. Rossi, Lecce 1995, pp. 423-458; G. Dragoni - G. Maltese, Q. M.'s research on gravitational absorption. A case study in the misinterpreted experiment tradition, in Centaurus, XXXIX (1997), pp. 141-187; R. Coisson - G. Mambriani - P. Podini, A new interpretation of Q. M.'s experiments on gravitation and a proposal for his results, in Il Nuovo Cimento, CXVII (2002), s. B, pp. 469-483; Diz. biogr. degli scienziati e dei tecnici, p. 946.