Centro Dipartimentale Bruno Pontecorvo

Bruno si laurea in fisica, con il massimo dei voti il 10 Novembre 1933. Con Emilio Segrè ed Edoardo Amaldi si occupa di problemi di spettroscopia atomica, e solo nell'estate del 1934 partecipa alle ricerche di Fermi sulla radioattività indotta dal bombardamento di neutroni. Il 20 Ottobre di quello stesso anno, Fermi e il suo gruppo scopromo l'effetto del rallentamento dei neutroni. I neutroni, che passano attraverso sostanze idrogenate, come la paraffina e l'acqua, producono uno straordinario aumento della radioattività indotta.
Il primo novembre 1934 Bruno viene nominato assistente incaricato presso l'Istituto di Fisica della Regia Università di Roma. Vi rimane fino al 19 marzo 1936 quando vince una borsa di studio del Ministero dell'Educazione Nazionale. La scelta della destinazione dove trascorrere i 6 mesi della borsa di studio, non è facile. A seguito dell'invasione dell'Etiopia, all'Italia sono state appena imposte pesanti sanzioni economiche e il governo fascista individua nell'Inghilterra il maggior responsabile. Per questa ragione i prestigiosi laboratori di Cambridge sono esclusi. Pontecorvo si dimette dall'incarico di assistente e decide di recarsi a Parigi all'Institut du Radium e in seguito al Collège de France. Grazie ad una lettera di presentazione di Enrico Fermi entra in contatto con Frédéric e Irène Joliot-Curie, rispettivamente genero e figlia di Pierre e Marie Curie. In Francia prosegue con successo gli studi sui neutroni lenti.
Scaduta la borsa italiana, i francesi offrono a Pontecorvo di restare. Lui accetta decidendo di non rientrare in Italia nonostante nel 1937 fosse stato bandito a Roma un concorso per un posto di assistente a tempo indeterminato. Sotto la guida di Joliot compie importanti ricerche sulla fosforescenza nucleare e l'isomeria nucleare che gli varranno il premio Curie-Carnegie. Nel laboratorio dei Joliot-Curie Bruno impara nuove tecniche di accelerazione delle particelle, vede nuovi rivelatori, e ha la possibilità di seguire le nuove scoperte. Sfrutta le competenze francesi nella realizzazione di generatori di Alta Tensione per produrre intense sorgenti di raggi X con cui studia il fenomeno dell'isomeria nucleare. Alla luce degli interessanti risultati, la borsa di studio francese è rinnovata ogni sei mesi fino al dicembre del 1939, dopo lo scoppio della seconda guerra mondiale.
A Parigi Pontecorvo abita in una modesta stanza dell'Hôtel des Grands Hômmes in Piazza del Pantheon a pochi passi dall'Istitut du Radium dove lavora. È il centro del quartiere latino, dove sorgono La Sorbonne, l'Ecole Polythéchnique, il Collège de France e intorno una moltitudine di laboratori privati, botteghe e atelier.
Nel clima del Front Populaire e della guerra di Spagna comincia a interessarsi di politica. Gran parte dei suoi colleghi sono di sinistra. Irène Joliot è membro del governo del socialista Léon Blum, il marito Frédéric un attivo comunista. Grazie a suo cugino, Emilio Sereni, intellettuale e dirigente del PCI, rifugiatosi in Francia perchè perseguitato dal regime fascista, Bruno stabilisce rapporti con gli emigrati politici e nell'agosto del 1939, in presenza di Luigi Longo, si iscrive al Partito Comunista Italiano.
Diviene molto amico del fisico Sergio De Benedetti, anche lui ebreo, stretto collaboratore di Bruno Rossi nello studio dei raggi cosmici.
De Benedetti si trova a Parigi per colpa delle leggi razziali promulgate in Italia nel novembre 1938 e per le quali ha perso l'incarico di assistente universitario all'Istituto di Fisica di Padova.
Nella sua autobiografia De Benedetti parla a lungo della profonda amicizia e della stima che lo legano a Pontecorvo: "Non potei fare a meno di condividere l'opinione che avevo sentito emettere al laboratorio. Bruno era di un'intelligenza ben superiore a quella della maggioranza dei nostri colleghi: aveva una profonda penetrazione dei problemi scientifici. La qualità per cui si era guadagnato la simpatia di tutti era la sua vitalità accompagnata da una grande spontaneità. Lavorava soltanto quando ne aveva voglia, cioè quando aveva per la testa un problema interessante che voleva risolvere."
Bruno è affascinato dal nuovo ambiente decisamente più democratico e variegato rispetto a Pisa e Roma: "Mi colpì molto la generale promiscuità, la presenza di tanta gente di colore, il gran numero di ragazze che frequentavano l'Università, il loro atteggiamento così disinvolto. Ma soprattutto mi colpirono gli operai. A Parigi c'erano gli operai, si riconoscevano fisicamente e frequentavano gli stessi locali dove andavamo noi studenti e intellettuali. Mangiavano al nostro fianco, tranquillamente. A Roma credo di non aver mai visto un operaio. [...] certo non avevo mai mangiato alla stessa tavola con loro." [M. Mafai - Il lungo freddo]
Pochi mesi dopo il suo arrivo, conosce una bella studentessa svedese, Marianne Nordblom, con la quale stabilisce una relazione molto stretta che lo porterà al matrimonio e ben presto alla nascita del loro primo figlio, Gil, il nome del fratello a cui Bruno è molto legato. Anche Gilberto Pontecorvo, detto Gillo, è in Francia. Giuntovi non ancora ventenne, nel 1938, con la scusa di partecipare ad un torneo di tennis, sport molto amato in famiglia e di cui Bruno è un vero campione, decide di non far ritorno in Italia dove da poco sono state promulgate le leggi razziali. È con lui e con gli amici Lauria e De Benedetti che, il 13 giugno 1940 con la Wermacht alle porte di Parigi, Bruno fugge in bicicletta verso il sud della Francia dopo aver mandato, con il treno, la moglie ed il figlio a Tolosa a casa della sorella Giuliana e del marito Duccio Tabet.
Con la famiglia attraversa la Spagna in treno per giungere a Lisbona, unico luogo sicuro per imbarcarsi, il 9 agosto, verso gli Stati Uniti, ritenuto ormai il solo Paese dove poter continuare a lavorare e sopravvivere. I Pontecorvo arrivano a New York con la motonave Quanza il 20 agosto 1940. Due giorni dopo Bruno compie 27 anni ma ha già alle spalle un'ottima fama di fisico nucleare ed una grande esperienza. Da mesi attraverso Fermi e Joliot-Curie sta cercando di avere un contratto di lavoro, condizione necessaria per poter entrare negli USA. Dopo un contatto con la Westinghouse non andato a buon fine, ha ottenuto per mezzo di Emilio Segrè una proposta dalla Well Surveys Inc., una compagnia che si occupa di ricerche petrolifere. Dovrà sviluppare nuove tecnologie per l'individuazione di giacimenti di petrolio. Stabilitosi a Tulsa, in Oklahoma, lavora alla realizzazione di una delle più importanti applicazioni pratiche derivanti dalla scoperta del neutrone: il carotaggio neutronico dei pozzi petroliferi.
Questo tipo di carotaggio, molto più efficiente dei metodi tradizionalmente usati, sfrutta il fatto che diversi tipi di roccia si comportano in modo diverso quando sono bombardati dai neutroni emessi da una sorgente portata in profondità nel pozzo esplorativo. Oltre ad essere il primo esempio di una applicazione pratica del brevetto di Fermi sui neutroni lenti, del 1934, questa invenzione ha reso più facile il processo di individuazione e di estrazione non solo del petrolio ma anche dell'Uranio.
Nel 1943 Pontecorvo e sua moglie Marianne si trasferiscono in Canada, a Montreal. Qui nascono, nel 1944, il secondogenito Tito Nils e, nel 1945, il terzogenito Antonio.
Mentre Fermi e Segrè sono reclutati nel progetto Manhattan, che mise a punto gli ordigni atomici destinati a porre fine al conflitto con il Giappone con il bombardamento di Hiroshima e Nagasaki dell'agosto 1945, Pontecorvo entra a far parte del progetto anglo-canadese Tube Alloys dove partecipa alla progettazione, e in seguito, ai test del reattore nucleare NRX (National Research Experimental Reactor) ad uranio e acqua pesante presso il nuovo laboratorio di Chalk River, nella provincia dell'Ontario. Il reattore, concepito per produrre materiale fissile per la bomba atomica, entra in funzione solo nel 1947 e Bruno è uno dei quattro fisici a cui è permesso di entrare nella sua sala di controllo.
Insieme agli scienziati inglesi e canadesi, al progetto partecipano alcuni dei fisici da lui conosciuti a Parigi come Hans von Halban e Lew Kowarski che hanno lavorato alla fissione nucleare insieme a Francis Perrin e Frédéric Joliot-Curie. Nel 1940 il gruppo francese aveva osservato che l'acqua pesante era un ottimo moderatore dei neutroni prodotti nel processo di fissione e attraverso il Ministero degli Armamenti aveva acquistato dalla compagnia idroelettrica norvegese Norsk Hydro l'unico quantitativo di acqua pesante esistente in Europa (185 kg). Per evitare il rischio che cadesse in mano ai tedeschi, il 19 giugno del 1940 l'acqua pesante era stata trasferita segretamente in Gran Bretagna ed in seguito in Canada.
Durante il periodo canadese, Pontecorvo continua i suoi studi di fisica fondamentale, in particolare sull'interazione debole che da sempre lo aveva affascinato e alla cui comprensione aveva dato contributi fondamentali. Nel 1947, con il famoso esperimento di Conversi, Pancini, Piccioni (Phys Rev 71, 1947) e l'interpretazione fatta da Fermi, insieme a Teller e Weisskopf, si capisce che il mesotrone prodotto nei raggi cosmici non è la particella di Yukawa (il pione) poiché non interagisce forte con i nuclei dell'atmosfera bensì in modo molto, ma molto più debole. Dopo aver letto l'articolo di Fermi e collaboratori "The capture of negative mesotrons in matter" Pontecorvo pubblica su Physical Review l'articolo "Nuclear capture of mesons and mesons decay". Nell'articolo Pontecorvo osserva che "la probabilità di cattura di un mesone negativo è dell'ordine della probabilità dei processi di cattura-K ordinari, quando si considera la differenza nell'energia di disintegrazione e nei volumi del K-shell e dell'orbita del mesone", e suggerisce che "esiste una fondamentale analogia tra i processi del decadimento β^- e i processi di emissione ed assorbimento dei mesoni carichi".
È l'intuizione alla base della "Universalità delle interazioni deboli".
Sfortunatamente l'articolo non ha un grande eco e 2 anni dopo Giampietro Puppi introduce il concetto di "Universalità delle interazioni deboli" senza fare alcun riferimento alle precedenti idee Pontecorvo.
Tra i problemi di progettazione del reattore, lo studio di nuovi rivelatori e la misura delle sezioni d'urto di interazione nucleare, Pontecorvo riesce a eseguire con il collega Ted Hincks accurate misure sui raggi cosmici dalle quali trae la convinzione che gli elettroni osservati provengono dal decadimento in volo dei muoni e sviluppa nuovi contatori proporzionali con grande amplificazione nel gas.
Bruno si pone anche il problema di rivelare il neutrino, la particella ipotizzata da Pauli nel 1930 il quale annotò nel suo diario: "oggi ho fatto qualcosa che nessun fisico teorico dovrebbe mai fare nella sua vita: ho previsto qualcosa che non verrà mai scoperto sperimentalmente." Il neutrino è infatti una particella molto elusiva e per questo molto difficile da rivelare.
Per osservare il neutrino Pontecorvo propone un esperimento basato su un metodo radiochimico, la trasmutazione cloro-argon attraverso la reazione ³⁷Cl + ν → ³⁷Ar + e^-. È un'idea geniale che solo dopo molti anni verrà ripresa e messa in pratica da Ray Davis che prenderà per questo il Nobel nel 2002.
Bruno rimane in Canada fino al gennaio 1949 quando, ormai cittadino britannico, si trasferisce in Inghilterra per lavorare all'A.E.R.E (Atomic Energy Research Establishment), il centro di ricerche nucleari di Harwell diretto da John Cockcroft. Nel settembre 1949 partecipa alla Conferenza Internazionale di Basilea-Como sulla fisica nucleare, l'elettrodinamica quantistica e i raggi cosmici, organizzata congiuntamente dalla Società di Fisica italiana e svizzera.
Il soggiorno di Bruno ad Harwell dura solo poco più di un anno. All'inizio del 1950 gli viene offerta una cattedra all'Università di Liverpool dove è in costruzione un grande sincrociclotrone. Skinner, il direttore del dipartimento di fisica, è convinto che Pontecorvo sia il candidato ideale per condurre le attività sperimentali. Dopo una breve visita a Liverpool Bruno accetta decidendo di trasferirvisi in autunno, dopo una vacanza estiva in Italia. Il 25 luglio 1950 parte in auto con la sua famiglia. I Pontecorvo trascorrono la maggior parte del tempo al mare vicino a Roma, e solo verso la fine di agosto, dopo il trentasettesimo compleanno di Bruno, si trasferiscono a Roma. Lì, il 29 agosto presso un'Agenzia della Scandinavian Airlines, acquista cinque biglietti di andata e ritorno per Stoccolma che paga il giorno dopo con la considerevole somma di seicento dollari in contanti. Il 1 settembre i Pontecorvo si imbarcano per la capitale svedese, Non faranno mai visita alla madre di Marianne ma scompariranno dietro la cortina di ferro.
Oggi sappiamo che Bruno andò a lavorare in un nuovo laboratorio di Fisica Sperimentale a Dubna, a 150 km a nord di Mosca, ma per 5 lunghi anni di lui, e della sua famiglia, non si seppe nulla.
In Unione Sovietica continuò le sue ricerche in fisica delle particelle elementari e in particolare i suoi studi sui neutrini. Fu direttore del Laboratorio di Problemi Nucleari di Dubna (JINR), professore di fisica delle particelle all'Università di Mosca, membro dell'Accademia delle Scienze dell'Unione Sovietica, membro straniero dell'Accademia dei Lincei e dottore honoris causa di numerose università. Affetto dal morbo di Parkinson per diversi anni, morì a Dubna il 24 settembre 1993 all'età di ottant'anni. Samoil Bilenky, stretto collaboratore e grande amico di Pontecorvo, lo ricorda con queste parole: "Bruno Pontecorvo era un vero scienziato nel senso classico e migliore del termine: la sua ampia e profonda conoscenza, il suo amore per la fisica, la suo geniale intuizione e la sua capacità di comprendere problemi complicati in modo semplice e chiaro erano doni di Dio ".