Il y a plusieurs catégories de scientifiques dans le monde ; ceux de deuxième ou troisième rang font de leur mieux mais ne vont jamais très loin. Puis il y a les premiers rangs, ceux qui font des découvertes importantes, fondamentales pour le progrès scientifique. Mais ensuite il y a les génies, comme Galilei et Newton. Majorana en était un.Ettore Majorana était un physicien théoricien italien qui a travaillé sur les masses des neutrinos. Le 25 mars 1938, il a disparu dans des circonstances mystérieuses en voyageant par bateau de Palerme à Naples. L'équation de Majorana et les fermions de Majorana sont nommés d'après lui. En 2006, le prix Majorana a été établi en sa mémoire.
Vie et travail
Doué en mathématiques
Majorana est né à Catania, en Sicile. Mathématiquement doué, il était très jeune quand il a rejoint l'équipe d'Enrico Fermi à Rome en tant que l'un des « garçons de Via Panisperna », qui ont pris leur nom de l'adresse de la rue de leur laboratoire.
L'oncle de Majorana, Quirino Majorana, était également physicien.
Il a commencé ses études universitaires en ingénierie en 1923 mais a changé pour la physique en 1928 à l'instigation d'Emilio Segrè.:69–72 Les premiers articles de Majorana traitaient de problèmes en spectroscopie atomique.
Premiers articles académiques publiés
Le premier article de Majorana, publié en 1928, a été écrit quand il était étudiant de premier cycle et coécrit par Giovanni Gentile, Jr., professeur adjoint à l'Institut de physique de Rome. Ce travail était une application quantitative précoce à la spectroscopie atomique du modèle statistique atomique de Fermi, maintenant connu sous le nom de modèle Thomas–Fermi, en raison de sa description contemporaine par Llewellyn Thomas.
Dans cet article, Majorana et Gentile ont effectué des calculs ab initio dans le contexte de ce modèle qui ont donné un bon compte des énergies d'électrons de cœur observées expérimentalement du gadolinium et de l'uranium, et de la division de structure fine des raies du césium observées dans les spectres optiques. En 1931, Majorana a publié le premier article sur le phénomène d'autoionisation dans les spectres atomiques, désigné par lui comme « ionisation spontanée » ; un article indépendant la même année, publié par Allen Shenstone de l'Université de Princeton, a désigné le phénomène comme « auto-ionisation », un nom d'abord utilisé par Pierre Auger. Ce nom est devenu conventionnel, sans trait d'union.
Majorana a obtenu sa Laurea en physique à l'Université de Rome La Sapienza en 1929.
En 1932, il a publié un article dans le domaine de la spectroscopie atomique concernant le comportement des atomes alignés dans des champs magnétiques variant dans le temps. Ce problème, également étudié par I.I. Rabi et d'autres, a conduit à une sous-branche importante de la physique atomique, celle de la spectroscopie radiofréquence. La même année, Majorana a publié son article sur une théorie relativiste de particules avec un moment intrinsèque arbitraire, dans lequel il a développé et appliqué des représentations dimensionnelles infinies du groupe de Lorentz, et a donné une base théorique pour le spectre de masse des particules élémentaires. Comme la plupart des articles de Majorana en italien, il a langui dans une obscurité relative pendant plusieurs décennies.
Des expériences en 1932 par Irène Joliot-Curie et Frédéric Joliot ont montré l'existence d'une particule inconnue qu'ils ont suggéré être un rayon gamma. Majorana a été le premier à interpréter correctement l'expérience comme exigeant une nouvelle particule qui avait une charge neutre et une masse à peu près identique à celle du proton ; cette particule est le neutron. Fermi lui a dit d'écrire un article, mais Majorana ne s'en est pas préoccupé. James Chadwick a prouvé l'existence du neutron par l'expérience plus tard cette année-là, et a reçu le prix Nobel pour cette découverte.
Majorana était connu pour ne pas chercher le crédit pour ses découvertes, considérant son travail comme banal. Il n'a écrit que neuf articles au cours de sa vie.
Travail avec Heisenberg, maladie, isolement
« À l'instigation de Fermi, Majorana a quitté l'Italie au début de 1933 avec une bourse du Conseil national de la recherche. À Leipzig, en Allemagne, il a rencontré Werner Heisenberg. Dans les lettres qu'il a écrites par la suite à Heisenberg, Majorana a révélé qu'il avait trouvé en lui, non seulement un collègue scientifique, mais un ami personnel chaleureux.':71 Les nazis étaient venus au pouvoir en Allemagne à l'arrivée de Majorana là-bas. Il a travaillé sur une théorie du noyau publiée en allemand en 1933 qui, dans son traitement des forces d'échange, représentait un développement supplémentaire de la théorie du noyau d'Heisenberg.
Majorana a également voyagé à Copenhague, où il a travaillé avec Niels Bohr, un autre lauréat du prix Nobel, et un ami et mentor d'Heisenberg.
« À l'automne 1933, Majorana est revenu à Rome en mauvaise santé, ayant développé une gastrite aiguë en Allemagne et apparemment souffrant d'épuisement nerveux. Mis à un régime strict, il est devenu reclus et s'est montré dur dans ses rapports avec sa famille. À sa mère, avec qui il avait auparavant partagé une relation chaleureuse, il avait écrit d'Allemagne qu'il ne l'accompagnerait pas à leurs vacances estivales coutumières au bord de la mer. Apparaissant moins fréquemment à l'institut, il a bientôt à peine quitté sa maison ; le jeune physicien prometteur était devenu un ermite. Pendant près de quatre ans, il s'est isolé des amis et a cessé de publier.':71
Travail final
Au cours de ces années, au cours desquelles il a publié peu d'articles, Majorana a écrit de nombreux petits ouvrages sur la géophysique, l'ingénierie électrique, les mathématiques et la relativité. Ces articles non publiés, conservés à la Domus Galileiana à Pise, ont récemment été édités par Erasmo Recami et Salvatore Esposito.
Il est devenu professeur titulaire de physique théorique à l'Université de Naples en 1937, sans avoir besoin de passer un examen en raison de sa « haute réputation de compétence singulière atteinte dans le domaine de la physique théorique », indépendamment des règles de concurrence.
Le dernier article publié de Majorana, en 1937, cette fois en italien, était une élaboration d'une théorie symétrique des électrons et des positons.
En 1937, Majorana a prédit que dans la classe de particules connues sous le nom de fermions, il devrait y avoir des particules qui sont leurs propres antiparticules. C'est le soi-disant fermion de Majorana.
La solution de l'équation de Majorana donne des particules qui sont leur propre antiparticule, maintenant appelées fermions de Majorana. En avril 2012, certaines des prédictions de Majorana peuvent avoir été confirmées dans des expériences sur des dispositifs de fil hybrides semi-conducteur-supraconducteur. Ces expériences pourraient potentiellement conduire à une meilleure compréhension de la mécanique quantique et pourraient aider à construire un ordinateur quantique. Il y a aussi eu de la spéculation que au moins une partie de la « masse manquante » dans l'univers, qui ne peut être détectée que par l'inférence de ses influences gravitationnelles, pourrait être composée de particules de Majorana.
Travail sur les masses des neutrinos
Majorana a fait un travail théorique clairvoyant sur les masses des neutrinos, un sujet actuellement actif de recherche.
Disparition en mer et explications suggérées
Majorana a disparu dans des circonstances inconnues lors d'un voyage en bateau de Palerme à Naples le 25 mars 1938. Malgré plusieurs enquêtes, son corps n'a pas été retrouvé et son sort est toujours incertain. Il avait apparemment retiré tout son argent de son compte bancaire avant de faire son voyage à Palerme. Il aurait pu voyager à Palerme en espérant visiter son ami Emilio Segrè, professeur à l'université là-bas, mais Segrè était en Californie à ce moment-là. Le jour de sa disparition, Majorana a envoyé le message suivant à Antonio Carrelli, directeur de l'Institut de physique de Naples :
Cher Carrelli,
J'ai pris une décision qui est devenue inévitable. Il n'y a pas un soupçon d'égoïsme, mais je réalise quel trouble ma disparition soudaine vous causera ainsi qu'aux étudiants. Pour cela aussi, je vous demande pardon, mais surtout pour avoir trahi la confiance, l'amitié sincère et la sympathie que vous m'avez données au cours des derniers mois.
Je vous demande de me rappeler à tous ceux que j'ai appris à connaître et à apprécier à votre Institut, en particulier Sciuti : je garderai un souvenir agréable de vous tous au moins jusqu'à 23 heures ce soir, peut-être plus tard aussi.
— E. Majorana
Ceci a été rapidement suivi par un télégrame annulant ses plans antérieurs. Il a apparemment acheté un billet de Palerme à Naples et n'a jamais été revu.
Plusieurs explications possibles de sa disparition ont été proposées, dont :
Résumés étendus et enquêtes
L'écrivain italien Leonardo Sciascia a résumé certains des résultats de ces enquêtes et ces hypothèses, cependant, certaines des conclusions de Sciascia ont été réfutées par certains anciens collègues de Majorana, dont E. Amaldi et E. Segrè.
Recami examine critiquement diverses hypothèses sur la disparition de Majorana, diverses explications rivales concernant la disparition de Majorana, y compris celles avancées par Sciascia, et présente des preuves suggestives pour la proposition que Majorana a voyagé en Argentine.
Le philosophe italien Giorgio Agamben a également récemment publié un livre qui examine le cas de la disparition de Majorana.
Affaire rouverte par le Bureau du procureur de Rome et fermée avec prétendue émigration au Venezuela
En mars 2011, les médias italiens ont rapporté que le Bureau du procureur de Rome avait annoncé une enquête sur la déclaration faite par un témoin sur une rencontre avec Majorana à Buenos Aires dans les années suivant la Seconde Guerre mondiale. Le 7 juin 2011, les médias italiens ont rapporté que le RIS des Carabinieri avait analysé une photographie d'un homme prise en Argentine en 1955, trouvant dix points de similitude avec le visage de Majorana.
Le 4 février 2015, le Bureau du procureur de Rome a publié une déclaration déclarant que Majorana était vivant entre 1955 et 1959, vivant à Valencia, Venezuela. Ces dernières conclusions, basées sur de nouvelles preuves, ont amené le Bureau à déclarer l'affaire officiellement fermée, n'ayant trouvé aucune preuve criminelle liée à sa disparition qui était probablement un choix personnel.
Commémoration du centenaire
L'année 2006 marquait le centenaire de Majorana.
Une conférence internationale sur « L'héritage d'Ettore Majorana et la physique du XXIe siècle » a été tenue en commémoration du centenaire de la naissance de Majorana à Catania, 5–6 octobre 2006. Les actes de la conférence avec des articles de scientifiques internationaux de haut rang 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, et Antonino Zichichi ont été publiés par POS Proceedings of Science de SISSA, édité par Andrea Rapisarda président, Paolo Castorina, Francesco Catara, Salvatore Lo Nigro, Emilio Migneco, Francesco Porto, et Emanuele Rimini.
Un livre commémoratif de ses neuf articles collectés, avec commentaires et traductions en anglais, a été publié par la Société physique italienne en 2006.
Également pour commémorer le centenaire, le journal, Electronic Journal of Theoretical Physics] EJTP, a publié un numéro spécial de vingt articles dédiés au développement moderne de l'héritage de Majorana. L'Electronic Journal of Theoretical Physics a également établi un prix en sa mémoire pour marquer le centenaire. La médaille Majorana ou le prix Majorana est un prix annuel pour les chercheurs qui ont montré une créativité particulière, un sens critique et une rigueur mathématique en physique théorique—au sens le plus large. Les destinataires du prix Majorana 2006 étaient Erasmo Recami Université de Bergame et INFN et George Sudarshan Université du Texas ; du prix Majorana 2007 : Lee Smolin Institut Périmètre pour la physique théorique, Canada, Eliano Pessa Centro Interdipartimentale di Scienze Cognitive, Università di Pavia et Dipartimento di Psicologia, Università di Pavia Piazza Botta, Italie et Marcello Cini Dipartimento di Fisica, Università La Sapienza, Roma, Italie.
