Edwin McMillan: L'uomo che ha dato il nome del pianeta all'elemento

Nel maggio 1940, lavorando su un ciclotrone di Berkeley costruito principalmente per frantumare atomi piuttosto che per crearne, Edwin McMillan e il chimico Philip Abelson isolarono una sostanza mai vista prima: il primo elemento mai creato oltre l'uranio nella tavola periodica. Lo chiamarono nettunio, perché Nettuno è il pianeta oltre Urano: un piccolo scherzo con enormi conseguenze, poiché aprì l'era transuranica che avrebbe presto portato al plutonio, il materiale al centro della bomba atomica.

La formazione di un fisico californiano

McMillan nacque il 18 settembre 1907 a Redondo Beach, in California, figlio di un medico, e crebbe assorbendo la scienza quasi per prossimità. Ottenne la laurea triennale e il master al Caltech nel 1928 e 1929, poi si trasferì a est per il dottorato a Princeton, completato nel 1932 sotto Edward Condon con una tesi sulla deflessione di un fascio molecolare in un campo elettrico non uniforme: un lavoro di fisica precisa e ricco di strumenti che prefigurava il temperamento sperimentale che avrebbe portato a Berkeley. Entrò al Radiation Laboratory dell'Università della California, Berkeley nel 1932 e vi rimase, in una veste o nell'altra, per il resto della sua carriera, passando da istruttore nel 1935 a professore ordinario nel 1946 e infine a direttore dell'intero laboratorio dal 1958 al 1973.

Il nettunio e la frontiera dei transuranici

La scoperta del nettunio rispose a un enigma lasciato dai precedenti esperimenti di bombardamento dell'uranio di Enrico Fermi, che avevano prodotto misteriosi sottoprodotti radioattivi che nessuno riusciva a identificare. McMillan e Abelson pubblicarono il loro risultato, intitolato semplicemente "Radioactive Element 93", su Physical Review il 27 maggio 1940. Non fu una curiosità isolata: la scoperta diede a Glenn Seaborg, che lavorava nello stesso laboratorio, la pista diretta che produsse il plutonio più tardi quello stesso anno. Per quella scoperta congiunta degli elementi transuranici, McMillan e Seaborg condivisero il Premio Nobel per la Chimica nel 1951 "per le loro scoperte nella chimica degli elementi transuranici". Altri lavori di laboratorio di McMillan inclusero l'identificazione degli isotopi ossigeno-15 e berillio-10, quest'ultimo notevole per un'emivita di circa 1,39 milioni di anni.

Gli anni della guerra e la bomba

La carriera di McMillan si incrociò direttamente con il Progetto Manhattan. Aiutò a stabilire le specifiche tecniche per il nuovo laboratorio a Los Alamos, reclutò personale scientifico tra cui Richard Feynman e Robert Wilson, e servì come vice capo dello sforzo per sviluppare un'arma nucleare a tipo cannone prima di passare al lavoro di progettazione dell'implosione. Fu presente al test Trinity il 16 luglio 1945, osservando la prima detonazione di un dispositivo costruito su una fisica che lui stesso aveva contribuito a rendere possibile. Era una posizione strana per un uomo la cui scoperta simbolo, solo cinque anni prima, era stata inquadrata pubblicamente come una questione di pura curiosità scientifica sulla tavola periodica.

L'invenzione del sincrotrone

Il secondo grande contributo di McMillan arrivò lo stesso anno del Trinity. Nel 1945 elaborò il principio di "stabilità di fase", un metodo per temporizzare i campi elettrici acceleranti in un acceleratore di particelle in modo che le particelle che arrivano leggermente in anticipo o in ritardo vengano automaticamente riportate in sincronia. L'intuizione rese possibile costruire sincrotroni e sincrociclotroni in grado di raggiungere energie molto più elevate rispetto ai ciclotroni precedenti, le cui particelle perdevano il passo con il campo accelerante man mano che si avvicinavano alla velocità della luce. Il fisico sovietico Vladimir Veksler aveva pubblicato un'idea molto simile nel 1944, e i due uomini — che svilupparono il concetto indipendentemente, sui lati opposti di un confine bellico chiuso — condivisero il premio Atoms for Peace nel 1963 in riconoscimento di ciò.

Carriera successiva e onorificenze

McMillan ha continuato a dirigere il Radiation Laboratory di Berkeley (in seguito Lawrence Berkeley Laboratory) per quindici anni, ha presieduto la National Academy of Sciences dal 1968 al 1971 e ha persino lavorato al CERN dopo il suo pensionamento formale, contribuendo agli esperimenti sul momento magnetico del muone nel 1974 e 1975. Deteneva nove brevetti statunitensi, incluso quello per il sincrociclotrone stesso, e ha ricevuto la National Medal of Science nel 1990, un anno prima della sua morte. Sposò Elsie Walford Blumer nel 1941; i loro tre figli gli sopravvissero. Subì un ictus nel 1984 e morì il 7 settembre 1991 a El Cerrito, in California, per complicazioni legate al diabete. La sua medaglia Nobel è conservata presso il National Museum of American History dello Smithsonian.

Perché Edwin è definito un genio

La pretesa di genio di McMillan è più quella di un artigiano che di un visionario: non inseguiva una grande unificazione o una nuova teoria della materia, risolveva problemi strumentali concreti — come mantenere le particelle sincronizzate mentre si avvicinano alla velocità della luce, come identificare un debole segnale radioattivo sepolto nei detriti del ciclotrone — e ogni soluzione finiva per riordinare un campo. La citazione del comitato Nobel era per una scoperta specifica, non per un corpo di teoria, e gli storici della fisica gli hanno generalmente attribuito un giudizio sperimentale meticoloso ed esigente piuttosto che una travolgente originalità concettuale. Il controargomento onesto a qualsiasi etichetta di "genio" è che entrambi i suoi risultati simbolo hanno avuto rivali vicini e simultanei: Abelson ha condiviso il merito pieno per il nettunio e Veksler è arrivato alla stabilità di fase in modo indipendente quasi nello stesso momento, il che suggerisce che le idee fossero, in un certo senso, pronte per essere trovate da qualsiasi sperimentatore sufficientemente attento che lavorasse allo stesso problema. Ciò che è innegabile è la densità di risultati consequenziali e verificabili che McMillan ha prodotto in quattro decenni sullo stesso banco di laboratorio, e la disciplina necessaria per trasformare due enigmi fisici completamente diversi — chimica nucleare e accelerazione delle particelle — in macchine funzionanti nello stesso arco di cinque anni.

Eredità

Ogni sincrotrone moderno, dagli acceleratori ospedalieri per il trattamento del cancro agli anelli di potenziamento del Large Hadron Collider, discende dall'intuizione della stabilità di fase di McMillan, e la scoperta del nettunio rimane il capitolo di apertura della chimica transuranica che definisce la scienza nucleare oggi. Suo nipote, il fisico John Clauser, avrebbe poi vinto il suo Premio Nobel per la Fisica nel 2022, estendendo un filo familiare di rigore sperimentale attraverso le generazioni.