Masatoshi Koshiba: L'uomo che ha sentito morire una stella

Un serbatoio di acqua ultrapura sepolto in profondità in una miniera giapponese, costruito per osservare il decadimento dei protoni, ha catturato qualcos'altro: una manciata di particelle fantasma provenienti da una stella in esplosione nella Grande Nube di Magellano. In quell'istante nel 1987, l'astronomia ha acquisito un secondo senso. Per la prima volta un evento cosmico è stato osservato da qualcosa di diverso dalla luce, ed è nata l'astronomia dei neutrini. Il fisico che aveva insistito affinché il rivelatore fosse costruito in quel modo era stato, da studente, quasi in fondo alla sua classe.

Primi anni

Koshiba è nato il 19 settembre 1926 a Toyohashi, figlio di Toshio, un ufficiale militare, e Hayako Koshiba. Sua madre morì quando lui aveva tre anni e suo padre sposò la sorella maggiore di lei. È cresciuto a Yokosuka e ha frequentato la scuola superiore a Tokyo. La sua prima passione era la letteratura tedesca, non la fisica; ha cambiato strada, secondo le sue stesse parole, in risposta ai commenti scoraggianti di un insegnante: un atto di dispetto che ha reindirizzato una carriera. Alla Prima Scuola Superiore ha avuto difficoltà accademiche tali da richiedere lezioni private dal suo compagno di stanza, Kozo Kuchitsu.

Formazione

Si è laureato all'Università di Tokyo nel 1951 ed è andato negli Stati Uniti come borsista Fulbright, conseguendo il dottorato in fisica all'Università di Rochester nel 1955. È seguita un'associazione di ricerca all'Università di Chicago dal 1955 al 1958, e dal 1959 al 1962 ha servito come direttore ad interim del Laboratorio di fisica delle alte energie e radiazioni cosmiche di Chicago. Il suo mentore in Giappone era Sin-Itiro Tomonaga, a sua volta premio Nobel, che ha anche fatto da intermediario per il matrimonio di Koshiba. Ha sposato Kyoko Kato, curatrice di un museo d'arte, alla fine degli anni '50; hanno avuto un figlio e una figlia.

È tornato all'Università di Tokyo come professore associato presso l'Istituto di studi nucleari nel 1958, ha ottenuto una cattedra completa nel 1970 ed è diventato emerito nel 1987. Ha poi insegnato all'Università Tokai dal 1987 al 1997 e in seguito ha servito come consulente senior del Centro internazionale di fisica delle particelle elementari.

Kamiokande

Il rivelatore che Koshiba ha progettato con Masayuki Nakahata e Atsuto Suzuki mirava a rispondere a una domanda diversa: se i protoni decadono, come previsto da alcune teorie di grande unificazione. Kamiokande non ha mai visto morire un protone. Ciò che poteva fare, una volta adattato, era registrare i neutrini: particelle che interagiscono così debolmente che trilioni attraversano il corpo umano ogni secondo senza effetto, e che quindi richiedono migliaia di tonnellate di acqua schermata e un esercito di tubi fotomoltiplicatori per catturarne anche solo alcuni.

Ha confermato che i neutrini sono generati dalla fusione nucleare nel Sole, il che è stata un'osservazione diretta del processo che alimenta la stella. Ne ha anche contati meno di quanto richiesto dalla teoria solare. Quel deficit, il problema dei neutrini solari, è diventato una delle anomalie più acute della fisica: o il modello del Sole era sbagliato, o qualcosa accadeva ai neutrini lungo il percorso.

Supernova 1987A

Poi, nel 1987, una stella è esplosa nella Grande Nube di Magellano e Kamiokande ha registrato i suoi neutrini. L'importanza è difficile da sopravvalutare. Ogni precedente osservazione dell'universo era stata fatta con la radiazione elettromagnetica. Qui c'era una violenta morte stellare riportata da particelle che erano fuoriuscite dal nucleo in collasso stesso, trasportando informazioni che nessun fotone poteva fornire. L'astronomia dei neutrini è iniziata con quella rilevazione.

Super-Kamiokande

Un successore più grande, Super-Kamiokande, è entrato in funzione nel 1996 e ha risolto la questione dei neutrini solari. Ha dimostrato l'oscillazione dei neutrini: che i neutrini cambiano tra i loro tre tipi durante il volo. Il Sole ne produceva esattamente quanti la teoria diceva; i rivelatori precedenti erano semplicemente stati ciechi alle varietà in cui si erano trasformati lungo il percorso. Poiché solo le particelle con massa possono oscillare, il risultato ha ribaltato l'ipotesi consolidata che il neutrino sia privo di massa e ha forzato una revisione del Modello Standard.

Riconoscimenti

Gli onori sono arrivati costantemente: l'Ordine al Merito della Repubblica Federale di Germania nel 1985, i premi Asahi e Nishina Memorial nel 1987, il Premio dell'Accademia del Giappone nel 1989, il Premio Humboldt e l'Ordine della Cultura del Giappone nel 1997, il Premio Wolf per la fisica nel 2000. Nel 2002 ha condiviso il Premio Nobel per la fisica con Raymond Davis Jr. e Riccardo Giacconi "per i contributi pionieristici all'astrofisica, in particolare per la rilevazione dei neutrini cosmici", insieme al Premio Panofsky in quell'anno e alla Medaglia Benjamin Franklin nel 2003. Il giorno dopo l'annuncio del suo Nobel, il chimico Koichi Tanaka ha vinto il premio per la Chimica: il divario più breve mai registrato tra premi Nobel per destinatari giapponesi.

È stato nominato cittadino onorario di Suginami nel 2002 e di Tokyo nel 2003, eletto membro dell'American Physical Society e ha ricevuto il Gran Cordone dell'Ordine del Sol Levante nel 2003. La Koshiba Hall è stata inaugurata all'Università di Tokyo nel 2005 e il Premio Koshiba è stato creato nel 2003.

Ultimi anni

La fiducia di Koshiba nei suoi studenti era famosa e specifica. "Tra i discepoli che hanno ereditato il mio lavoro, due sono degni di ricevere il Premio Nobel", ha detto, riferendosi a Yoji Totsuka e Takaaki Kajita. Kajita ha vinto il premio per la fisica nel 2015 per il lavoro sulle oscillazioni; Totsuka non è vissuto abbastanza per riceverne uno e nel 2010 Koshiba ha istituito un premio a suo nome. In pensione ascoltava Mozart e giocava ai videogiochi con entusiasmo senza imbarazzo, definendosi il giocatore più anziano del mondo e nominando Final Fantasy il suo preferito. È morto all'Edogawa Hospital di Tokyo il 12 novembre 2020, all'età di novantaquattro anni.

Perché Koshiba è importante

Ha convertito un esperimento che aveva fallito nel suo obiettivo dichiarato in un modo completamente nuovo di guardare l'universo. Kamiokande e il suo successore hanno trasformato il neutrino da un fastidio teorico a uno strumento astronomico, hanno fornito ai fisici la prima prova concreta che i neutrini hanno massa e hanno creato una crepa nel Modello Standard che non è ancora stata riparata. Lo studente di letteratura tedesca che prendeva lezioni private dal suo compagno di stanza ha finito per insegnare al mondo a osservare le stelle con qualcosa di diverso dalla luce.