Chien-Shiung Wu: fece l’esperimento, il Nobel andò ad altri

Il 13° piano

Primavera 1956. Tsung-Dao Lee sale al tredicesimo piano dell’edificio Pupin della Columbia University. Bussa all’ufficio di Chien-Shiung Wu. Ha bisogno di parlarle.

Le fa una serie di domande sullo stato della conoscenza sperimentale del decadimento beta. Prima di andarsene, Wu gli chiede se qualcuno abbia idee su come testare la conservazione della parità sperimentalmente.

Lee le spiega la teoria che ha sviluppato con Yang: nelle interazioni deboli, la parità — il principio per cui le leggi della fisica si comportano nello stesso modo in un sistema e nella sua immagine speculare — potrebbe non conservarsi. È una sfida radicale a qualcosa che la fisica considera intoccabile. Ma nessuno l’ha ancora testato davvero.

Wu ascolta. Poi comincia a lavorare.

Shanghai, 1912. Una scuola costruita per lei.

Chien-Shiung Wu nasce nel maggio 1912 a Liuhe, città vicino a Shanghai, all’indomani della rivoluzione repubblicana che apre alle donne cinesi l’accesso all’istruzione. Suo padre è un ingegnere con idee fuori dal tempo: crede nell’uguaglianza tra uomini e donne, e fonda la prima scuola femminile della regione. È lì che Chien-Shiung inizia a studiare.

Studia con una serietà che supera ogni aspettativa. Si laurea in fisica a Shanghai, poi attraversa il Pacifico per un dottorato a Berkeley. Arriva in un paese che non conosce, in una lingua che non padroneggia, in una disciplina dominata da uomini che raramente si aspettano di trovarsi di fronte una collega di quel calibro.

Si installa alla Columbia University. Diventa la maggiore esperta mondiale di decadimento beta — il processo radioattivo con cui un neutrone si trasforma in un protone emettendo un elettrone e un antineutrino. È uno dei fenomeni centrali della fisica nucleare, ed è terreno su cui nessuno sa muoversi meglio di lei.

È per questo che Lee sale al tredicesimo piano.

L’esperimento impossibile

La parità è una simmetria fondamentale: se le leggi della fisica valgono per un sistema, devono valere anche per la sua immagine speculare. Nel 1956 mettere in dubbio questo principio è come suggerire che la matematica non funzioni. La comunità scientifica considera il principio così intuitivo che non è stata nemmeno cercata la prova sperimentale diretta.

Wu vede l’apertura. Progetta un esperimento che nessuno ha mai tentato prima.

L’esperimento deve essere effettuato a temperature prossime allo zero assoluto, –273,15°C. Wu contatta il National Bureau of Standards di Washington, dove hanno le attrezzature criogeniche necessarie. L’isotopo scelto è il Cobalto-60. L’idea è osservare la direzione in cui vengono emessi gli elettroni durante il decadimento beta: se la parità si conserva, l’emissione deve essere simmetrica. Se non si conserva, ci sarà una direzione preferenziale.

L’esperimento è pronto pochi giorni dopo Natale 1956. Le misurazioni vengono ripetute e controllate per giorni, con una meticolosità che è la firma di Wu su tutto quello che tocca.

9 gennaio 1957

Il 9 gennaio 1957, il gruppo guidato da Chien-Shiung Wu annuncia i risultati: la parità non è conservata nelle interazioni deboli.

Gli elettroni non vengono emessi in modo simmetrico. C’è una direzione preferenziale. L’immagine speculare dell’universo non si comporta come l’originale.

Una certezza fondamentale della fisica viene ribaltata in un solo giorno. La comunità scientifica reagisce con una combinazione di stupore e resistenza che Wu conosce bene — è la stessa reazione che ha incontrato ogni volta che ha fatto qualcosa di nuovo.

Il risultato è inequivocabile. La parità è violata. Lee e Yang avevano ragione nella teoria. Wu ha appena dimostrato che funziona nel mondo reale.

Il Nobel, la cerimonia, l’assenza

Nello stesso 1957 — con una velocità insolita per il comitato Nobel, a testimonianza dell’importanza della scoperta — il Premio Nobel per la Fisica viene assegnato a Tsung-Dao Lee e Chen Ning Yang.

Per la teoria.

L’esclusione di Wu dalla premiazione fu considerata scandalosa dalla maggioranza della comunità dei fisici. Non era un caso di scoperta condivisa in cui qualcuno era stato tagliato fuori per motivi tecnici. Era il caso più diretto possibile: due persone hanno scritto la teoria, una terza ha progettato e condotto l’unico esperimento che la dimostra, e il premio va alle prime due.

Lee e Yang non avrebbero avuto nulla senza l’esperimento di Wu. Il comitato Nobel sapeva chi era Wu — era già una delle fisiche più citate al mondo. Decise comunque che l’esperimento non valeva quanto la teoria.

La regina senza corona

La carriera di Chien-Shiung Wu prosegue con una continuità di risultati che non ha bisogno di premi per essere misurata. Conferma sperimentalmente la teoria del decadimento beta di Fermi. Lavora sull’interazione debole. Pubblica Beta Decay nel 1966, che diventa un testo di riferimento per generazioni di fisici. Viene soprannominata Madame Wu — e poi, semplicemente, la regina della fisica.

Nel 1975 diventa la prima donna presidente dell’American Physical Society. Riceve il National Medal of Science, il Wolf Prize, il Bonner Prize. Ogni anno viene discussa come candidata al Nobel. Non arriva mai.

Muore il 16 febbraio 1997 a New York. Ha 84 anni.

Nel 2021, sessantaquattro anni dopo l’esperimento, il Dipartimento di Fisica della Columbia University intitola il suo edificio principale a Chien-Shiung Wu. Prima di allora portava il nome di un fisico maschio di molto minore importanza.

Quello che l’esperimento dimostra davvero

C’è un’ironia precisa nella storia di Chien-Shiung Wu: il suo esperimento ha dimostrato che l’universo non è simmetrico. Che l’immagine speculare di un sistema non si comporta sempre come l’originale.

Quello che è successo a lei è esattamente il contrario: a lei e a Lee e Yang veniva riconosciuto lo stesso lavoro — ma il premio è andato solo ad alcuni. La fisica delle particelle aveva rotto la simmetria nell’universo. Il comitato Nobel l’aveva rotta nella scienza.

Wu non ha mai parlato pubblicamente di questa ingiustizia con amarezza. Ha continuato a fare fisica. È rimasto tutto scritto nell’esperimento — tra i dati del Cobalto-60 a temperature vicine allo zero assoluto, dove gli elettroni scelgono una direzione e la fisica si ricorda che non tutto è come sembra.