Samuel Chao Chung Ting Fatti


Il fisico nucleare Samuel C. C. Ting (nato nel 1936) ha condiviso il Premio Nobel per la fisica del 1976 con Burton Richter per aver scoperto l’esistenza di una nuova particella chiamata j/psi.

Lo studio di Samuel Chao Chung Ting sulla fisica delle coppie elettrone-positrone prodotte durante una reazione nucleare ha portato alla scoperta di una nuova particella. Questa particella, j/psi, ha fornito ai teorici del nucleare la chiave di un quarto quark sospetto e ha aperto la ricerca su un quarto tipo di particella subatomica la cui esistenza era stata fino ad allora speculativa. Il lavoro di Ting durante gli ultimi decenni del ventesimo secolo lo trovò coinvolto in quella che fu definita “Big Science”, una sperimentazione che richiedeva finanziamenti da parte di team di scienziati di prim’ordine, costose attrezzature all’avanguardia, consigli di amministrazione e un approccio internazionale. Ting era particolarmente adatto per il lavoro in un ambiente ad alta pressione. Un Economista collaboratore ha notato nel tracciare il profilo del fisico americano che “è determinato ad ottenere risultati autorevoli ed esige che i suoi collaboratori siano altrettanto determinati. Un esperimento condotto dal dottor Ting non è una cosa casuale; dire che è rigoroso è … un eufemismo. Sa essere affascinante. Può anche essere spietato”.

Raised in Cina devastata dalla guerra

Ting è nato il 27 gennaio 1936 ad Ann Arbor, Michigan. I suoi genitori, Kuan Hai Ting, professore di ingegneria, e Tsun-Ying Wang, professore di psicologia, erano studenti laureati all’Università del Michigan; mentre avevano intenzione di tornare nella loro Cina natale prima del parto di Tsun-Ying, il bambino è nato con due mesi di anticipo. È stato il primo di tre bambini nati dai Tings.

Due mesi dopo la nascita di Ting, i suoi genitori sono tornati nella Cina continentale, dove è stato cresciuto dai genitori e dalla nonna materna. A causa dei disordini causati dall’invasione giapponese della Cina durante la Seconda Guerra Mondiale, Ting non poté entrare a scuola fino all’età di 12 anni. La sua educazione precoce è caduta sulla sua famiglia, in particolare sulla nonna materna, una vedova e insegnante indipendente che ha cresciuto sua figlia e ha fatto andare all’università sia lei che la madre di Ting, in un periodo in cui le donne in Cina di solito non erano così autosufficienti. Entrambi i suoi genitori hanno lavorato per tutta l’infanzia di Ting, e attraverso la loro affiliazione con accademici di diverse università cinesi hanno instillato nel figlio l’interesse per l’apprendimento. Come ha osservato Ting nella sua autobiografia per l’e-Museo online Nobel, “Forse a causa di questa precoce influenza, ho sempre avuto il desiderio di essere associato alla vita universitaria”

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Durante l’adolescenza lui e la sua famiglia si sono trasferiti a Taiwan, dove suo padre ha insegnato ingegneria alla National Taiwan

Università. Accettato in una delle più acclamate scuole superiori di Taipei, Ting eccelleva in chimica, fisica, matematica e storia.

Incoraggiato dai suoi genitori a frequentare la loro alma mater, Ting è stato accettato all’Università del Michigan. Il 6 dicembre 1956 arrivò all’aeroporto metropolitano di Detroit con un centinaio di dollari e solo poche parole di inglese. Fortunatamente, il preside della facoltà di ingegneria dell’università era un amico del padre di Ting, e lui e la sua famiglia aprirono la loro casa allo studente ventenne. Mentre la sua incapacità di comunicare con i suoi compagni di scuola ha causato a Ting difficoltà come matricola del Michigan, ha rapidamente acquisito una buona conoscenza della lingua inglese ed era relativamente fluente al secondo anno.

Piccoli soldi, grandi obiettivi

Ting era determinato a eccellere nei suoi studi. Riuscì a ottenere abbastanza borse di studio e sovvenzioni per finanziare la sua laurea e, dopo essere passato dalla Scuola di Ingegneria alla Scuola di Scienze, nel 1959 conseguì la laurea in Ingegneria matematica e fisica. Ting ha conseguito la laurea l’anno successivo e nel 1962 ha conseguito il dottorato di ricerca in fisica, un’impresa notevole se si considera che Ting aveva solo una debole conoscenza dell’inglese sei anni prima.

Ting ha corteggiato un giovane architetto di nome Kay Louise Kuhne; si sono sposati nel 1960 e hanno avuto due figlie, Jeanne e Amy, prima del loro eventuale divorzio. Completato il dottorato, nel 1963 Ting e la sua famiglia si sono trasferiti a Ginevra, in Svizzera, dove ha prestato servizio come post-dottorato della Ford Foundation presso l’Organizzazione Europea per il Nucleare.

Ricerca. Lì, Ting ha lavorato a fianco del fisico italiano Guisseppe Cocconi su un nuovo tipo di acceleratore di particelle chiamato Sincrotrone Protonico, emulando l’impegnativa metodologia del fisico italiano.

Ritornando negli Stati Uniti la primavera successiva, Ting si è unito alla facoltà della Columbia University, dove ha lavorato con alcuni noti fisici e si è interessato alla fisica della produzione di coppie di elettroni e positroni. Gli elettroni e i positroni sono particelle subatomiche simili, con elettroni caricati negativamente e positroni caricati positivamente. Nel processo di decadimento atomico, le coppie elettrone-positrone vengono prodotte.

Durante il secondo anno alla Columbia, Ting ha sentito parlare di un interessante esperimento con l’acceleratore di elettroni dell’Università di Harvard, con risultati apparentemente in violazione delle previsioni accettate dell’elettrodinamica quantistica (l’interazione della materia con le radiazioni elettromagnetiche). Nell’esperimento di Harvard, i fotoni si sono scontrati con un bersaglio nucleare, creando coppie elettrone-positrone.

Perplesso dai risultati di Harvard, nel marzo 1966 Ting si congedò dalla Columbia e si recò all’installazione Deutsches Elektronen-Synchrotron ad Amburgo, in Germania, per vedere se poteva duplicare l’esperimento di Harvard. Con un team di colleghi costruì uno spettrometro a doppio braccio, uno strumento in grado di verificare che la descrizione elettrodinamica quantistica delle emissioni di particelle sia corretta a distanze anche di centomiliardesimi di centimetro. Utilizzando questo spettrometro, Ting è stato in grado di studiare la fisica delle coppie di elettroni, in particolare il modo in cui tali coppie sono create durante il decadimento delle particelle fotoniche. Lo strumento ha anche permesso a Ting di visualizzare gli angoli di deflessione del particolato dal fascio di radiazione, facilitando i calcoli della massa del particolato e permettendo agli scienziati di visualizzare le relazioni tra particelle specifiche.

Nel 1967 Ting è tornato negli Stati Uniti e si è unito alla facoltà di fisica come professore assistente al Massachusetts Institute of Technology; due anni dopo è diventato professore ordinario. All’inizio del 1972, Ting ha guidato il suo team di ricerca in un esperimento di follow-up presso il Brookhaven National Laboratory di Long Island, New York. Per aiutare la sua ricerca sulla produzione di coppie elettrone-positrone, Ting ha progettato una versione più avanzata dello spettrometro a doppio braccio. Questa nuova versione, che utilizza un fascio di protoni a più alta energia, è stata in grado di aumentare l’energia del fascio in piccoli incrementi e di monitorare l’effetto di questi cambiamenti incrementali sulla produzione di coppie di particelle. Ting sperava che il cambiamento avrebbe creato una particella più pesante che decadesse in coppie elettrone-positrone. Il nuovo spettrometro si è dimostrato efficace, e la reputazione di Ting tra i suoi colleghi è stata notevolmente migliorata dalla sua impegnativa ricerca di risultati inconfutabili mentre era a Brookhaven.

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La particella J

Nell’agosto 1974 l’esperimento di Brookhaven ha prodotto una lettura sorprendente, un picco nella produzione di coppie elettrone-positrone a 3,1 miliardi di elettronvolt. Questa lettura si discostava dalla teoria atomica di allora. Credendo che la lettura denotasse la presenza di una particella ad alta massa ancora sconosciuta, Ting analizzò i dati sperimentali per mesi, riportando la sua scoperta al collega Giorgio Bellettini, direttore del Laboratorio di Frascati. Bellettini ha confermato la scoperta di Ting, e a novembre i fisici hanno presentato congiuntamente le loro scoperte in articoli pubblicati su Lettere di revisione fisica. Ting aveva scoperto una nuova particella elementare tre volte più pesante di un protone, con una gamma ristretta di stati energetici, e con una durata di vita più lunga di qualsiasi altra cosa conosciuta in fisica. Poiché il lavoro di Ting riguardava correnti elettromagnetiche che portavano il simbolo “j”, e poiché il carattere cinese che rappresenta la parola “Ting” è simile nella forma alla lettera “J”, ha chiamato la sua scoperta “particella J.”

Semplicemente dopo l’annuncio di Ting, il direttore del Linear Accelerator Center dell’Università di Stanford, Wolfgang Panofsky, ha comunicato a Ting che anche il fisico dell’Università di Stanford Burton Richter ha recentemente dimostrato l’esistenza di una nuova particella, soprannominata la “particella psi”, forzando collisioni tra elettroni e positroni nell’acceleratore di Sanford. Quando i due fisici si sono incontrati e hanno confrontato i loro risultati, si sono resi conto che le particelle che avevano scoperto erano le stesse. La doppia scoperta di Ting e Richter di quella che oggi viene chiamata “particella j/psi” ha dato il via alle ricerche di altri laboratori di fisica, fornendo ai teorici del nucleare le prime prove sperimentali dell’esistenza di una quarta particella subatomica fondamentale o “quark”, soprannominata “fascino”, la cui esistenza alcuni teorici del nucleare avevano previsto già nel 1970. Si ipotizzava che il fascino unificasse le forze elettromagnetiche con altre forze più deboli, bilanciando tali forze ad alta energia.

Premio Nobel

Nel 1976 il quarantenne Ting si è unito a Richter nel condividere il premio Nobel per la fisica per la scoperta di una particella elementare pesante di un nuovo tipo. Poiché erano passati meno di due anni dall’annuncio delle loro doppie scoperte, i due fisici hanno stabilito un record per il periodo più breve tra la scoperta e il riconoscimento Nobel nella storia del premio. Sebbene la velocità con cui il premio è stato conferito riguardasse alcuni membri della comunità scientifica, la scoperta di Ting e Richter ha superato la prova del tempo. L’assegnazione del premio Nobel ha consolidato la reputazione di entrambi i fisici. Ting è stato acclamato come uno sperimentatore audace e preciso, che si è avvicinato al suo lavoro con grande intuito e attenzione ai dettagli.

Altri complimenti seguiti rapidamente. Subito dopo il suo premio Nobel, Ting ha ricevuto l’Ernest Orlando Lawrence Memorial Award for Physics dall’Agenzia per la Ricerca e lo Sviluppo dell’Energia degli Stati Uniti, seguito dalla medaglia Eringen nel 1977 e dal premio Forum Engelberg a
1996. Nel 1978 l’Università del Michigan ha onorato il suo stimato laureato con un dottorato Honoris Causa. Altre lauree ad honorem sono state conferite dall’Università cinese di Hong Kong nel 1987, dall’Università di Bologna nel 1988, dalla Columbia University e dalla China’s University of Science and Technology nel 1990, dall’Università statale di Mosca nel 1991 e dall’Università di Bucarest in Romania nel 1993.

Ricerca nella costruzione atomica

Dopo la vittoria del Nobel, Ting ha continuato a impegnarsi in esperimenti costosi e su larga scala nella sua continua

alla ricerca di nuove particelle subatomiche. Nel 1979 ha collaborato con ricercatori dell’Università della Scienza e della Tecnologia cinese per verificare l’esistenza del gluone, che trasmette energia tra i quark. Alla fine degli anni ’80 è diventato attivo nella comunità scientifica per sostenere la proposta di un supercollisore superconduttore, un collisore di particelle da oltre 8 miliardi di dollari sostenuto dal presidente Ronald Reagan. Nel 1990 Ting e il suo team erano uno dei tre gruppi in gara per il contratto per la costruzione del rivelatore di particelle gigante necessario per l’uso con il supercollider basato in Texas. Il rivelatore proposto da Ting non è stato scelto per il progetto.

Nel 1989 Ting ha guidato un team di fisici in un esperimento basato in Francia che ha tentato di dimostrare l’esistenza di un’altra particella subatomica, il “bosone di Higgs”, una forza riconosciuta come chiave per comprendere le origini della massa— la qualità che fa sì che gli oggetti abbiano inerzia e che richiede l’applicazione di un certo grado di forza per poterli muovere. Nel 1996 Ting si unì ad un gruppo di astrofisici nel posizionare un rilevatore di antimateria chiamato Alpha Magnetic Spectrometer su uno shuttle della NASA.

Oltre a far parte della facoltà del MIT, nel 1977 Ting è stato nominato primo professore del MIT, Thomas Dudley Cabot Institute Professor, e si è recato al Beijing Normal College, alla Jiatong University di Shanghai e all’Università di Bologna come professore onorario per gli studenti di fisica avanzata di queste istituzioni. È stato nominato membro dell’Accademia Americana delle Arti e delle Scienze, dell’Accademia delle Scienze pakistana, dell’Academia Sinica, dell’Accademia Russa delle Scienze, dell’Accademia Ungherese delle Scienze, della Deutsche Academie Naturforscher Leopoldina e dell’Accademia Nazionale delle Scienze. Ting appartiene anche a società fisiche sia negli Stati Uniti che in Europa.

Nell’aprile 1985 Ting ha sposato la sua seconda moglie, l’educatrice Susan Carol Marks, con la quale ha avuto un figlio, Christopher. Una persona morbida e autoritaria, ma con ambizioni ben note, Ting era meticoloso nella sperimentazione e nell’analisi, così come nel vestire. Notato per la sua uniforme di giacca e cravatta scura, ha mantenuto la stessa spinta a scoprire nuove sfaccettature del mondo fisico come faceva da giovane studente in viaggio verso l’America alla ricerca della conoscenza.

Libri

Notibili asiatici americani, Gale, 1995.

Noti scienziati: Dal 1900 ad oggi, Gale, 2001.

Periodici

Scopri, Aprile 1996.

Economista, 25 maggio 1991.

Omni, Luglio 1981.

Scienza, 8 aprile 1988; 21 dicembre 1990; 4 gennaio 1991; 27 novembre 1992.

Smithsonian, Marzo 1989.

Washington Post, 30 dicembre 2000.

Online

“Samuel C. C. Ting—Autobiografia,” Nobel e-Museum, http: //www.nobel.se/physics/laureates/1976/ting-autobio.html (8 agosto 2002).


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