La scoperta del neutrino

Strettamente legata alla scoperta del neutrone è quella della particella più elusiva dell’universo: il neutrino.
La sua storia inizia nel 1896 quando Henri Becquerel e indipendentemente da lui Marie e Pierre Curie scoprirono la radioattività rispettivamente nell'uranio il primo e nei nuovi elementi del polonio e del radio i secondi. Le radiazioni, a loro volta, seguendo la classificazione proposta da Ernest Rutherford nel 1899, potevano essere in funzione del loro potere di penetrazione: si partiva dai raggi alpha ($\alpha$), che potevano essere fermati da sottili fogli di alluminio, per passare poi ai raggi beta ($\beta$), che riuscivano a penetrare svariati millimetri di alluminio, fino ai raggi gamma ($\gamma$), scoperti da Paul Villard nel 1900, i più penetranti di tutti e così chiamati sempre da Rutherford nel 1903. Inoltre nel 1901 sempre Rutherford insieme con Frederick Soddy mostrò che i raggi $\alpha$ e $\beta$ erano legati a un qualche processo di trasmutazione degli atomi: il sogno degli alchimisti sembrava ormai alla portata dei fisici.
Di queste tre radiazioni, quella che si rivelò particolarmente problematica fu la radiazione $\beta$. Due esperimenti, quello di Lise Meitner e Otto Hahn nel 1911 e quello di Jean Danysz nel 1913, mostrarono che le particelle $\beta$ possedevano uno spettro continuo. Tale risultato venne confermato nel 1914 da James Chadwick, portando alla luce anche una terribile notizia: la prima violazione della conservazione dell'energia.

La scoperta del neutrone

La storia dei modelli atomici risale sin dai tempi di Democrito, ma entra nella scienza moderna solo grazie al modello a panettone di Joseph John Thomson. Il passo successivo venne compiuto da Hans Geiger e Ernest Marsden che nel 1909 verificarono l'idea di Thomson e nel 1911 da Ernest Rutherford, che interpretò i risultati ottenuti suggerendo che l'atomo fosse costituito da un nucleo positivo centrale e da una nuvola di elettroni che vi ruotava intorno. Inoltre il nucleo, sempre secondo Rutherford, non era costituito solo da cariche positive.
Per poter completare il quadro sul nucleo fu necessario aspettare il 1930 quando Walther Bothe e Herberth Becker⁽¹⁾ realizzarono la prima osservazione del neutrone: i due fisici sperimentali bombardando una targhetta di berillio con particelle $\alpha$ (ovvero un nucleo di elio) prodotte dal decadimento del polonio. Come effetto di tale bombardamento osservarono l'emissione di una radiazione molto penetrante proveniente dal berillio colpito. L'idea dei due ricercatori tedeschi era che il berillio emettesse una sorta di radiazione $\gamma$ (fotoni) con un coefficiente di assorbimento di 0,3 cm^-1(2) e una penetrazione all'interno del materiale di circa 20 cm⁽³⁾. L'energia di questi fotoni era supposta estremamente grande.
Il passo successivo fu fatto da H.C. Webster⁽⁴⁾, che riprodusse i risultati di Bothe e Becker, proponendo quattro distinte interpretazioni: