Chien-Shiung Wu, la parità violata

Chien-Shiung Wu è stata una delle figure più importanti della fisica del XX secolo.
I suoi studi sul decadimento beta e sulla non-conservazione della parità sono fondamentali per comprendere la fisica subatomica. Era nata il 31 maggio 1912 a Liu He, una piccola città vicino a Shanghai, dove a quel tempo alle donne non era impartita alcuna istruzione. Tuttavia, suo padre, ingegnere di formazione, aveva fondato e diretto come preside una delle prime scuole cinesi che ammettevano le ragazze, la Ming De School. Fu lui il primo a stimolare la naturale curiosità della figlia per la scienza e la matematica e a trasmetterle le idee di libertà e di giustizia.
A 11 anni Wu si trasferì in un collegio, la Soochow School for Girls. In questa scuola si studiavano esclusivamente le discipline umanistiche classiche e la scrittura e Chien-Shiung si dimostrò una vera eccellenza, ma i suoi interessi erano rivolti alla matematica, alla fisica e alla chimica. Su questi argomenti lavorava da sola di notte, studiando accanitamente su libri presi in prestito. Dopo essersi diplomata nel 1929, frequentò per un anno la scuola pubblica di Shangai, dove incontrò il professor Hu, uno scrittore e filosofo di fama mondiale, che sarebbe stato il suo mentore per tutta la vita. Nel 1930 si iscrisse al corso di laurea in fisica all’Università di Nanchino. Erano anni di grandi sviluppi in questo campo in Europa e lei era attratta dalla sfida che la fisica moderna presentava. Tra le altre cose, era venuta a conoscenza dei successi di Maria Skłodowska, fonte di ispirazione per generazioni di giovani donne interessate alla ricerca scientifica. Ma erano anche gli anni dell’umiliante invasione giapponese della Manciuria del 1931, seguita da molti altri “incidenti” volti a destabilizzare il governo. Furono eventi che ebbero grande peso sulla sua vita di donna e di studiosa: Wu era una delle allieve più brillanti dell’Università, era dotata di un notevole carisma e ben presto divenne un punto di riferimento nelle manifestazioni studentesche.

Nel 1934 si laureò con il massimo dei voti: le sue prime ricerche sperimentali riguardarono la cristallografia a raggi X e si svolsero sotto la guida di una docente, Jing-Wei Gu, appena tornata dagli Stati Uniti.
Nel 1936, con l’incoraggiamento del prof. Hu e con l’aiuto finanziario di suo zio, Chien-Shiungu, si trasferì negli Stati Uniti con l’intenzione di proseguire gli studi universitari presso l’Università del Michigan. Tuttavia, al suo arrivo si recò in visita a Berkeley, dove incontrò un altro studente cinese, Luke Chia Yuan. Luke le presentò Ernest Lawrence, il grande fisico che nel ‘39 avrebbe vinto il Nobel per l’invenzione del ciclotrone, che le propose di svolgere lì a Berkeley il suo dottorato di ricerca. Wu decise di accettare, anche perché aveva scoperto che l’Università del Michigan seguiva una politica discriminatoria nei confronti delle donne, al punto che era loro impedito di usare l’ingresso principale per accedere alle aule.
La sua tesi di dottorato si svolse sotto la diretta supervisione di Emilio Segrè, a sua volta Nobel nel 1959, e riguardava lo studio sui prodotti di fissione dell’uranio, un argomento di grande interesse all’epoca. In particolare, la sua identificazione di due isotopi dello Xenon e la determinazione della vita media e delle proprietà di decadimento le valsero un ampio riconoscimento. Lo sviluppo delle pile nucleari dipendeva in modo critico dalla conoscenza e dall’eliminazione dei materiali che avrebbero avvelenato e spento i reattori. Enrico Fermi, che il Nobel lo avrebbe ricevuto nel ‘38, era a quel tempo impegnato a capire perché il reattore di Hanford si spegneva e ripartiva con un certo ritardo; su consiglio di Emilio Segrè si consultò con lei, nella convinzione che la risposta doveva essere cercata negli isotopi dello Xenon.
Il lavoro molto accurato della fisica cinese portò a identificare questo isotopo come il colpevole del malfunzionamento del reattore e permise di escogitare tecniche per controllare meglio il funzionamento dei reattori.
Wu avrebbe voluto restare a Berkeley dopo aver completato il suo dottorato di ricerca, ma per le donne, le persone di colore o di nazionalità asiatica o ebrea, era quasi impossibile ottenere una posizione di docente di ruolo nelle università americane più prestigiose e così accettò l’offerta di un posto di insegnante allo Smith College, un’istituzione femminile sulla costa orientale. Luke Yuan, intanto, aveva conseguito il dottorato di ricerca presso il California Institute of Technology nel 1937 e ottenuto un incarico alla RCA di Princeton nel 1942 per lavorare allo sviluppo di radar. Luke e Chien-Shiung si sposarono e si trasferirono insieme a est.
Purtroppo, allo Smith College non era possibile svolgere ricerca sperimentale: solo nel 1943, grazie anche alle pressioni esercitate da Ernest Lawrence, Wu fu la prima donna a ottenere un incarico di docente dall’Università di Princeton, dove ebbe la possibilità di riprendere i suoi studi in un laboratorio. Nel 1944, venne coinvolta nel Progetto Manhattan, nell’ambito del quale contribuì allo sviluppo di rilevatori di radiazioni e alla produzione di un isotopo che sarà poi utilizzato per la bomba atomica: l’uranio-235. Dopo la guerra, riprese il suo lavoro alla Columbia University. Fu lei a ottenere la prima conferma sperimentale della teoria sul decadimento beta elaborata da Fermi nel 1933, in cui veniva descritta una delle quattro forze fondamentali della natura, l’interazione debole. I suoi esperimenti risolsero tutti i disaccordi teorici e sperimentali. Studiò diversi tipi di decadimento beta, le cosiddette transizioni “permesse” e “proibite”, e dimostrò inequivocabilmente che la teoria di Fermi del decadimento beta era corretta in tutti i suoi dettagli.

Nel 1956, a causa di anomalie osservate sul comportamento di alcune particelle appena scoperte, i fisici Tsung-Dao Lee e Chen-Ning Yang ipotizzarono che nell’interazione debole la parità potesse non essere conservata. Semplificando al massimo la questione, questo significa che in alcuni esperimenti sul decadimento radioattivo degli atomi un osservatore esterno sarebbe in grado di distinguere il sistema reale dalla sua immagine speculare. I due fisici chiesero a Wu di ideare un esperimento per mettere alla prova questa ipotesi e lei decise di utilizzare un isotopo del Cobalto. L’esperimento era molto complicato perché doveva essere effettuato a temperature prossime allo zero assoluto (-273.15 ℃) e Chien-Shiung propose di collaborare con un gruppo, il National Bureau of Standards di Washington, dotato delle attrezzature necessarie. Le misure vennero ripetute e controllate scrupolosamente per giorni e dimostrarono senza dubbio alcuno che la parità non era conservata nelle interazioni deboli.
Fu una scoperta di enorme importanza, che ribaltava una certezza fondamentale della fisica e per la quale nel 1957 Lee e Yang ricevettero il premio Nobel. Anche se è unanimemente riconosciuto a Wu il merito di aver condotto la verifica sperimentale della teoria, lei non fu ritenuta degna di condividere il premio con i due colleghi.
Questa vicenda al giorno d’oggi è spesso citata come uno degli esempi più significativi del cosiddetto “effetto Matilda”, quel fenomeno in base al quale nel corso della storia alle donne è stato sistematicamente negato il riconoscimento dei risultati conseguiti nel campo delle scienze. A parziale compensazione, fu la prima donna a vincere il Premio Wolf per la fisica nel 1978, proprio per aver condotto quell’esperimento e la prima presidente della American Physical Society.
Negli ultimi anni della sua carriera scientifica si dedicò alla biofisica, studiando le anomalie dell’emoglobina in caso di anemie.
Dopo il pensionamento nel 1981, oltre a continuare le sue ricerche sullo sviluppo di nuove strutture, come le sorgenti luminose di radiazione di sincrotrone, si dedicò all’impegno civile in difesa della parità di genere, soprattutto nel mondo della ricerca scientifica. «Mi chiedo se minuscoli atomi e nuclei, o simboli matematici, o molecole di Dna abbiano qualche preferenza fra il trattamento maschile o femminile», diceva.
Con altrettanta fermezza sostenne la lotta per il riconoscimento dei diritti civili nella sua Cina, protestando contro la repressione seguita al terribile massacro di piazza Tiananmen nel 1989.
Fu insignita di molte lauree ad honorem, come quella che le fu consegnata nel 1984 nella celebre Aula Magna Galileo Galilei dell’Università di Padova, ma il riconoscimento di cui andava più orgogliosa era il dottorato di ricerca honoris causa dell’Università di Princeton (1958), assegnato per la prima volta a una donna.

Noemie Benczer, un’altra grande fisica nucleare che era stata una delle sue assistenti alla Columbia, così la descrive in una sua biografia: «La bellezza e l’estetica definivano il suo lavoro, il suo comportamento, il suo rapporto con la famiglia, gli amici e gli studenti. Insieme alla sua totale devozione per la fisica, era consapevole della sua immagine e rispettosa delle sue origini cinesi. Si vestiva in modo molto elegante, indossando per la maggior parte della sua vita, abiti qipa, che si confezionava personalmente quando i rifornimenti divennero difficili durante gli anni di chiusura della Cina al mondo esterno.
Era orgogliosa del successo di suo figlio, Vincent, che, come fisico, lavorava alla non-conservazione della parità nei nuclei composti e dei risultati accademici di sua nipote, Jada. Ha insegnato e nutrito circa 33 studenti laureati che considerava la sua famiglia allargata e molti scienziati in visita e borsisti post-dottorato».
Chien-Shiung Wu morì a New York in seguito a un ictus il 16 febbraio 1997.
Su suo desiderio, le ceneri sono conservate nel cortile della Mingde, la scuola fondata da suo padre che lei aveva frequentato da bambina.

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Articolo di Maria Grazia Vitale

Laureata in fisica, ha insegnato per oltre trent’anni nelle scuole superiori. Dal 2015 è dirigente scolastica. Dal 2008 è iscritta all’Associazione per l’Insegnamento della Fisica (AIF) e componente del gruppo di Storia della Fisica. Particolarmente interessata alla promozione della cultura scientifica, ritiene importanti le metodologie della didattica laboratoriale e del “problem solving” nell’insegnamento della fisica.