Julian Schwinger non ha solo partecipato alla rivoluzione quantistica. Ha contribuito a costruire il motore che lo aziona. Nato a New York il 12 febbraio 1918, era un bambino prodigio che pubblicò il suo primo articolo di fisica a soli 16 anni. La maggior parte delle persone sta ancora decidendo cosa vuole per cena a quell’età. Schwinger era già alle prese con la natura fondamentale della realtà.
Ha conseguito la laurea e il dottorato presso la Columbia University prima di trasferirsi alla UC Berkeley per lavorare con J. Robert Oppenheimer. La guerra cambiò la traiettoria della sua carriera, allontanandolo dal puro mondo accademico per entrare nella cruda realtà della ricerca in tempo di guerra. Trascorse del tempo alla Purdue e poi si unì al Radiation Laboratory del MIT, contribuendo a perfezionare la tecnologia radar. Era un lavoro pratico, un lavoro essenziale, ma la sua mente rimaneva fissa sul teorico.
Nel 1945 tornò al mondo accademico, prendendo un posto ad Harvard. Nel giro di due anni, all’età di 29 anni, divenne uno dei più giovani professori ordinari nella storia della scuola. Alla fine si stabilì alla UCLA nel 1972, rimanendovi fino alla sua morte nel 1994. Ma il suo momento più decisivo arrivò anni prima, nell’estate del 1947.
La svolta di Shelter Island
L’incontro a Shelter Island, Long Island, avrebbe dovuto essere un incontro rilassato. Invece, ha messo in luce una crepa nelle fondamenta della fisica. I dati sperimentali presentati lì contraddicevano direttamente le previsioni di Paul Dirac, il fisico inglese la cui teoria quantistica relativistica dell’elettrone era stata il gold standard per quasi due decenni.
Dirac aveva predetto che alcuni stati degli elettroni dell’idrogeno sarebbero dovuti essere degenerati, nel senso che possedevano livelli energetici identici. I nuovi dati dicono il contrario. Anche il momento magnetico dell’elettrone era sbagliato. La teoria era rotta.
Schwinger ha visto chiaramente il problema. Mentre gli altri si agitavano, lui applicò un nuovo metodo all’elettrodinamica quantistica. Ha utilizzato i concetti di rinormalizzazione della massa e della carica per colmare il divario tra la teoria e la realtà disordinata e contraddittoria dei dati sperimentali.
“Si trattò di una svolta cruciale che diede inizio ad una nuova era nella teoria quantistica dei campi.”
Non è stata solo una modifica. È stata una riscrittura. Il calcolo di Schwinger costrinse la teoria ad allinearsi con l’osservazione. Ha funzionato.
Condividere il palco del Nobel
Schwinger non era il solo a risolvere questo problema. Richard Feynman e Tomonaga Shin’ichiro arrivarono indipendentemente a soluzioni simili utilizzando percorsi matematici diversi. Gli integrali del percorso di Feynman divennero famosi per la loro chiarezza visiva. Il lavoro di Tomonaga è stato rigoroso e preciso. L’approccio di Schwinger era denso, astratto e incredibilmente potente.
Nel 1965, il Comitato per il Nobel riconobbe il trio. Hanno condiviso il premio per aver introdotto nuove idee nell’elettrodinamica quantistica. Il loro lavoro combinato ha creato una solida descrizione quantomeccanica di come le entità elettricamente cariche interagiscono con il campo elettromagnetico. Fondamentalmente, lo ha fatto aderendo alla teoria della relatività ristretta di Albert Einstein. Prima di ciò, le due strutture – meccanica quantistica e relatività – spesso si scontravano. Schwinger e i suoi coetanei li hanno fatti ballare insieme.
Un’eredità di influenza
L’impatto di Schwinger si estese ben oltre le sue stesse equazioni. Ha toccato quasi tutte le frontiere della fisica teorica moderna. Ma forse la sua eredità più duratura sono gli studenti.
Ha servito come consulente accademico per più di 70 studenti di dottorato e oltre 20 borsisti post-dottorato. Molti di loro divennero i principali teorici della loro generazione. Non insegnava solo fisica. Lo ha propagato.
La matematica che ha sviluppato è complessa. I concetti sono densi. Ma il risultato è semplice: spiega il mondo con una precisione senza precedenti. Facciamo affidamento su quella precisione ogni volta che utilizziamo un laser, un transistor o un dispositivo GPS. Schwinger vide le crepe nella vecchia teoria e le riempì con nuove. Morì a Los Angeles il 16 luglio 1994. Le equazioni che ha lasciato sono ancora valide. Funziona ancora. Sto ancora aspettando che la prossima generazione si chieda cosa verrà dopo.
