Clifford G. Shull non si è limitato a guardare gli atomi. Ha scoperto come vederli usando particelle invisibili che scivolano attraverso oggetti solidi come fantasmi.

Nato a Pittsburgh nel 1915, Shull divenne una delle figure più importanti della fisica del XX secolo. Morì a Medford, Massachusetts, nel 2001. Ma la sua eredità sopravvive in ogni scienziato dei materiali che ha bisogno di sapere cosa succede all’interno di una lega metallica o di un reticolo cristallino.

Nel 1994 ha condiviso il Premio Nobel per la fisica con Bertram N. Brockhouse. Il premio ha riconosciuto una scoperta specifica: le tecniche di diffusione dei neutroni. Nello specifico, la diffrazione di neutroni.

Questa non era solo teoria. Era uno strumento. E ha cambiato il modo in cui analizziamo la materia.

Il metodo delle particelle fantasma

Per capire perché il lavoro di Shull è importante, bisogna comprendere il problema della luce. La luce visibile ha una lunghezza d’onda. Gli atomi sono più piccoli di quella lunghezza d’onda. Quindi non puoi vedere i singoli atomi con un microscopio standard. È come provare a sentire la forma di un granello di sabbia indossando i guanti da forno.

Shull usò i neutroni.

I neutroni non hanno carica elettrica. Non rimbalzano sugli elettroni come fanno gli elettroni. Passano attraverso le nubi di elettroni che circondano gli atomi. Ciò li rende perfetti per sondare il nucleo e la struttura atomica stessa.

Il metodo di Shull era elegante. Ha preso un fascio di neutroni a singola lunghezza d’onda. L’ha sparato contro un materiale. I neutroni colpiscono gli atomi di quel materiale. Si sono sparpagliati.

Il modello risultante è stato registrato su pellicola fotografica. Questo schema ha rivelato le posizioni relative degli atomi. Era come prendere l’impronta digitale della materia.

Da Oak Ridge al MIT

Il percorso professionale di Shull non è stato lineare. Ha ottenuto il suo B.S. dal Carnegie Institute of Technology nel 1937. Poi il suo dottorato di ricerca. dalla New York University nel 1941.

Ma il vero lavoro è avvenuto agli Oak Ridge National Laboratories nel Tennessee.

Dal 1946 al 1955, Shull lavorò sotto Ernest O. Wollan. Wollan è stato il pioniere della ricerca sulla diffusione dei neutroni. Shull ha costruito su quelle fondamenta. Non si è limitato a replicare l’opera. Lo ha perfezionato.

Ha dimostrato la diffrazione magnetica. Questo è stato enorme. Ha permesso agli scienziati di vedere come erano organizzati i momenti magnetici nei materiali. Ciò ha contribuito a spiegare la superconduttività e altri fenomeni magnetici.

Ha anche contribuito a sviluppare strumenti per l’analisi cristallografica di routine. Prima di Shull, la diffrazione dei neutroni era un esperimento di nicchia. Dopo di lui, era uno strumento standard.

Perché è ancora importante

Shull si trasferì al Massachusetts Institute of Technology (MIT) nel 1955. Rimase lì fino alla pensione nel 1986. Insegnò. Ha fatto ricerche. Ha continuato a spingere i confini di ciò che poteva essere misurato.

Oggi, le tecniche di diffusione dei neutroni sono utilizzate ovunque.

  • Aiutano a progettare batterie migliori.
  • Analizzano lo stress nelle ali degli aerei.
  • Studiano le strutture delle proteine ​​per lo sviluppo dei farmaci.

Il principio di base non è cambiato. Un fascio di neutroni colpisce un campione. I neutroni sparsi ci dicono dove sono gli atomi.

Ma le applicazioni sono esplose.

Shull ci ha mostrato che se non riesci a vedere qualcosa con