Jocelyn Bell, la studentessa che scoprì le pulsar

Come Lise Meitner. Forse più di Lise Meitner. Come Rosalind Franklin. Forse più di Rosalind Franklin. Anche lei, Jocelyn Bell, è stata espropriata di un Nobel. Giovanissima e dottoranda, nel 1967 ha scoperto le pulsar. Ma il premio, sette anni dopo, è andato al suo professore, Antony Hewish.
Pietro Greco, 29 Giugno 2020
Micron
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Giornalista e scrittore

Come Lise Meitner. Forse più di Lise Meitner. Come Rosalind Franklin. Forse più di Rosalind Franklin. Anche lei, Jocelyn Bell, è stata espropriata di un Nobel. Giovanissima e dottoranda, aveva scoperto – correva l’anno 1967 – stelle esotiche: le pulsar. Ma il premio, sette anni dopo è andato, al suo professore, Antony Hewish. Un ottimo astrofisico, per carità. Ma il fatto che le stelle pulsanti le aveva scoperte lei…

Vediamo prima la scoperta. Tutto inizia negli anni ’30 del secolo scorso. Anzi, no. Nel 1795, quando il fisico e matematico e marchese francese Pierre-Simon de Laplace calcola che se tu hai un corpo sufficientemente pesante – una stella massiccia, per esempio – l’attrazione gravitazionale è così intensa che nulla può sfuggirgli. Neppure la luce. Laplace non lo chiamò così, ma aveva scoperto i “buchi neri”.

Laplace ha elaborato importanti matematiche per lo studio fisico dell’universo la cui importanza è difficile da sopravvalutare. Il marchese era così convinto della potenza di questo strumento che a un interessato interlocutore, l’imperatore Napoleone Bonaparte, disse: «Dio? Non ho bisogno di questa ipotesi». Se esiste un dio che ha scritto il libro dell’universo, ebbene la fisica matematizzata può leggerlo in ogni sua pagina.

Malgrado la notorietà di Laplace, l’intuizione a riguardo di quelli che in futuro verranno chiamati “buchi neri” viene presto dimenticata. Data la sostanziale impossibilità di verificarla sperimentalmente. L’attenzione del mondo scientifico si riaccende, tuttavia, all’inizio degli anni ’30 del XX secolo, quando un fisico teorico allievo di sir Arthur Eddington –l’astronomo che per primo verifico nel 1919 la validità della relatività generale di Albert Einstein – l’indiano Subramanyan Chandrasekhar, futuro premio Nobel, si interroga su cosa succede quando una stella come il Sole esaurisce il suo combustibile e muore. I suoi calcoli parlano chiaro, se la stella ha una massa inferiore a 1,44 volte quella del Sole sopravvive come una “nana bianca”: in gas degenere di elettroni, infatti, riesce a “sorreggere” la massa che per gravità precipiterebbe verso il centro.

Banale la domanda: e per quelle grandi più di 1,44 volte la massa solare? Meno banale la risposta, che dobbiamo all’americano Robert Oppenheimer, grande fisico quantistico e futuro direttore scientifico del Progetto Manhattan. Sempre all’inizio degli anni ’30, Oppenheimer dimostra che nulla avrebbe potuto fermare il collasso gravitazionale e che la stella si sarebbe ridotta a un punticino con una tale densità che niente gli sarebbe sfuggita, neppure la luce. Anche lui scopre, un secolo e mezzo dopo Laplace o giù di lì, quello che oggi chiamiamo un “buco nero”.

Ma proprio in quei medesimi anni creativi vengono scoperte delle nuove particelle atomiche: i neutroni. Così, nel 1934 due astronomi di Pasadena, negli Stati Uniti, Walter Baade e Fritz Zwicky, ipotizzano che prima di giungere al tragico finale prospettato da Oppenheimer, una stella massiccia sarebbe incorsa in uno stadio molto particolare: i sui elettroni e i suoi protoni sarebbero stati costretti a fondersi in neutroni. E che il gas neutro di queste particelle avrebbe creato una stella esotica: una stella a neutroni.

L’ipotesi era piuttosto dura da accettare. Per costringere elettroni e protoni a fondersi e a trasformarsi in neutroni occorreva una densità centinaia di migliaia di miliardi di volte la densità dell’acqua. Ora, si dà il caso che la densità del Sole sia di poco superiore alla densità dell’acqua. Cosicché una stella come il Sole, che ha un raggio di 700.000 chilometri, una volta trasformatasi in stella a neutroni sarebbe diventata una piccola biglia cosmica di appena 16 chilometri di raggio.

Incredibile. E, infatti, non è che Baade e Zwicky vengano creduti. La loro resta un’ipotesi accademica per alcuni decenni. Almeno fino a quando, nel 1967, una giovane dottoranda inglese, Jocelyn Bell, non scopre che puntando l’antenna di un radiotelescopio verso una precisa parte del cielo si captano di segnali radio pulsanti regolari, con un intervallo di 1,33 secondi e spiccioli. Aveva scoperto le stelle pulsar: le stelle pulsanti, appunto. Nel 1974, come abbiamo detto, la scoperta fu premiata con il Nobel, che tuttavia andò al professore della povera Jocelyn, l’astronomo Antony Hewish, e non a lei.

Dalla vicenda possiamo già trarre un primo insegnamento: non sempre a Stoccolma conta il merito. Il secondo e più importante è che nell’universo esistono fenomeni straordinari, che vanno ben al di là della più creativa immaginazione umana.

Tuttavia, gli umani riescono a carpirla spesso quella straordinaria diversità cosmica. Talvolta con strumenti innovativi, come i radiotelescopi. Talaltra per via matematica. Certo c’è riuscito, nel 1968, ad arrivare a una sintesi inaspettata: l’astrofisico teorico Thomas Gold, austriaco di nascita ma docente a Cornell (USA), dimostra che le pulsar osservate da Jocelyn Bell altro non sono che le stelle a neutroni previste da Baade e Zwicky.

Già, ma chi era (chi è, perché la signora è viva e vegeta) Jocelyn Bell? La ragazza nasce il 15 luglio 1943 a Lurgan, nei pressi di Belfast, Irlanda del Nord, da Margaret Allison e da George Philip Bell, un architetto che ha progettato, tra l’altro il planetario di Armagh. Quei genitori quaccheri incoraggiano l’interesse che la ragazza da subito manifesta per la scienza e favoriscono le sue visite a un osservatorio astronomico. Non sempre chi è bravo riesce a scuola. E Jocelyn ha qualche difficoltà a superare gli esami, una volta terminata la high school (il liceo), per iscriversi all’università.

Chissà se ha giocato la sua prima sfida al maschilismo imperante nella educazione scientifica del tempo. Presso il College di Lurgan, infatti, è proibito alle donne frequentare corsi scientifici. Sono proprio i genitori di Jocelyn a protestare e a ottenere la fine di quella odiosa discriminazione di genere. Forse Jocelyn ha pagato un primo prezzo alla sua volontà di osservare il cielo e studiare astronomia.

Ma la determinazione, con l’aiuto di genitori intelligenti, supera ogni ostacolo. La ragazza se ne va in Inghilterra, a York per la precisione, presso una scuola – The Mount School – organizzata dai propri fratelli nelle fede, e, ben istruita, supera finalmente l’esame di ammissione. Se ne va così in Scozia e si iscrive a fisica, presso l’università di Glasgow. Nel 1965, a ventidue anni, e con grande brillantezza, ottiene il baccalariato, che somiglia all’attuale laurea breve in Italia. Poi si trasferisce a Cambridge per continuare gli studi e conseguire il dottorato (lo otterrà nel 1969).

Nella prestigiosa università inglese Jocelyn studia con Antony Hewish, dando una mano alla costruzione dell’Interplanetary Scintillation Array: un radiotelescopio nuovo fiammante. Lo punta in una specifica direzione del cielo e nell’agosto 1967 vede disegnati sul rotolo di carta dove sono trascritti i segnali ricevuti dei picchi che si ripetevano con regolarità sconcertante: ogni 1,3373011 secondi. Erano segnali radio simili a quelli di un radiofaro. Fu facile per Jocelyn stabilire che provenivano da una stella pulsar. Pochi mesi dopo e si saprà che la pulsar è una stella fatta di neutroni.

Nel mese di novembre 1967, il 28 novembre per la precisione, l’articolo viene pubblicato. Ma non è nata una stella. Perché il merito viene attribuito tutto al suo professore, Anthony Hewish. Così sarà anche a Stoccolma, sette anni dopo.

Nel tempo l’ingiustizia viene risanata, almeno in parte. Jocelyn Bell percorre tutta la carriera accademica. Diventerà una stella nel cielo dell’astrofisica. Ma quella che la fa brillare di più è l’eleganza della sua modestia. Un premio Nobel viene attribuito a uno studente solo in casi davvero straordinari. «E questo non era il mio caso».

E no, cara Jocelyn. Questo era proprio uno di quei casi straordinari. Ma tu non eri solo studente. Eri anche donna. E superare due pregiudizi insieme non è facile. Neppure a Stoccolma.

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