I genitori scamparono alla Shoah
Fisica, il Nobel a Kosterlitz

Il “volto esotico della materia” è costituito da alcuni passaggi che avvengono da uno stato all’altro della materia in condizioni inusuali. Lo hanno scoperto gli scienziati britannici David Thouless, Duncan Haldane e Michael Kosterlitz, vincitori del premio Nobel per la Fisica grazie a ricerche complesse e misteriose in parte anche per loro, legate alla quantistica e alla topologia, un metodo matematico molto avanzato che per quanto astratto potrebbe però portare, in un futuro forse ancora lontano, anche a progressi molto pratici. “Quando ho iniziato i miei studi su questi argomenti avevo vent’anni, e proprio la mia completa ignoranza è stata un vantaggio nello sfidare la scienza che fino ad allora si conosceva” ha detto Kosterlitz, ebreo figlio a sua volta di uno scienziato emigrato in Scozia dalla Germania per sfuggire alle persecuzioni naziste. “Non avevo nessuna idea preconcetta – le sue parole – ero abbastanza giovane e stupido per provarci”. Kosterlitz divide la somma assegnata ai premi Nobel con Haldane, mentre a Thouless, con cui collabora fino dagli anni Settanta, spetta l’altra metà.
Nell’essere un pioniere della sua disciplina, Kosterlitz può essere definito una sorta di figlio d’arte, se così si può dire nel campo della scienza. Suo padre Hans Walter Kosterlitz era un biologo ebreo berlinese, che viene ricordato in particolare per la scoperta delle endorfine e dei loro effetti. Dalla capitale tedesca, dove ricercava all’interno di un ospedale, scappò via quando per ordine nazista fu rimosso dal suo incarico. Fu un vero e proprio shock per lui, che decise così, nel 1934, di trasferirsi nel Regno Unito, dove trovò lavoro all’Università di Aberdeen, in Scozia, come professore di farmacologia e biologia, per poi diventare direttore dell’unità di ricerca sulle dipendenze da droga. Poco dopo riuscì anche a ottenere dei visti per sua madre, suo fratello e la sua allora fidanzata – poi moglie – Hannnah.
In Scozia è dunque nato ancora in piena guerra, nel 1942, anche Michael Kosterlitz, che oggi ha la doppia cittadinanza britannica e americana. Molti dei suoi studi si sono svolti nel Regno Unito, prima a Cambridge e poi a Oxford, mentre oggi insegna Fisica e ricerca negli Stati Uniti, alla Brown University di Providence, Rhode Island, e alla Aalto University in Finlandia. Prima di approdare a Birmingham, dove cominciò nel 1971 la sua proficua collaborazione con Thouless, il dottorato portò Kosterlitz tra le altre cose anche a Torino. E legata alle Alpi è anche un’altra sua grande passione: di lui si legge che è un grande appassionato di arrampicata, tanto che da lui prendono il nome numerose vie sulle montagne piemontesi tra cui la famosa fessura Kosterlitz, nella Valle dell’Orco. Con l’alpinismo lo scienziato ha dovuto poi smettere per ragioni mediche, ma è invece andato avanti nelle sue ricerche nel campo della Fisica, che oggi lo portano a vincere il riconoscimento più ambito. Quando ha scoperto del Nobel, ha raccontato, si trovava in un parcheggio di Helsinki, mentre si accingeva ad andare a pranzo. “Mi sento ancora un po’ abbbagliato – le sue parole – sto ancora cercando di rendermi conto”.
Gli studi che lo hanno condotto a questa abbagliante conquista riguardano le transizioni di fase topologiche, o per dirlo con le parole dei giurati del Nobel, “un mondo sconosciuto in cui la materia può assumere stati strani”. Per calarvisi, i tre fisici hanno usato metodi matematici molto avanzati, studiando fasi, o stati, della materia – come quelli dei superconduttori o dei superfluidi – in cui questa non subisce variazioni anche sotto l’effetto di forze deformanti. L’oggetto dei loro studi sono materiali così sottili da avere solo due dimensioni, o a volte addirittura una.
Poiché tutto questo può sembrare altamente complesso – e lo è – Thors Hans Hansson, un membro della Commissione che ha assegnato il premio Nobel per la Fisica, ha cercato di spiegarlo al pubblico attraverso qualcosa che tutti conoscono e generalmente amano, la pasticceria. Hansson ha tirato fuori da un sacchetto un panino alla cannella, un bagel e un pretzel svedese, e li ha mostrati al pubblico. “Per noi queste cose sono diverse, una è dolce e l’altra salata, hanno forme differenti. Ma se sei un topologo – ha spiegato – c’è solo un particolare degno di interesse. Il panino alla cannella non ha buchi, il bagel ne ha uno, il pretzel ne ha due”. In pratica, sempre per restare nel campo sicuro delle chiacchiere da bar, una ciambella e una tazza di caffè sono equivalenti dal punto di vista topologico perché hanno entrambe un buco. E in topologia, le proprietà cambiano solo per intero, o altrimenti detto, non può esistere mezzo buco. E anche nel caso dei dolci di Hansson, non si potrebbe dunque passare da un dolce all’altro con una transizione di fase topologica – ha osservato – perché si dovrebbe praticare (o colmare) un buco, tradendo così la definizione stessa di “cambiamento con continuità”.
Nei primi anni Settanta, l’epoca d’oro in cui si ricorda “giovane e stupido”, Michael Kosterlitz insieme a David Thouless rivoluzionò la teoria allora predominante secondo cui la superconduttività non poteva verificarsi il materiali sottili. I due dimostrarono invece che la soperconduttività poteva presentarsi a basse temperature e spiegarono anche il meccanismo, ciè la traniszione di fase, che fa scomparire la superconduttività al salire della temperatura.
Questi risultati teorici sono promettenti, al lato pratico, in particolare per l’informatica quantistica, perché gli stati topologici da loro analizzati possono trasportare energia e informazioni molto più velocemente e senza surriscaldarsi.
Anche Kosterlitz è un sognatore, ma resta comunque con i piedi per terra. “Apetto di poter guardare lo schermo del mio computer quantistico da anni, ma per ora non dà ancora segni di apparire”, ha detto. “Potrei dire che tutta questa storia dell’informatica quantistica è ancora ben lontana dall’essere qualcosa di pratico. Ma – la sua conclusione – potrei sbagliarmi di grosso”.

f.m. twitter @fmatalonmoked

(5 ottobre 2016)