Emilio Gino Segrè ( en italiano: [seˈgrɛ] ; 1 de febrero de 1905 - 22 de abril de 1989) [1] fue un físico italiano y naturalizado estadounidense y premio Nobel , que descubrió los elementos tecnecio y astato , y el antiprotón , una antipartícula subatómica , por lo que fue galardonado con el Premio Nobel de Física en 1959 junto con Owen Chamberlain .
Nacido en Tívoli , cerca de Roma , Segrè estudió ingeniería en la Universidad de Roma La Sapienza antes de dedicarse a la física en 1927. Segrè fue nombrado profesor asistente de física en la Universidad de Roma en 1932 y trabajó allí hasta 1936, convirtiéndose en uno de los chicos de Via Panisperna . De 1936 a 1938 fue director del Laboratorio de Física de la Universidad de Palermo . Después de una visita al Laboratorio de Radiación de Berkeley de Ernest O. Lawrence , en 1937 le enviaron una tira de molibdeno del acelerador de ciclotrón del laboratorio , que emitía formas anómalas de radiactividad . Mediante un cuidadoso análisis químico y teórico, Segrè pudo demostrar que parte de la radiación estaba siendo producida por un elemento previamente desconocido, llamado tecnecio, el primer elemento químico sintetizado artificialmente que no se encuentra en la naturaleza.
En 1938, mientras Segrè visitaba el laboratorio de Radiación de Berkeley, el gobierno fascista de Benito Mussolini aprobó leyes antisemitas que prohibían a los judíos ocupar puestos universitarios. Como judío, Segrè fue declarado emigrado por tiempo indefinido. En el Laboratorio de Radiación de Berkeley, Lawrence le ofreció un trabajo mal pagado como asistente de investigación. Allí, Segrè ayudó a descubrir el elemento astato y el isótopo plutonio-239 , que luego se utilizó para fabricar la bomba nuclear Fat Man lanzada sobre Nagasaki . De 1943 a 1946 trabajó en el Laboratorio Nacional de Los Álamos como líder de grupo para el Proyecto Manhattan . En abril de 1944 descubrió que Thin Man , el arma nuclear tipo cañón de plutonio propuesta , no funcionaría debido a la presencia de impurezas de plutonio-240 . En 1944, se convirtió en ciudadano naturalizado de los Estados Unidos. A su regreso a Berkeley en 1946, se convirtió en profesor de física y de historia de la ciencia , cargo que ocupó hasta 1972. Segrè y Owen Chamberlain codirigieron un grupo de investigación en el Laboratorio de Radiación Lawrence que descubrió el antiprotón , por el que ambos compartieron el Premio Nobel de Física de 1959 .
Segrè fue un fotógrafo activo que tomó muchas fotografías que documentaban acontecimientos y personajes de la historia de la ciencia moderna, las cuales fueron donadas al Instituto Americano de Física después de su muerte. El Instituto Americano de Física bautizó su archivo fotográfico de la historia de la física en su honor.
Emilio Gino Segrè nació en una familia judía sefardí en Tívoli , cerca de Roma , el 1 de febrero de 1905, hijo de Giuseppe Segrè, un empresario propietario de una fábrica de papel, y Amelia Susanna Treves. Tenía dos hermanos mayores, Angelo y Marco. [2] Su tío, Gino Segrè, era profesor de derecho. [3] Se educó en el ginnasio de Tívoli y, después de que la familia se mudara a Roma en 1917, en el ginnasio y liceo de Roma. Se graduó en julio de 1922 y se inscribió en la Universidad de Roma La Sapienza como estudiante de ingeniería . [4]
En 1927, Segrè conoció a Franco Rasetti , quien le presentó a Enrico Fermi . Los dos jóvenes profesores de física buscaban estudiantes talentosos. Asistieron a la Conferencia Volta en Como en septiembre de 1927, [5] donde Segrè escuchó conferencias de físicos notables como Niels Bohr , Werner Heisenberg , Robert Millikan , Wolfgang Pauli , Max Planck y Ernest Rutherford . Segrè luego se unió a Fermi y Rasetti en su laboratorio en Roma. Con la ayuda del director del Instituto de Física, Orso Mario Corbino , Segrè pudo transferirse a la física, [6] y, estudiando con Fermi, obtuvo su título de laurea en julio de 1928, [7] con una tesis sobre "Dispersión anómala y rotación magnética". [4]
Tras un período en el ejército italiano de 1928 a 1929, [4] durante el cual fue nombrado subteniente de artillería antiaérea , [8] Segrè regresó al laboratorio de Via Panisperna. Publicó su primer artículo, que resumía su tesis, "Sobre la dispersión anómala en mercurio y litio", junto con Edoardo Amaldi en 1928, y otro artículo con él al año siguiente sobre el efecto Raman . [9]
En 1930, Segrè comenzó a estudiar el efecto Zeeman en ciertos metales alcalinos . Cuando su progreso se estancó porque la rejilla de difracción que necesitaba para continuar no estaba disponible en Italia, escribió a cuatro laboratorios en otras partes de Europa pidiendo ayuda y recibió una invitación de Pieter Zeeman para terminar su trabajo en el laboratorio de Zeeman en Ámsterdam . Segrè recibió una beca de la Fundación Rockefeller y, por consejo de Fermi, decidió utilizarla para estudiar con Otto Stern en Hamburgo . [10] [11] Trabajar con Otto Frisch en la cuantificación espacial produjo resultados que aparentemente no concordaban con la teoría actual; pero Isidor Isaac Rabi demostró que la teoría y el experimento concordaban si el espín nuclear del potasio era +1/2. [12]
Segrè fue nombrado profesor asistente de física en la Universidad de Roma en 1932 y trabajó allí hasta 1936, convirtiéndose en uno de los chicos de Via Panisperna . [13] En 1934, conoció a Elfriede Spiro, una mujer judía cuya familia había venido de Ostrowo en Prusia Occidental , pero había huido a Breslau cuando esa parte de Prusia se convirtió en parte de Polonia después de la Primera Guerra Mundial. Después de que el Partido Nazi llegó al poder en Alemania en 1933, ella había emigrado a Italia, donde trabajó como secretaria e intérprete. Al principio no hablaba bien italiano, y Segrè y Spiro conversaban en alemán, que él hablaba con fluidez. [14] Los dos se casaron en la Gran Sinagoga de Roma el 2 de febrero de 1936. Acordó con el rabino gastar la cantidad mínima en la boda, dando el saldo de lo que se gastaría en una boda de lujo a refugiados judíos de Alemania. De todos modos, el rabino logró darles muchos de los adornos de una boda de lujo. [15] La pareja tuvo tres hijos: Claudio, nacido en 1937, Amelia Gertrude Allegra, nacida en 1937, y Fausta Irene, nacida en 1945. [16]
Después de casarse, Segrè buscó un trabajo estable y se convirtió en profesor de física y director del Instituto de Física de la Universidad de Palermo . Encontró que el equipo allí era primitivo y la biblioteca carecía de literatura de física moderna, pero entre sus colegas de Palermo se encontraban los matemáticos Michele Cipolla y Michele De Franchis , el mineralogista Carlo Perrier y el botánico Luigi Montemartini . [17] En 1936 visitó el Laboratorio de Radiación de Berkeley de Ernest O. Lawrence , donde conoció a Edwin McMillan , Donald Cooksey , Franz Kurie , Philip Abelson y Robert Oppenheimer . Segrè estaba intrigado por la chatarra radiactiva que alguna vez había sido parte del ciclotrón del laboratorio . En Palermo, se descubrió que contenía una serie de isótopos radiactivos . En febrero de 1937, Lawrence le envió una tira de molibdeno que emitía formas anómalas de radiactividad . Segrè solicitó la ayuda de Perrier para someter la tira a un cuidadoso análisis químico y teórico, y pudieron demostrar que parte de la radiación estaba siendo producida por un elemento previamente desconocido. [18] En 1947 lo llamaron tecnecio , ya que fue el primer elemento químico sintetizado artificialmente . [19] [20]
En junio de 1938, Segrè realizó una visita de verano a California para estudiar los isótopos de vida corta del tecnecio, que no sobrevivieron al envío a Italia. Mientras Segrè estaba de camino, el gobierno fascista de Benito Mussolini aprobó leyes raciales que prohibían a los judíos ocupar puestos universitarios. Como judío, Segrè pasó a ser un emigrado indefinido. [21] La crisis checoslovaca impulsó a Segrè a llamar a Elfriede y Claudio, ya que ahora temía que la guerra en Europa fuera inevitable. [22] En noviembre de 1938 y febrero de 1939 hicieron viajes rápidos a México para cambiar sus visas de turista por una visa de inmigración. Tanto Segrè como Elfriede tenían graves temores por el destino de sus padres en Italia y Alemania. [23]
En el Laboratorio de Radiación de Berkeley, Lawrence le ofreció a Segrè un trabajo como asistente de investigación (una posición relativamente baja para alguien que había descubierto un elemento) por 300 dólares estadounidenses (equivalentes a 6.600 dólares en 2023) al mes durante seis meses. Cuando Lawrence se enteró de que Segrè estaba atrapado legalmente en California, aprovechó la situación para reducir el salario de Segrè a 116 dólares al mes. [24] [25] Trabajando con Glenn Seaborg , Segrè aisló el isótopo metaestable tecnecio-99m . Sus propiedades lo hicieron ideal para su uso en medicina nuclear , y ahora se utiliza en unos 10 millones de procedimientos de diagnóstico médico al año. [26] Segrè fue a buscar el elemento 93 , pero no lo encontró, ya que estaba buscando un elemento químicamente similar al renio en lugar de un elemento de tierras raras , que es lo que era el elemento 93. [27] Trabajando con Alexander Langsdorf, Jr. , y Chien-Shiung Wu , descubrió el xenón-135 , [28] [29] que más tarde se volvió importante como veneno nuclear en los reactores nucleares . [30]
Segrè luego dirigió su atención a otro elemento faltante en la tabla periódica , el elemento 85. Después de anunciar cómo pretendía crearlo bombardeando bismuto-209 con partículas alfa en una reunión del Laboratorio de Radiación el lunes, dos de sus colegas, Dale R. Corson y Robert A. Cornog llevaron a cabo su experimento propuesto. Segrè luego preguntó si podía hacer la química y, con Kenneth Ross MacKenzie , aisló con éxito el nuevo elemento, que hoy se llama astato . [31] [32] [33] Segrè y Wu luego intentaron encontrar el último elemento no transuránico faltante , el elemento 61. Tenían la técnica correcta para hacerlo, pero carecían de los métodos químicos para separarlo. [33] También trabajó con Seaborg, McMillan, Joseph W. Kennedy y Arthur C. Wahl para crear plutonio-239 en el ciclotrón de 60 pulgadas (150 cm) de Lawrence en diciembre de 1940. [34] [35]
El ataque japonés a Pearl Harbor en diciembre de 1941 y la posterior declaración de guerra de los Estados Unidos a Italia convirtieron a Segrè en un extranjero enemigo y le impidieron comunicarse con sus padres. Los físicos comenzaron a abandonar el Laboratorio de Radiación para realizar trabajos de guerra, y Raymond T. Birge le pidió que diera clases a los estudiantes restantes. Esto proporcionó un complemento útil a los ingresos de Segrè, y estableció importantes amistades y asociaciones profesionales con algunos de estos estudiantes, entre los que se encontraban Owen Chamberlain y Clyde Wiegand . [36]
A finales de 1942, Oppenheimer le pidió a Segrè que se uniera al Proyecto Manhattan en su Laboratorio de Los Álamos . [37] Segrè se convirtió en el jefe del Grupo P-5 (Radioactividad) del laboratorio, que formaba parte de la División P (Física Experimental) de Robert Bacher . [38] Por razones de seguridad, se le dio el nombre de tapa de Earl Seaman. [39] Se mudó a Los Álamos con su familia en junio de 1943. [40]
El grupo de Segrè instaló su equipo en una cabaña abandonada del Servicio Forestal en el Cañón Pajarito, cerca de Los Álamos, en agosto de 1943. [41] La tarea de su grupo era medir y catalogar la radiactividad de varios productos de fisión . Una línea de investigación importante fue determinar el grado de enriquecimiento isotópico alcanzado con varias muestras de uranio enriquecido . Inicialmente, las pruebas con espectrometría de masas , utilizada por la Universidad de Columbia , y el ensayo de neutrones, utilizado por Berkeley, dieron resultados diferentes. Segrè estudió los resultados de Berkeley y no pudo encontrar ningún error, mientras que Kenneth Bainbridge tampoco encontró ningún fallo en los de Nueva York. Sin embargo, el análisis de otra muestra mostró una estrecha concordancia. [42] Se observaron tasas más altas de fisión espontánea en Los Álamos, que el grupo de Segrè concluyó que se debían a los rayos cósmicos , que eran más frecuentes en Los Álamos debido a su gran altitud. [41]
El grupo midió la actividad del torio , uranio-234 , uranio-235 y uranio-238 , pero sólo tuvo acceso a cantidades de microgramos de plutonio-239 . [41] La primera muestra de plutonio producido en el reactor nuclear de Oak Ridge se recibió en abril de 1944. En cuestión de días, el grupo observó una tasa de fisión espontánea cinco veces mayor que la del plutonio producido por ciclotrón. [43] Esta no era una noticia que los líderes del proyecto quisieran escuchar. Significaba que Thin Man , el arma nuclear de tipo cañón de plutonio propuesta , no funcionaría e implicaba que la inversión del proyecto en instalaciones de producción de plutonio en el sitio de Hanford se desperdició. El grupo de Segrè revisó cuidadosamente sus resultados y concluyó que el aumento de la actividad se debía al isótopo plutonio-240 . [44]
En junio de 1944, Segrè fue convocado a la oficina de Oppenheimer y se le informó que, si bien su padre estaba a salvo, su madre había sido detenida por los nazis en octubre de 1943. Segrè nunca volvió a ver a ninguno de sus padres. Su padre murió en Roma en octubre de 1944. [45] A fines de 1944, Segrè y Elfriede se convirtieron en ciudadanos naturalizados de los Estados Unidos. [46] Su grupo, ahora designado R-4, recibió la responsabilidad de medir la radiación gamma de la prueba nuclear Trinity en julio de 1945. [47] La explosión dañó o destruyó la mayoría de los experimentos, pero se recuperaron suficientes datos para medir los rayos gamma. [48]
En agosto de 1945, unos días antes de la rendición de Japón y el fin de la Segunda Guerra Mundial , Segrè recibió una oferta de la Universidad de Washington en St. Louis para un puesto de profesor asociado con un salario de 5.000 dólares estadounidenses (equivalente a 84.600 dólares en 2023). El mes siguiente, la Universidad de Chicago también le hizo una oferta. Después de algunas insistencias, Birge le ofreció 6.500 dólares y una cátedra de tiempo completo, que Segrè decidió aceptar. Dejó Los Álamos en enero de 1946 y regresó a Berkeley. [49] [50]
A finales de la década de 1940, muchos académicos abandonaron la Universidad de California, atraídos por ofertas de salarios más altos y por el peculiar requisito del juramento de lealtad de la universidad . Segrè decidió tomar el juramento y quedarse, pero esto no disipó las sospechas sobre su lealtad. Luis Álvarez estaba indignado porque Amaldi, Fermi, Pontecorvo , Rasetti y Segrè habían decidido presentar reclamos de patentes contra los Estados Unidos por sus descubrimientos anteriores a la guerra y le dijo a Segrè que le avisara cuando Pontecorvo escribiera desde Rusia. También chocó con Lawrence por el plan de este último de crear un laboratorio de armas nucleares rival a Los Álamos en Livermore, California , para desarrollar la bomba de hidrógeno , un arma que Segrè sintió que sería de dudosa utilidad. [51]
Descontento con el deterioro de sus relaciones con sus colegas y con la atmósfera política venenosa en Berkeley causada por la controversia del juramento de lealtad, Segrè aceptó una oferta de trabajo de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign . [51] Los tribunales finalmente resolvieron las reclamaciones de patentes a favor de los científicos italianos en 1953, otorgándoles US$400.000 (equivalentes a $4.600.000 en 2023) por las patentes relacionadas con la generación de neutrones, lo que resultó en unos $20.000 después de los costos legales. Kennedy, Seaborg, Wahl y Segrè recibieron posteriormente la misma cantidad por su descubrimiento del plutonio, que ascendió a $100.000 después de dividirse entre cuatro, no habiendo honorarios legales esta vez. [52]
Después de rechazar ofertas de IBM y del Laboratorio Nacional de Brookhaven , Segrè regresó a Berkeley en 1952. [53] Fue elegido miembro de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos ese mismo año. [54] Trasladó a su familia de Berkeley a la cercana Lafayette, California , en 1955. [55] Trabajando con Chamberlain y otros, comenzó a buscar el antiprotón , una antipartícula subatómica del protón . [56] La antipartícula del electrón, el positrón, había sido predicha por Paul Dirac en 1931 [57] y luego descubierta por Carl D. Anderson en 1932. [58] Por analogía, ahora se esperaba que hubiera una antipartícula correspondiente al protón, pero nadie había encontrado una, e incluso en 1955 algunos científicos dudaban de su existencia. [59] Utilizando el Bevatron de Lawrence ajustado a 6 GeV, lograron detectar evidencia concluyente de antiprotones. [56] [60] Chamberlain y Segrè recibieron el Premio Nobel de Física en 1959 por su descubrimiento. [61] Esto fue controvertido, porque Clyde Wiegand y Thomas Ypsilantis fueron coautores del mismo artículo, pero no compartieron el premio. [62]
Segrè formó parte del poderoso Comité de Presupuesto de la universidad de 1961 a 1965 y fue presidente del Departamento de Física de 1965 a 1966. Apoyó la exitosa propuesta de Teller de separar el Laboratorio Lawrence Berkeley del Laboratorio Lawrence Livermore en 1970. [63] Fue elegido miembro de la Sociedad Filosófica Americana en 1963. [64] Fue uno de los fideicomisarios del Fermilab de 1965 a 1968. Asistió a su inauguración con Laura Fermi en 1974. [65] Durante la década de 1950, Segrè editó los documentos de Fermi. Más tarde publicó una biografía de Fermi, Enrico Fermi: Physicist (1970). Publicó sus propias notas de clase en From X-rays to Quarks: Modern Physicists and Their Discoveries (1980) y From Falling Bodies to Radio Waves: Classical Physicists and Their Discoveries (1984). También editó la Revista Anual de Ciencia Nuclear y de Partículas entre 1958 y 1977 y escribió una autobiografía, A Mind Always in Motion (1993), que se publicó póstumamente. [66] [63]
Elfriede murió en octubre de 1970, y Segrè se casó con Rosa Mines en febrero de 1972. [16] Fue elegido miembro de la Academia Estadounidense de las Artes y las Ciencias en 1973. [67] Ese año alcanzó la edad de jubilación obligatoria de la Universidad de California. Continuó enseñando historia de la física. [68] En 1974 regresó a la Universidad de Roma como profesor, pero sirvió solo un año antes de alcanzar la edad de jubilación obligatoria. [63] Segrè murió de un ataque cardíaco a la edad de 84 años mientras caminaba cerca de su casa en Lafayette. [69] Activo como fotógrafo , Segrè tomó muchas fotos que documentaban eventos y personas en la historia de la ciencia moderna. Después de su muerte, Rosa donó muchas de sus fotografías al Instituto Americano de Física , que nombró su archivo fotográfico de la historia de la física en su honor. La colección se vio reforzada por un legado posterior de Rosa tras su muerte en un accidente en Tivoli en 1997. [63] [70] [16]
