Rudolf Ludwig Mössbauer

Figlio di Ludwig e di Erna Ernst, studiò alla "Oberschule" (scuola secondaria non liceale) a Monaco-Pasing fino al 1948.

Lavorò per un anno presso un’industria, poi decise di studiare fisica alla Technische Hochschule di Monaco, dove ottenne il diploma intermedio triennale nel 1952 e completò la tesi nel 1955, al Laboratorio di Fisica applicata con Heinz Maier-Leibnitz, tenendo contemporaneamente lezioni, come assistente, all’Istituto di matematica.

Si recò quindi all’Istututo di fisica del Max Planck Institut per la ricerca medica di Heidelberg per la tesi di dottorato, ma, dato che l’Istituto non era universitario, tornò a Monaco da Maier-Leibnitz con il quale conseguì il dottorato nel 1958, e vi rimase come ricercatore.

Durante la sua ricerca per il Ph.D. scoprì l’effetto che ora prende il suo nome. L’Effetto Mössbauer consiste nell’assorbimento risonante, da parte di nuclei atomici di radiazione γ, emessa senza rinculo da nuclei della stessa specie legati in reticoli cristallini.

Tale fenomeno è alla base di una tecnica di spettroscopia ad alta risoluzione, la spettroscopia gamma risonante o spettroscopia Mössbauer.

L’emissione di radiazione avviene quando un nucleo atomico subisce una transizione energetica tra due livelli nucleari e passa a uno stato finale di energia inferiore a quello iniziale. Per la conservazione della quantità di moto, il nucleo emittente rincula nella direzione opposta a quella della radiazione.

Mössbauer scoprì che, in opportune condizioni, era possibile avere emissione di radiazione gamma senza rinculo del nucleo emittente. Questo è possibile quando il nucleo è fortemente legato in un reticolo cristallino. In queste condizioni, infatti, l’energia del rinculo viene trasmessa a tutto il reticolo e puo risultare inferiore all’energia minima necessaria per provocare eccitazioni vibrazionali, con la conseguenza che la radiazione viene emessa senza perdere energia.

L’assorbimento risonante diviene allora un fenomeno osservabile ed è possibile studiare direttamente i livelli nucleari.

Per questa scoperta Mössbauer ottenne il Premio Nobel per la Fisica nel 1961 assieme allo statunitense Robert Hofstadter (con altra motivazione).

Il campo d’applicazione del metodo d’assorbimento risonante è piuttosto vasto ed è stato usato per dare risposte a molti interessanti interrogativi scientifici. Le principali applicazioni si riferiscono alla fisica dello stato solido, alla chimica pura e applicata, alla fisica nucleare, all’analisi di minerali, ai sistemi biologici, compresa la fisica medica.

Da ricordare un primo originale esperimento effettuato nel 1960 da R. Pound e G. Rebka usando questa spettroscopia: la verifica dello spostamento gravitazionale delle righe spettrali verso il rosso, quando la sorgente si trova a potenziale gravitazionale inferiore rispetto al rivelatore. Questo fu uno dei primi esperimenti per verificare la teoria della relatività generale di Einstein.

In Italia nel 1963 ricercatori di tre differenti laboratori, CISE a Milano, Università di Parma e ISPRA, iniziarono ad occuparsi di spettroscopia Mössbauer, ma solo a Parma si proseguì e fu istituito il primo Gruppo Italiano di Spettroscopia Mössbauer.

Nel 1960 Mössbauer fu invitato da Richard Feynman al California Institute of Technology (Caltech) a Pasadena come ricercatore, qui ricevette la notizia del Nobel e rimase come Full Professor. Nel 1964 ritornò a Monaco alla Technische Universität München (TUM) come Professore, su invito del ministro bavarese della istruzione, dove rimase fino al 1997 quando divenne Professore Emerito.

Dal 1972 al 1977 fu Direttore del Centro Internazionale di Ricerca “Laue-Langevin” (ILL), con sede a Grenoble (Francia).

Nel 1959, poco dopo la scoperta di Mössbauer, W. M. Visscher ipotizzò un effetto simile, emissione e assorbimento senza rinculo, di neutrini emessi per cattura elettronica in nuclei immersi in un reticolo cristallino. Il fenomeno delle oscillazioni di questi “neutrini Mössbauer” avrebbe caratteristiche uniche, data l’energia molto bassa dei neutrini, 18,6 keV, e l’estremamente piccola larghezza della sua distribuzione.

A partire dal 1980 l’interesse scientifico di Mössbauer si rivolse allo studio delle proprietà dei neutrini. Partecipò ad un esperimento sulla ricerca delle oscillazioni degli antineutrini elettronici al reattore di potenza di Gosgen in Svizzera e successivamente all’esperimento GALLEX presso i Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell’INFN, dove dal 1997 al 2000 fu nel Comitato Scientifico.

Questo difficile esperimento, rivelando per la prima volta i neutrini elettronici dal Sole a basse energie, dimostrò che “l’enigma dei neutrini solari” era dovuto a proprietà al di fuori del modello standard del neutrino. Fu questo un contributo fondamentale alla scoperta delle oscillazioni di neutrino.

In questo contesto, a partire dal 2005, Raju Raghavan, scomparso poco dopo (20 ottobre 2011), studiò un possibile esperimento nel quale l’elettrone del decadimento β del trizio rimane legato all’atomo risultante di 3He e, successivamente, un elettrone atomico e l’antineutrino elettronico vengono assorbiti in maniera risonante da un 3He. I nuclei di 3H e 3He sono immersi in un reticolo (idruri metallici). L’effetto farebbe crescere la sezione d’urto di dodici ordini di grandezza rispetto ad un processo non risonante, rendendo possibile lo studio di proprietà del neutrino con rivelatori di massa ridotta (dell’ordine del chilogrammo).

L’attività scientifica di Mössbauer è stata alla base della formazione di vari studenti, infatti fu un eccellente maestro e tenne numerosi corsi sulla fisica dei neutrini, le oscillazioni di neutrino, l’unificazione delle interazioni deboli ed elettromagnetiche e l’interazione di fotoni e neutroni con la materia.

Nel 1979 partecipò come relatore su invito al Congresso Nazionale della SIF ad Ancona presentando con grande successo la relazione “Resonant scattering of gamma radiation” e anche in quell’occasione dimostrò una naturale cordialità nei riguardi di tutte le persone con le quali si incontrò.

Ricevette molte onorificenze, oltre al Nobel i premi Röntgen dell’Università di Giessen (1961) e la Elliot Cresson Medal dal Franklin Institute (1961) e fu membro di molte Accademie, tra cui l’Accademia Pontificia delle Scienze e l’Accademia Nazionale delle Scienze (USA). Ebbe ben 13 lauree onorarie dalle principali Università europee ed estere.

Sposato con Elizabeth Pritz, ebbe due figlie, Susi e Regine ed un figlio, Peter, e più tardì si risposò con Christel Braun.

Continuò a lavorare anche dopo il suo pensionamento nel 1997, pur dedicandosi ai suoi hobbies: escursionismo, fotografia e musica classica (era un eccellente pianista).

Diceva ai suoi studenti: Spiegate! Quando otterrete la laurea penserete: È fatta! No, tutta la vita è un esame, dovrete scrivere relazioni, dovrete discutere coi vostri colleghi… Quindi imparate a spiegare! Potete allenarvi spiegando ad un altro studente, ad un collega. E se non ne avete, spiegate a vostra madre o al gatto!