Sin-Itiro (Shin’ichirō) Tomonaga   朝永 振一郎

Figlio maggiore di Sanjuro Tomonaga, professore di filosofia che nel 1913 fu trasferito all’Università di Kyoto, studiò alla Third Higher School di Kyoto, una rinomata scuola superiore che formò molti personaggi famosi del Giappone anteguerra.

Entrò nel 1923 alla Università Imperiale di Kyoto, dove si laureò in fisica nel 1929 insieme all’amico Hideki Yukawa. Entrambi seguirono le lezioni che Heisenberg e Dirac tennero a Tokyo nel 1929 presso l’Istituto di Ricerche Chimiche e Fisiche di Tokyo (Riken). Nel 1931 seguì un corso sulla meccanica quantistica tenuto a Kyoto da Yoshio Nishina, da poco tornato in Giappone dopo un periodo di studio in Europa, a Cambridge, Gottinga e Copenhagen, col proposito di fondare una scuola giapponese di fisica quantistica. Nishina gli offrì un incarico di ricerca al Riken, del quale era diventato direttore, dove iniziò a lavorare sulla nuova frontiera della fisica teorica, l’elettrodinamica quantistica, pubblicando un lavoro sulla creazione fotoelettrica di coppie. Insieme iniziarono nel 1935 la traduzione in giapponese del manuale di meccanica quantistica di Dirac.

Dal 1937 al 1939 soggiornò a Lipsia per studiare fisica nucleare e teoria quantistica dei campi col gruppo di Werner Heisenberg e pubblicò un lavoro "Innere Reibung und Wärmeleitfähigkeit der Kernmaterie" che presentò come tesi per il dottorato presso l’Università di Tokyo nel 1939.

Nel 1940 si interessò alla teoria dei mesoni di Yukawa e formulò la ‘teoria dell’accoppiamento intermedio’ per chiarire la struttura della nuvola di mesoni attorno ad un nucleone.

Nello stesso anno si sposò con Ryoko Sekiguchi, figlia del Direttore dell’Osservatorio di Tokyo; ebbero due figli e una figlia che sposò il fisico delle particelle Y. Nagashima.

Nel 1941 fu nominato Professore di Fisica all’Università Bunrika di Tokyo, più tardi assorbita nella ‘Tokyo University of Education’ e ribattezzata Università di Tsukuba nel 1973. Propose nel ’42, in piena guerra mondiale col Giappone isolato dal resto del mondo scientifico, la formulazione covariante della teoria quantistica dei campi.

Durante la seconda guerra mondiale si interessò di microonde, risolse il problema del moto degli elettroni nel magnetron e sviluppò una teoria unificata del sistema di guide d’onda e cavità risonanti.

Dopo la guerra riprese la sua ricerca teorica sulla teoria quantistica dei campi, in particolare sul problema delle divergenze in elettrodinamica quantistica studiando la reazione del campo con opportuni modelli, primo passo verso la formulazione della teoria della rinormalizzazione. Pubblicò nel 1946 in inglese un suo lavoro su questo argomento, già scritto nel 1943 in giapponese, che riporta quella che è nota come equazione di Tomonaga-Schwinger, in quanto Julian Schwinger ricavò indipendentemente una analoga formulazione presentata nel 1948 alla conferenza di Pocono.

Nella stessa conferenza Oppenheimer lesse una lettera di Tomonaga che lo informava dei progressi in elettrodinamica quantistica fatti in Giappone durante l’isolamento dovuto alla guerra, facendo così conoscere il suo lavoro negli Stati Uniti.

Oppenheimer lo esortò a scrivere un articolo di rassegna su Physical Review e nel 1949 lo invitò a Princeton all’Istituto di Studi Avanzati dove si occupò di sistemi di fermioni ad una dimensione, chiarendo la natura delle oscillazioni collettive di un sistema quantistico a molti corpi e aprendo così una nuova frontiera della fisica teorica.

Nello stesso anno F. Dyson pubblicò un lavoro sulla elettrodinamica quantistica che intitolò Le teorie della radiazione di Tomonaga, Schwinger e Feynman spianando così ai tre la strada verso il Nobel che otterranno nel 1965.

Tornato in patria, nel 1955 pubblicò una teoria elementare del moto collettivo quantistico e fondò l’Istituto di Studi Nucleari dell’Università di Tokyo. Fu anche presidente della Tokyo University of Education dal 1956 al 1962 e dal 1963 Presidente del Consiglio Scientifico del Giappone e Direttore dell’Istituto di Ricerche Ottiche, oltre a fare parte di numerose commissioni governative sulla ricerca e politica scientifica.

In questa veste si distinse in campagne contro la diffusione delle armi nucleari e per l’uso pacifico dell’energia atomica.

Nel 1965 ottenne il Premio Nobel per la Fisica, insieme a Richard Feynman e Julian Schwinger, per i contributi alla formulazione dell’elettrodinamica quantistica (QED). I tre scienziati, indipendentemente l’uno dall’altro e con differenti approcci, ottennero lo stesso risultato, risolvendo le inconsistenze e le difficoltà della teoria quantistica e relativistica del campo elettromagnetico.

Tra gli altri riconoscimenti ottenuti, il premio dell’Accademia Giapponese nel 1948, l’Ordine della Cultura nel 1952 e la Medaglia Lomonosov della Russia nel 1964. È stato membro della Accademia Giapponese, della tedesca Accademia Leopoldina, della Accademia Svedese delle Scienze e della americana National Academy of Science.

Pubblicò vari trattati tra cui Quantum Mechanics (North Holland, Amsterdam, 1962) e The Story of Spin (trad. T. Oka, Chicago U. P. 1997).