Martin Lewis Perl non ha trovato solo una particella. Ha trovato un buco nella nostra comprensione dell’universo.
Quando Perl scoprì il tau a metà degli anni ’70, il modello standard della fisica delle particelle stava cercando di prendere piede. Aveva due generazioni di particelle fondamentali mappate. Mancava il terzo. Era una lacuna evidente nella teoria. Il lavoro di Perl lo riempì.
Ha vinto il Premio Nobel per la fisica nel 1995 per questa specifica scoperta. Non è stato dato per un contributo vago. Serviva per trovare il tau, un leptone enorme con carica negativa. La particella stessa è pesante rispetto ai suoi cugini, l’elettrone e il muone. Decade più velocemente di quanto tu possa battere ciglio. Meno di un trilionesimo di secondo.
Perl ha condiviso il premio con Frederick Reines. Reines aveva scoperto il neutrino negli anni ’50. Due passi enormi. Due premi Nobel. La connessione tra il loro lavoro affonda le sue radici nella storia della ricerca subatomica.
Dall’ingegneria chimica alla fisica nucleare
Il percorso di Perls verso il Premio Nobel non è stato rettilineo. Non era nemmeno vicino.
Nato a Brooklyn nel 1927, si laureò al Polytechnic Institute di Brooklyn nel 1948. Quella scuola è ora la NYU Polytechnic School of Engineering. La sua laurea era in ingegneria chimica. Ha trascorso due anni lavorando come ingegnere chimico. Poi ha cambiato marcia.
Ha frequentato la Columbia University. Ha studiato fisica nucleare. Ha conseguito il dottorato di ricerca. lì nel 1955.
Ha insegnato all’Università del Michigan dal 1955 al 1963. Poi si è trasferito alla Stanford University. Rimase lì per decenni. È diventato professore emerito nel 2004. Non ha abbandonato il campo. Ha appena cambiato titolo.
La ricerca presso SLAC
Il vero lavoro è iniziato allo Stanford Linear Accelerator Center (SLAC).
Nel 1966 Perl faceva parte di un gruppo che cercava di trovare nuovi leptoni carichi. Hanno scontrato gli elettroni. Non hanno trovato quello che stavano cercando. Il tentativo fallì.
Ma la macchina è cambiata. Un nuovo acceleratore entrò in funzione all’inizio degli anni ’70. Ha raggiunto alti livelli di energia precedentemente impossibili da raggiungere. Questo non era solo un aggiornamento. Era la chiave di una porta chiusa a chiave.
Perl usò questa macchina per registrare le collisioni frontali tra elettroni e positroni. I positroni sono le antiparticelle degli elettroni. Sono immagini speculari con cariche opposte.
Gli esperimenti si svolsero dal 1974 al 1977. I dati risultarono pesanti. Non pesante come nel denso. Pesante come massiccio.
La spiegazione della particella Tau
Cosa hanno visto?
Leptoni pesanti. Più tardi denominate particelle tau.
Questi non sono stabili. Non si siedono. Decadono quasi istantaneamente. I prodotti del decadimento sono neutrini e un elettrone o un muone.
Perl trovò anche l’antitau. Decade in neutrini e in un positrone o in un antimuone.
Perché è importante?
Perché ha dimostrato l’esistenza di una terza generazione di particelle fondamentali. Prima di ciò, i fisici pensavano che due generazioni fossero sufficienti. I dati non corrispondevano alla teoria. Il modello standard era incompleto.
Il tau ha costretto il modello ad espandersi. È diventato essenziale. Senza la terza generazione, la matematica della fisica delle particelle crolla
