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Simmetrie proibite

Fare una scoperta che muta un paradigma scientifico ben radicato crea non pochi problemi. Lo sa bene lo scienziato israeliano Dan Shechtman. Gli ci sono voluti anni per vincere la battaglia nei confronti della comunità scientifica, che bollava come “impossibili” i suoi quasicristalli. Ma tutto si è concluso con un grande trionfo e il più prestigioso degli allori.

Testo Jan Tazelaar Fotos Malou van Breevoort

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Fatti

Dan Shechtman
Famiglia: sposato con Zipora Shechtman, padre di quattro figli e nonno di dieci nipoti.
Residenza: Haifa, Israele
Personaggio letterario preferito: Cyrus Smith, il talentuoso ingegnere dell’Isola misteriosa, di Jules Verne.
Passatempo preferito: vela amatoriale.
Talento nascosto: ha creato una collezione di gioielli, “in esclusiva per la moglie”, che è stata esposta all’istituto Technion e presso il Museo della Scienza di Haifa.

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“Dieci volte?”. Questa semplice osservazione, annotata nel suo diario di scienziato l’8 aprile 1982, è stato il momento “Eureka” del professor Dan Shechtman, del Technion, l’Israel­ Institute of Technology di Haifa. Shechtman, che ha un dottorato in scienze dei materiali, stava utilizzando il suo congedo sabbatico per seguire un progetto di ricerca per la Johns Hopkins University, presso il National Bureau of Standards (NBS) nel Maryland, Stati Uniti. Stava studiando nuove leghe per l’industria aerospaziale americana, quando fece una scoperta ritenuta  fino ad allora “impossibile”: una struttura cristallina non periodica con simmetria rotazionale pentagonale.

Per ironia della sorte, quand’era uno studente, lo stesso Shechtman era convinto che i quasicristalli non esistessero. I ripetuti tentativi di confutare le sue stesse prove non valsero a nulla: i quasicristalli erano lì, sotto i suoi occhi. La scoperta di Shechtman riscosse un certo interesse e l’incoraggiamento da parte del padrone di casa, John Cahn del NBS. Grande fu però l’ondata di scetticismo e ostilità che lo investì. “Quelli che seguirono furono due anni di profonda solitudine”, racconta. “Fui messo alla berlina, rimproverato e trattato come un ciarlatano. Un amico mi disse di lasciare il gruppo di ricerca perché mi considerava una vergogna”.

Shechtman fu costretto a ritornare a Haifa, dove incontrò il ben più illuminato Ilan Blech, con il quale continuò a lavorare alla sua scoperta. Nel 1984 scrissero un articolo sull’argomento, che fu respinto col pretesto di non essere “sufficientemente interessante”. In seguito l’articolo fu riveduto con il contributo dei colleghi John Cahn e Denis Gratias  e pubblicato su un’altra rivista. Fu allora che, come dice Shechtman, “si scatenò l’inferno”.

La consolidata teoria cristallografica definiva i cristalli come strutture periodiche con simmetria rotazionale di ordine 2, 3, 4 e 6. Ogni altra conformazione era semplicemente impensabile. “Questo paradigma era basato non sulla teoria ma su una serie di prove raccolte in un ampio numero di studi”, osserva Shechtman. “La mia scoperta rivelava l’esistenza di quasicristalli con simmetria pentagonale, ma l’onnisciente International Union of Crystallography (IUCr) non era disposta ad abiurare la propria verità senza combattere”.

Tra i più strenui oppositori di Shechtman si schierò anche il due volte vincitore del premio Nobel Linus Pauling, che godeva di una reputazione inattaccabile. Ma, grazie a un sempre più nutrito esercito di sostenitori e a un numero crescente di prove, Shechtman cominciò a veder brillare la propria stella. Le scoperte si susseguivano. I quasicristalli erano facilmente sintetizzabili in molte leghe e alcuni di essi erano stabili.

Nel 1994 si verificarono due eventi che posero improvvisamente fine alla battaglia: la morte di Linus Pauling e la riformulazione ufficiale da parte dell’IUCr della definizione di cristallo. Per Shechtman era suonata l’ora della riscossa. Fu un susseguirsi di premi e onorificenze, culminato nel 2011 con il più prestigioso degli allori: il premio Nobel per la Chimica.

Oggi Shechtman continua a lavorare presso il Technion, dove è in prima linea nella ricerca cristallografica. E non ha intenzione di rallentare. Alla passione per il proprio lavoro, affianca quella per la cultura scientifica e la sua diffusione tra i giovani. Ha istituito e diretto numerosi programmi scolastici in Israele. Il suo innato talento di educatore si è espresso in modo esemplare durante una conferenza presso l’SKF Research Centre di Nieuwegein, in Olanda, dove era stato invitato in occasione del centesimo anniversario della SKF in Belgio e Olanda. Di fronte a una platea estasiata, l’affascinante e carismatico professore ha raccontato la sua lunga esperienza di ricercatore e la sua battaglia per il trionfo di una giusta causa.

“La scoperta dei quasicristalli è stata un colpo di fortuna”, racconta. “Ma nella vita la fortuna va afferrata per i capelli. Ho avuto il vantaggio di poter svolgere le mie ricerche piuttosto liberamente. E, in effetti, ho scoperto quei cristalli in una lega che avevo creato per fini sperimentali”. Da quel momento, la battaglia di Shechtman per il riconoscimento del proprio lavoro è diventata un modello di perseveranza e determinazione. “Dovete essere professionali e di mentalità aperta. Se i risultati vanno contro le regole, abbiate il coraggio di metterle in discussione. E, soprattutto, se siete certi di avere ragione, siate risoluti. Dovete essere come un rottweiler: quando v’imbattete in qualcosa di insolito, non mollate la presa finché non avete scoperto di cosa si tratta”.

Lo sviluppo dei quasicristalli è un campo scientifico ancora tutto da esplorare. La loro applicazione pratica è piuttosto limitata e rimane prevalentamente confinata alle leghe di acciaio di alta qualità impiegate, per esempio, nella produzione di siringhe e lame di rasoi, sebbene le potenzialità siano grandi. La loro importanza, tuttavia, non risiede tanto nell’impiego pratico quanto nell’approccio radicalmente nuovo allo studio delle strutture elementari. È stato proprio il cambiamento di dogma a far vincere a Shechtman il Premio Nobel.

Dan Shechtman è un educatore nato e un promotore della cultura scientifica.

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