PACINI, Domenico

PACINI, Domenico

PACINI, Domenico. – Nacque il 20 febbraio 1878 a Marino presso Roma, da Filippo, segretario comunale, e da Giovanna Annunziata Mecheri.

Il padre, la cui famiglia era originaria di Scanzano di Foligno, era stato sottufficiale dell’esercito pontificio e nella guerra del 1870 era stato fatto prigioniero e inviato al carcere di Peschiera; in seguito, si era laureato in filosofia presso l’Università pontificia. La famiglia della madre era originaria di San Giovanni Valdarno. Per ragioni di salute della moglie, Filippo si dimise dall’incarico a Marino nel 1885 e si trasferì dapprima a Roma e in seguito nel paesino di Forme di Massa d’Albe in Abruzzo, divenendo amministratore delle tenute dei conti Pace.

Domenico soggiornò a Forme con i genitori e le tre sorelle fino all’età degli studi secondari superiori, che frequentò a Roma presso la sezione fisico-matematica dell’istituto Leonardo da Vinci. Si laureò in fisica nel 1902 alla facoltà di scienze dell’Università di Roma, dove per i successivi tre anni lavorò come assistente di Pietro Blaserna, svolgendo ricerche sulla conducibilità elettrica nei mezzi gassosi sotto la supervisione di Alfonso Sella. In questo contesto, s’interessò al problema della ionizzazione dell’aria e perfezionò le tecniche e gli strumenti di misura.

Nel 1905 vinse un posto di ruolo come assistente al Regio ufficio centrale di meteorologia e geodinamica, allora diretto da Luigi Palazzo, e lavorò presso il Collegio Romano nel gruppo incaricato di studiare i temporali e i fenomeni elettrici nell’atmosfera; il lavoro comportava spostamenti in sedi diverse, in particolare in Veneto, in Toscana, Emilia e in Abruzzo. A seguito delle ricerche sulla ionizzazione dell’aria raccolse evidenze sperimentali che gli consentirono di dimostrare come parte della radioattività presente sulla superficie terrestre abbia origine extraterrestre, essendo dovuta ai cosiddetti raggi cosmici, che sappiamo oggi essere principalmente protoni e nuclei di elio accelerati da sorgenti astrofisiche.

La radioattività naturale era stata scoperta tra il 19° e il 20° secolo e gli scienziati avevano dimostrato che essa ha per conseguenza la formazione di ioni nell’aria. Fu immediatamente chiaro che parte di tale radioattività proveniva dal suolo, ma alcuni scienziati, in particolare lo scozzese Charles Thomson Rees Wilson e il serbo Nikola Tesla, formularono l’ipotesi che un’altra parte provenisse dal cosmo.

Nel 1907 Pacini iniziò, in relazione alla sua attività di meteorologo, una misura sistematica della densità di ioni nell’aria a Roma, nella campagna romana e in varie montagne dell’Appennino abruzzese ed emiliano. Ulteriori misure furono eseguite nel Mar Ligure, nelle acque antistanti l’Accademia navale di Livorno, su una nave della Regia Marina militare italiana – il cacciatorpediniere «Fulmine» – che l’Accademia stessa gli aveva messo a disposizione per i suoi studi (Misure di ionizzazione dell’aria su terraferma ed in mare, in Nuovo Cimento, s. 5, XV [1908], pp. 5-23). Sviluppò una nuova tecnica per distinguere vari agenti ionizzanti e grazie a una lunga serie di osservazioni, si convinse che, in disaccordo rispetto al punto di vista dominante all’epoca, una parte non trascurabile della radiazione penetrante misurata sulla superficie della Terra fosse indipendente dall’emissione da parte del suolo. Questi primi studi sistematici furono utilizzati come riferimento da numerosi scienziati dell’epoca, e in particolare da Marie Curie nel suo trattato sulla radioattività.

Blaserna introdusse Pacini all’Accademia dei Lincei, dandogli modo di presentare e pubblicare la sua teoria sull’origine della radiazione (Sulle radiazioni penetranti, in Rendiconti della r. Accademia nazionale dei Lincei, classe di scienze fisiche, matematiche e naturali, XVIII [1909], pp. 123-129). In seguito a successive misure sulla terraferma e in mare, Pacini raggiunse ulteriori evidenze circostanziali dell’esistenza di una radiazione di origine extraterrestre (La radiazione penetrante sul mare, in Annali dell’Ufficio centrale di meteorologia, XXXII [1910], pt. I, pp. 1-17; La radiation pénétrante sur la mer, in Le radium, VIII [1911], pp. 307-312). L’esperimento decisivo fu compiuto nel giugno 1911, durante sette giorni di misure in acque profonde nel braccio di mare di fronte all’Accademia di Livorno. A 300 m dalla costa, Pacini misurò più volte la ionizzazione specifica dell’aria sulla superficie dell’acqua e a 3 m di profondità, riscontrando che la radioattività sottacqua era di circa un quinto minore della radioattività in superficie. Quattro mesi dopo ripeté l’esperimento nel lago di Bracciano, ottenendo un risultato coerente con il primo. L’interpretazione delle misure ottenute fu che circa un quinto della radiazione proveniva dall’alto ed era assorbita dallo strato superficiale dell’acqua; tale interpretazione risulta corretta allo stato delle conoscenze attuali.

Oltre che per il risultato, l’esperimento di Pacini ha un posto importante nella storia della fisica poiché introdusse per la prima volta la tecnica di misurazione della radiazione sotto uno strato di acqua usato come schermo, tecnica usata anche in moderni esperimenti di astrofisica delle alte energie.

Pacini pubblicò i suoi risultati definitivi nel febbraio 1912 (La radiazione penetrante alla superficie ed in seno alle acque, in Nuovo Cimento, VI [1912], 3, pp. 93-100), concludendo l’articolo con l’affermazione – in corsivo nel testo – di aver dimostrato come «esista nell’atmosfera una sensibile causaionizzante, con radiazioni penetranti, indipendente dall’azione diretta delle sostanze radioattive del terreno».

Nell’agosto 1912 l’austriaco Viktor Hess dimostrò l’esistenza dei raggi cosmici con una tecnica complementare e indipendente rispetto a quella di Pacini: osservò un significativo aumento della radioattività in quota in un volo in pallone aerostatico fino a 5300 m di altitudine. Pubblicò in lingua tedesca il suo risultato nel settembre 1912 nella rivista Physikalische Zeitschrift (Über Beobachtungen der durchdringenden Strahlung bei sieben Freiballonfahrten, XIII, pp. 1084-1091), citando i primi lavori di Pacini ma non l’ultimo e definitivo. Uno scambio di lettere tra Pacini e Hess documenta che il primo si sentì vittima di un’ingiustizia, ritenendo che Hess fosse a conoscenza dell’articolo del febbraio 1912 apparso nel Nuovo Cimento e l’avesse volutamente omesso dai riferimenti bibliografici.

L’accettazione delle conclusioni di Pacini e Hess da parte della comunità scientifica fu in ogni caso a lungo contrastata e solo nel 1936 il premio Nobel per la scoperta dei raggi cosmici fu assegnato a Hess, dopo che sia gli esperimenti subacquei sia quelli in quota erano stati riprodotti con successo dall’americano Robert Millikan e da altri scienziati, e dopo che con grande risonanza nel mondo scientifico le prime particelle di antimateria erano state scoperte nella radiazione cosmica. Pacini non era candidabile al Nobel in quanto morto da due anni, ma il suo contributo scientifico fu riconosciuto nella relazione della Reale Accademia delle scienze di Svezia, presentata da Erik Hulthén, che motivò l’assegnazione del premio; lo stesso Hess riconobbe correttamente il contributo di Pacini in una monografia sugli effetti dei raggi cosmici pubblicata in tarda età.

Nel luglio 1913 Pacini ottenne la libera docenza in fisica sperimentale, su proposta di una commissione presieduta da Vito Volterra. Fu professore incaricato a Roma dal 1915 al 1919, e poi dal 1924 al 1925. Nel 1926 partecipò a un concorso a cattedra in fisica sperimentale presso l’Università di Bari e fu classificato al terzo posto. A seguito della rinuncia dei primi due candidati, optò per il ruolo di professore straordinario a Bari dal 1928, dimettendosi pertanto dal r. ufficio centrale di meteorologia e geodinamica in cui, nel 1927, era stato promosso a geofisico principale.

A Bari fu incaricato dell’istituzione degli studi di fisica della facoltà di medicina e della riorganizzazione dell’Istituto di fisica, che diresse. Insegnò fisica generale per scienze della vita e mineralogia; i suoi interessi di ricerca si volsero principalmente ai processi di diffusione della luce nell’atmosfera e allo studio della formazione di aerosol.

Morì di polmonite a Roma il 23 maggio 1934, qualche mese dopo il matrimonio con Pierina Rangoni da Bologna. Non lasciò figli.

Fu sepolto al cimitero del Verano a Roma e la salma fu poi traslata al cimitero di Forme, dove è ancora custodita.

Fonti e Bibl.: M. Curie, Traité de radioactivité, Paris 1910; G.B. Rizzo, D. P. (1878-1934), in Nuovo Cimento, XI (1934), pp. 509-517; In memoria di D. P.,  Bologna 1936; J. Eugster - V.F. Hess, Cosmic radiation and its biological effects, New York 1949, pp. 4, 177; P. Carlson - A. De Angelis, Nationalism and internationalism in science: the case of the discovery of cosmic rays, in European physical journal H, vol. 2011, pp. 309-329; A. De Angelis, L’enigma dei raggi cosmici. Le più grandi energie dell’universo, Milano 2012, pp. 19-32 e passim.