Lev Pitaevskii. Immagine tratta dal video

Storie

LEV PITAEVSKII: LA MIA VITA NELLA SCIENZA

Il racconto di un grande fisico insignito del Premio Fermi 2018

28 settembre 2018
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Ottantantacinque anni già compiuti e ancora scientificamente attivo, Lev Pitaevskii ha ricevuto lo scorso 17 settembre il Premio Enrico Fermi 2018, assegnato dalla Società Italiana di Fisica (SIF).
Nelle motivazioni si legge “Lev Petrovich Pitaevskii membro dell’Accademia delle Scienze Russa, professore all’Università di Trento e membro del Centro per la Condensazione di Bose-Einstein di Trento, ha apportato un contributo straordinario in molte aree della fisica teorica ed è stato tra i primi ad applicare metodi della teoria quantistica dei campi alla fisica della materia. […]” Insieme a Pitaevskii hanno ricevuto il Premio Fermi per i “notevoli contributi nella comprensione delle proprietà quantistiche della materia condensata" i fisici Federico Capasso della Harvard University di Cambridge ed Erio Tosatti della Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (SISSA) di Trieste.

Per altro, non è l’unico premio che il professor Pitaevskii ha ricevuto quest’anno. Nei mesi scorsi gli è stato conferito, insieme al professor Giorgio Parisi dell’Università La Sapienza di Roma, il premio Pomeranchuk – dedicato al famoso fisico teorico russo degli anni '50 – che viene assegnato annualmente, a partire dal 1998, a due fisici teorici.

In occasione del conferimento del Premio Fermi il professor Pitaevskii ha raccontato la sua storia: dagli inizi in Unione Sovietica nel laboratorio di Lev D. Landau, ai traguardi scientifici raggiunti, fino agli studi sulla condensazione di Bose-Einstein e al suo trasferimento all'Università di Trento. Abbiamo raccolto la sua testimonianza.

“Entrai in contatto con Landau quand’ero studente universitario a Saratov (Unione Sovietica). Avevo superato gli 8 esami del famoso ‘minimo teorico’ e, dopo una valutazione ufficiale, venni ammesso come studente di dottorato al dipartimento di fisica teorica guidato da Landau all’Institute for Physical Problems di Mosca, diretto allora da P.L. Kapitza. Il mio supervisore era E.M. Lifshitz.

Ho voluto lavorare alla teoria della superfluidità fin dall’inizio. La mia prima pubblicazione riguardava una semplice derivazione dell’equazione di Feynman per l’elio-4 superfluido. In seguito mi sono dedicato all’interazione delle eccitazioni con una linea di vortice quantizzata e alle proprietà di questa linea in prossimità del punto di transizione di fase. Ne discussi con V.L. Ginzburg che aveva eseguito calcoli analoghi, e pubblicammo un articolo assieme. Continuai a lavorare a questo problema ed elaborai un sistema di equazioni per la dinamica dei superfluidi in prossimità delle transizioni di fase. L’articolo che ne risultò fu il precursore di lavori successivi in materia di dynamic scaling. Inoltre, studiavo anche i fenomeni di soglia nello spettro dell’elio, grazie a cui riuscii a spiegare il plateau dello spettro, osservato negli esperimenti con neutroni.

In quello stesso periodo lavoravo con Igor Dzyaloshinskii al problema della generalizzazione dei risultati ottenuti da Casimir e Lifshitz sulle forze di interazione nei corpi separati da un dielettrico assorbente. Risolvemmo il problema utilizzando metodi della teoria quantistica dei campi. Considero tuttora questo problema come il più difficile tra quelli di cui mi sono occupato. Il punto è che non era affatto scontato che il problema potesse essere risolto, e cioè che le forze in questa situazione si possono esprimere in termini di proprietà elettromagnetiche osservabili dei corpi.

Dopo aver discusso la tesi di dottorato lavorai brevemente in un centro di ricerca vicino a Mosca e poco dopo il professor Kapitza mi invitò a tornare all’Institute for Physical Problems per occuparmi fisica del plasma, che in quel momento era un settore di suo interesse. Pubblicai alcuni articoli di fisica del plasma con Alex Gurevich. Vale la pena ricordare in particolare il nostro lavoro sulle onde d’urto non dissipative. Il nostro metodo venne poi sviluppato in diverse pubblicazioni di matematica.

Ho continuato a lavorare alla superfluidità, e nel 1961 ho risolto il problema delle oscillazioni di una linea di vortice in un gas di Bose diluito. Per risolvere il problema ho formulato un’equazione che descrive un condensato disomogeneo e time-dependent. Nello stesso anno Eugene Gross ha pubblicato un articolo simile e la teoria risultante è ora denominata ‘teoria Gross-Pitaevskii’ (o teoria GP). Ho inoltre dedicato molto tempo a ultimare, in collaborazione con Eugene Lifshitz e Vladimir Berestetzkii, gli ultimi volumi del Corso di fisica teorica di Landau-Lifshitz.

Quando le condizioni dell’attività scientifica divennero insopportabili per me, mi trasferii al TECHNION Institute di Haifa, in Israele, per 4 anni. In quel periodo è iniziata la mia produttiva collaborazione con Sandro Stringari. Nel 1995 si verificò un evento straordinario per la fisica: la realizzazione sperimentale della condensazione di Bose-Einstein. Ho iniziato a lavorare a questo problema perché si prestava all’applicazione della teoria GP. Ho ottenuto alcuni risultati importanti e formulato delle previsioni teoriche. Ne citerò solo alcune. Abbiamo individuato una simmetria nascosta di un condensato di Bose-Einstein bidimensionale. Abbiamo previsto l’interferenza di condensati nello spazio delle velocità e lo shift del punto di transizione della condensazione in una trappola armonica, nonché lo shift delle frequenze delle oscillazioni dovuto a correzioni oltre le teorie di campo medio.

Nel 1998 mi sono trasferito in Italia per lavorare all’Università di Trento presso il Dipartimento di Fisica. L’Italia è diventata da allora la mia seconda patria. Continuo a lavorare alla condensazione di Bose-Einstein e ho interessi di studio in diversi ambiti, per esempio nei gas con accoppiamento spin-orbita.”

[Video di Giuseppe Froner, traduzione Paola Bonadiman]