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valore trovato in precedenza da altri (85 MeV). Molte teorie possibili sul mesone
che erano state avanzate in precedenza, possono essere scartate a partire da questi
dati. Con i pioni negativi, oltre allo scattering (diffusione per urto) elastico, nasce
la possibilità di uno scattering con scambio di carica nel corso del quale il pione
negativo si converte nel pione neutro, il protone in neutrone. Nell'articolo
Ordinary and Exchange Scattering ofNegative Pions by Hydrogen [Diffusione
con e senza scambio di carica di pioni negativi in idrogeno] è riportato un sor-
prendente risultato: quest'ultimo processo è circa due volte più frequente nel
primo. L'articolo successivo (Total Cross Section ofPositive Pions in Hydrogen
[Sezione d'urto totale di pioni positivi in idrogeno]) riserva una sorpresa ancora
maggiore. La sezione d'urto per pioni positivi oltrepassa di gran lunga il massimo
trovato per quelli negativi. Inizialmente questo risultato appare particolarmente
strano, ma dopo aver letto il preprint di un articolo in cui Bruckner mette in
evidenza l'importanza dello "spin isotopico" (isospin), come viene allora chiamato,
nelle interazioni pione-nucleone, Fermi riesce immediatamente a collegare i
risultati con questo elemento essenziale. L'isospin è il numero quantico interno il
cui valore permette, per esempio, di considerare il protone e il neutrone come
due stati della stessa particella, il nucleone. Fermi congettura che la reazione sia
dominata dallo stato di isospin 3/2. Nel qual caso si arriva rapidamente, così
come Fermi stesso fa, alla conclusione che i rapporti fra le sezioni d'urto devono
essere 9:2:1 per lo scattering elastico del pione positivo, lo scambio di carica nello
scattering e i processi elastici del pione negativo. Pochi mesi dopo, nel corso di
un incontro a New York della American Physical Society, fa un annuncio che
riguarda l'interazione pione-mesone per il quale ha una serie di risultati e ha
trovato una spiegazione che implica un principio importante. Nell'interazione
forte tra pione e nucleone si conserva lo spin isotopico. Così una vecchia idea,
fino ad allora piuttosto trascurata, assume una nuova importanza. Intanto sono
anche comparse significative indicazioni dell'esistenza della prima "risonanza"
pione-nucleone, il primo stato eccitato del nucleone, quello che sarà poi chiamato
N* e che farà pensare che i nucleoni abbiano una struttura.
La conferma definitiva giungerà infatti soltanto dopo la morte di Fermi.
Questi esperimenti vengono seguiti con grande interesse dalla comunità dei fisici
teorici dell' epoca perché da essi sembra poter venire la chiave per capire le forze
nucleari. Si era ragionato molto sulla natura dell'interazione pione-protone;
gli esperimenti avrebbero potuto mostrare quale delle molte teorie possibili avrebbe
potuto avvicinarsi meglio alla verità. Il problema aveva catturato l'attenzione
del brillante giovane teorico americano Richard Feynman, che Fermi conosceva
bene dai tempi di Los Alamos. Feynman scrive a Fermi una lettera che contiene
alcune predizioni basate su differenti teorie per i mesoni e per le sezioni d'urto
pione-nucleone. La risposta di Fermi mostra il suo modo di analizzare i risultati
sperimentali e sottolinea l'importanza dell'evidenza sperimentale della conserva-
zione dello spin isotopico. Questi esperimenti sono alla ribalta della fisica nucleare
del momento e alla terza Conferenza Rochester sulla fisica nucleare delle alte
energie l'uditorio è ansioso di ascoltare la relazione di Fermi. Le ricerche condotte
da Fermi negli ultimi anni di vita hanno dato inizio a un nuovo capitolo della

178 L'opera scientifica di Enrico Fermi Luisa Bonolis