Satyendranath Bose

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Satyendranath Bose

Satyendranath Bose o Satyendra Nath Bose /sɐθ.jin.ðrɐ nɑθ bos/ (Bengali: সত্যেন্দ্র নাথ বসু) (Calcutta, 1º gennaio 1894Calcutta, 4 febbraio 1974) è stato un fisico indiano, originario del Bengala Occidentale.

Specializzato in fisica matematica, è famoso per aver introdotto, insieme ad Albert Einstein, la statistica delle particelle chiamate poi bosoni in suo onore.

Biografia[modifica | modifica wikitesto]

Era il primo di sette figli. Suo padre, Surendranath Bose, lavorava presso il Dipartimento di Ingegneria dell'East India Railway. Bose conosceva parecchie lingue e sapeva suonare molto bene l'esraj (uno strumento musicale simile al violino).

Frequentò a Calcutta la Hindu High School e successivamente il Presidency College, raggiungendo i massimi risultati in entrambe. Dal 1916 al 1921 fu assistente presso il Dipartimento di Fisica dell'Università di Calcutta. Nel 1921, entrò a far parte del Dipartimento di Fisica dell'Università recentemente fondata a Dacca, (ora chiamata Università di Dhaka), di nuovo come assistente.

Nel 1924 arrivò alla formulazione di una nuova statistica quantistica per le particelle di spin intero, che in suo onore vengono ora chiamate bosoni. Bose inviò il suo lavoro ad Einstein che ne curò la traduzione tedesca e la pubblicazione.

Bose viaggiò in Europa (Parigi, Berlino) negli anni 1924-1926, ma senza riuscire ad inserirsi negli ambienti universitari. Tornato in India, fondò a Calcutta l'Istituto di studi nucleari che ora porta il suo nome.

Nel 1926 divenne professore e responsabile del Dipartimento di Fisica, continuando ad insegnare presso l'Università di Dacca fino al 1945. Successivamente tornò a Calcutta dove insegnò presso l'omonima università fino al 1956, anno in cui si ritirò e gli fu conferito il titolo di professore emerito.

Sebbene siano stati assegnati più Premi Nobel per la scoperta dei bosoni, Bose non fu insignito dell'ambito premio, né per la loro scoperta, né per la sua famosa statistica di Bose-Einstein.

L'errore che non c'era[modifica | modifica wikitesto]

Possibili esiti del lancio di due monete
Testa-Testa Croce-Croce Testa-Croce

Ci sono tre possibili esiti. Qual è la probabilità che esca Testa-Testa?

Esiti Probabili
  1
Testa Croce
2 Testa TT TC
Croce CT CC
Dal momento che le monete sono due distinte, ci sono due eventi che producono una Testa e una Croce. La probabilità di ottenere due Teste è quindi una su quattro.

Mentre era all'Università di Dacca, Bose scrisse un breve articolo intitolato Planck's Law and the Hypothesis of Light Quanta, nel quale descriveva l'effetto fotoelettrico. Questo articolo era basato su una lezione-conferenza che egli aveva tenuto riguardo alla catastrofe ultravioletta. Durante questa conferenza, nella quale egli aveva inteso mostrare ai suoi studenti che la teoria prevedeva risultati in disaccordo con i risultati sperimentali, Bose fece un imbarazzante errore di statistica che forniva invece una predizione teorica in accordo con le osservazioni sperimentali. Questo fatto rappresentava chiaramente una contraddizione.

L'errore era un semplice equivoco che appariva ovviamente sbagliato a chiunque avesse delle conoscenze base di statistica, e paragonabile al fatto in cui, lanciando due monete non truccate si ottengano due teste una volta su tre. Comunque ciò portò a risultati corretti e Bose si rese conto che in realtà avrebbe potuto non essere per niente un equivoco. Egli, inizialmente, sostenne che la distribuzione di Maxwell-Boltzmann potrebbe non essere vera per particelle microscopiche, dove le fluttuazioni dovute al principio di indeterminazione di Heisenberg sarebbero significative. Così pose l'attenzione sulla probabilità di trovare le particelle nello spazio delle fasi, ciascuna avente volume h^f, tralasciando le posizioni distinte e il momento delle particelle.

Le riviste di Fisica si rifiutarono di pubblicare l'articolo di Bose, sostenendo che egli aveva presentato loro un semplice errore, così i suoi risultati vennero ignorati. Scoraggiato, scrisse ad Albert Einstein, il quale invece fu subito in accordo con le sue teorie. I fisici iniziarono a prendere sul serio le idee di Bose nel momento in cui Einstein mandò loro l'articolo Zeitschrift für Physik in accompagnamento a quello di Bose, che fu pubblicato nel 1924. Bose aveva precedentemente tradotto la teoria della relatività generale di Einstein dal tedesco all'inglese. Si dice che Bose considerasse Albert Einstein come una sorta di Guru personale.

Poiché i fotoni sono indistinguibili tra loro, non si può considerare due fotoni aventi la medesima energia come diversi tra loro. Per esemplificare la situazione, in analogia al lancio delle monete, se paragonassimo un fotone e un bosone alle monete dell'esempio precedente, la probabilità di produrre due teste sarebbe una su tre. Quanto è nato dall' "errore" di Bose è oggi la statistica di Bose-Einstein.

Einstein applicò la stessa idea agli atomi. Da questa idea, i due fisici predissero l'esistenza del fenomeno che divenne noto come condensazione di Bose-Einstein; un condensato di Bose Einstein è un insieme di bosoni, particelle con spin intero, così chiamate in onore a Bose, la cui esistenza è stata sperimentalmente provata nel 1995.

Lavori successivi[modifica | modifica wikitesto]

Le idee di Bose furono successivamente ben accettate nel mondo della fisica, e nel 1924 gli fu concesso di lasciare l'Università di Dacca per intraprendere un viaggio in Europa. Trascorse un anno a Parigi dove lavorò con Marie Curie, e conobbe alcuni tra i più famosi scienziati del tempo. Trascorse poi un altro anno all'estero, lavorando con Einstein a Berlino. Al suo rientro a Dacca, nel 1926, acquisì il titolo di professore. Egli non aveva un dottorato, e quindi in teoria non avrebbe avuto la qualifica per quel posto, ma Einstein spese parole positive in suo favore. Il suo lavoro spaziava dalla cristallografia a raggi X all'unificazione delle teorie. Insieme a Meghnad Saha pubblicò i risultati relativi ad una equazione di stato per gas reali.

Oltre che nell'ambito fisico, egli diede il suo contributo in biochimica e in letteratura (bengalese, inglese). Fece studi approfonditi in chimica, geologia, zoologia, antropologia, ingegneria e altre scienze. Avendo origini bengalesi, egli dedicò molto tempo a promuovere la lingua del Bengala: come insegnante di lingua, traducendo nella sua lingua scritti scientifici, e promuovendo lo sviluppo di quella regione.

Nel 1944 Bose fu eletto Presidente Generale dell'Indian Science Congress.

Nel 1958 divenne membro della Royal Society.

Morì a Calcutta, dove si era ritirato, pochi giorni dopo aver subito un grave attacco cardiaco.

Bibliografia[modifica | modifica wikitesto]

  • S.N. Bose. "Plancks Gesetz und Lichtquantenhypothese", Zeitschrift für Physik 26:178-181 (1924). (The German translation of Bose's paper on Planck's law).
  • "Heat and thermodynamics" Saha and Srivasthava.

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