Masatoshi Koshiba

Masatoshi Koshiba (小柴昌俊) (Toyohashi, 19 settembre 1926 – Tokyo, 12 novembre 2020) è stato un fisico giapponese e uno dei fondatori dell’astronomia dei neutrini.

Il suo lavoro con i rivelatori di neutrini KamiokaNDE e Super‑Kamiokande è stato determinante per la rivelazione dei neutrini solari e dei neutrini da supernova, avviando l'astronomia multi-messaggero.

Koshiba vinse il Premio Wolf per la fisica nel 2000 e il Premio Nobel per la Fisica nel 2002, congiuntamente con Raymond Davis Jr., "per i contributi pionieristici all’astrofisica, in particolare per la rivelazione dei neutrini cosmici".^[1]

È stato consigliere senior presso l’International Center for Elementary Particle Physics (ICEPP) e professore all’Università di Tokyo.

Biografia

Nato a Toyohashi, nella Prefettura di Aichi, si laureò all'Università di Tokyo nel 1951 e conseguì un dottorato di ricerca in fisica all'Università di Rochester, New York, nel 1955.^[2] Dal luglio 1955 al febbraio 1958 fu ricercatore associato presso il Dipartimento di fisica dell'Università di Chicago; dal marzo 1958 all'ottobre 1963 fu professore associato presso l'Institute of Nuclear Study, Università di Tokyo, dal novembre 1959 all'agosto 1962 fu in congedo come Senior Research Associate al Laboratorio di fisica delle alte energie e radiazioni cosmiche, Dipartimento di fisica, Università di Chicago.^[3]

All'Università di Tokyo fu professore associato nel marzo 1963 e poi professore ordinario nel marzo 1970 presso il Dipartimento di fisica, facoltà di scienze, fino a diventare professore emerito nel 1987. Dal 1987 al 1997, Koshiba insegnò alla Tokai University.

Le ricerche iniziali di Koshiba riguardavano i raggi cosmici.^[4] Successivamente passò alla fisica dei collisori elettrone-positrone e fu coinvolto nel rivelatore JADE nel laboratorio DESY ad Amburgo, Germania, che contribuì a confermare il Modello Standard delle particelle elementari.^[5]

A partire dal 1982, Koshiba diresse la costruzione di un rilevatore di neutrini sotterraneo, nella miniera di zinco di Kamioka (vicino alla città di Hida in Giappone), chiamato KamiokaNDE,^[6] che fu completato nel 1983. Il rivelatore era un serbatoio cilindrico (16 m in altezza e 15,6 m di diametro) contenente 3.000 tonnellate di acqua pura, equipaggiato da circa 1.000 tubi fotomoltiplicatori (PMT) disposti sulla superficie laterale. I fotomoltiplicatori rivelavano la luce Čerenkov, emessa dalle particelle cariche che attraversano l'acqua a velocità superiore a quella della luce.

L'esperimento era dedicato alle misure di decadimento del protone e alla ricerca di monopoli magnetici. Il nome dell'esperimento significava inizialmente Kamioka Nucleon Decay Experiment, ma fu rinominato Kamioka Neutrino Detection Experiment dopo i numerosi risultati sulla fisica dei neutrini.^[7] Nel 1985 fu compiuto un importante upgrade del rivelatore (Kamiokande-II) per portare a livelli molto bassi la soglia di rivelazione dei neutrini, in modo da permettere la rivelazione di neutrini solari e dei neutrini da supernova. Come risultato, Kamiokande-II fu in grado di rivelare nel febbraio del 1987 i neutrini provenienti dalla supernova SN 1987a esplosa nella Grande Nube di Magellano,^[8] e di rivelare i neutrini solari, confermando le misure di Raymond Davis Jr., ma potendo misurare per la prima volta i neutrini in tempo reale, con il loro spettro energetico, e verificando che provenivano veramente dal Sole.^[9] Furono queste ricerche a motivare l'assegnazione del Premio Nobel per la Fisica del 2002. Le ricerche sulla stabilità della materia fissarono limiti molto stringenti ( $\displaystyle 2.6\cdot 10^{32}$ anni al 90% di livello di confidenza) sul tempo di decadimento del protone,^[10] che falsificarono tutte le teorie più semplici di grande unificazione delle particelle elementari. Il fondo principale era costituito dalle interazioni di neutrini atmosferici nel rivelatore, lo studio approfondito di questo fondo mise in luce un'anomalia^[11] che divenne il segnale con cui l'esperimento Super-Kamiokande dimostrò l'esistenza delle oscillazioni di neutrino.

Già nel 1984 M. Koshiba aveva presentato la possibilità di costruire un ambizioso upgrade di Kamiokande, chiamato Super-Kamiokande.^[12]^[13] L'esperimento fu approvato nel 1991, per una massa totale circa 17 volte maggiore di quella di Kamiokande, ed entrò in presa dati nel 1996. Nel 1998 Super-Kamiokande fu il primo esperimento a rivelare le oscillazioni del neutrino,^[14] scoperta premiata con il premio Nobel per la Fisica a T. Kajita nel 2015. È l'unico caso nella storia dei premi Nobel della Fisica di un esperimento premiato due volte.^[15]

Koshiba era membro del Board of Sponsors di The Bulletin of the Atomic Scientists, nonché membro straniero dell'Accademia delle scienze del Bangladesh.^[16]

È morto il 12 novembre 2020 all'ospedale Edogawa di Tokyo all'età di 94 anni.^[2]^[17]

Vita privata

Koshiba sposò Kyoto Kato, curatore di un museo d'arte, quando tornò in Giappone alla fine degli anni '50. La coppia aveva un figlio e una figlia.

Note

↑ (EN) Nobel Prize in Physics 2002, su NobelPrize.org. URL consultato il 3 marzo 2026.
1 2 (EN) Dennis Overbye, Masatoshi Koshiba, 94, Dies; Nobel Winner Tracked Ghostly Neutrinos, in The New York Times, 16 novembre 2020.
↑ Bio.Masatoshi Koshiba, su www.jspsusa.org. URL consultato il 4 marzo 2026.
↑ (EN) Yoji Totsuka e Masatoshi Koshiba, Analysis of Muon Bundles Underground, in Journal of the Physical Society of Japan, vol. 36, n. 2, 15 febbraio 1974, pp. 341–350, DOI:10.1143/JPSJ.36.341. URL consultato il 4 marzo 2026.
↑ (EN) W. Bartel et al., Observation of planar three-jet events in e+e− annihilation and evidence for gluon bremsstrahlung, in Physics Letters B, vol. 91, n. 1, 24 marzo 1980, pp. 142–147, DOI:10.1016/0370-2693(80)90680-2. URL consultato il 4 marzo 2026.
↑ (EN) M. Koshiba, KAMIOKA nucleon decay experiment, in Il Nuovo Cimento C, vol. 9, n. 2, 1º marzo 1986, pp. 141–158, DOI:10.1007/BF02514837. URL consultato il 3 marzo 2026.
↑ (EN) Masatoshi Koshiba, Birth of Neutrino Astrophysics [Nascita dell'astrofisica dei neutrini] (PDF), in Nobel Lecture, 8 dicembre 2002, pp. 85-98. URL consultato il 4 marzo 2026.
↑ (EN) K. Hirata et al., Observation of a neutrino burst from the supernova SN1987A, in Physical Review Letters, vol. 58, n. 14, 6 aprile 1987, pp. 1490–1493, DOI:10.1103/PhysRevLett.58.1490. URL consultato il 3 marzo 2026.
↑ (EN) K. S. Hirata et al., Observation of B 8 solar neutrinos in the Kamiokande-II detector, in Physical Review Letters, vol. 63, n. 1, 3 luglio 1989, pp. 16–19, DOI:10.1103/PhysRevLett.63.16. URL consultato il 4 marzo 2026.
↑ (EN) K. S. Hirata et al., Experimental limits on nucleon lifetime for lepton+meson decay modes, in Physics Letters B, vol. 220, n. 1, 30 marzo 1989, pp. 308–316, DOI:10.1016/0370-2693(89)90058-0. URL consultato il 4 marzo 2026.
↑ (EN) K. S. Hirata et al., Observation of a small atmospheric vμ/ve ratio in Kamiokande, in Physics Letters B, vol. 280, n. 1, 23 aprile 1992, pp. 146–152, DOI:10.1016/0370-2693(92)90788-6. URL consultato il 4 marzo 2026.
↑ (EN) Masatoshi Koshiba, KamiokaNDE results, International Colloquium on Baryon Nonconservation (ICOBAN '84), Park City, Utah, 4-7 gennaio 1984. URL consultato il 4 marzo 2026.
↑ (EN) M. Koshiba, Proceedings of the XXII International Conference on High Energy Physics, Leipzig, su INSPIRE-HEP, vol. 1, Lipsia, 1984. URL consultato il 4 marzo 2026.
↑ (EN) Y. Fukuda et al., Evidence for Oscillation of Atmospheric Neutrinos, in Physical Review Letters, vol. 81, n. 8, 24 agosto 1998, pp. 1562–1567, DOI:10.1103/PhysRevLett.81.1562. URL consultato il 4 marzo 2026.
↑ (EN) ICRR, Università di Tokyo, Two Nobel Prizes Born from the Kamiokande Series [Dai Kamiokande due Premi Nobel], su Super-Kamiokande / Hyper-Kamiokande, 2026. URL consultato il 4 marzo 2026 (archiviato dall'url originale il 4 marzo 2026).
↑ (EN) List of Fellows of Bangladesh Academy of Sciences, su bas.org.bd (archiviato dall'url originale il 7 novembre 2009).
↑ (EN) Japan Nobel laureate Koshiba who found neutrinos dies at 94, in ABC News. URL consultato il 17 novembre 2020.

Altri progetti

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Collegamenti esterni

Koshiba, Masatoshi, su Treccani.it – Enciclopedie on line, Istituto dell'Enciclopedia Italiana.

(EN) Koshiba Masatoshi, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.

(EN) Masatoshi Koshiba, su nobelprize.org.

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Portale Premi Nobel

[1] (EN) Nobel Prize in Physics 2002, su NobelPrize.org. URL consultato il 3 marzo 2026.

[:1-2] 1 2 (EN) Dennis Overbye, Masatoshi Koshiba, 94, Dies; Nobel Winner Tracked Ghostly Neutrinos, in The New York Times, 16 novembre 2020.

[3] Bio.Masatoshi Koshiba, su www.jspsusa.org. URL consultato il 4 marzo 2026.

[4] (EN) Yoji Totsuka e Masatoshi Koshiba, Analysis of Muon Bundles Underground, in Journal of the Physical Society of Japan, vol. 36, n. 2, 15 febbraio 1974, pp. 341–350, DOI:10.1143/JPSJ.36.341. URL consultato il 4 marzo 2026.

[5] (EN) W. Bartel et al., Observation of planar three-jet events in e+e− annihilation and evidence for gluon bremsstrahlung, in Physics Letters B, vol. 91, n. 1, 24 marzo 1980, pp. 142–147, DOI:10.1016/0370-2693(80)90680-2. URL consultato il 4 marzo 2026.

[6] (EN) M. Koshiba, KAMIOKA nucleon decay experiment, in Il Nuovo Cimento C, vol. 9, n. 2, 1º marzo 1986, pp. 141–158, DOI:10.1007/BF02514837. URL consultato il 3 marzo 2026.

[7] (EN) Masatoshi Koshiba, Birth of Neutrino Astrophysics [Nascita dell'astrofisica dei neutrini] (PDF), in Nobel Lecture, 8 dicembre 2002, pp. 85-98. URL consultato il 4 marzo 2026.

[8] (EN) K. Hirata et al., Observation of a neutrino burst from the supernova SN1987A, in Physical Review Letters, vol. 58, n. 14, 6 aprile 1987, pp. 1490–1493, DOI:10.1103/PhysRevLett.58.1490. URL consultato il 3 marzo 2026.

[9] (EN) K. S. Hirata et al., Observation of B 8 solar neutrinos in the Kamiokande-II detector, in Physical Review Letters, vol. 63, n. 1, 3 luglio 1989, pp. 16–19, DOI:10.1103/PhysRevLett.63.16. URL consultato il 4 marzo 2026.

[10] (EN) K. S. Hirata et al., Experimental limits on nucleon lifetime for lepton+meson decay modes, in Physics Letters B, vol. 220, n. 1, 30 marzo 1989, pp. 308–316, DOI:10.1016/0370-2693(89)90058-0. URL consultato il 4 marzo 2026.

[11] (EN) K. S. Hirata et al., Observation of a small atmospheric vμ/ve ratio in Kamiokande, in Physics Letters B, vol. 280, n. 1, 23 aprile 1992, pp. 146–152, DOI:10.1016/0370-2693(92)90788-6. URL consultato il 4 marzo 2026.

[12] (EN) Masatoshi Koshiba, KamiokaNDE results, International Colloquium on Baryon Nonconservation (ICOBAN '84), Park City, Utah, 4-7 gennaio 1984. URL consultato il 4 marzo 2026.

[13] (EN) M. Koshiba, Proceedings of the XXII International Conference on High Energy Physics, Leipzig, su INSPIRE-HEP, vol. 1, Lipsia, 1984. URL consultato il 4 marzo 2026.

[14] (EN) Y. Fukuda et al., Evidence for Oscillation of Atmospheric Neutrinos, in Physical Review Letters, vol. 81, n. 8, 24 agosto 1998, pp. 1562–1567, DOI:10.1103/PhysRevLett.81.1562. URL consultato il 4 marzo 2026.

[15] (EN) ICRR, Università di Tokyo, Two Nobel Prizes Born from the Kamiokande Series [Dai Kamiokande due Premi Nobel], su Super-Kamiokande / Hyper-Kamiokande, 2026. URL consultato il 4 marzo 2026 (archiviato dall'url originale il 4 marzo 2026).

[16] (EN) List of Fellows of Bangladesh Academy of Sciences, su bas.org.bd (archiviato dall'url originale il 7 novembre 2009).

[17] (EN) Japan Nobel laureate Koshiba who found neutrinos dies at 94, in ABC News. URL consultato il 17 novembre 2020.

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V · D · M Vincitori del Premio Nobel per la fisica
1901 - 1925	Wilhelm Conrad Röntgen (1901) • Hendrik Lorentz, Pieter Zeeman (1902) • Antoine Henri Becquerel, Marie Curie, Pierre Curie (1903) • John William Strutt Rayleigh (1904) • Philipp von Lenard (1905) • Joseph John Thomson (1906) • Albert Abraham Michelson (1907) • Gabriel Lippmann (1908) • Carl Ferdinand Braun, Guglielmo Marconi (1909) • Johannes Diderik van der Waals (1910) • Wilhelm Wien (1911) • Nils Gustaf Dalén (1912) • Heike Kamerlingh Onnes (1913) • Max von Laue (1914) • William Henry Bragg, William Lawrence Bragg (1915) • Charles Glover Barkla (1917) • Max Planck (1918) • Johannes Stark (1919) • Charles Edouard Guillaume (1920) • Albert Einstein (1921) • Niels Bohr (1922) • Robert Millikan (1923) • Manne Siegbahn (1924) • James Franck, Gustav Hertz (1925)
1926 - 1950	Jean Baptiste Perrin (1926) • Arthur Compton, Charles Thomson Rees Wilson (1927) • Owen Willans Richardson (1928) • Louis de Broglie (1929) • Chandrasekhara Venkata Raman (1930) • Werner Karl Heisenberg (1932) • Paul Dirac, Erwin Schrödinger (1933) • James Chadwick (1935) • Carl David Anderson, Victor Franz Hess (1936) • Clinton Joseph Davisson, George Paget Thomson (1937) • Enrico Fermi (1938) • Ernest Orlando Lawrence (1939) • Otto Stern (1943) • Isidor Isaac Rabi (1944) • Wolfgang Pauli (1945) • Percy Williams Bridgman (1946) • Edward Victor Appleton (1947) • Patrick Maynard Stuart Blackett (1948) • Hideki Yukawa (1949) • Cecil Frank Powell (1950)
1951 - 1975	John Douglas Cockcroft, Ernest Walton (1951) • Felix Bloch, Edward Mills Purcell (1952) • Frits Zernike (1953) • Max Born, Walther Bothe (1954) • Polykarp Kusch, Willis Lamb (1955) • John Bardeen, Walter Houser Brattain, William Bradford Shockley (1956) • Tsung-Dao Lee, Chen Ning Yang (1957) • Pavel Alekseevič Čerenkov, Il'ja Michajlovič Frank, Igor' Evgen'evič Tamm (1958) • Owen Chamberlain, Emilio Segrè (1959) • Donald Glaser (1960) • Robert Hofstadter, Rudolf Ludwig Mössbauer (1961) • Lev Davidovič Landau (1962) • Maria Goeppert-Mayer, Hans Jensen, Eugene Wigner (1963) • Nikolaj Gennadievič Basov, Aleksandr Michajlovič Prochorov, Charles Hard Townes (1964) • Richard Feynman, Julian Schwinger, Shin'ichirō Tomonaga (1965) • Alfred Kastler (1966) • Hans Bethe (1967) • Luis Álvarez (1968) • Murray Gell-Mann (1969) • Hannes Alfvén, Louis Néel (1970) • Dennis Gabor (1971) • John Bardeen, Leon Cooper, Robert Schrieffer (1972) • Leo Esaki, Ivar Giaever, Brian Josephson (1973) • Antony Hewish, Martin Ryle (1974) • Aage Niels Bohr, Ben Mottelson, James Rainwater (1975)
1976 - 2000	Burton Richter, Samuel Chao Chung Ting (1976) • Philip Warren Anderson, Nevill Francis Mott, John Hasbrouck van Vleck (1977) • Pëtr Leonidovič Kapica, Arno Penzias, Robert Woodrow Wilson (1978) • Sheldon Lee Glashow, Abdus Salam, Steven Weinberg (1979) • James Cronin, Val Fitch (1980) • Nicolaas Bloembergen, Arthur Schawlow, Kai Siegbahn (1981) • Kenneth Geddes Wilson (1982) • Subrahmanyan Chandrasekhar, William Alfred Fowler (1983) • Simon van der Meer, Carlo Rubbia (1984) • Klaus von Klitzing (1985) • Gerd Binnig, Heinrich Rohrer, Ernst Ruska (1986) • Georg Bednorz, Karl Alexander Müller (1987) • Leon Max Lederman, Melvin Schwartz, Jack Steinberger (1988) • Hans Dehmelt, Wolfgang Paul, Norman Foster Ramsey (1989) • Jerome Isaac Friedman, Henry Way Kendall, Richard Edward Taylor (1990) • Pierre-Gilles de Gennes (1991) • Georges Charpak (1992) • Russell Alan Hulse, Joseph Hooton Taylor Jr. (1993) • Bertram Brockhouse, Clifford Shull (1994) • Martin Lewis Perl, Frederick Reines (1995) • David M. Lee, Douglas Osheroff, Robert Coleman Richardson (1996) • Steven Chu, Claude Cohen-Tannoudji, William Phillips (1997) • Robert Laughlin, Horst Störmer, Daniel Tsui (1998) • Gerardus 't Hooft, Martinus Veltman (1999) • Žores Ivanovič Alfërov, Jack St. Clair Kilby, Herbert Kroemer (2000)
2001 - 2025	Eric Allin Cornell, Wolfgang Ketterle, Carl Wieman (2001) • Raymond Davis Jr., Riccardo Giacconi, Masatoshi Koshiba (2002) • Aleksej Alekseevič Abrikosov, Vitalij Lazarevič Ginzburg, Anthony James Leggett (2003) • David Gross, David Politzer, Frank Wilczek (2004) • Roy Glauber, John L. Hall, Theodor Hänsch (2005) • John Cromwell Mather, George Fitzgerald Smoot (2006) • Albert Fert, Peter Grünberg (2007) • Yōichirō Nambu, Makoto Kobayashi, Toshihide Maskawa (2008) • Charles K. Kao, Willard Sterling Boyle, George Elwood Smith (2009) • Andrej Gejm, Konstantin Novosëlov (2010) • Saul Perlmutter, Brian P. Schmidt, Adam Riess (2011) • Serge Haroche, David Wineland (2012) • François Englert, Peter Higgs (2013) • Isamu Akasaki, Hiroshi Amano, Shūji Nakamura (2014) • Takaaki Kajita, Arthur McDonald (2015) • David Thouless, Duncan Haldane, John Michael Kosterlitz (2016) • Rainer Weiss, Barry Clark Barish, Kip Thorne (2017) • Arthur Ashkin, Gérard Mourou, Donna Strickland (2018) • Jim Peebles, Michel Mayor, Didier Queloz (2019) • Roger Penrose, Reinhard Genzel, Andrea Ghez (2020) • Syukuro Manabe, Klaus Hasselmann, Giorgio Parisi (2021) • Alain Aspect, John Clauser, Anton Zeilinger (2022) • Pierre Agostini, Ferenc Krausz, Anne L'Huillier (2023) • John Hopfield, Geoffrey Hinton (2024) • John Clarke, Michel H. Devoret, John M. Martinis (2025)