va ser un físic nuclear italià i soviètic, un dels primers assistents d'Enrico Fermi i autor de nombrosos estudis de física d'altes energies, especialment sobre neutrins.
Comunista convençut, va desertar a la Unió Soviètica l'any 1950, on va continuar les seves investigacions sobre la desintegració del muó i sobre els neutrins. El prestigiós Premi Pontecorvo es va instituir en la seva memòria l'any 1995.
El quart de vuit fills d'una família benestant jueva-italiana, Pontecorvo va estudiar física a la Universitat de Roma La Sapienza, amb Fermi, i es va convertir en el més jove dels seus nois de la Via Panisperna. El 1934 va participar en el famós experiment de Fermi que mostrava les propietats dels neutrons lents que van obrir el camí cap al descobriment de la fissió nuclear. Es va traslladar a París el 1934, on va dur a terme investigacions amb Irène i Frédéric Joliot-Curie. Influenciat pel seu cosí, Emilio Sereni, es va afiliar al Partit Comunista Francès, igual que les seves germanes Giuliana i Laura i el seu germà Gillo. Les lleis racials del règim feixista italià de 1938 contra els jueus van fer que els membres de la seva família abandonessin Itàlia per anar cap a la Gran Bretanya, França i els Estats Units d'Amèrica.
Quan l'exèrcit alemany va ocupar París durant la Segona Guerra Mundial, Pontecorvo, el seu germà Gillo, el cosí Emilio Sereni i Salvador Luria van fugir de la ciutat en bicicletes. Finalment va arribar a Tulsa, Oklahoma, on va aplicar els seus coneixements de física nuclear a la prospecció de petroli i minerals. El 1943, es va unir a l'equip britànic de Tube Alloys al Laboratori de Montreal, al Canadà. Això es va convertir en part del Projecte Manhattan per desenvolupar les primeres bombes atòmiques. Als Laboratoris de Chalk River, va treballar en el disseny del reactor nuclear ZEEP (Zero Energy Experimental Pile), el primer reactor fora dels Estats Units d'Amèrica que va ser crític el 1945, seguit del reactor NRX (National Research Experimental) el 1947. També va estudiar els raigs còsmics, la desintegració dels muons, i el que seria la seva obsessió, els neutrins. El 1949 es va traslladar a Gran Bretanya, on va treballar per a l'Atomic Energy Research Establishment (AERE) a Harwell.
Després de la seva deserció a la Unió Soviètica el 1950, va treballar l'Institut Unificat de Recerca Nuclear a Dubna. Havia proposat utilitzar el clor per detectar neutrins. En un article de 1959, va argumentar que el neutrí electrònic (νe) i el neutrí muònic (νμ) eren partícules diferents. L'experiment Homestake va detectar neutrins solars, però només es va trobar entre un terç i la meitat del nombre previst. En resposta a aquest problema dels neutrins solars, va proposar un fenomen conegut com a oscil·lació de neutrins, pel qual els neutrins electrònics es convertien en neutrins muònics. L'existència de les oscil·lacions va ser finalment establerta per l'experiment Super-Kamiokande el 1998. També va predir el 1958 que les supernoves produirien esclats intensos de neutrins, cosa que es va confirmar el 1987 quan la supernova SN 1987A va ser detectada pels detectors de neutrins.
Biografia Joventut i educació Pontecorvo va néixer el 22 d'agost de 1913 a Marina di Pisa, el quart de vuit fills de Massimo Pontecorvo i la seva esposa Maria (nascuda Maroni). El seu germà gran Guido, que va néixer l'any 1907, va ser genetista. El seu germà Paolo, que va néixer l'any 1909, va ser enginyer i va treballar en radar durant la Segona Guerra Mundial. La seva germana gran Giuliana va néixer l'any 1911. El seu germà Gillo va néixer l'any 1919, i és conegut per haver dirigit el film La Battaglia di Algeri (1966). També tenia dues germanes més petites (Laura, que va néixer l'any 1921, i Anna, que va néixer l'any 1924), i un germà petit, Giovanni, que va néixer l'any 1926. La seva família era una família benestant; el pare era propietari de tres fàbriques tèxtils que donaven feina a més de 1.000 persones. La família era jueva no practicant de Roma per part del seu pare i de Màntua per part de la mare. El seu avi per part materna, Arrigo Maroni (1852-1924), va ser director de l'Hospital Fatebenefratelli de Milà; la cosina de la seva mare va ser una notable zoòloga Elisa Gurrieri-Norsa (1868-1939).
Pontecorvo va ingressar a la Universitat de Pisa amb la intenció d'estudiar enginyeria, però dos anys després, el 1931, va decidir passar a la física. Aconsellat pel seu germà Guido, va estudiar a la Universitat de Roma La Sapienza, on Enrico Fermi havia reunit un grup de joves científics prometedors coneguts com els «nois de la via Panisperna» pel nom del carrer on llavors estava situat l'Institut de Física de la Universitat de Roma. Als divuit anys va ingressar al tercer any de física. Fermi va descriure Pontecorvo com «científicament un dels homes més brillants amb qui he entrat en contacte en la meva carrera científica». Com a membre més jove, el grup el va batejar amb el nom de Cucciolo, que significa «cadell».
El 1934, Pontecorvo va contribuir al famós experiment de Fermi que mostra les propietats dels neutrons lents que va obrir el camí cap al descobriment de la fissió nuclear. El nom de Pontecorvo es va incloure a la patent dels nois de la via Panisperna «per augmentar la producció de radioactivitat artificial amb bombardeig de neutrons». Va ser nomenat ajudant temporal al Reial Institut de Física el 1r de novembre de 1934 i a la Universitat de Roma, i el 7 de novembre, va ser catalogat com a coautor, juntament amb Fermi i Rasetti, d'un article històric sobre neutrons lents que informava que l'hidrogen frenava els neutrons més que els elements pesants, i que els neutrons lents s'absorbien més fàcilment. L'octubre de 1935 es va concedir una patent italiana per al procés, a nom de Fermi, Pontecorvo, Edoardo Amaldi, Franco Rasetti i Emilio Segrè. Es va concedir una patent dels Estats Units d'Amèrica el 2 de juliol de 1940.La patent dels Estats Units d'Amèrica va ser 2206634.
Inici de la seva carrera professional miniatura|Els Nois de la Via Panisperna al pati de l'Institut de Física de la Universitat de Roma, a Via Panisperna, c.1930. D'esquerra a dreta: Oscar D'Agostino, Emilio Segrè, Edoardo Amaldi, Franco Rasetti i Enrico Fermi El febrer de 1936, Pontecorvo va deixar Itàlia i es va traslladar a París per treballar al laboratori d'Irène i Frédéric Joliot-Curie al Collège de France amb una beca d'un any per estudiar els efectes de les col·lisions de neutrons amb protons i sobre les transicions electromagnètiques entre isòmers. Durant aquest període, influenciat pel seu cosí, Emilio Sereni, va adoptar els ideals del comunisme als quals va romandre fidel durant la resta de la seva vida. Va establir una relació amb Helene Marianne Nordblom, una dona sueca que treballava a París com a mainadera. Ja sigui per la seva relació amb Marianne, pel seu interessant treball sobre isòmers o pel deteriorament de la situació política a Itàlia, el 1937 va rebutjar l'oportunitat de sol·licitar una plaça permanent a la Universitat de Roma per quedar-se a París.
Marianne es va instal·lar amb Pontecorvo a l'Hôtel des Grands Hommes de la Place du Panthéon el 4 de gener de 1938. El seu fill, Gil, va néixer el 30 de juliol. El seu visat va expirar i va haver de tornar a Suècia al setembre. Pontecorvo la va acompanyar, deixant a Gil en una llar d'infants residencial a París. De tornada a París sol, va sopar amb Manne Siegbahn i es va reunir amb Niels Bohr i Lise Meitner el 12 d'octubre de 1938. En aquell moment, Pontecorvo no podia tornar a Itàlia a causa de les lleis racials del règim feixista italià contra els jueus. Això va provocar la ruptura dels Nois de la Via Panisperna, amb Fermi traslladant-se als Estats Units d'Amèrica. La família de Pontecorvo també es va dispersar. Guido es va traslladar a la Gran Bretanya el 1938, seguit de Giovanni, Laura i Anna el 1939, mentre que Gillo es va unir a Pontecorvo a París.
Treballant en col·laboració amb el físic francès André Lazard al laboratori de Joliot-Curie a Ivry-sur-Seine, Pontecorvo va descobrir el que Frédéric Joliot-Curie va anomenar «fosforescència nuclear»; l'emissió de raigs X quan els neutrons i els protons s'excitaven i tornaven al seu estat fonamental. També va descobrir que alguns isòmers no es transformen en altres elements en desintegrar-se radioactivament. Això va ampliar l'abast del seu ús en aplicacions mèdiques. Per a aquesta investigació innovadora, Pontecorvo va rebre una beca Curie-Carnegie i finançament per al seu treball del Centre Nacional de la Recerca Científica de França.
La Segona Guerra Mundial La fugida de França El juny de 1939, Pontecorvo va sol·licitar un visat per visitar Suècia, però la seva sol·licitud va ser rebutjada. El 23 d'agost va arribar la notícia del Pacte Molotov-Ribbentrop. Es va unir al Partit Comunista Francès l'endemà com a afirmació de la seva fe personal en la Unió Soviètica. Marianne es va reunir amb ell a París el 6 de setembre de 1939, tres dies després de la declaració de guerra britànica i francesa a Alemanya en resposta a la invasió alemanya de Polònia que va iniciar la Segona Guerra Mundial a Europa. Es van casar el 9 de gener de 1940.
Quan els alemanys van ocupar París el maig de 1940, van decidir marxar. Encara que els britànics van oferir refugi als científics nuclears francesos, inclosos Hans von Halban i Lew Kowarski, van considerar Pontecorvo com un «indesitjable». Afortunadament, Segrè havia rebut una oferta de feina a Tulsa, Oklahoma, per part de dos expatriats europeus que buscaven un expert en física de neutrons. Segrè havia rebutjat l'oferta (ja tenia una bona feina a la Universitat de Califòrnia), però va recomanar Pontecorvo.
El 2 de juny de 1940 va veure marxar Marianne i Gil amb les seves pertinences en un tren cap a Tolosa, on vivia la seva germana Giuliana amb el seu marit, Duccio Tabet. El 13 de juny, just un dia abans de l'entrada dels alemanys a París, Pontecorvo, el seu germà Gillo, el seu cosí Emilio Sereni i Salvador Luria van marxar cap a Tolosa amb bicicleta. Van trigar deu dies a arribar a Tolosa. Luria se'n va anar a Marsella, des d'on finalment va arribar als Estats Units d'Amèrica. Pontecorvo, Marianna, Gil, Giuliana i Tabet van pujar a un tren que els va portar a Lisboa per Madrid el 19 de juliol de 1940. Les dues dones estaven embarassades. Marianne va tenir un avortament involuntari i gairebé no estava en condicions de viatjar, però tanmateix va pujar a bord del vaixell Quanza el 9 d'agost de 1940 en el seu viatge portant refugiats als Estats Units d'Amèrica. Les dues dones van patir el mal de mar. El 19 d'agost de 1940, el vaixell va arribar a la ciutat de Nova York, on es van allotjar amb el seu germà Paolo. Mentre era allà, va visitar Fermi a la seva nova casa a Leonia, Nova Jersey.
Prospecció en Oklahoma A Tulsa, Pontecorvo va anar a treballar per a dos migrants europeus, Jakov «Jake» Neufeld i Serge Alexandrovitx Scherbatskoy, que havien fundat una empresa anomenada Well Surveys amb fons proporcionats per Standard Oil. La seva idea era aplicar la física nuclear a la recerca de minerals. Un dispositiu de raigs gamma havia tingut èxit en l'anàlisi dels afloraments de roques. Inspirats pel treball fet a Itàlia i França, van raonar que els neutrons, en estar sense càrrega elèctrica, podrien ser capaços de detectar diferents elements sota la superfície induint radioactivitat a les roques. Amb Pontecorvo, tenien l'expert que necessitaven.