Bruno Pontecorvo (, latin átírásban: Bruno Maksimovich Pontecorvo ; 1913. augusztus 22. – 1993. szeptember 24.) olasz születésű, szovjet atomfizikus, Enrico Fermi volt asszisztense és a nagyenergiás fizika, különösen a neutrínófizika nemzetközi szinten kiemelkedő kutatója a 20. században . Meggyőződéses kommunistaként 1950-ben disszidált a Szovjetunióba, ahol folytatta a müon bomlásával és a neutrínókkal kapcsolatos kutatásait. Az ő emlékére alapították a rangos Pontecorvo-díjat 1995-ben.
Egy gazdag zsidó-olasz család nyolc gyermeke közül negyedikként született. Fizikát a római La Sapienza Egyetemen tanult, Fermi alatt, és ő lett a legfiatalabb tagja a Panisperna utcai fiúk nevű fiatal tudósokból álló kutatócsoportnak. 1934-ben részt vett Fermi híres kísérletében, amely a lassú neutronok tulajdonságait vizsgálta meg. Ez vezetett később az atommaghasadás felfedezéséhez. 1936-ban Párizsba költözött, ahol Irène és Frédéric Joliot-Curie irányítása mellett végzett kutatásokat. Unokatestvére, Emilio Sereni hatására csatlakozott az Olasz Kommunista Párthoz, amelynek akkori vezetője éppen menekültként tartózkodott Párizsban, csakúgy, mint testvérei (Giuliana, Laura, és Gillo) . Az olasz fasiszta rezsim 1938-as zsidótörvényei miatt családtagjai elhagyták Olaszországot és Nagy-Britanniába, Franciaországba, illetve az Egyesült Államokba menekültek.
Amikor a német hadsereg a második világháború idején körülzárta Párizst, Pontecorvo, a testvére Gillo, illetve az unokatestvére Emilio Sereni és Salvador Luria kerékpáron menekült el a városból. Ezt követően eljutott az oklahomai Tulsába, ahol magfizikai ismereteit kamatoztatni tudta az olaj- és ásványi anyagok kutatásában. 1943-ban csatlakozott a British Tube Alloys (amely a Manhattan-terv brit megfelelője volt) programhoz a kanadai Montreál Laboratóriumban . Ez a program később az atombomba kifejlesztésére irányuló Manhattan terv része lett. A Chalk Riveri Laboratóriumban (Ontario) a ZEEP kísérleti nukleáris reaktor tervezésén dolgozott, amely az első olyan nukleáris reaktor volt az Egyesült Államok határain kívül, amely kritikussá vált 1945-ben. Tudományos munkájában vizsgálta a kozmikus sugarak tulajdonságait, a müonok bomlását. 1949-ben Nagy-Britanniába költözött, ahol a harwelli Atomenergia Kutatóintézetnél (AERE) dolgozott.
1950-ben disszidált a Szovjetunióba, ahol a dubnai Egyesített Atomkutató Intézetben (JINR) dolgozott. Ő javasolta a klór használatát a neutrínók kimutatására. Egy 1959-es cikkében feltette azt a hipotézist, hogy az elektronneutrínó és a müon neutrínó különböző részecskék volnának. A Homestake kísérletben nap-neutrínókat észleltek, de a becsült elméleti értéknek csak körülbelül harmada/fele közötti értéket mértek. A napneutrínó-problémájára válaszul javasolta a neutrínóoszcillációként ismert jelenséget. Az neutrínóoszcilláció létezését végül a Super-Kamiokande kísérlet bizonyította be 1998-ban. 1958-ban azt is megjósolta, hogy a szupernóvák intenzív neutrínókitöréseket produkálnak, amit 1987-ben megerősített a neutrínódetektorok által az SN 1987A szupernóvából észlelt neutrínó mérések.
Életrajz
Korai évek és tanulmányok Bruno Pontecorvo 1913. augusztus 22-én született Marina di Pisában, Massimo Pontecorvo és felesége, Maria (leánykori nevén Maroni) nyolc gyermeke közül a negyedikként. Testvérei közül bátyja, Guido genetikus lett, másik testvére Paolo, aki 1909-ben született, mérnök lett, és a második világháború alatt radarok fejlesztésén dolgozott. Nővére, Giuliana 1911-ben született, illetve öccse, Gillo 1919-ben született, és leginkább az Algíri csata rendezőjeként ismert. Gazdag zsidó-olasz családba született. A Massimo három textilgyárral rendelkezett, amelyek több mint 1000 embert foglalkoztattak. Apja családja Rómából származott, édesanyja pedig Mantovából. Anyai nagyapja, Arrigo Maroni (1852–1924) Mantovában született, és a milánói Fatebenefratelli Kórház igazgatója volt; édesanyja unokatestvére Elisa Gurrieri-Norsa (1868-1939) neves zoológus volt.
Beiratkozott a Pisai Egyetemre azzal a szándékkal, hogy mérnöknek tanuljon, de két év után 1931-ben úgy döntött, hogy átiratkozik fizikára. Testvére, Guido tanácsára úgy döntött, hogy a La Sapienza Egyetemen tanul tovább, ahol Enrico Fermi ígéretes fiatal tudósokból álló csoportot gyűjtött össze maga köré, amely a Via Panisperna fiúk néven vált ismertté, annak az utcának a nevéről, ahol ekkor a Fizikai Intézet volt. 18 évesen felvették a fizika szak harmadik évfolyamára. Fermi úgy jellemezte Pontecorvót, mint "tudományosan az egyik zseniálisabb ember, akivel tudományos pályafutásom során kapcsolatba kerültem". A csoport legfiatalabb tagjaként Cucciolónak becézték, ami "kölyökkutyát" jelent.
1934-ben Pontecorvo részt vett Fermi híres kísérletében, amely a lassú neutronok tulajdonságait mutatta be, és amelyek később az atommaghasadás felfedezéséhez vezettek. Pontecorvo neve szerepelt a Via Panisperna fiúk "A mesterséges radioaktivitás termelésének növelése neutronbombázással" elnevezésű szabadalmán. 1934. november 1-jén ideiglenes asszisztens lett a Királyi Fizikai Intézetben és a Római Egyetemen párhuzamosan. Fermivel és Rasettivel közösen publikáltak, egy a lassú neutronokról szóló tanulmányt, amely jelentős hatást gyakorolt a tudományterületre. Felfedezték hogy a hidrogén jobban lassítja a neutronokat, mint a nehéz elemeket, és hogy a lassú neutronok könnyebben elnyelődtek. Az eljárásra 1935 októberében olasz szabadalmat adtak be Fermi, Pontecorvo, Edoardo Amaldi, Franco Rasetti és Emilio Segrè nevében. Az Egyesült Államokban 1940. július 2-án lett beadva szabadalom. The US patent was .
Korai karrier 1936 februárjában Pontecorvo elhagyta Olaszországot, és Párizsba költözött, hogy Irène és Frédéric Joliot-Curie laboratóriumában dolgozzon a Collège de France-ban. Egy éves ösztöndíjas időszaka alatt a neutronok protonokkal való ütközését és az izomerek elektromágneses átmeneteit tanulmányozták . Ebben az időszakban unokatestvére, Emilio Sereni hatására átvette a kommunista lett, a kommunista eszmékhez élete hátralévő részében hűséges maradt. Kapcsolatot alakított ki Helene Marianne Nordblommal, egy svéd nővel, aki Párizsban dadaként dolgozott. Ismeretlen okokból visszautasította a számára felajánlott állandó állást a Római Egyetemen 1937-ben, hogy Párizsban maradhasson.
Marianne 1938. január 4-én költözött Pontecorvóhoz, a Hôtel des Grands Hommes-ban éltek a Place du Panthéonon. Közös gyermekük, Gil ezen év július 30-án született. Mivel Marienne vízuma lejárt, így szeptemberben vissza kellett térnie Svédországba. Útjára Pontecorvo is elkísérte, otthagyva Gilt egy párizsi bentlakásos óvodában. Majd Pontecorvo egyedül utazott vissza Párizsba, és itt találkozott Niels Bohrral és Lise Meitnerrel 1938. október 12-én. Pontecorvo nem térhetett vissza Olaszországba a fasiszta rezsim zsidóellenes törvényei miatt. Ennek következtében és, hogy Fermi az Egyesült Államokba költözött, a Via Panisperna fiúk feloszlott. Pontecorvo családja is szétszéledt. Guido 1938-ban Nagy-Britanniába költözött, majd Giovanni, Laura és Anna 1939-ben, míg Gillo csatlakozott a Párizsban Pontecorvóhoz.
A Joliot-Curie Ivry-sur-Seine-i laboratóriumában André Lazard francia fizikussal közösen felfedezték azt, amit később Frédéric Joliot-Curie "nukleáris foszforeszcenciának" nevezett. A folyamat során, neutronokat és a Protonokat gerjesztettek és amikor visszatértek alapállapotukba, röntgensugárzás keletkezik. Azt is felfedezte, hogy egyes izomerek radioaktív bomlásuk során nem alakulnak át más elemmé. Ezért az úttörő munkájáért Pontecorvo Curie-Carnegie-ösztöndíjat kapott, továbbá kutatását a Francia Nemzeti Tudományos Kutatási Központ finanszírozta.
Második világháború
Menekülés Franciaországból 1939 júniusában B. Pontecorvo vízumot igényelt, hogy Svédországba látogathasson, de ezen kérelmét elutasították. Augusztus 23-án érkezett meg Párizsba a Molotov–Ribbentrop-paktum híre. Másnap a Szovjetunióba vetett személyes hitének megerősítéseként belépett a Francia Kommunista Pártba. Marianne 1939. szeptember 6-án eljött hozzá Párizsba. Pontosan három nappal azután, hogy az Egyesült Királyság és Franciaország hadat üzent Németországnak, válaszul a lengyelországi német invázióra. Pontecorvo és Marianne 1940. január 9-én házasodtak össze
A német hadsereg 1940 májusában körülzárta a várost, ezért úgy döntöttek, hogy menekülni fognak. A brit hatóságok menedéket kínáltak több francia atomtudósoknak, például Hans von Halbannak és Lew Kowarskinak, de Pontecorvót „nem kívánatosnak” minősítették. Segrè-nek közreműködésének köszönhetően állásajánlatot kapott az oklahomai Tulsában, akik neutronfizikai szakértőt kerestek. Segrè visszautasította ezt az ajánlatot – mivel már jó állása volt a Kaliforniai Egyetemen –, de beajánlotta Pontecorvót maga helyett.
1940. június 2-án Marianne és Gilt ingóságaikkal együtt felszálltak Toulouse-ba tartó vonatra, ahol Pontecorvo nővére, Giuliana élt férjével. Június 13-án, mindössze egy nappal a németek Párizsba való bevonulása előtt Pontecorvo, az öccse Gillo, illetve az unokatestvére Emilio Sereni és Salvador Luria kerékpárral szintén Toulouse-ba indult. Tíz napba telt, mire eljutottak Toulouse-ba. Pontecorvo, Marianne, Gil, Giuliana és az ő élettársa Duccio Tabbet július 19-én közösen felszálltak egy vonatra, amely Madrid érintésével, Lisszabonba vitte őket. Ekkor mindkét nő terhes volt. Marianne nem sokkal később elvetélt, ennek okán alig volt alkalmas az utazásra, de ennek ellenére augusztus 9-én mégis felszállt a Quanza vonalra, amely menekülteket szállított az Egyesült Államokba. 1940. augusztus 19-én a hajó szerencsésen elérte New York városát, ahol testvérénél, Paolónál szálltak meg. Ottléte során meglátogatta Fermit új otthonában, a New Jersey állambeli Leoniában.
Kutatás Oklahomában Tulsában Pontecorvo, két európai migránsnak Jakov "Jake" Neufeld-nek és Serge Alexandrovich Scherbatskoy-nake dolgozott, akik megalapították a Well Surveys nevű céget a Standard Oil pénzügyi forrásaiból. Az volt az ötletük, hogy a magfizikai módszereket alkalmaznak különböző ásványok felkutatására. Egy Gamma-sugárzásra alapuló eszköz sikeres volt a kőzetek elemzésében. Az Olaszországban és Franciaországban végzett kutatások alapján úgy gondolták, hogy a neutronok, mivel semleges töltésűek, talán képesek lehetnek különböző elemek észlelésére a felszín alatt. Pontecorvonak megvolt a megfelelő szakértelme, hogy segítsen nekik egy olyan eszköz kifejlesztésében, amely képes érzékelni a neutronok által indukált radioaktiviást a kőzetekben.
A Pontecorvo egy neutronforrást hozott létre rádium és berillium felhasználásával, ahogyan korábban a Via Panisperna fiúk is, paraffinviaszt használt neutronmoderátorként, és Fermi és Amaldi módszereivel mérte meg a különböző ásványok abszorpcióját. 1941 júniusára már rendelkezett egy olyan eszközzel, amely képes volt különböztetni a palát, a mészkövet és a homokkövet, és feltérképezni a köztük lévő réteg átmeneteket. Ez a technika a lassú neutronok felfedezésének első gyakorlati alkalmazásának tekinthető. Négy szabadalmat nyújtott be, az ebben az időszakban kifejlesztett műszereivel kapcsolatban.. The patents were: , , and .
1941 végén Pontecorvónak nehézségei keletkeztek a szükséges radioizotópok beszerzésével. Tudta nélkül a Manhattan terv nagyléptékű erőforrásigénye korlátozta a piacot. A szükséges izotópok megszerzése érdekében 1942. áprilisában találkozott Fermivel, von Halbannal és George Placzekkel New Yorkban. Sajnos nem tudta biztosítani a kívánt utánpótlást, de Fermi váratlanul élénk érdeklődést mutatott a Wells Surveys-ben végzett munkája iránt.
Tube Alloys