Dieci Nobel per il futuro

"Sono nato il 26 giugno 1937 nel Georgetown University Hospital di Washington D.C. I miei genitori, Lois Price Richardson e Robert Franklin Richardson, vivevano ad Arlington, in Virginia. Anche la mia unica sorella, Addie Ann Richardson, è nata nello stesso ospedale, il 6 maggio 1939.
I miei primi ricordi riguardano il condominio di Arlington nel quale vivevo con mia sorella e mia madre durante gli anni della seconda guerra mondiale, mentre mio padre era arruolato nell’esercito americano come ufficiale del Genio radiotelegrafisti. Vivevamo proprio di fronte alla caserma dei vigili del fuoco, e finimmo con l’abituarci alle sirene che suonavano a tutte le ore del giorno e della notte. Il fatto che ci trovassimo così vicini ai pompieri risultò essere una fortuna, perché una mattina, mentre mia madre si trovava dai vicini, la mia sorellina diede fuoco all’appartamento giocando con la cucina a gas. Non ci furono molti danni, anche se sono sicuro che mia madre abbia trovato l’incidente decisamente imbarazzante".
Il padre era originario della Virginia, e le notizie della sua famiglia risalgono all’inizio dell’epoca coloniale. Il nonno Robert Coleman Jackson, da cui ha preso il nome, era proprietario di un emporio a Penola, una cittadina rurale della Virginia. "Mio padre frequentò per due anni il Roanoke College, all’epoca della Depressione. In seguito, quando sua madre si ammalò gravemente lasciò gli studi per motivi economici. Cominciò ad interessarsi di elettricità, e a lavorare per la Chesapeake and Potomac Telephone Company di Richmond, Virginia".
La famiglia della madre – che aveva perso i genitori poco dopo la nascita, ed era stata accolta da parenti – era invece originaria del North Carolina. Secondo quella che era allora la consuetudine nel sud rurale, ricevette un’istruzione a casa, da varie zie, e frequentò solo un anno di scuola pubblica – a Reidsville, nel 1918 – prima di entrare al college. "Ne frequentò vari: il Gulf Park College, la University of Alabama, la University of Mississipi e la University of Virginia, dove fu una delle prime donne a frequentare i corsi e a ottenere un master in storia. In quel periodo fu accolta nella numerosa e affettuosa famiglia di Ernest H. Mathewson, a Richmond, e in questo modo acquisì tre fratelli e due sorelle. Io e mia sorella, quando eravamo bambini, consideravamo i Mathewson come i nostri ‘altri nonni’.
I miei genitori si conobbero a Richmond, dove si sposarono nel 1935. Poco dopo, la compagnia dei telefoni trasferì mio padre nella propria sede di Washington". Come riservista dell’esercito, il padre viene richiamato in servizio durante la seconda guerra mondiale, e successivamente durante la guerra di Corea. In quest’ultima occasione non deve allontanarsi da casa, perché assegnato al Pentagono. Approfitta quindi dell’opportunità offerta dal "G.I. Bill of Rights" per concludere il college, e nel 1955 si laurea all’Università del Maryland.

Durante l’infanzia
"Durante l’infanzia, non ricordo di aver manifestato un particolare interesse per le scienze, anche se la scuola mi piaceva molto. Nel 1946, quando frequentavo la quarta elementare, la mia famiglia lasciò l’appartamento in cui avevamo vissuto durante gli anni della guerra. Rimanemmo ad Arlington, ma mio padre acquistò una nuova casa in una di quelle aree di sviluppo edilizio così comuni nella periferia americana del secondo dopoguerra. La mia nuova scuola, la Walter Reed, era superaffollata e la quarta e la quinta classe facevano lezione nella stessa aula, con la stessa insegnante. Mi trovai dunque a seguire le lezioni di quinta con la stessa attenzione che prestavo a quelle di quarta: amavo particolarmente la storia perché la nostra insegnante, la signora Walton, era bravissima a raccontare. Nell’estate tra la quarta e la quinta elementare frequentai i corsi estivi, tanto per avere qualcosa da fare: ma l’insegnante della sessione estiva non si rese ben conto del mio status, e inavvertitamente mi promosse alla sesta. Il sistema scolastico della contea di Arlington accettò questa decisione, e così saltai una classe: se non lo avessi fatto, mi sarei trovato come compagno di classe Warren Beatty, l’attore, la cui famiglia si era appena trasferita nel nostro quartiere".
Spinto dai genitori, Richardson comincia a partecipare alle attività dei Boy Scout: "Lo scoutismo non esisteva nella zona della Virginia in cui mio padre era cresciuto, e lui aveva sempre invidiato i ragazzi di città che potevano diventare scout. La mia partecipazione gli consentì di vivere, per procura, l’esperienza che aveva perduto: con il suo aiuto diventai un’‘aquila’ nel tempo minimo consentito: mi piacevano soprattutto le attività all’aria aperta, le passeggiate, il campeggio e anche il bird-watching".
Durante gli anni di liceo, trascorre piacevolmente le estati lavorando come "consigliere" a Camp Letts, un campo scout sulla sponda occidentale della Chesapeake Bay, nel Maryland. "Dovevo occuparmi di scienze naturali, e passavo le giornate organizzando passeggiate su percorsi naturalistici intorno al campo. Da giugno ad agosto, le mie gambe erano coperte di bollicine rosse, a causa dell’edera velenosa. Alla sera, coordinavo dei gruppi di ‘osservazione delle stelle’, e una mattina alla settimana guidavo una spedizione di dieci miglia in canoa nelle paludi del Maryland per osservare gli uccelli. Questo era ciò che mi piaceva di più: arrivavamo alla palude alle prime luci dell’alba, quando moltissimi uccelli si trovavano fuori per cercare cibo: c’erano grandi uccelli acquatici come garzette e aironi, tre specie di scriccioli, più di venti varietà di uccelli canori, e grandi rapaci come aquile e falchi. In una sola mattinata, era possibile vedere abbastanza uccelli da garantirsi il distintivo di merito come bird-watcher. Imparai a individuare i nidi e a riconoscere i diversi uccelli dal canto. Sebbene io sia daltonico, memorizzavo le loro descrizioni sul manuale: potevo descrivere le sfumature pastello degli uccellini che volteggiavano tra le cime degli alberi a 60 piedi di altezza, riuscendo così a sbalordire anche le guide scout. Esiste un famoso quadro di James Audobon, che rappresenta un’aquila calva che si tuffa verso un falco pescatore che ha appena catturato un pesce. E ogni anno sono stato abbastanza fortunato da veder rivivere quella scena, almeno una volta. Il che colpiva in modo particolare i gruppi che guidavo, perché avevo l’abitudine, prima di partire, di mostrare loro una copia di quel dipinto".
Richardson svolge i suoi studi superiori alla Washington-Lee High School, dove continua ad essere uno studente diligente – "ricordo di avere preso il diploma condividendo con altri sei studenti il diciannovesimo posto su 925 persone" – ma questo istituto non può certo essere considerato all’origine della sua brillante carriera di scienziato. "L’insegnamento della matematica e delle scienze nella mia scuola non aveva niente di speciale. L’idea di ‘advanced placement’ non era ancora stata inventata, e quindi non ebbi occasione di frequentare un corso di analisi matematica fino al secondo anno di college. Anche i corsi di biologia e di fisica erano decisamente vecchio stile: ci insegnavano che il concetto di fotone era controverso, ed eravamo nel 1953! Mi insegnarono anche che lo zero assoluto è la temperatura alla quale ogni possibilità di movimento si arresta. Per fortuna questa affermazione è risultata sbagliata, altrimenti l’elio-3 non sarebbe potuto diventare un superfluido".

Gli studi al Politecnico
Nell’autunno del 1954 comincia a frequentare il Virginia Politechnic Institute, detto anche Virginia Tech. All’epoca, il programma di addestramento per ufficiali della riserva era obbligatorio per tutti gli studenti "di sana costituzione" che si iscrivevano al Politecnico, i quali erano organizzati in corpi di cadetti e dovevano sottostare a una rigida disciplina militare. "Scoprii con stupore di trovare decisamente gradevole quel tipo di vita, che mi consentì di apprendere un atteggiamento di democratico cameratismo: dato che i nostri alloggi erano organizzati secondo l’ordine alfabetico, i miei amici più intimi erano persone i cui nomi cominciavano con l’ultimo terzo di lettere dell’alfabeto.
Cominciai a seguire i corsi di ingegneria elettrotecnica, ma presto trovai noioso il corso di disegno meccanico e la monotona applicazione di un singolo principio – la legge di Kirchoff – in un corso di cinque ore. Tentai di passare alla chimica, ma ebbi gravi difficoltà in un corso definito ‘analisi quantitativa’, a causa del mio daltonismo: non ero in grado di dire quando il colore della soluzione di controllo virava da rosa a blu, a meno di non fare una concentrazione acida o alcalina decisamente troppo forte. Quando spiegai il problema al professore, mi disse che ero stato fortunato a individuare questa difficoltà all’inizio del mio iter universitario, perché decisamente non ero adatto a fare il chimico".
Alla fine Richardson decide di laurearsi in fisica: "Non ero uno studente particolarmente diligente, ma riuscii a ottenere una discreta formazione: mi laureai con un B (‘buono’), quarto in un gruppo di nove. La mia formazione con il corpo dei cadetti valeva almeno quanto quella ottenuta attraverso i corsi istituzionali: ero responsabile di diverse organizzazioni, e il rigoroso codice d’onore che eravamo tenuti a rispettare era quasi comico. Ma ne eravamo tutti molto orgogliosi, e non ho mai visto nessuno imbrogliare a un esame".
Nel periodo del college, Richardson lavora durante l’estate presso la divisione elettricità del National Bureau of Standards, occupandosi della calibrazione degli standard delle resistenze che le compagnie elettriche inviavano ogni anno. "Il programma destinato agli studenti che lavoravano durante l’estate era veramente meraviglioso: prima di tutto eravamo ben pagati, svolgevamo un lavoro di ricerca utile, e avevamo l’opportunità di frequentare una serie di seminari settimanali adeguati al nostro livello di formazione. Durante il tempo libero, al Nbs avevo la possibilità di leggere la letteratura scientifica sulla strumentazione elettrica e anche di incontrare gli autori di alcuni di questi testi classici. Un’esperienza che mi permise di farmi un’idea su ciò che avrebbe potuto essere una carriera nella ricerca scientifica".
Dopo la laurea, pensa in un primo tempo di seguire un corso di economia aziendale, "con la speranza di diventare un dirigente di una grande azienda". Ma, rendendosi conto di non avere dato realmente un’opportunità alla fisica, e alla ricerca, decide di rimanere al Politecnico ancora un anno per ottenere un master, prima di fare il servizio militare come ufficiale.
Per il suo progetto di ricerca – la misurazione della vita media dei vettori fotoeccitati del germanio – si trova a dover costruire buona parte dell’attrezzatura, perché il suo supervisore, Tom Gilmer, era appena arrivato e il suo laboratorio era praticamente vuoto. "Tom era un buon maestro, ma era molto impegnato come presidente di dipartimento, e i professori del Politecnico avevano un carico di insegnamento decisamente impegnativo. Imparai a fare molte cose con le mie mani: usare un tornio, saldare, costruire semplici circuiti elettrici, e così via, cose che conoscevo grazie al mio lavoro estivo al National Bureau of Standards. In quell’anno cominciai ad avere molta più fiducia nel fatto che avrei potuto imparare la fisica a livello avanzato, ma non ero ancora niente di speciale. Mi pare di essere risultato quarto del gruppo di studenti che seguivano il master". Convinto che nel migliore dei casi sarebbe stato "un fisico mediocre", lascia il Politecnico deciso a seguire, dopo il servizio militare, un master in Business Administration.

La scelta della fisica
"Ma durante quell’anno ebbi un colpo di fortuna veramente eccezionale. L’esercito si trovò a corto di denaro, e così, invece di dover fare due anni di servizio attivo, venni assegnato per soli sei mesi – tra il novembre del 1959 e il maggio del 1960 – all’US Army Ordnance Corps". La guerra di Corea era finita da tempo, e quella del Vietnam era ancora lontana, c’erano dunque scarse probabilità di prendere parte a un combattimento. "Al terreno di prova di Aberdeen, il campo di addestramento degli Ordnance Corps, seguii corsi su come dirigere un plotone che si occupava di cose come la riparazione delle jeep e dei carri armati. Scoprii che detestavo sia il corso che far parte dell’esercito. Non erano la divisa o la disciplina militare a crearmi dei problemi: mi ero abituato a entrambe le cose nel corpo cadetti del Politecnico. Ma non mi piaceva affatto imparare a gestire una piccola azienda: perché il plotone addetto alle riparazioni dell’Ordnance Corps non era altro che questo. Di conseguenza, decisi di tornare all’Università per ottenere un Ph.D. in fisica".
Durante il servizio militare non ha occasione di sottoporsi ai test di ammissione a una delle università più prestigiose, come il Mit, Harvard o Cornell, e "probabilmente non sarei stato ammesso neanche se avessi fatto il test. Decisi dunque di cercare università minori, impegnate nella ricerca e molto specializzate. Nel mio progetto per il master avevo fatto un semplice vaso Dewar per l’azoto liquido, e avevo scoperto che trovavo interessante la fisica delle basse temperature. Avevo letto qualche articolo sulle ricerche in corso alla Duke University, così decisi di iscrivermi lì: ricevetti una lettera molto cordiale da Horst Meyer, un nuovo professore della Duke, che mi invitava ad andare a lavorare con lui. La lettera era molto lusinghiera, e si trattava del primo messaggio di incoraggiamento che avessi mai ricevuto a proposito delle mie potenzialità di fisico". Richardson entra alla Duke come specializzando a tempo pieno nell’autunno del 1960.
"Quella alla Duke risultò essere un’esperienza bellissima, durante la quale strinsi amicizie che mi avrebbero seguito per il resto della vita. Fu lì che incontrai mia moglie, Betty McCarthy, uno dei due specializzati in fisica del suo corso al Wellesley College. Ci siamo sposati nel 1962 e le nostre figlie, Jennifer e Pamela, sono nate nel 1965 e nel 1966".
Meyer si dimostra un maestro estremamente coscienzioso, che insegna a Richardson molto di quello che aveva imparato sulla tecnologia delle basse temperature quando lavorava come ricercatore al Clarendon Laboratory di Oxford. E per tutti gli anni seguenti è anche un amico prezioso. "In quegli anni, nel gruppo che si occupava di basse temperature alla Duke avevamo il meglio di due mondi. Bill Farbanks aveva lavorato lì, ma era andato via prima del mio arrivo lasciando però buona parte del vecchio equipaggiamento e i residui delle sue tecnologie sperimentali. Horst aveva portato con sé un diverso genere di tecniche, e potevamo quindi scegliere in che modo fare le cose. Per esempio, il metodo di Oxford prevedeva l’uso del metallo di Wood all’olio Epiezon J per saldare i recipienti da vuoto per contatto termico, mentre Fairbank usava Orings di indio e grasso da vuoto. Entrambi i metodi procuravano i loro vantaggi".
Meyer mette Richardson a lavorare allo studio delle interazioni di scambio sull’elio-3 solido attraverso la risonanza magnetica nucleare. Earle Hunt, arrivato alla Duke come ricercatore, gli fa conoscere le nuove tecnologie in questo campo. "L’esperienza fatta con Earle e Horst mi fornì la preparazione necessaria praticamente per tutto il resto della mia carriera di ricercatore".
Conclusa la tesi nel 1965, Richardson rimane alla Duke per un altro anno come ricercatore associato, per tirare le fila della sua ricerca e in attesa di trovare un buon lavoro. "Da questo punto di vista fui fortunato: la Cornell University, con i suoi finanziamenti speciali come laboratorio di ricerca interdisciplinare, aveva deciso di incrementare il proprio impegno nella fisica delle basse temperature". Nella primavera del 1966 il Laboratorio di fisica atomica e dello stato solido lo invita a lavorare con Dave Lee e John Reppy nelle ricerche sull’elio a bassissima temperatura. "Per quanto mi riguardava, non avrei potuto avere un’ opportunità migliore".

La Cornell University
Da quel momento, infatti, Richardson prosegue tutta la sua carriera alla Cornell University: dopo due anni come ricercatore, nel 1968 viene nominato assistant professor, nel 1972 associate professor, full professor nel 1975 e The Floyd R. Newman Professor of Physics nel 1987. Nel 1990 diviene direttore del Laboratorio di fisica atomica e dello stato solido, e nel 1998 assume l’incarico di Pro Rettore per la Ricerca.
Ed è alla Cornell che Richardson compie – con il suo collega David M. Lee e il loro studente Douglas Osheroff – le ricerche che lo conducono, nei primi anni ’70, alla scoperta dell’elio-3 superfluido. Una scoperta che viene definita "una svolta epocale nella fisica delle basse temperature".
Quando la temperatura si abbassa, in un freddo giorno d’inverno, il vapore acqueo si trasforma in acqua, e l’acqua in ghiaccio. Queste cosiddette transizioni di fase, e i cambiamenti che si verificano nello stato della materia possono essere descritti e compresi solo in maniera approssimativa con la fisica classica: quando cala la temperatura, il movimento casuale dovuto al calore nei corpi gassosi, liquidi o solidi, cessa completamente. Ma quando la temperatura si abbassa ancora, avvicinandosi allo zero assoluto (-273,15°C), la situazione cambia completamente. Nell’elio liquido si verifica ciò che si definisce superfluidità, un fenomeno che non può essere compreso in termini di fisica classica. Quando un liquido diventa superfluido, gli atomi di cui è composto cominciano a muoversi in modo coordinato. Questo fa sì che il liquido perda tutto il suo attrito interno: può traboccare da una tazza, filtrare da fori anche molto piccoli, e manifestare tutta una serie di comportamenti non classici. Per comprendere le proprietà di un liquido di questo genere, bisogna ricorrere a una forma avanzata di fisica quantistica: questi liquidi sono dunque definiti liquidi quantici. Studiandone le proprietà nel dettaglio, e confrontandole con le previsioni sulle basse temperature in fisica quantistica, i ricercatori hanno fornito un contributo prezioso alla conoscenza e alla descrizione della materia a livello microscopico.
Richardson, Lee e Osheroff hanno scoperto che l’elio-3, un isotopo dell’elio, può essere reso super-fluido a una temperatura di circa due millesimi di grado superiore allo zero assoluto. Questo liquido quantico superfluido è molto diverso da quello prodotto dal normale isotopo dell’elio, l’elio-4, scoperto già negli anni ’30 e studiato a una temperatura di circa due gradi più elevata (ossia, mille volte superiore). L’elio-3 ha delle caratteristiche molto particolari e dimostra che le leggi quantiche della fisica atomica in qualche caso governano direttamente anche il comportamento della materia nei corpi macroscopici.
Il primo scienziato che riesce a raffreddare l’elio-4 gassoso a una temperatura sufficientemente bassa da liquefarlo è – agli inizi del 1900 – Heike Kamerlingh-Onnes (Nobel per la Fisica 1913). Anche allora, Kamerlingh-Onnes osserva che quando la temperatura si avvicina di più di due gradi allo zero assoluto, al liquido succede qualcosa di particolare. Ma solo verso la fine degli anni ’30 Pjotr Kapitza (Nobel per la Fisica 1978) scopre a livello sperimentale il fenomeno della superfluidità nell’elio-4, che era già stato spiegato sommariamente da Fritz London e più in dettaglio da Lev Landau (Nobel per la Fisica 1962).
Nel 1972 la teoria Bardeen-Cooper-Schrieffer sulla superconduttività – che oggi è parte integrante della fisica, tanto che la possibilità che esista un nuovo meccanismo che regola la superconduttività a temperature più elevate è stata accolta come una vera rivoluzione – esisteva da soli 15 anni. Non si trattava più di una teoria controversa, ma doveva ancora essere confermata una delle sue previsioni più originali: il fatto cioè che lo stesso genere di auto-organizzazione responsabile della superconduttività degli elettroni metallici producesse nel raro isotopo elio-3 un nuovo genere di superfluidità, simile solo di nome a quella, nota da decenni, dell’isotopo elio-4.
Fino a quel momento la ricerca internazionale di questa specie di "Sacro Graal" della fisica si era risolta in un imbarazzante insuccesso, visto che nessuno dei progressi ottenuti nella tecnologia necessaria per raggiungere temperature sempre più basse era riuscito a far apparire l’atteso comportamento superfluido. Negli anni ’70, si era arrivati a temperature un migliaio di volte inferiori a quella a cui l’elio-4 diventa superfluido, sfidando così le previsioni dei teorici.

Il caso e la scoperta
I ricercatori della Cornell University, specialisti della fisica delle basse temperature, si erano costruiti da soli un’apparecchiatura con la quale potevano produrre temperature tanto basse da portare il campione a pochi millesimi di grado dallo zero assoluto. In effetti, la loro ricerca riguardava un altro fenomeno: una transizione di fase verso una specie di ordine magnetico nell’elio-3 congelato. Per individuare questa transizione di fase, stavano studiando la pressione misurata all’interno del campione, in funzione del periodo di tempo in cui il suo volume aumentava e diminuiva lentamente. È l’occhio attento di Osheroff a notare piccole discontinuità supplementari nella curva misurata. È facile attribuire deviazioni così piccole a una peculiarità più o meno inspiegabile dell’apparecchiatura utilizzata, ma questo studente, insieme ai suoi colleghi più maturi, si convince che si trattava di un dato reale. In una prima relazione, pubblicata nel 1972, il risultato viene interpretato come una transizione di fase dell’elio-3 solido, che può formarsi anche a queste basse temperature. Ma dato che questa interpretazione non corrispondeva esattamente ai risultati della misurazione, viene intrapresa una rapida serie di verifiche, e in quello stesso anno Richardson, Lee e Osheroff sono in grado di mostrare, in una seconda pubblicazione, che in effetti nell’elio-3 liquido ci sono due diverse transizioni di fase.
"L’elio-3 superfluido, quindi, è stato scoperto per caso. E questo accade spesso nella ricerca scientifica. Perciò non mi stanco di ripetere che pianificare una strategia di investimenti per la ricerca basandosi sulle sue possibili applicazioni pratiche può essere improduttivo se non controproducente. Molte importanti scoperte scientifiche sono avvenute per caso, e a volte sono state una conseguenza di importanti progressi della tecnologia. Allo stesso modo, tecnologie complesse, appositamente ideate per compiere misurazioni estremamente specifiche nel processo di ricerca, portano a impreviste applicazioni pratiche".
Richardson, Lee, Osheroff e i loro rivali comprendono immediatamente la portata di queste osservazioni, e tutti i grandi laboratori impegnati nello studio delle basse temperature si dedicano ad approfondire le proprietà magnetiche e idrodinamiche di quella che ancora oggi, 25 anni più tardi, è senza alcun dubbio la più notevole forma di materia condensata esistente al mondo.
L’elio-3 superfluido riunisce in un’unica sostanza la coerenza della fase quantica di un superconduttore tradizionale ordinato e orientato come un cristallo liquido, manifestando allo stesso tempo una spettacolare gamma di proprietà magnetiche, acustiche e idrodinamiche quali non è stato possibile riscontrare in nessun altro materiale. I suoi scopritori hanno mantenuto un ruolo fondamentale nella successiva ricerca su queste diverse proprietà, e nella loro spiegazione.
I primi riconoscimenti internazionali arrivano poco dopo: i tre ricercatori ricevono il Simon Memorial Prize in Low Temperature Physics dall’Institute of Physics di Londra nel 1976, e nel 1981 l’Oliver E. Buckley Prize dell’American Physical Association. Per il Premio Nobel devono invece attendere fino al 1996. Anche se, già nel 1988, N. David Mermin, professore alla Cornell, propone al Comitato Nobel per la fisica la loro candidatura: "La loro scoperta ha trasformato la direzione della ricerca teorica e sperimentale nel campo della fisica delle basse temperature, ha permesso di comprendere meglio l’idrodinamica dei sistemi ordinati complessi, la teoria microscopica degli elettroni nei metalli e la gamma dei fenomeni analizzabili con la risonanza magnetica nucleare".
Oggi il sito Internet del Laboratorio di fisica atomica e dello stato solido della Cornell University descrive così l’importanza della scoperta: "Venticinque anni più tardi, il loro successo rifulge come l’ultima grande conquista sul fronte delle basse temperature. Prima o dopo verrà sicuramente superato, ma mentre le successive esplorazioni alle temperature più basse che è possibile ottenere cadono una dopo l’altra dal loro piedistallo, il loro risultato ha acquisito nella storia della scienza lo stesso posto che la presenza umana sulla luna ha in quella della tecnologia: uno standard dell’età dell’oro, con cui dovranno essere confrontati tutti i risultati futuri".
E ancora, in una pagina intitolata "Perché dovrebbe interessarmi?", fornisce tre buoni motivi.
1) Superfluido vuol dire pulizia, vuol dire scorrere senza attrito. Un superfluido esce da un contenitore aperto, ne risale le pareti, superandole e uscendo fuori. Scorre attraverso piccole aperture, e conduce ottimamente il calore. Conosciamo solo due liquidi superfluidi, l’elio-3 e l’elio-4. Dal punto di vista matematico, l’elio-3 superfluido è molto complesso, eppure siamo riusciti a capire come funziona.
2) Superconduttori: l’elio-3 superfluido, a differenza dell’elio-4 superfluido, dal punto di vista della meccanica quantistica è molto simile agli elettroni in un superconduttore. Conosciamo piuttosto bene il comportamento dei superconduttori a basse temperature e dell’elio-3 superfluido, ma non quello dei superconduttori ad alta temperatura. L’elio-3 super-fluido potrebbe aiutarci a comprenderli meglio e a migliorarli, il che potrebbe consentirci di produrre computer migliori, più veloci e più efficienti, e di trovare un modo meno costoso per far arrivare l’elettricità alle nostre case.
3) Risonanza magnetica per immagini (Mri): lo studio dell’elio-3 è andato di pari passo con lo sviluppo della risonanza magnetica nucleare, una tecnica impiegata per misurare le proprietà magnetiche dell’elio-3 superfluido, che sta anche alla base della Mri, il motivo per cui tutte le nostre assicurazioni sanitarie stanno diventando così costose.
"E allora, per favore, tenete da conto l’elio-3 superfluido!"
Un’altra affascinante applicazione è stata tentata da due équipes di astrofisici per cercare di dimostrare l’esistenza delle cosiddette "stringhe cosmiche". Questi immensi oggetti, che si ritiene possano essere stati importanti per la formazione delle galassie, potrebbero essere nati come conseguenza delle rapide transizioni di fase che dovrebbero aver avuto luogo una frazione di secondo dopo il Big Bang. I gruppi di ricerca hanno utilizzato reazioni nucleari prodotte da neutrini per scaldare localmente e rapidamente i campioni di elio-3 superfluido. Quando li hanno raffreddati di nuovo, si sono formati dei vortici che si ritiene possano corrispondere alle stringhe cosmiche.
Oltre al Premio Nobel, Richardson ha ricevuto numerosi altri riconoscimenti, ed è membro di diverse accademie e associazioni scientifiche nazionali e internazionali, fra cui l’American Association for the Advancement of Science (dal 1981) e l’American Physical Society (dal 1983).
È co-autore, assieme a Eric N. Smith e a 21 laureati alla Cornell, del volume Experimental Techniques in Condensed Matter Physics at Low Temperatures (Addison-Wesley, 1988).
Ha inoltre realizzato dei video didattici: "The World at Absolute Zero" e "Introductory Physics", una serie di 20 lezioni audiovisive concepite per accompagnare il corso introduttivo di fisica della Cornell University per gli studenti privi di una formazione matematica.

La famiglia
Richardson si trasferisce a Ithaca con tutta la famiglia nell’ottobre del 1966, quando assume il suo primo incarico alla Cornell University. "E da allora sono rimasto lì. [...] La Cornell è un ambiente magnifico, con un flusso continuo di specializzandi di alto livello, ottimi colleghi sia nel settore teorico che in quello sperimentale, e una squadra di tecnici specializzati che contribuiscono a far funzionare il tutto. Durante i miei trent’anni alla Cornell ho anche imparato come insegnare fisica agli studenti più giovani, un’attività che sia io che mia moglie apprezziamo moltissimo. Quando le nostre figlie si sono iscritte alla Junior High School, infatti, anche Betty ha cominciato a insegnare fisica alla Cornell, dove ora ricopre l’incarico di senior lecturer.
Le mie figlie sono cresciute a Ithaca, una città universitaria che non ha i problemi delle grandi metropoli. Jennifer ha frequentato la Duke University, e successivamente ha preso un master in scrittura creativa alla Columbia University. Si è sposata nel 1994 con James Merlis, e abbiamo organizzato un magnifico ricevimento tra i cespugli di rododendro, nel giardino dietro la nostra casa. Oltre a scrivere e a dedicarsi ad altre attività, Jennifer suona il violino in un gruppo rock femminile che si chiama ‘Splendora’.
Pamela ha frequentato il college alla Cornell, poi ha seguito per un anno la New York School of Interior Design. Successivamente, avendo deciso di fare l’infermiera, è tornata a casa per frequentare i corsi di scienze che aveva evitato alla Cornell. Per un anno ha studiato chimica, biologia, anatomia e simili al nostro college locale, mostrando un sorprendente talento per le materie scientifiche. Si è poi trasferita alla Vanderbilt University dove ha frequentato un corso di specializzazione per infermiere. Nel novembre del 1994, dopo un anno alla Vanderbilt, è venuta tragicamente a mancare in seguito a un attacco di cuore: sebbene fosse nata con una malformazione cardiaca, la sua morte è stata un evento imprevedibile.
Nel tentativo di risollevarci dal dolore e dallo sconforto provocati dalla perdita di Pam, [...] ci siamo impegnati in un importante progetto familiare: la stesura di un manuale di fisica per i primi anni del college. Betty è co-autore del volume, insieme ad Alan Giambattista della Cornell, mentre io ho lavorato sul Cd-Rom da allegare al testo. Una volta completato, il manuale sarà pubblicato da McGraw Hill".

1998
Scoperte accidentali e progresso scientifico e tecnologico