Nel febbraio 1947, Physical Review pubblicava una breve nota a firma di Marcello Conversi, Ettore Pancini e Oreste Piccioni, dal titolo “On the Disintegration of Negative Mesons”. I risultati ottenuti dai tre fisici italiani sconvolgevano radicalmente il panorama della fisica nucleare.
Il mondo dei costituenti elementari della materia si era arricchito, negli anni Trenta, di alcuni nuovi componenti: all’elettrone e al protone si erano aggiunti via via il neutrone, il positrone, il neutrino e un’ulteriore particella, individuata nella radiazione cosmica, di massa intermedia tra il protone e l’elettrone, denominata inizialmente “mesotrone” e successivamente mesone. La “ragion d’essere” del mesotrone era stata fornita dall’ipotesi del giapponese Yukawa, secondo cui questa particella sarebbe stata il mediatore delle interazioni forti dei nuclei.
La teoria, elaborata sulla base di questa ipotesi da Tomonaga e Araki, prevedeva un ben definito comportamento dei mesoni dei raggi cosmici in presenza di un materiale assorbente. In particolare, si sarebbe dovuta registrare una netta differenza tra mesoni positivi e negativi: i primi, che a causa della repulsione elettrostatica non risentono dell’interazione forte coi nuclei, avrebbero dovuto decadere spontaneamente, mentre i secondi avrebbero dovuto subire il processo di cattura da parte dei nuclei del materiale assorbitore. Ma i risultati ottenuti dai fisici di Roma mostravano che i mesoni a fine percorso non si comportavano affatto secondo queste previsioni: la conclusione che si imponeva era che il mesone dei raggi cosmici non poteva essere la particella di Yukawa.
Questo risultato, comunicato ai fisici americani da Edoardo Amaldi (in visita negli Stati Uniti nella seconda meta’ del 1946), provocò un’immediata reazione di nuove ipotesi teoriche e ricerche sperimentali. Fermi, Teller e Weisskopf provarono l’assoluta attendibilità dei dati. Pontecorvo e altri avanzarono l’ipotesi dell’universalità dell’interazione di Fermi, che sarebbe successivamente diventata l’interazione debole, mentre Bethe e Marshak formularono la teoria a due componenti del mesone, secondo cui i mesotroni osservati a livello del mare, quelli dell’esperimento di Roma, sarebbero i prodotti secondari, non soggetti all’interazione forte, del decadimento di un altro tipo di mesoni primari, da rintracciare negli strati alti dell’atmosfera. Queste sarebbero state le “vere” particelle previste da Yukawa. E, puntualmente, le tracce di queste particelle furono subito individuate in emulsioni nucleari esposte in quota da Perkins, Occhialini e Powell.
Il risultato di Conversi, Pancini e Piccioni aveva dato il via a tutta una serie di nuove ricerche sperimentali, e a una integrale ridefinizione del panorama delle particelle e delle interazioni fondamentali. Nella letteratura scientifica, il loro esperimento è spesso indicato come l’atto di nascita della moderna fisica delle particelle elementari.
