Il 15 settembre 1910 il sacerdote e fisico tedesco pubblicò i risultati delle misurazioni condotte sulla Torre Eiffel
I risultati non bastarono a risolvere il mistero, ma anticiparono gli esperimenti in pallone di Victor Hess e mostrarono come fede, ragione e osservazione scientifica possano convivere
All’inizio del Novecento la radioattività era ancora un territorio scientifico in larga parte inesplorato. Dopo le scoperte di Henri Becquerel, Marie Curie e Pierre Curie, i fisici avevano osservato che l’aria conduceva debolmente l’elettricità, come se fosse continuamente attraversata da una radiazione invisibile capace di ionizzarla. L’ipotesi più diffusa attribuiva questo fenomeno soprattutto alle sostanze radioattive presenti nella crosta terrestre.
Se la radiazione proveniva dal terreno, la sua intensità avrebbe dovuto diminuire rapidamente salendo di quota. Per verificare questa previsione servivano strumenti abbastanza sensibili da misurare variazioni molto piccole e un luogo sufficientemente alto da allontanarsi dalle sorgenti terrestri. Il gesuita e fisico tedesco Theodor Wulf comprese che la Torre Eiffel poteva diventare un laboratorio scientifico sospeso sopra Parigi.
Nel 1910 portò sulla torre il proprio elettrometro e iniziò una serie di osservazioni destinate a occupare un posto importante nella storia della fisica. La radiazione diminuiva con l’altitudine, ma molto meno di quanto ci si sarebbe aspettati se fosse provenuta esclusivamente dalla superficie terrestre. Era un indizio ancora incompleto, ma suggeriva che l’origine del fenomeno fosse più complessa.
Un sacerdote tra teologia e fisica sperimentale
Theodor Wulf nacque il 28 luglio 1868 ad Hamm, in Germania. Entrò nella Compagnia di Gesù e affiancò alla formazione religiosa lo studio della filosofia, della matematica e delle scienze naturali. Tra il 1901 e il 1904 studiò fisica all’Università di Gottinga, dove ebbe come maestro Walther Nernst, uno dei protagonisti della chimica fisica e futuro premio Nobel.
Wulf insegnò poi fisica nel collegio gesuita di Valkenburg, nei Paesi Bassi. Il suo profilo mostra una realtà spesso dimenticata nelle ricostruzioni più schematiche del rapporto tra fede e scienza: un sacerdote poteva essere pienamente inserito nella ricerca sperimentale del proprio tempo, costruire strumenti, formulare ipotesi verificabili e confrontarsi con risultati capaci di mettere in discussione le spiegazioni prevalenti.
Il gesuita non cercava conferme scientifiche della fede né interpretava i dati attraverso argomenti teologici. Lavorava come fisico, sottoponendo una teoria al controllo delle misurazioni. Proprio questa distinzione dei piani rende la sua vicenda particolarmente significativa: fede e ragione non vengono confuse, ma convivono nella stessa persona senza impedire alla scienza di seguire il proprio metodo.
L’elettrometro e il mistero dell’aria ionizzata
Per condurre i suoi esperimenti, Wulf perfezionò un elettrometro trasportabile, dotato di fili sottilissimi, che permetteva di misurare la perdita di carica elettrica prodotta dalla ionizzazione dell’aria. Lo strumento doveva essere abbastanza preciso e stabile da funzionare anche lontano dal laboratorio.
La Torre Eiffel, completata nel 1889, offriva una possibilità eccezionale. Consentiva di effettuare osservazioni a circa 300 metri dal suolo mantenendo lo strumento nella stessa area geografica e senza affrontare immediatamente le difficoltà di un volo in pallone. La grande costruzione simbolo della modernità industriale diventava così una piattaforma per esplorare un fenomeno invisibile.
Wulf effettuò misurazioni per più giorni, confrontando i valori registrati in quota con quelli rilevati al livello del terreno. Secondo i modelli allora utilizzati, la radiazione gamma proveniente dalla crosta terrestre avrebbe dovuto essere fortemente assorbita dall’atmosfera. Sulla sommità della torre ne sarebbe dovuta rimanere soltanto una piccola frazione.
I dati mostrarono invece una riduzione assai più contenuta. La ionizzazione dell’aria passava indicativamente da circa sei a circa tre-cinque ioni per centimetro cubo al secondo: una diminuzione reale, ma insufficiente a confermare l’origine esclusivamente terrestre della radiazione.
Un indizio decisivo, ma non ancora una scoperta conclusiva
Wulf pubblicò nel 1910 i risultati delle proprie osservazioni. Fu prudente nell’interpretarli. Le misurazioni indicavano che doveva esistere un contributo ulteriore alla radiazione penetrante, forse proveniente dagli strati superiori dell’atmosfera. Tuttavia, l’altezza della Torre Eiffel non permetteva ancora di stabilire con certezza che quella radiazione arrivasse dallo spazio.
Anche la struttura metallica della torre poteva influenzare le osservazioni, schermando o alterando una parte del fenomeno. Per questo i risultati non furono immediatamente accolti come una dimostrazione definitiva. Costituivano però una seria difficoltà per l’ipotesi dominante e indicavano la necessità di salire molto più in alto.
Il passaggio decisivo avvenne nel 1912, quando il fisico austriaco Victor Hess compì una serie di ascensioni in pallone. Le sue misurazioni mostrarono che, dopo una diminuzione iniziale, la radiazione tornava ad aumentare sensibilmente a quote elevate. Hess concluse che una parte della radiazione penetrante doveva provenire dall’alto e non dalla Terra. Nel 1936 ricevette il premio Nobel per la Fisica per la scoperta della radiazione cosmica.
Sarebbe dunque impreciso attribuire a Wulf, da solo, la scoperta conclusiva dei raggi cosmici. Il gesuita fornì però uno degli indizi sperimentali che prepararono il risultato di Hess. La scienza procede spesso in questo modo: non attraverso una singola intuizione isolata, ma grazie a una successione di strumenti, dubbi, misurazioni e verifiche.
Fede e scienza davanti a un universo più vasto
La storia di Theodor Wulf non deve essere trasformata in una facile dimostrazione apologetica. Il valore del suo esperimento non dipendeva dal fatto che fosse sacerdote, ma dalla qualità dello strumento, dalla correttezza delle misurazioni e dalla disponibilità a confrontare le ipotesi con i dati.
La sua formazione religiosa, tuttavia, non gli impedì di partecipare da protagonista a una ricerca che avrebbe ampliato enormemente l’orizzonte della fisica. La radiazione osservata sulla Torre Eiffel apriva infatti verso un universo attraversato da particelle di altissima energia, prodotte da fenomeni cosmici lontani e spesso estremi.
Quelle particelle, che oggi chiamiamo raggi cosmici, raggiungono continuamente l’atmosfera terrestre e generano cascate di particelle secondarie. Il loro studio ha contribuito alla nascita della fisica delle particelle e continua a interrogare gli scienziati sulla loro origine, legata anche a stelle, supernove e altri ambienti astrofisici ad alta energia.
La vicenda di Wulf mostra soprattutto una caratteristica fondamentale della conoscenza: il reale può sorprendere e costringere a correggere le spiegazioni considerate più plausibili. La ragione scientifica cresce quando accetta che i fatti non coincidano con le attese.
Nel 1910 un sacerdote fisico salì sulla Torre Eiffel con uno strumento costruito per misurare l’invisibile. Non trovò ancora la risposta completa, ma raccolse un segnale che proveniva, almeno in parte, ben oltre la superficie terrestre. Tra il cielo di Parigi e il laboratorio, Theodor Wulf contribuì così ad aprire una nuova finestra scientifica sul cosmo.
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