Расетти, Франко

Расетти начал изучать инженерию в Пизанском университете по желанию отца, но перешёл на физику под влиянием Энрико Ферми, с которым у него завязалась глубокая дружба^[4][6]. Как он сам отмечал годы спустя, он узнал о физике от Ферми гораздо больше, чем от своих тогдашних преподавателей^[4][7]. В 1922 году он получил докторскую степень, защитив диссертацию под руководством спектроскописта Луиджи Пуччанти об аномальной дисперсии паров щелочных металлов. Сразу после этого он стал ассистентом Антонио Гарбассо (1871—1933) во Флорентийском университете^[4][6]. Во Флоренции, где он также работал с Ферми, Расетти занимался атомной физикой. В 1927 году он перешёл в Римский университет по приглашению Орсо Марио Корбино (1876—1937), профессора экспериментальной физики и директора Института физики, расположенного на виа Панисперна^[4][6]. За несколько месяцев до этого Корбино начал амбициозный проект по превращению института в современный исследовательский центр. Осенью 1926 года для Ферми была создана первая в Италии кафедра теоретической физики. Ферми собрал вокруг себя группу молодых исследователей, которым предстояло сыграть выдающуюся роль на международной научной арене: самого Расетти, Эмилио Сегре, Эдоардо Амальди, Оскара Д’Агостино, Бруно Понтекорво и Этторе Майорану^[6]. В 1928 году Расетти вступил в Национальную фашистскую партию (PNF).

В 1928—1929 учебном году Расетти получил стипендию Рокфеллера в Калифорнийском технологическом институте (Caltech) у Роберта Милликена. Там он проводил эксперименты по спектру комбинационного рассеяния молекул азота. Эти исследования оказались фундаментальными для понимания свойств атомных ядер, поскольку обнаруженные им отклонения от теоретических предсказаний в спектрах впоследствии были объяснены существованием нейтрона в ядре^[4][6][8]. В Калифорнийском технологическом институте он также познакомился с Арнольдом Зоммерфельдом и Вернером Гейзенбергом, с которыми подружился. Вскоре после этого под влиянием Ферми он направил свои исследования на ядерную физику. В конце 1930 года Расетти был назначен доцентом кафедры спектроскопии, которую Корбино удалось создать в Институте физики в Риме, а три года спустя стал профессором^[6][7]. В период с октября 1931 года по осень 1932 года благодаря очередной стипедии Фонда Рокфеллера он работал в лаборатории Института химии кайзера Вильгельма в Берлин-Далеме, которой руководили Отто Ган и Лиза Мейтнер. Там он углубил свои знания экспериментальных методов ядерной физики и способов подготовки источников радиоактивности^[4][6]. В группе Ферми, которая в то время (1934 год) проводила новаторские исследования медленных нейтронов и наведённой радиоактивности при нейтронной бомбардировке, Расетти был экспертом по подготовке радиоактивных источников^[6][7].

В 1935 году он провёл год в Колумбийском университете, исследуя резонансы медленных нейтронов, а в 1936 году преподавал в летней школе Корнеллского университета^[7]. По возвращении в Италию он счёл курс фашистского государства неприемлемым^[7]. Принятие в 1939 году фашистских расовых законов вынудило многих его друзей и коллег-евреев эмигрировать. Хотя Расетти не был евреем, он также покинул Италию, как это были вынуждены сделать некоторые члены группы с виа Панисперна, такие как Ферми, Сегре и Понтекорво^[4][7].

В 1939 году, незадолго до начала Второй мировой войны, он эмигрировал в Канаду, где получил должность в Университете Лаваля в Квебеке (при посредничестве Папской академии наук)^[4][5][6]. Там он основал Институт физики, продолжил исследования медленных нейтронов, а с 1941 года — космических лучей (среди которых выделяется первое прямое измерение периода полураспада мюона, тогда называвшегося «мезотроном»)^[4][5]. В течение короткого времени его ассистентом был Бруно Понтекорво^[6]. Во время войны он отклонил приглашение сотрудничать с группой британских учёных, переведённых в Монреальский университет для разработки ядерной энергии в военных целях, сославшись на моральные причины (использование науки в разрушительных целях)^[6]. Годы спустя он отмечал, что в его жизни было мало решений, о которых он сожалел бы меньше^[4][7].

Постепенно он переключил своё внимание на то, что всегда было его главным интересом помимо физики и характеризовало его в молодости — изучение наук о Земле^[5][7]. В 1947 году он покинул Канаду и переехал в Университет Джонса Хопкинса в Балтиморе, где продолжал преподавать физику, а также геологию, палеонтологию, энтомологию и ботанику. Он стал одним из самых влиятельных исследователей геологической эры кембрия^[4][5][9]. В 1949 году он женился на бельгийке Мари Мадлен Эннен, бывшей жене одного из его коллег по Лавалю^[5][9]. В 1952 году он получил американское гражданство. В том же году он был награждён медалью Чарльза Дулиттла Уолкотта за «вклад в палеонтологию кембрия»^[4][6].

Несмотря на его значительный вклад в науку, решение не сотрудничать в военной сфере, которое лишь позже разделили другие физики (во главе с Джозефом Ротблатом, Альбертом Эйнштейном, Лео Силардом и Робертом Оппенгеймером в плане публичности), привело к почти полному забвению фигуры Франко Расетти. Он упоминается в романе «Семейный лексикон» Наталии Гинзбург, с братом которой, Джино Леви Мартиноли, его связывала глубокая дружба с детства^[5][6].

После выхода на пенсию в 1970 году он вернулся в Италию. В 1977 году супруги переехали в бельгийский город Варем, где учёный продолжил свои палеонтологические и ботанические исследования. Там он скончался в 2001 году в возрасте 100 лет^[6][7]. Его останки покоятся в семейной часовне на кладбище Поццуоло-Умбрия с 23 ноября 2002 года^[4]. В историческом Палаццо Моретти в Поццуоло-Умбрия с 2009 года действует постоянная выставка, посвящённая его жизни. Мари Мадлен Эннен, вдова Расетти, родилась 2 июня 1909 года в Юи (Бельгия) и умерла 27 февраля 2011 года в Вареме (Бельгия). Её прах был перенесён в часовню семьи Расетти на кладбище Поццуоло 9 июня 2012 года.

После открытия комбинационного рассеяния в органических жидкостях Расетти решил изучить это явление в газах под высоким давлением во время своего пребывания в Калифорнийском технологическом институте в 1928—1929 годах. Спектры показали колебательные переходы с вращательной тонкой структурой. В двухатомных гомоядерных молекулах H₂, N₂ и O₂ Расетти обнаружил чередование интенсивных и слабых линий. Герхард Херцберг и Вальтер Гайтлер объяснили это чередование изомерией ядерного спина.

В случае молекулярного водорода каждое ядро представляет собой протон со спином 1/2. Используя квантовую механику и принцип Паули, можно показать, что нечётные вращательные уровни заселены больше, чем чётные^[10]. Следовательно, переходы, начинающиеся с нечётных уровней, более интенсивны, что и наблюдал Расетти. Однако в молекулярном азоте Расетти заметил, что линии, начинающиеся с чётных уровней, были более интенсивными. Аналогичный анализ показывает, что ядерный спин азота является целым числом^[10][11].

В то время этот результат было трудно интерпретировать, так как нейтрон ещё не был открыт. Считалось, что ядро ¹⁴N содержит 14 протонов и 7 электронов, то есть нечётное общее число частиц (21), что соответствовало бы полуцелому спину^[8]. Рамановский спектр, наблюдаемый Расетти, предоставил первое экспериментальное доказательство неадекватности этой протон-электронной модели ядра. Предсказанный полуцелый спин означал бы, что переходы с нечётных вращательных уровней будут более интенсивными, чем с чётных, из-за изомерии ядерного спина, как показали Херцберг и Гайтлер для молекулярного водорода. После открытия нейтрона в 1932 году Вернер Гейзенберг предположил, что ядро содержит протоны и нейтроны, и что ядро ¹⁴N содержит 7 протонов и 7 нейтронов. Чётное общее число частиц (14) соответствует целому спину, что согласуется со спектром Расетти.

Ему также приписывают первый пример электронного комбинационного рассеяния в оксиде азота(II)^[12][13].

Параллельно с исследованиями в области физики во время пребывания в Канаде он начал интересоваться палеонтологией^[6][7]. Он собрал тысячи окаменелостей в районе кембрийских пород недалеко от Квебека, который был ещё мало изучен с палеонтологической точки зрения, и идентифицировал несколько новых видов трилобитов. Он изучал работы Чарльза Дулиттла Уолкотта и связался с экспертом по трилобитам Чарльзом Э. Рессером из Смитсоновского института^[6]. Впоследствии он продолжил свои исследования в США, где открыл сотни новых видов и пересмотрел их классификацию. В 1952 году он был награждён медалью Чарльза Дулиттла Уолкотта Национальной академии наук США^[6]. В 1964 году он был назначен почётным научным сотрудником Смитсоновского института^[6]. Он пожертвовал всю свою коллекцию (около 50 000 экземпляров) Национальному музею естественной истории США, Канадскому музею природы и Музею Геологической службы Италии в Риме, где находится его палеонтологическая коллекция, собранная на юго-западе Сардинии^[6].

С юных лет Расетти также коллекционировал жесткокрылых, а позже стал экспертом по орхидеям, произрастающим в Италии и Альпах. В 1980 году был опубликован его путеводитель по альпийской флоре (I fiori delle Alpi)^[6]. Он также увлекался альпинизмом, которым занимался, в частности, со своим другом Фрицем Цвикки в Калифорнии.