William Daniel Phillips

Il padre William (Bill) Cornelius, con antenati gallesi, viveva a Juniata, sobborgo di Altoona, Pennsylvania, e vi frequentò il college dove conobbe la futura moglie, Maria Caterina Savino (poi Mary Catherine Savine), originaria di Ripacandida (Potenza) ed emigrata con la famiglia nel 1920 ad Altoona. Era presa in giro a scuola dai compagni, perché non parlava inglese ed era cattolica, tuttavia si diplomò alla scuola superiore tra i migliori.

William crebbe tra amici, scuola, chiesa e biblioteca; stimolato anche dalla famiglia, si appassionò alla lettura e alla scienza, soprattutto ad esperienze di chimica e alle osservazioni al microscopio. Oltre a questo si dedicava alla pesca, alla bicicletta e agli sport.

Nel 1956 con la famiglia si trasferì a Butler, vicino Pittsburgh, e in quel periodo decise che la scienza sarebbe stata il suo futuro. A scuola fu messo in una classe sperimentale ‘potenziata’ dove si insegnava oltre al normale curriculum anche francese e matematica avanzata. Continuò in una scuola simile anche quando si trasferirono a Camp Hill nel 1959.

A casa faceva esperimenti in cantina, a volte anche pericolosi, e a scuola praticava atletica e tennis a livello agonistico. Come egli stesso dichiara, furono molto importanti le lezioni di scienze e matematica a scuola, ma altrettanto le lezioni di lingua, che gli hanno permesso di scrivere ed esprimersi bene e anche in francese e lo hanno poi aiutato nelle sue collaborazioni in Francia.

Durante l’estate del suo ultimo anno alle superiori, frequentò i laboratori dell’Università del Delaware, dove il suo tutor gli fece capire che un fisico sperimentale è qualcuno che è pagato per fare quello che farebbe per hobby.

All’ultimo anno, nel 1965, ad una gita scolastica conobbe la compagna di scuola Jane Van Wynen, appena trasferitasi dal Maine e cominciò a frequentarla, continuando a mantenere i rapporti anche durante l’Università, sebbene separati.

Nel 1966 entrò al Juniata College, dove avevano studiato i genitori, la zia, la sorella e il fratello, avendo passato agevolmente il necessario esame di lingua straniera, in francese. Qui si appassionò alla fisica grazie al suo insegnante, Ray Pfrogner, che ogni tanto invitava gli studenti alla sera a vedere i film delle lezioni di Feynman, accompagnati da popcorn.

Anticipò al primo anno i corsi di laboratorio normalmente frequentati al terzo e più tardi iniziò lavori di ricerca con il capo del Dipartimento di Fisica, Wilfred Norris, sull’electron spin resonance (ESR), continuati poi in modo più approfondito negli ultimi anni di corso all’Argonne National Laboratories con Juan McMillan e Ted Halpern.

Dovendo scegliere dove proseguire gli studi, nonostante fosse stato accettato a Princeton, dopo una visita al Massachusetts Institute of Technology (MIT) scelse quest’ultimo, e nel 1970, conseguita la laurea (B.S.) in Fisica con lode, sposò Jane e si trasferirono a Boston.

Qui lavorò con Fred Walther ad uno spettrometro a risonanza magnetica, imparando molto sull’elettronica, sul maser, sulle apparecchiature sperimentali ma soprattutto si abituò a un modo di affrontare i problemi della ricerca, in gruppo, con discussioni aperte e vivaci, ma sempre collaborative.

Per la tesi fece misure del momento magnetico del protone in H2O e conobbe altri fisici che si dedicavano a misure di precisione e alle costanti fondamentali al National Bureau of Standards (NBS). Nel frattempo i laser a secco regolabili in frequenza erano diventati commerciali e con questo nuovo strumento si dedicò allo studio delle collisioni tra atomi eccitati col laser.

Con una tesi su entrambi gli esperimenti (I – Momento magnetico del Protone in H2O; II – Collisioni anelastiche in atomi di sodio eccitato; relatore il Prof. Daniel Kleppner) ottenne il Ph.D. in Fisica nel 1976.

Con una borsa di studio della fondazione Weizmann restò al MIT per altri due anni continuando il lavoro sulle collisioni con Dave Pritchard e Jim Kinsey e anche sulla condensazione di Bose-Einstein (BEC) nell’idrogeno con Dan e Tom Greytak. Questa è tuttora ben lontana dall’essere raggiunta, ma gli insegnò molto sulla via da percorrere e sul raffreddamento laser.

Nel 1978 si trasferì al NBS, più tardi ribattezzato National Institute of Standards and Technology (NIST), a Gaithersburg, Maryland, per lavorare nel gruppo di Barry Taylor, con Ed Williams e Tom Olsen, su misure di precisione del rapporto giromagnetico del protone e dell’ampere assoluto.

Nel tempo libero, per sfruttare le competenze acquisite sui laser e la fisica atomica si dedicava al raffreddamento laser, insieme a Hal Metcalf, sua conoscenza del MIT, in visita dall’Office of Naval Research e ad un gruppo che lentamente si stava formando, con Kris Helmerson, Paul Lett, Steve Rolston, Chris Westbrook, Rich Watts ed altri studenti e post-graduate.

A quell’epoca il raffreddamento laser, che pur aveva basi teoriche, era studiato sperimentalmente da pochi gruppi e con diverse tecniche. Nel 1984 fu organizzato in Finlandia, da Stig Stenholm, un convegno internazionale sul raffreddamento laser con pochi partecipanti: i gruppi di Mosca, del NIST, dell’École Normale Supérieure con Claude Cohen-Tannoudji e Jean Dalibard, che in seguito si recò per un periodo in visita al NIST.

Nel 1985, con Hal Metcalf, unendo il raffreddamento laser all’intrappolamento magnetico, fecero grandi passi avanti, e nello stesso periodo Steven Chu ai Bell Labs, Hänsch e Schawlow a Stanford e il gruppo di Parigi con differenti tecniche raggiunsero limiti sempre più bassi di temperatura.

Dal 1989 al ’90 trascorse un periodo come professore ospite all’École Normale Supérieure a Parigi nel laboratorio di Claude Cohen-Tannoudji, Jean Dalibard e Alain Aspect.

Nel 1990 divenne capo del gruppo sul raffreddamento laser e intrappolamento di atomi della Divisione di Fisica Atomica del NIST, incarico che mantiene tuttora.

Nel 1997 ottenne il Premio Nobel per la Fisica insieme a Steven Chu e Claude Cohen-Tannoudji per development of methods to cool and trap atoms with laser light, e tutti e tre i premiati riconobbero di essere solo i leader e i rappresentanti dei rispettivi numerosi gruppi di ricerca.

La storia e i protagonisti della ricerca sul raffreddamento laser e alcuni successivi sviluppi che coinvolgono gli orologi atomici, la litografia laser, fino ai condensati di Bose-Einstein si possono trovare sulle Nobel Lectures dei tre premiati.

Dal 2001, oltre a mantenere l’incarico al NIST, è professore alla Università del Maryland, a College Park, ed è stato invitato a tenere corsi a Oxford.

La sua ricerca successiva al Nobel si è incentrata sullo studio della condensazione di Bose-Einstein di gas atomici, sugli atomi catturati in reticoli ottici (optical lattices), sui gas degeneri, l’uso di atomi raffreddati nello studio delle onde atomiche coerenti di De Broglie e il loro uso in apparecchi quali gli interferometri atomici, gli orologi atomici, l’informazione quantistica.

Oltre al Nobel ha ricevuto la Michelson Medal dal Franklin Institute (1996), il Premio  Arthur L. Schawlow in Laser Science dalla APS (1998), Il Premio Richtmeyer della Am. Assoc. of Physics Teachers-AAPT (2000) e altri premi.

È membro dell’Accademia delle Scienze USA, dell’American Physical Society, dell’American Academy of Arts and Sciences (AAAS), della Optical Society of America (OSA), dell’Accademia Coreana di Scienza e Tecnologia e dell’Accademia Pontificia delle Scienze.

Dal 1979, quando si trasferirono a Gaithersburg, con Jane iniziarono a frequentare assiduamente la Chiesa Metodista, e da allora in varie occasioni ha partecipato a interviste e dibattiti sul tema scienza e fede.

Si dedica con piacere e passione alla divulgazione degli argomenti della sua ricerca, con coinvolgenti conferenze, arricchite da dimostrazioni spettacolari e giochi. È tra gli organizzatori del festival scientifico ‘USA Science and Engineering Festival’.

Con una di queste conferenze ha partecipato all’inaugurazione dell’Anno internazionale della Luce 2015, presso l’UNESCO a Parigi. (https://www.youtube.com/watch?v=eodXu0t78ns).