Peter Debye

Chi era

Peter Debye, nato a Maastricht il 24 marzo 1884 con il nome di Petrus Josephus Wilhelmus Debije, morì a Ithaca, nello Stato di New York, il 2 novembre 1966. Fu un fisico e chimico olandese, naturalizzato statunitense, e nel 1936 ricevette il premio Nobel per la chimica. Il suo nome è rimasto in una lunga serie di formule, modelli e unità di misura: il debye, che misura il momento di dipolo elettrico delle molecole, il modello di Debye per il calore specifico dei solidi, la teoria di Debye-Hückel sulle soluzioni di elettroliti, il metodo di Debye-Scherrer per studiare i cristalli con i raggi X.

Fu anche un uomo di cui si è discusso molto dopo la morte, per il modo in cui attraversò gli anni del nazismo. Più avanti questa scheda riporta cosa hanno concluso le inchieste, con le loro parole e con i loro limiti.

Origini e infanzia a Maastricht

Debye nacque nel centro di Maastricht, in una casa della Smedenstraat che oggi non esiste più, secondo la voce in olandese di Wikipedia. Il padre, Johannes Wilhelmus Debije (1859-1937), era caporeparto in una fabbrica di articoli metallici secondo la voce tedesca, fabbro secondo quella olandese; la madre, Maria Anna Barbara Ruemkens (1859-1940), lavorava come cassiera al teatro cittadino. Aveva una sorella, più giovane di quattro anni. Da ragazzo, riferisce la voce tedesca, andava spesso all’opera.

Frequentò le scuole elementari e la scuola superiore municipale della sua città, poi nel 1901 partì per la Germania, dove si iscrisse al Politecnico di Aquisgrana.

Gli studi con Sommerfeld

Ad Aquisgrana Debye studiò ingegneria elettrica e si laureò nel 1905. Nello stesso politecnico incontrò il fisico teorico Arnold Sommerfeld, che lo prese come assistente e che in seguito avrebbe detto di considerare Debye la sua scoperta più importante. Nel 1906 Sommerfeld ottenne una cattedra all’università di Monaco di Baviera e portò con sé il giovane assistente. Nel 1907 Debye pubblicò il primo articolo, una soluzione elegante di un problema sulle correnti indotte, e nel 1908 si addottorò con una tesi sulla pressione della luce sulle sfere.

Nel 1910 ottenne la libera docenza e dimostrò, con un procedimento che Max Planck stesso giudicò più semplice del proprio, la legge sulla radiazione del corpo nero. Quando Einstein lasciò Zurigo per Praga, nel 1911, la cattedra di fisica teorica dell’università svizzera passò a Debye.

Una vita fra le università

Nei vent’anni successivi Debye cambiò sede spesso. Nel 1912 fu a Utrecht, poi a Gottinga (1913 secondo Wikipedia, 1914 secondo il Nobel), dove diresse l’istituto di fisica. Nel 1920 tornò a Zurigo, al Politecnico federale, nel 1927 passò a Lipsia, nel 1934 a Berlino. Nel 1913 aveva sposato Mathilde Alberer, figlia del proprietario della pensione in cui abitava: ebbero un figlio, Peter Paul, nato nel 1916, che divenne anch’egli fisico e collaborò con il padre, e una figlia, Mathilde Maria, del 1921.

Nel 1915 era diventato redattore della rivista «Physikalische Zeitschrift», incarico che tenne a lungo: il Nobel dice fino al 1940, la voce tedesca di Wikipedia fino alla chiusura del giornale nel 1945. A Berlino, dal 1934 o 1935 secondo le fonti, diresse il Kaiser-Wilhelm-Institut per la fisica, di cui fu costruita la sede mentre lui era alla guida, e insegnò all’università. Fra il 1937 e il 1939 presiedette la Società tedesca di fisica.

Le scoperte più importanti

Nel 1912 Debye applicò l’idea del momento di dipolo alle molecole asimmetriche e scrisse le equazioni che legano questa grandezza alla temperatura e alla costante dielettrica; in suo onore l’unità di misura dei dipoli molecolari si chiama debye. Nello stesso anno estese a basse temperature la teoria del calore specifico di Einstein, includendo il contributo delle vibrazioni a bassa frequenza del reticolo: è il modello di Debye. Nel 1913 completò il modello atomico di Bohr con le orbite ellittiche, un concetto che Sommerfeld aveva proposto in parallelo.

Tra il 1914 e il 1915, con Paul Scherrer, calcolò come la temperatura modifichi le figure di diffrazione dei raggi X nei cristalli: da qui il metodo delle polveri di Debye-Scherrer e il fattore di Debye-Waller. Nel 1918 un’allieva, Luise Lange, misurò per la prima volta il momento di dipolo di molecole in soluzione. Nel 1923, con il suo assistente Erich Hückel, perfezionò la teoria di Arrhenius sulla conduzione elettrica degli elettroliti: Lars Onsager la corresse nel 1926, ma la teoria di Debye-Hückel è rimasta una tappa fondamentale. Sempre nel 1923 propose una spiegazione dell’effetto Compton, cioè dello spostamento di frequenza dei raggi X quando urtano gli elettroni. A Lipsia riuscì per primo, secondo la voce in olandese, a ottenere la diffrazione dei raggi X da molecole gassose isolate.

Tra i suoi dottorandi o collaboratori ci furono Lars Onsager, Paul Scherrer, Hertha Sponer ed Erich Hückel (voce tedesca di Wikipedia).

Il premio Nobel del 1936

Nel 1936 Debye ricevette il premio Nobel per la chimica, con una motivazione che citava i suoi studi sulla struttura delle molecole attraverso due strade: i dipoli elettrici e la diffrazione, nei gas, sia dei raggi X sia degli elettroni. Nell’autobiografia scritta per il comitato, la scheda ufficiale ricorda le lauree honoris causa di molte università, da Bruxelles e Liegi a Oxford, da Harvard a Notre Dame, e una collezione di medaglie: la Rumford (1930), la Franklin (1937) e la Max Planck (1950), con gli anni secondo la scheda e Wikipedia in tedesco. Più tardi vennero la Priestley (1963) e la National Medal of Science statunitense (1965). Dal 1936 fu anche accademico pontificio, come segnala Treccani.

Gli anni del nazismo e la partenza per l’America

Debye diresse un istituto tedesco dal 1934 al 1939, cioè sotto il regime nazista, e il suo comportamento è stato oggetto di una lunga discussione pubblica. Il punto più noto è una lettera del 9 dicembre 1938, scritta come Presidente della Società tedesca di fisica, che invitava i membri ebrei a dimettersi. Le voci di Wikipedia ricordano che nel 2006 un libro dell’olandese Sybe Rispens, intitolato «Einstein in Nederland», portò il caso all’attenzione del pubblico e sostenne che Debye fosse stato attivamente coinvolto nell’epurazione degli ebrei dalle istituzioni scientifiche tedesche. L’università di Utrecht decise di cambiare nome al proprio istituto Debye e quella di Maastricht di sospendere il premio che portava il suo nome.

Seguirono altre inchieste. Il Dipartimento di chimica della Cornell University, nel maggio 2006, scrisse di non aver trovato prove che Debye fosse un simpatizzante o un collaboratore dei nazisti o che avesse idee antisemite. Il rapporto del NIOD, l’istituto olandese per la documentazione di guerra, uscito nel 2007, giudicò una caricatura il ritratto di Rispens; concluse però che Debye era stato un opportunista, leale al sistema dominante prima nel Terzo Reich e poi negli Stati Uniti, e che la lettera del 1938 non gli era stata imposta. La commissione guidata da Jan Terlouw, nel gennaio 2008, stabilì che Debye non era stato né membro del partito né antisemita, né un eroe della resistenza, ma uno scienziato pragmatico e poco interessato alla politica, e definì la lettera «un fatto estremamente sgradevole». Utrecht accolse la raccomandazione di tenere il nome dell’istituto; Maastricht no, ma il premio fu mantenuto dalla fondazione che lo finanziava.

Gli stessi documenti ricordano che Debye aiutò Lise Meitner, a rischio personale, ad attraversare il confine tra Germania e Paesi Bassi nel 1938-39. Quanto alla partenza, le versioni cambiano. Molte biografie più vecchie, e anche Wikipedia in italiano, parlano di una pressione dei nazisti perché rinunciasse alla cittadinanza olandese: Debye avrebbe rifiutato e sarebbe partito per gli Stati Uniti. Wikipedia in inglese ricorda che nel 1939 era già stato alla Cornell University per tenere le Baker Lectures; si imbarcò a Genova nel gennaio 1940 (il 16 secondo un passo della voce inglese, il 23 secondo quella olandese), arrivò a New York all’inizio di febbraio e accettò il posto alla Cornell a giugno.

Lo stesso rapporto del NIOD avverte che il quadro non va semplificato. Secondo Rispens, nel 1941 Debye mandò un telegramma a Berlino offrendosi di riprendere il suo posto, forse per mantenere il congedo e lo stipendio che sostenevano la figlia rimasta nella capitale: una copia del telegramma non è stata ritrovata finora. Il figlio Peter P., intervistato nel 2006 a 89 anni, disse che il padre era del tutto apolitico. Un’ipotesi più recente, avanzata nel 2010 da Jurrie Reiding, lo vorrebbe collaboratore dei servizi britannici; lo storico Philip Ball la contesta.

Gli anni a Cornell

A Ithaca Debye insegnò chimica alla Cornell University e per dieci anni diresse il dipartimento. Prese la cittadinanza americana nel 1946 (Nobel, Wikipedia in italiano e in inglese; la voce tedesca scrive 1941) e nel 1952 andò in pensione, ma continuò a fare ricerca fino alla morte. Il suo lavoro si concentrò sulla diffusione della luce per determinare dimensioni e massa molecolare dei polimeri. Era partito dalle ricerche sulla gomma sintetica durante la seconda guerra mondiale e le allargò poi alle proteine e ad altre macromolecole.

Chi lo conobbe lo ricorda severo sui principi scientifici ma sempre disponibile con gli studenti. Amava pescare le trote, coltivare i fiori e collezionare cactus, e a Ithaca aveva un roseto di cui si prendeva cura insieme a Mathilde. Era un cattolico praticante e voleva che la famiglia andasse in chiesa.

La morte

Nell’aprile del 1966 Debye ebbe un infarto; un secondo, a novembre, gli fu fatale. Morì il 2 novembre 1966 a Ithaca. Il comitato Nobel e tutte le voci di Wikipedia consultate riportano la stessa data. Wikipedia in olandese scrive che aveva 82 anni, e infatti ne aveva compiuti 82 a marzo.

Dove riposa

Secondo Wikipedia in inglese e Wikidata, Debye è sepolto nel Pleasant Grove Cemetery di Ithaca, nello Stato di New York. Le fonti consultate non indicano il punto esatto del Cimitero.

L’eredità

La sua città natale non lo ha dimenticato: Wikipedia in inglese riferisce che dopo le inchieste il comune non vide motivo di cambiare i nomi della via e della piazza intitolate a Debye. A Maastricht, vicino all’ospedale universitario, c’è inoltre un monumento dedicato ai momenti di dipolo (descrizione del file su Wikimedia Commons). Un cratere lunare, dal 1970, e l’asteroide 30852 Debye, dal 2002, portano il suo nome. Secondo Wikipedia in tedesco, l’American Chemical Society assegna il Peter Debye Award in chimica fisica.

Le idee che portano il suo nome

• 1912: momento di dipolo molecolare; da lui prende nome l’unità, il debye.
• 1912: modello di Debye per il calore specifico dei solidi.
• 1913: orbite ellittiche nel modello atomico di Bohr.
• 1914-1915: diffrazione dei raggi X nei cristalli con Scherrer; fattore di Debye-Waller.
• 1923: teoria di Debye-Hückel sulle soluzioni di elettroliti.
• 1923: spiegazione dell’effetto Compton.
• Dagli anni Quaranta: diffusione della luce e massa molecolare dei polimeri.

Date da ricordare

• 24 marzo 1884: nasce a Maastricht.
• 1905: laurea in ingegneria elettrica ad Aquisgrana.
• 1908: dottorato a Monaco di Baviera.
• 1913: sposa Mathilde Alberer.
• 1920: torna a Zurigo, al Politecnico federale.
• 1936: premio Nobel per la chimica.
• 1940: parte per la Cornell University.
• 1946: cittadinanza statunitense.
• 2 novembre 1966: muore a Ithaca.