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When electromagnetic radiation passes through a crystal (or matter in general), the electrons are perturbed by the rapidly oscillating electric field and are set into oscillation about their nuclei, with a frequency identical to that of the incident radiation. According to electromagnetic theory an oscillating dipole acts as a source of an electromagnetic wave. Thus, each electron in the medium acts as a source of a radiation that travels outwards with a spherical wave front. In other words, the incident radiation is scattered by the medium without alteration in its frequency. This is coherent scattering.”
J.D.Dunitz, X-Ray analysis and the Structure of Organic Molecules, 2nd Corrected Reprint, p. 25, Verlag Helvetica Chimica Acta, Basel, 1995
“…in february 1912, P.P. Ewald came to visit me. … during the conversation I was suddenly struck by the obvious question of the behaviour of waves which are short by comparison with the lattice-constants of the space lattice.
…The fact that the lattice-constants in crystals is of an order of 10-8 cm was sufficiently known…The order of X-ray wavelengths was estimated by Wien and Sommerfeld at 10-9 cm…. I immediately told Ewald that I anticipated the occurrence of interference phenomena with X-rays.”
Max von Laue, Nobel Lecture, nov 12, 1915
1. Prologo
Nel 1962 si poneva la questione della mia entrata all’Università. La mia famiglia era di origini umilissime e mio padre non c’era più, ma in qualche modo i soldi per far studiare due figli non erano mai mancati; la vita era più semplice e non si dava ancora il caso, come accade adesso, che la televisione stravolgesse la suddivisione dei beni in necessari o voluttuari. Il golf smesso da mio fratello andava ancora benissimo a me, e il telefono era quella scatola di plastica nera appesa al muro che si usava al massimo un paio di volte al giorno. Cibo e affitto non erano ancora regolati dalla stravaganza il primo e dalla speculazione il secondo, sicché la famiglia tirava la fin del mese anche pagando le tasse universitarie, peraltro modestissime – salvo poi scoprire che per le famiglie a basso reddito l’iscrizione era gratuita e era prevista anche una piccola cifra a mo’ di sussidio. Il vero problema era la scelta della Facoltà. Volevo qualcosa di affine alle scienze esatte (naturalis philosophia) come compenso alle dosi massicce di minori del Trecento, di monadi senza finestre, di aoristi e sostantivi eterocliti, insomma di baroco e baralipton propinatemi da un Liceo Classico di stampo medievale, e soprattutto volevo cibo solido su cui affilare i miei denti intellettuali. Alla fine la scelta era ristretta tra il Politecnico e Chimica Industriale; ho scelto la seconda perchè uno zio chimico stava facendo soldi con una piccola azienda di trattamento di materie prime organiche per l’industria farmaceutica; e nella vita, non si sa mai.
Gran parte della Facoltà di Scienze matematiche, fisiche e naturali dell’Università di Milano era ospitata in un singolo edificio, sulla cui facciata campeggiava la scritta ‘Università’ preceduta dalle tracce della parola ‘Regia’, affrettatamente scalpellata e finita in discarica assieme al prestigio della famiglia reale, che aveva signorilmente abbandonato al loro incerto destino la capitale, l’esercito e il Paese. I locali in cui erano alloggiati aule e laboratori erano stantii, con vecchi banchi disseminati di bunsen rugginosi e lavandini ingialliti che ingurgitavano ogni sorta di refluo di laboratorio. Le precauzioni erano ignote: si pipettava tetracloruro di carbonio, e in Analitica Qualitativa si gorgogliava acido solfidrico en plein air. Il clima culturale, come mi son reso conto più tardi, odorava ancora di inizio secolo, con ricette rosacrociane e calcinazioni nei gooch. Il concetto di molecola veniva dalle leggi ponderali, senza che nessuno ci avesse detto che si trattava di insiemi tridimensionali di atomi tenuti insieme da forze elettromagnetiche. Il legame chimico era questione di puntini da spostare con freccette, e gli zuccheri si disegnavano con quei lunghi legami curvi o rettangolari che accennavano al fatto che si trattava di molecole cicliche. La terza dimensione non esisteva; del resto, le dispense si tiravano a ciclostile e l’unico attrezzo didattico era la lavagna col gesso. La termodinamica discendeva in due corsi separati, uno coi cicli di Carnot e l’altro con un oscuro insieme di minacciose formule irte di incomprensibili sommatorie. Nessuno ci ha mai fatto notare la meravigliosa concordanza finale dei ragionamenti di Clausius e di Boltzmann, nè il fatto che il calore specifico scende dalle vibrazioni; del resto, il corso di spettroscopia era un complementare del quinto anno, quando ormai la funzione di ripartizione era dimenticata alle spalle. Abbiamo forse evitato per un pelo il paracoro, se non il flogisto. In compenso avevamo cinque corsi di matematica – quattro massicci fondamentali e i Complementi – e tre corsi di fisica, le due Istituzioni e il laboratorio: una splendida base culturale che mi ha aiutato per tutta la vita. Allora ho imparato che le formule producevano numeri che potevano essere confrontati con i risultati di misure sperimentali, una scoperta culturalmente sconvolgente; e ho maledetto in cuor mio la memoria dei miei insegnanti di scuola superiore che mi hanno fatto perdere anni su quistioni scolastiche e non mi hanno mai parlato di Galileo.
2. I raggi X
Naturalmente a quei tempi non si parlava di Dottorato, e tutto quello che si poteva avere era una Laurea in Chimica, che richiedeva al minimo un anno intero di internato presso un laboratorio di ricerca. Così mi son trovato, un giorno d’estate del 1967, alla presenza di Vladimiro Scatturin – impegnato in quegli anni nella minuziosa stesura dello Statuto dell’Associazione Italiana di Cristallografia – a chiedere di poter iniziare il lavoro come interno nel prossimo autunno; e a chiedere anche, sfrontatamente, se ci fossero possibilità di continuare il lavoro di ricerca dopo la laurea nel suo laboratorio. Scatturin sorrise sotto i baffi che non aveva e rispose, può darsi, bisognerà anche che lei veda com’è il lavoro… sottintendendo, ovviamente, bisognerà che io veda come lei lavora. Dopodichè mi affibbiò la lettura estiva del Burger azzurro come propedeutica, e mi congedò. L’ho tradito perchè a settembre ho scoperto che il laboratorio di Strutturistica a Chimica Fisica cercava laureandi e mi son quindi rifugiato sotto l’ala, protettiva e sequestrante, di Massimo Simonetta.
Il Laboratorio di Cristallografia era nel sotterraneo, l’unico luogo dove i generatori di allora, pieni di olio ( o di PCB? non l’ho mai saputo) e pesanti un centinaio di chili non corressero il rischio di sfondare i fragili pavimenti del malconcio edificio. Dal pavimento di linoleum sconnesso uscivano vapori dei solventi che i chimici organici buttavano spensieratamente nei lavandini e quindi nelle malridotte tubature di scarico. Le cose che mi hanno colpito maggiormente sono state, nell’ordine: un attaccapanni che recava la scritta “riservato ai docenti”; una serie di bellissimi libri di legno scuro, commissionati a un esperto falegname dal professor Vaciago, che fungevano da sostegno ai libri veri; e il gabinetto del professor Cambi – leggasi “gabinetto” non nel senso scientifico del termine, ma nel senso di cesso, con tanto di tazza, bidet, vasca da bagno e boiler per l’acqua calda. I generatori erano due, uno Rigaku, con un manuale di istruzioni che raccomandava di indossare pantofole nella stanza per non accumulare polvere di strada accanto al prezioso apparecchio; e uno messo assieme tra gli azzurri monti di Tenno. Troneggiavano due Weissenberg e una Precession,