70° - morte di Albert Einstein

Il più importante fisico del Novecento, autore dell'equazione più famosa al mondo (E = mc2). Il 18 aprile 1955 moriva a 76 anni Albert Einstein, il fisico più celebre di sempre, ritenuto "persona del secolo" nel 1999 dalla rivista Time.

Albert Einstein nacque ad Ulm, in Germania, il 14 marzo 1879 e morì a Princeton, negli Stati Uniti, il 18 aprile 1955. Considerato il genio per antonomasia, nel 1999 è stato designato come "persona del secolo" dalla rivista Time

Albert Einstein nacque a Ulm, Germania, il 14 marzo 1879 da una benestante famiglia ebraica. Era figlio di Hermann Einstein, proprietario di una piccola azienda che produceva macchinari elettrici, e di Pauline Koch. Frequentò una scuola elementare cattolica e, su insistenza della madre, gli furono impartite lezioni di violino. All'età di 5 anni il padre gli mostrò una bussola tascabile ed Einstein si rese conto che qualcosa agiva sull'ago spostandolo in direzione del nord; descriverà poi quest'esperienza come una delle più rivelatrici della sua vita.
La leggenda secondo cui avesse bassi voti in matematica si è poi rivelata falsa, anzi, era il primo della classe. A 10 anni iniziò a frequentare il Luitpold Gymnasium di Monaco di Baviera, ma si rivelò ben presto insofferente al rigido ambiente scolastico tedesco, cominciando a studiare matematica per conto suo, insieme a Max Talmud, un amico di famiglia che gli procurò testi scientifici come gli Elementi di Euclide e filosofici come la Critica della ragion pura di Kant. Fu ben contento quindi di lasciare gli studi con il trasferimento della famiglia in Italia. Nel 1894 gli Einstein avevano fondato, con un socio italiano, le Officine Elettrotecniche Nazionali Einstein-Garrone a Pavia, fallite però nel 1896. La famiglia Einstein dovette trasferirsi di frequente: dapprima a Monaco di Baviera, poi di nuovo a Pavia, a Palazzo Cornazzani, dove aveva abitato Ugo Foscolo e dove Albert scrisse il suo primo articolo scientifico, e, quindi, a Milano. Tra il 1895 e il 1905 Einstein passò in Italia alcuni periodi tra Pavia, Casteggio e Milano.
Nel 1895, tuttavia, Einstein si trovò di fronte al primo fallimento: non passò l'esame d'ingresso al Politecnico di Zurigo, tentato nonostante non avesse l'età minima richiesta, in quanto autorizzato con un permesso speciale da parte del rettore Albin Herzog, e non superato per un'insufficienza nel test di francese. Per concludere gli studi superiori Einstein fu mandato dalla famiglia ad Aarau, dove riuscì a conseguire il diploma l'anno successivo, rinunciando alla cittadinanza tedesca per evitare il reclutamento nell'esercito. Nell'ottobre dello stesso anno ritentò l'esame di ammissione al Politecnico, stavolta superandolo. Durante il primo anno di studi, nel 1896, conobbe Mileva Marić, sua compagna di studi e unica donna ammessa al Politecnico, con cui si fidanzò.
Einstein concluse gli studi al Politecnico di Zurigo a luglio 1900, superando gli esami finali con la votazione di 4,9/6 e classificandosi 4° su 5 promossi, risultando l'unico dei laureati a non ottenere un posto come assistente ma solo un diploma per l'insegnamento superiore. Nel 1901 acquisì la cittadinanza svizzera e si trasferì a Berna, dove fu impiegato all'Ufficio Brevetti. Insieme ad alcuni amici fondò nella stessa città un gruppo di discussione chiamato Accademia Olimpia, in cui si discuteva di scienza e filosofia.
Nel gennaio 1902 Mileva Marić ebbe una figlia da Einstein, Lieserl, nata fuori dal matrimonio e quindi illegittima, accudita dai nonni materni, che morì ancora bambina, presumibilmente di scarlattina. La sua nascita compromise gli studi di Mileva, che decise di sacrificarsi per la famiglia e la carriera accademica di Albert. Nel 1903 Albert e Mileva si sposarono civilmente nel municipio di Berna; la coppia avrà poi altri due figli: Hans Albert (1904-1973), che sarebbe diventato ingegnere, e Eduard (1910-1965), laureato in medicina ma poi travolto dalla malattia mentale; trascorrerà gran parte della vita tra la casa materna di Zurigo e l'ospedale psichiatrico Burghölzli.
Il 1905 è considerato l'anno di svolta nella storia non solo di Einstein ma dell'intera fisica. In quell'anno, infatti, Eistein pubblicò il suo primo articolo sulla relatività ristretta, inizialmente ignorato. Il nome di "teoria della relatività" venne coniato da Max Planck nel 1906; Einstein avrebbe preferito "teoria degli invarianti". La relatività ristretta venne dapprima interpretata come una teoria subordinata a quella dell'elettrone di Lorentz, che prevedeva una massa dell'elettrone dipendente dalla sua velocità; difatti, la teoria dell'elettrone rimase nota fino alla fine degli anni venti del XX secolo come teoria di Lorentz/Einstein.
La teoria si basa su due postulati: 1) le leggi della fisica sono invarianti in tutti i sistemi di riferimento inerziali; 2) La luce si propaga nel vuoto a velocità costante, indipendentemente dallo stato di moto della sorgente o dell'osservatore. Il primo postulato, noto come principio di relatività speciale, estende il principio di relatività di Galileo dalla meccanica a tutte le leggi della fisica. Il secondo, sull'invarianza della velocità della luce, elimina la necessità di un etere luminifero.
Da questi due postulati discende che nell'universo descritto dalla relatività speciale, le misure di intervalli temporali e di lunghezze spaziali effettuate da osservatori inerziali non corrispondono necessariamente fra loro, dando luogo a fenomeni come la dilatazione del tempo e la contrazione delle lunghezze, che sono espressione dell'unione dello spazio tridimensionale e del tempo in un'unica entità quadridimensionale nella quale si svolgono gli eventi, chiamata cronotopo o spaziotempo. In questo ambito lo strumento matematico che consente il cambio di sistema di riferimento sono le trasformazioni di Lorentz, che si riducono alle trasformazioni di Galileo della fisica classica nel limite di basse velocità. Einstein ridurrà poi il principio a un solo postulato: le leggi della fisica sono invarianti per trasformazioni di Lorentz in tutti i sistemi di riferimento inerziali. Con questa formulazione, infatti, il secondo postulato può essere derivato dal primo, risultando quindi superfluo.
Sempre nel 1905 Einstein ricavò inoltre, nell'ambito della relatività ristretta, la relazione tra l'energia e la massa di un corpo a riposo, affermando l'equivalenza massa/energia e, di conseguenza, un principio fondamentale di conservazione massa/energia. La relazione generale massa/energia è oggi espressa dalla formula E=mc², ovvero: l'energia di un corpo a riposo è uguale alla sua massa moltiplicata per il quadrato della velocità della luce. Gli sviluppi di questa scoperta porteranno all'uso dell'energia nucleare sia per scopi bellici (bombe atomiche), sia per quelli civili e industriali (reattori nucleari), modificando non solo la storia della fisica, ma quella del genere umano.
La massa relativistica m, definita come prodotto fra la massa a riposo di un corpo e il fattore di Lorentz, era stata introdotta proprio da Hendrik Lorentz nel contesto della sua teoria dell'elettrone del 1892. Lorentz rappresentò l'elettrone come una sfera carica, che subiva una contrazione delle lunghezze nella direzione del moto (contrazione di Lorentz). Produsse due equazioni per la massa “longitudinale” e “trasversale” dell'elettrone, dipendenti dalla velocità mediante il fattore oggi noto come fattore di Lorentz. 
L'articolo di Albert Einstein del 27 settembre 1905 sull'equivalenza tra massa ed energia faceva riferimento solo alla massa a riposo di un corpo in quiete, che emette radiazione in due direzioni opposte per la conservazione della quantità di moto, diminuendo quindi la propria massa. Tale lavoro stabiliva l'equivalenza tra massa ed energia, e conteneva implicitamente la formula E=mc².
Nel 1906 Einstein fornì una derivazione non relativistica, basata solo sulle leggi della meccanica e dell'elettromagnetismo, della formula pubblicata l'anno precedente, e anche nel 1907 tornò sulla derivazione relativistica dell'equivalenza massa/energia, a riprova del fatto che non considerasse quella del 1905 come definitiva. 
Iniziò, dalla stima di Max Planck, la progressiva diffusione della relatività ristretta, soprattutto nella comunità dei fisici tedeschi. Entro il 1910 la teoria aveva guadagnato ampi consensi ed era accettata, almeno in Germania, dalla maggioranza dei fisici teorici. Il pubblico e molti intellettuali, inclusi i filosofi, vennero però a conoscenza della relatività ristretta soprattutto dopo la fine della Grande Guerra, a seguito della spedizione scientifica di Arthur Eddington del 1919, che fornì nel 1920 le prime prove della correttezza della relatività generale.

L'equazione E = mc2, formulata da Einstein nel 1905, esprime la relazione tra l'energia e la massa di un sistema fisico e segna il superamento della separazione tra le leggi diconservazione della massa e dell'energia. È definita "l'equazione più famosa al mondo"

L'articolo del 1905, sull'equivalenza massa/energia, modificherà non solo la storia della fisica, ma quella del genere umano. Nella parte finale dell'articolo, Einstein suggerì d'indagare il radio, un elemento radioattivo, per verificare l'equivalenza massa/energia nel caso d'emissione radioattiva: "Non è impossibile che nei corpi nei quali il contenuto in energia sia variabile in sommo grado (per esempio nei sali di radio) la teoria possa essere sperimentata con successo". E sarà proprio nel campo della fisica nucleare che si avranno sistematiche conferme della validità dell'equazione E=mc², fino all'uso bellico della bomba atomica e alla realizzazione industriale di reattori nucleari.
Nel 1905, definito annus mirabilis, Einstein pubblicò sei lavori nel giro di dieci mesi:
1) un articolo che spiegava l'effetto fotoelettrico assumendo che la radiazione elettromagnetica fosse in realtà composta da quanti di energia, considerati come particelle (poi denominate fotoni). Questo studio gli sarebbe valso il Premio Nobel per la fisica nel 1921 e avrebbe contribuito allo sviluppo della meccanica quantistica. L'effetto fotoelettrico è un fenomeno quantistico consistente nell'emissione di elettroni da una superficie metallica quando viene colpita da una radiazione elettromagnetica di frequenza non inferiore a un certo valore soglia caratteristico di ogni metallo (soglia fotoelettrica). L'ipotesi quantistica di Einstein non fu accettata per diversi anni da una parte importante della comunità scientifica, tra cui Hendrik Lorentz, Max Planck e Robert Millikan (tutti anch'essi vincitori del Nobel per la Fisica), secondo i quali la reale esistenza dei fotoni era un'ipotesi inaccettabile, considerato che nei fenomeni di interferenza le radiazioni elettromagnetiche si comportano come onde. Perfino Max Planck, che per primo ipotizzò l'esistenza dei quanti (anche se con riferimento agli atomi, che emettono e assorbono "pacchetti di energia"), ritenne, per diversi anni, che i quanti fossero un semplice artificio matematico e non un reale fenomeno fisico. Ma, successivamente, Robert Millikan dimostrò sperimentalmente l'ipotesi di Einstein sull'energia del fotone, e quindi dell'elettrone emesso, che dipende soltanto dalla frequenza della radiazione, e nel 1916 effettuò uno studio sugli elettroni emessi dal sodio che contraddiceva la teoria ondulatoria di Maxwell.
Einstein giustificò l'effetto fotoelettrico postulando l'esistenza di quanti di luce, particelle formate da "pacchetti" indivisibili e discreti di energia che nel 1926 saranno chiamati da Gilbert Lewis fotoni. Tale lavoro identificava quindi in un ente fisico (quanto di luce) il concetto puramente teorico (quanto di energia) introdotto da Max Planck nel 1900. Vi compariva l'equazione che lega l'energia di un fotone con la frequenza della luce E = hv;
2) la tesi di dottorato Nuova determinazione delle dimensioni molecolari, divenuta lo scritto di Einstein più citato nella letteratura scientifica degli Anni '70 del XX secolo;
3) un articolo sul moto browniano, (il moto disordinato, osservabile al microscopio, di particelle sufficientemente piccole, con diametro dell'ordine del micrometro, da essere sottoposte a una forza di gravità trascurabile, presenti in fluidi o sospensioni fluide come il fumo, che costituiva uno sviluppo della sua tesi di dottorato;
4) Sull'elettrodinamica dei corpi in movimento, che aveva come oggetto l'interazione fra corpi carichi in movimento e il campo elettromagnetico vista da diversi osservatori in stati di moto differenti. La teoria esposta nell'articolo era appunto la relatività ristretta (o speciale), risolveva i contrasti tra teoria meccanica e teoria elettromagnetica della luce, che avevano caratterizzato la fisica del XIX secolo, con una revisione dei concetti di spazio e di tempo assoluti;
 5) un'altra memoria sulla relatività ristretta, che conteneva implicitamente la formula E=mc²;
6) un altro articolo sul moto browniano.
Tutti questi articoli vennero pubblicati prima che Einstein, a 28 anni, ottenesse il dottorato il 15 gennaio 1906 all'Università di Zurigo e l'abilitazione alla docenza universitaria all'Università di Berna nel 1908. Nel 1907 Einstein elaborò anche un modello per calcolare il calore specifico di un solido, che si basa sull'ipotesi che gli atomi oscillino intorno alla loro posizione di equilibrio con una sola frequenza e che l'energia di oscillazione sia quantizzata. Tale modello tratta il solido come un aggregato di oscillatori isolati non interagenti tra loro, tutti con la stessa frequenza di risonanza. Il modello di Einstein predice abbastanza correttamente la dipendenza ad alta temperatura del calore specifico molare. Tale modello coincide, ad alta temperatura, con il modello classico di Dulong-Petit: il calore specifico molare risulta costante per tutti i solidi.
Nel 1909 pubblicò altre due opere sulla quantizzazione della luce, in cui introdusse il concetto (fondamentale per il successivo sviluppo della meccanica quantistica) di dualismo onda/particella. Professore associato all'Università di Zurigo e per 16 mesi a Praga, dal 1912 al 1914 insegnò al Politecnico di Zurigo, prima di essere eletto all'Accademia Reale Prussiana delle Scienze e nominato professore di fisica teorica e Direttore dell'Istituto di Fisica dell'Università di Berlino, dove rimase per 19 anni, fino al 1933.
In quegli anni effettuò numerose ricerche sulla meccanica statistica e sulla teoria della radiazione. Accortosi che il principio di relatività poteva essere esteso ai campi gravitazionali, pubblicò nel 1916 un primo articolo sulla relatività generale, contenente la sua teoria della gravitazione. Einstein dedusse le equazioni del moto da quelle della relatività speciale valide localmente nei sistemi inerziali; dedusse inoltre il modo in cui la materia curva lo spaziotempo imponendo l'equivalenza di ogni possibile sistema di riferimento (da cui il nome di relatività "generale"). Previde, tra l'altro, l'esistenza delle onde gravitazionali, osservate per la prima volta nel 2016, esattamente un secolo dopo. L'anno successivo, applicò la teoria della relatività generale alla modellizzazione della struttura dell'universo.
Alla pubblicazione, quest'ultima teoria venne accolta con scetticismo da parte della comunità scientifica perché derivata unicamente da ragionamenti matematici e analisi razionali anziché da esperimenti e osservazioni. Tuttavia, nel 1920 le predizioni della relatività generale furono confermate dalle misurazioni dell'astrofisico Arthur Eddington, effettuate durante un'eclissi solare, che verificarono che la luce emanata da una stella era deviata dalla gravità del Sole. Le osservazioni ebbero luogo il 29 maggio 1919 a Sobral, in Brasile, e nell'isola di Príncipe, nello Stato di São Tomé e Príncipe. Nel clima di euforia seguito alla fine della Grande Guerra, la collaborazione tra un astrofisico sperimentale inglese e un fisico teorico tedesco furono celebrate dalla stampa internazionale come simbolo di pace, dando fama planetaria ai due protagonisti. In particolare, Einstein fu oggetto di una crescente attenzione mediatica e divenne popolare quanto un campione sportivo o un attore cinematografico, cosa mai avvenuta in precedenza per uno scienziato. Vennero pubblicati centinaia di libri divulgativi sia sulla relatività ristretta, sia su quella generale, ed egli entrò nell'immaginario collettivo come il genio per antonomasia.
Nella vita privata, fin dal 1912 Einstein aveva iniziato una relazione con la cugina Elsa Löwenthal, 36enne e divorziata, e della moglie diceva che era come una dipendente che non poteva licenziare. Per incontrare l'amante spariva per giorni, finché andò via da casa, accettando poi di tornare solo se la moglie avesse rispettato alcune condizioni: che i suoi vestiti e la biancheria fossero mantenuti in ordine e in buono stato; che ricevesse tre pasti regolarmente nella sua stanza; che la sua camera da letto e lo studio fossero sempre puliti e, in particolare, che sulla sua scrivania potesse mettere le mani solo lui. Mileva avrebbe anche dovuto rinunciare a ogni rapporto personale, astenersi dal criticarlo sia a parole sia con azioni davanti ai figli, non doveva aspettarsi intimità; se richiesta, doveva smettere immediatamente di rivolgersi; se richiesta, doveva uscire all'istante dalla stanza senza protestare.
Mileva accettò e Albert tornò a casa, ma dopo pochi mesi lei andò a Zurigo con i figli e i due divorziarono con un accordo economico, che prevedeva per Mileva la pensione di reversibilità, un aumento dei versamenti e la devoluzione di tutto il denaro in caso di morte, se lei fosse stata ancora viva. Nello stesso anno, il 1919, Einstein sposò la cugina Elsa Löwenthal, a cui restò legato fino alla morte di lei nel 1936.
Intanto, nel 1917 Einstein aveva anche teorizzato il fenomeno dell'emissione stimolata, presupposto teorico per il funzionamento dei dispositivi laser e maser (cioè onde elettromagnetiche stimolate e amplificate come il laser, solo non nella luce visibile ma nelle microonde), realizzati a partire dagli anni sessanta del XX secolo. L'emissione stimolata è il fenomeno quantistico per cui la radiazione elettromagnetica, oltre che eccitare un sistema, può anche stimolarne la diseccitazione. Infatti, se si applica la teoria perturbativa dipendente dal tempo a un sistema a due livelli si ottiene che la probabilità di transizione fra i due livelli è pari al 100% quando l'energia della radiazione incidente è pari alla differenza di energia fra i due livelli; se il sistema si trovava sul suo stato fondamentale si ha un fenomeno di assorbimento risonante della radiazione, ovvero l'onda viene assorbita e il sistema si eccita; se, al contrario, il sistema era già eccitato si disecciterà emettendo radiazione elettromagnetica alla stessa frequenza, e nella stessa direzione, di quella incidente.
Le posizioni antimilitariste assunte da Einstein durante la Grande Guerra e, soprattutto, il crescente clima antisemita nella Germania di Weimar, gli crearono un ambiente di lavoro sempre più difficile. Presto cominciò a ricevere lettere minatorie e ingiurie mentre usciva dal suo appartamento o dall'ufficio: nel 1920, addirittura, un gruppo di studenti interruppe una sua lezione e uno di essi gridò: "Taglierò la gola a quello sporco ebreo"; in conseguenza di ciò Ministro dell'Istruzione gli scrisse una lettera di stima da parte del Governo tedesco.
L'antisemitismo divenne anche la molla per degli attacchi sul campo scientifico, tanto che, per reazione, scrisse un articolo dal titolo La mia risposta, in cui denunciava il fatto che se non fosse stato un ebreo le sue teorie non sarebbero state attaccate in maniera così veemente. Il clima divenne ancor più pericoloso quando il 24 giugno 1922 fu assassinato il ministro degli esteri tedesco Walther Rathenau, che era ebreo.

Max Planck nel 1906 diede il nome di "teoria della relatività" alla rivoluzionaria dottrina esposta da Einstein l'anno precedente e ne fu il primo estimatore, contribuendo a rendere celebre la sua opera e a svilupparla. Planck fu il primo a teorizzare l'esistenza dei quanti, ma Einstein la dimostrò

Il 27 aprile 1920 era giunto a Berlino il danese Niels Bohr, su invito di Max Planck, realizzando un incontro unico dei 3 dei più importanti fisici dell'epoca. "Poche volte, nella vita, una persona mi ha dato tanta gioia con la sua sola presenza come è stato nel suo caso", scriverà successivamente Einstein a Bohr. Einstein visitò di nuovo l'Italia nel 1921, invitato a Bologna dal matematico Federigo Enriques, per tenere 3 lezioni sulla relatività in italiano. 
Nel 1921 ottenne poi il Premio Nobel per la Fisica per il suo lavoro del 1905 sulla spiegazione dell'effetto fotoelettrico. In quegli anni cominciò a dedicarsi alla ricerca di teorie di campo unificate, argomento che lo appassionò fino alla fine della sua vita, assieme ai tentativi di spiegazioni alternative dei fenomeni quantistici.
Il più famoso tentativo in questo senso fu il paradosso Einstein-Podolsky-Rosen, elaborato con Boris Podolsky e Nathan Rosen. I tre fisici dimostrarono che dalla meccanica quantistica deriva l'entanglement, fenomeno quantistico, non riducibile alla meccanica classica, derivante dal principio di sovrapposizione della meccanica quantistica, per il quale due o più sistemi fisici (tipicamente due particelle) possono costituire sottosistemi di un sistema più ampio, il cui stato quantico è rappresentato da una combinazione dei loro singoli stati. In questa condizione, in cui i sistemi si definiscono correlati (entangled), la misura di un'osservabile di uno determina simultaneamente anche il valore per gli altri. L'entanglement era considerato paradossale perché ritenuto incompatibile con la relatività ristretta, che considera la velocità della luce la massima alla quale può viaggiare qualunque tipo d'informazione, e, più in generale, con il principio di località (oggetti lontani non possono influenzarsi istantaneamente). Da ciò scaturì la loro convinzione che la teoria quantistica fosse incompleta, ovvero dovesse comprendere delle variabili nascoste.
Nel 1924 Einstein creò inoltre la statistica di Bose-Einstein, abbreviata in statistica B-E, che determina la distribuzione statistica relativa agli stati energetici all'equilibrio termico di un sistema di bosoni, nell'ipotesi che siano identici e indistinguibili tra loro. Introdotta nel 1920 da Satyendra Nath Bose per i fotoni, fu estesa agli atomi da Albert Einstein e rappresenta, insieme alla statistica di Fermi-Dirac per i fermioni, l'aggiornamento quantistico della classica statistica di Maxwell-Boltzmann. La trattazione quantistica delle particelle si applica quando la distanza tra le particelle si avvicina alla loro lunghezza d'onda termica di de Broglie, cioè quando le funzioni d'onda associate alle particelle si incontrano in zone nelle quali hanno valori non trascurabili, ma non si sovrappongono.
I bosoni, non seguendo il principio di esclusione di Pauli (due fermioni identici non possono occupare simultaneamente lo stesso stato quantico), possono occupare in numero illimitato lo stesso stato energetico contemporaneamente e, a basse temperature, tendono ad ammassarsi nello stesso livello di bassa energia formando il condensato di Bose-Einstein. La statistica di Bose-Einstein è particolarmente utile nello studio dei gas e costituisce, con statistica di Fermi-Dirac, la base della teoria dei semiconduttori e dell'elettronica.
Dopo il Nobel, Einstein si interessò anche di altri campi della fisica. Nel 1926, ad esempio, pubblicò un articolo nel quale prese in esame l'effetto tazza di tè, ovvero il fenomeno per cui particelle significativamente più pesanti del liquido in cui sono immerse si spostano verso il centro di rotazione del liquido quando quest'ultimo viene posto all'interno di un contenitore tendenzialmente rotondeggiante e fatto roteare su sé stesso. Attraverso esso, Einstein spiegò dell'esistenza dei meandri fluviali. Nel 1929 collaborò con Leó Szilárd a un prototipo di macchina frigorifera ad assorbimento, realizzando un brevetto innovativo di un refrigeratore funzionante solo con una miscela di acqua, ammoniaca e butano, senza parti in movimento e con consumi elettrici bassissimi. Il brevetto, registrato negli Stati Uniti nel 1930, non fu mai commercializzato perché soppiantato poi dal brevetto Servel-Electrolux per gli attuali frigoriferi con ciclo ad assorbimento.
Nel 1927 Einstein venne invitato dal Governo italiano a partecipare al Congresso Internazionale dei Fisici, che si svolgeva a Como in occasione del centenario dalla morte di Alessandro Volta, e fu il solo degli invitati a declinare, in virtù della sua opposizione al regime di Mussolini.
Nel gennaio 1933, quando Adolf Hitler salì al potere, Einstein si trovava momentaneamente all'Università di Princeton come professore ospite. Il 7 aprile venne promulgata la Legge della Restaurazione del Servizio Civile, a causa della quale tutti i professori universitari di origine ebraica furono licenziati; nell'ottobre  1933, con l'intensificarsi delle persecuzioni antisemite, Einstein decise di trasferirsi negli Stati Uniti. Durante gli Anni '30, con i nazisti al potere, i premi Nobel tedeschi Philipp von Lenard e Johannes Stark condussero una strenua campagna atta a screditare i suoi lavori, etichettandoli come "fisica ebraica", in contrasto con la "fisica tedesca" o "ariana". Nel 1944, a Rignano sull'Arno, la moglie e le figlie di suo cugino Robert furono uccise da un reparto delle SS, verosimilmente come rappresaglia nei suoi confronti. La strage, a cui si aggiunse l'anno seguente la perdita del cugino, morto suicida, colpì molto Einstein, che aveva acquisito la cittadinanza statunitense nel 1940 e che, in conseguenza di ciò, non rientrò più in Europa.
Oltre all'insegnamento, presso l'Istituto di Studi Avanzati di Princeton proseguì le sue ricerche, studiando anche alcuni problemi cosmologici e le probabilità delle transizioni atomiche. Tentò in particolare di unificare gravità ed elettromagnetismo, le due forze fondamentali allora conosciute, teorizzando che per lo spaziotempo in cui si manifestano campo elettromagnetico e campo gravitazionale dovesse essere formulata una teoria del campo unificato in grado di conciliare il campo elettromagnetico, non ancora descritto in termini geometrici, con il campo gravitazionale, descritto come una variazione della geometria dello spaziotempo circostante. Einstein suggerì che la sua stessa relatività generale non fosse una teoria ultima e che la strada verso una teoria del campo unificato fosse lo studio delle proprietà geometriche dello spaziotempo e l'estensione a varie dimensioni di tale costruzione geometrica.
Nei suoi ultimi anni, Einstein fu intensamente impegnato a trovare tale teoria unificatrice, senza successo. La ricerca di una teoria universale fu infatti interrotta dalla scoperta delle forze nucleari forte e debole, che non potevano essere incluse né nella gravità né nell'elettromagnetismo. Un ulteriore ostacolo fu l'accettare che la meccanica quantistica dovesse essere incorporata dall'inizio, anziché emergere come conseguenza di una teoria deterministica unificata, come aveva sperato Einstein.
Il lavoro di unificazione si incentrerà, dopo Einstein, sulla comprensione delle tre forze quantizzabili: l'elettromagnetismo e le forze nucleari debole e forte. Le prime due furono unificate nel 1967/68 da Sheldon Glashow, Steven Weinberg, e Abdus Salam come "forza elettrodebole". Le forze forti ed elettrodeboli coesistono pacificamente nel modello standard della fisica particellare, ma rimangono distinte. Diverse teorie della grande unificazione sono state proposte per unificarle. Anche se le più semplici di tali teorie sono state sperimentalmente escluse, la possibile esistenza di una supersimmetria rimane al centro delle ricerche dalla comunità dei fisici teorici.
Nel 1952, quando il primo Presidente d'Israele Chaim Weizmann morì, il Primo Ministro David Ben Gurion gli offrì l'incarico, ma egli rifiutò, spiegando di mancare sia dell'inclinazione sia dell'esperienza necessaria. 
Il 17 aprile 1955 Einstein fu colpito da una improvvisa emorragia causata dalla rottura di un aneurisma dell'aorta addominale, che era stata già rinforzata precauzionalmente con un'operazione chirurgica nel 1948. Fu ricoverato all'ospedale di Princeton, dove morì all'01:15 del 18 aprile 1955, a 76 anni.
Einstein aveva espresso il desiderio di essere cremato, ma Thomas Stoltz Harvey, il patologo che effettuò l'autopsia, di propria iniziativa rimosse il cervello e lo conservò a casa propria, immerso nella formalina, in un barattolo sottovuoto. Il resto del corpo fu cremato e le ceneri furono disperse in un luogo segreto. Quando i parenti di Einstein furono messi al corrente del fatto dai discendenti di Harvey, che 40 anni dopo trovarono il cervello, acconsentirono al suo sezionamento in 240 parti, da consegnare ad altrettanti ricercatori; la parte più grossa è custodita nell'ospedale di Princeton.