Kdo je Lise Meitner? Kako pozabljen znanstvenik je spremenil jedrsko fiziko

Jedrska fisija - fizični proces, s katerim zelo veliki atomi kot uran razcepi v pare manjših atomov - je tisto, kar omogoča jedrske bombe in jedrske elektrarne. Toda fiziki so že več let verjeli, da so atomi tako veliki kot uran (atomska masa = 235 ali 238) energetsko nemogoče razdeliti na dva dela.

Vse se je spremenilo 11. februarja 1939 s pismom uredniku Narava - vrhunska mednarodna znanstvena revija, ki je natančno opisala, kako bi se to lahko zgodilo in celo poimenovalo fisijo. V tem pismu je fizikinja Lise Meitner s pomočjo svojega mladega nečaka Otta Frischa podala fizično razlago, kako se lahko zgodi jedrska fisija.

Glej tudi: Prezrta zgodovina Albert Einsteinove Brilliant Wife

To je bil velik korak naprej v jedrski fiziki, danes pa Lise Meitner ostaja nejasna in večinoma pozabljena. Bila je izključena iz zmage, ker je bila židovka. Njena zgodba je žalostna.

Kaj se zgodi, ko razdelite atom

Meitner je utemeljil svoj fisijski argument na "modelu tekočih kapljic" jedrske strukture - modelu, ki je primerjal sile, ki držijo atomsko jedro skupaj s površinsko napetostjo, ki daje vodni kapljici njegovo strukturo.

Ugotovila je, da se površinska napetost atomskega jedra zmanjšuje z naraščanjem naboja jedra in lahko celo doseže ničelno napetost, če je bil jedrski naboj zelo visok, kot je to primer za uran (naboj = 92+). Pomanjkanje zadostne jedrske površinske napetosti bi potem omogočilo, da se jedro razdeli na dva fragmenta, ko ga udari nevtron - subamatni delček, ki ne vsebuje nikogar, in vsak odsek odnaša zelo visoko raven kinetične energije. Meisner je pripomnil: »Celoten proces cepitve lahko tako opišemo v bistvu klasičnem fizičnem načinu.« Tako preprosto, kajne?

Meitner je nadaljevala z razlago, kako so njeni znanstveni sodelavci narobe. Ko so znanstveniki bombardirali uran z nevtroni, so verjeli, da je jedro urana, ne pa delitev, ujelo nekaj nevtronov. Ti zajeti nevtroni so se nato pretvorili v pozitivno nabite protone in tako uran preoblikovali v postopoma večje elemente na periodni tabeli elementov - tako imenovani »transurani«, ali izven urana, elementov.

Nekateri ljudje so bili skeptični, da bi nevtronsko bombardiranje lahko povzročilo transuranske elemente, vključno z Irene Joliot-Curie - hčerko Marie Curie - in Meitner. Joliot-Curie je ugotovila, da se je eden od teh novih domnevnih transuranskih elementov dejansko kemično obnašal kot radij, element, ki ga je njena mati odkrila. Joliot-Curie je predlagal, da je to morda samo radij (atomska masa = 226) - element, ki je nekoliko manjši od urana - ki je prihajal iz urana z nevtronskim bombardiranjem.

Meitner je imel alternativno razlago. Mislila je, da bi lahko bil namesto radija zadevni element dejansko barijev - element s kemijo, ki je zelo podobna radiju. Vprašanje radija proti bariju je bilo za Meitner zelo pomembno, ker je bil barij (atomska masa = 139) po njeni teoriji razdeljenega urana mogoč cepilni produkt, vendar radij ni bil - bil je prevelik (atomska masa = 226).

Meitner je svojega kemičarskega kolega Otta Hahna pozval, naj poskuša dodatno očistiti vzorce bombardiranja urana in oceni, ali so dejansko sestavljeni iz radija ali njegovega barijevega kemičnega bratranca. Hahn je to storil in ugotovil, da je Meitner pravilen: element v vzorcu je bil resnično barijev, ne radij. Hahnova ugotovitev je pokazala, da se je jedro urana razdelilo na kose - postalo je dva različna elementa z manjšimi jedri - tako kot je sumil Meitner.

Kot judovska ženska je bila Meitner zapuščena

Meitner bi moral biti junak dneva, fiziki in kemiki bi morali skupaj objaviti svoje ugotovitve in čakati, da bodo prejeli svetovna priznanja za odkritje jedrske fisije. Toda žal se to ni zgodilo.

Meitner je imel dve težavi: bila je judovka, ki je živela kot izgnanstvo na Švedskem zaradi judovskega preganjanja v nacistični Nemčiji in je bila ženska. Mogoče je premagala eno od teh ovir za znanstveni uspeh, vendar sta se obe izkazali kot nepremagljivi.

Meitner je delal kot Hahnov akademik, ko so bili skupaj na univerzi Kaiser Wilhelm v Berlinu. Po vsej verjetnosti so bili dolga leta tesni sodelavci in prijatelji. Ko so nacisti prevzeli, pa je bila prisiljena zapustiti Nemčijo. Zavzela se je v Stockholmu in nadaljevala z jedrskimi vprašanji s Hahnom in njegovim mlajšim kolegom Fritzom Strassmannom prek redne korespondence. To delovno razmerje, čeprav ni bilo idealno, je bilo še vedno zelo produktivno. Odkritje barija je bilo zadnje sadje tega sodelovanja.

Toda ko je prišel čas za objavo, je Hahn vedel, da ga bo židovska ženska na papirju stala kar v Nemčiji. Tako je objavil brez nje, lažno trdil, da je odkritje temeljilo izključno na spoznanjih, pridobljenih iz njegovega lastnega kemijskega čiščenja, in da je imel vsak fizični vpogled, ki ga je prispeval Meitner, nepomembno vlogo. Vse to kljub dejstvu, da ne bi niti pomislil, da bi iz svojih vzorcev izoliral barij, če mu ni bilo naročeno, da bi to storil.

Hahn pa je imel težave z razlaganjem svojih ugotovitev. V svojem prispevku ni predstavil nobenega verjetnega mehanizma, kako bi se atomi urana razdelili na barijeve atome. Toda Meitner je imel razlago. Torej je nekaj tednov pozneje Meitner uredniku napisal svoje znamenito pismo o razcepu, ironično razlaga mehanizem »Hahnovega odkritja«.

Tudi to ji ni pomagalo. Nobelov komite je leta 1944 podelil Nobelovo nagrado za kemijo "za odkritje cepitve težkih jeder" samo Hahnu. Paradoksalno je, da se beseda "fisija" nikoli ni pojavila v Hahnovi originalni publikaciji, saj je bila Meitner prva, ki je izrazila izraz v pismu, ki je bilo objavljeno pozneje.

Glej tudi: Zakaj jo je odkril tudi element Marie Curie

Odkrivajo se polemike o odkritju jedrske fisije, saj kritiki trdijo, da predstavlja enega najhujših primerov očitnega rasizma in seksizma s strani Nobelovega odbora. Za razliko od druge ugledne ženske jedrske fizike, katere kariera je pred njo - prispevki Marie Curie - Meitner za jedrsko fiziko, Nobelov odbor ni nikoli priznal. Na hladnem je bila popolnoma izpuščena in za večino javnosti ostaja neznana.

Po vojni je Meitner ostal v Stockholmu in postal švedski državljan. Kasneje v življenju se je odločila, da bo popuščala. Ponovno se je povezala s Hahnom in oba osemnajstletnika sta nadaljevala svoje prijateljstvo.Čeprav Nobelov odbor nikoli ni priznal svoje napake, je bila rahla do Meitnerja delno ublažena leta 1966, ko je ameriško ministrstvo za energijo skupaj, Hahn in Strassmann, podelilo prestižno nagrado Enrico Fermi “za pionirske raziskave v naravnih radioaktivnostih in obsežne eksperimentalne študije. Dva desetletja poznega priznanja je prišlo prav na čas za Meitner. Ona in Hahn sta umrla v nekaj mesecih drug od drugega leta 1968; oba sta bila stara 89 let.

Ta članek je bil prvotno objavljen na pogovoru Timothyja J. Jorgensena. Preberite izvirni članek tukaj.