Lisa Meitner -Lise Meitner

Lise Meitner
Lise Meitner (1878-1968), wykłada na Uniwersytecie Katolickim w Waszyngtonie, 1946.jpg
Lise Meitner w 1946 r.
Urodzić się
Elise Meitner

7 listopada 1878
Zmarł 27 października 1968 (1968-10-27)(w wieku 89)
Cambridge , Anglia
Miejsce odpoczynku Kościół św. Jakuba, Bramley , Hampshire
Narodowość austriacki
Obywatelstwo Austriak (przed 1949), Szwecja (po 1949)
Alma Mater Uniwersytet Wiedeński
Znany z Odkrycie protaktynu
Odkrycie rozszczepienia jądra
Efekt Augera-Meitnera Efekt
Meitnera-Hupfelda
Nagrody
Kariera naukowa
Pola Fizyka jądrowa , radioaktywność
Instytucje Kaiser Wilhelm Institute
Uniwersytet w Berlinie ,
Manne Siegbahn Laboratory  [ sv ]
University College of Stockholm
Praca dyplomowa Prüfung einer Formel Maxwells  (1905)
Doradca doktorski Franz S. Exner , Hans Benndorf
Inni doradcy akademiccy Ludwig Boltzmann
Max Planck
Doktoranci Arnold Flammersfeld
Kan-Chang Wang
Nikolaus Riehl
Wpływy Max Planck
Pod wpływem Otto Hahn
Podpis
Lise Meitner podpis.svg

Elise Meitner ( / ˈ l z ə m t n ər / LEE -zə MYTE -nər , niemiecki: [ˈliːzə ˈmaɪtnɐ] ( słuchaj ) ; 7 listopada 1878 - 27 października 1968) była czołowym austriacko-szwedzkim fizykiem , który był jeden z odpowiedzialnych za odkrycie pierwiastka protaktyn i rozszczepienie jądra . Pracując w Instytucie Kaiser Wilhelm nad radioaktywnością, odkryła w 1917 radioaktywny izotop protaktyn-231 . W 1938 Meitner i jej siostrzeniec, fizyk Otto Robert Frisch , odkryli rozszczepienie jądrowe . Była chwalona przez Alberta Einsteina jako „Niemiecka Maria Curie ”.

Po ukończeniu studiów doktoranckich w 1905 roku Meitner została drugą kobietą z Uniwersytetu Wiedeńskiego , która uzyskała doktorat z fizyki. Większość swojej kariery naukowej spędziła w Berlinie w Niemczech, gdzie była profesorem fizyki i kierownikiem wydziału w Instytucie Cesarza Wilhelma ; była pierwszą kobietą, która została profesorem zwyczajnym fizyki w Niemczech. Straciła te stanowiska w latach 30. z powodu antyżydowskich ustaw norymberskich nazistowskich Niemiec , a w 1938 r. uciekła do Szwecji, gdzie mieszkała przez wiele lat, ostatecznie stając się obywatelką Szwecji.

W połowie 1938 roku Meitner wraz z chemikami Otto Hahnem i Fritzem Strassmannem z Instytutu Cesarza Wilhelma odkryli, że bombardowanie toru neutronami daje różne izotopy. Hahn i Strassmann pod koniec roku wykazali, że izotopy baru mogą powstawać w wyniku bombardowania uranu. Pod koniec grudnia Meitner i Frisch opracowali zjawisko takiego rozszczepienia. W swoim raporcie w lutowym numerze Nature z 1939 roku nadali mu nazwę "rozszczepienie". Ta zasada doprowadziła do opracowania pierwszej bomby atomowej podczas II wojny światowej , a następnie kolejnej broni jądrowej i reaktorów jądrowych .

Meitner nie podzieliła Nagrody Nobla w dziedzinie chemii z 1944 r. za rozszczepienie jądrowe, którą przyznano wyłącznie jej wieloletniemu współpracownikowi Otto Hahnowi . Kilku naukowców i dziennikarzy nazwało jej wykluczenie „niesprawiedliwym”. Według archiwum Nagrody Nobla, była 19 razy nominowana do Nagrody Nobla w dziedzinie chemii w latach 1924-1948 i 29 razy do Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki w latach 1937-1965. Mimo że nie otrzymała Nagrody Nobla, Meitner został zaproszony na uczestniczyć w spotkaniu laureatów Nagrody Nobla w Lindau w 1962 roku. Otrzymała jednak wiele innych wyróżnień, w tym nazwanie pierwiastka chemicznego 109 meitnerium po niej w 1997 roku.

Wczesne lata

Urodziła się jako Elise Meitner 7 listopada 1878 r. w żydowskiej rodzinie z wyższej klasy średniej w domu rodzinnym przy Kaiser Josefstraße 27 w dzielnicy Leopoldstadt w Wiedniu , jako trzecie z ośmiorga dzieci Jadwigi i Philippa Meitnerów . W księdze urodzeń wiedeńskiej gminy żydowskiej figuruje jako urodzona 17 listopada 1878 r., ale we wszystkich innych dokumentach jest podana data urodzenia 7 listopada, której użyła. Jej ojciec był jednym z pierwszych żydowskich prawników dopuszczonych do wykonywania zawodu w Austrii. Miała dwoje starszego rodzeństwa, Giselę i Auguste (Gusti) i czworo młodszych: Moriza (Fritz), Carolę (Lola), Fridę i Waltera; wszyscy ostatecznie kontynuowali zaawansowaną edukację. Jej ojciec był zatwardziałym wolnomyślicielem i tak została wychowana. Jako dorosła nawróciła się na chrześcijaństwo, podążając za luteranizmem i została ochrzczona w 1908 roku; jej siostry Gisela i Lola przeszły w tym samym roku na chrześcijaństwo katolickie . Przyjęła również skróconą nazwę „Lise”.

Edukacja

Meitner w 1906 r.

Najwcześniejsze badania Meitner rozpoczęły się w wieku ośmiu lat, kiedy pod poduszką trzymała notatnik swoich akt. Szczególnie pociągała ją matematyka i nauki ścisłe. Najpierw studiowała kolory plamy oleju, cienkie warstwy i odbite światło. Kobiety nie mogły uczęszczać na publiczne uczelnie w Wiedniu aż do 1897 r., a ostatni rok szkoły ukończyła w 1892 r. Jej wykształcenie obejmowało księgowość, arytmetykę, historię, geografię, nauki ścisłe, francuski i gimnastykę.

Jedyną karierą dostępną dla kobiet było nauczanie, więc kształciła się jako nauczycielka francuskiego. Jej siostra Gisela zdała maturę i wstąpiła do szkoły medycznej w 1900 roku. W 1899 roku Meitner zaczęła brać prywatne lekcje z dwiema innymi młodymi kobietami, wpychając brakujące osiem lat szkoły średniej do zaledwie dwóch. Fizyki uczył Artur Szarvasy. W lipcu 1901 r. dziewczęta przystąpiły do ​​egzaminu zewnętrznego w Akademisches Gymnasium . Tylko cztery z czternastu dziewcząt minęły, w tym Meitner i Henriette Boltzmann, córka fizyka Ludwiga Boltzmanna .

Meitner wstąpiła na Uniwersytet Wiedeński w październiku 1901 roku. Była szczególnie zainspirowana Boltzmannem i podobno często wypowiadała się z zaraźliwym entuzjazmem o jego wykładach. Jej dysertację kierowali Franz Exner i Hans Benndorf . Jej praca dyplomowa zatytułowana Prüfung einer Formel Maxwells („ Egzamin z formuły Maxwella ”) została złożona 28 listopada 1905 r., oceniona przez Exnera i Boltzmanna i zatwierdzona 28 listopada 1905 r. Jako jedna z pierwszych kobiet uzyskała stopień doktora fizyki na na uniwersytecie w Wiedniu, za Olgą Steindler , która uzyskała stopień naukowy w 1903 roku. Jej praca dyplomowa została opublikowana jako Wärmeleitung in inhomogenen Körpern (" Przewodnictwo cieplne w ciałach niejednorodnych ") 22 lutego 1906 roku.

Paul Ehrenfest poprosił ją o zbadanie artykułu Lorda Rayleigha na temat optyki , który szczegółowo opisywał eksperyment, który dał wyniki, których Rayleigh nie był w stanie wyjaśnić. Nie tylko potrafiła wyjaśnić, co się dzieje; poszła dalej i dokonała prognoz na podstawie swoich wyjaśnień, a następnie zweryfikowała je eksperymentalnie, wykazując zdolność do prowadzenia niezależnych i nienadzorowanych badań.

Zaangażowany w te badania, Meitner został wprowadzony przez Stefana Meyera do radioaktywności , wówczas bardzo nowej dziedziny badań. Zaczęła od cząstek alfa . W swoich eksperymentach z kolimatorami i folią metalową odkryła, że ​​rozpraszanie w wiązce cząstek alfa wzrasta wraz z masą atomową atomów metalu. To doprowadziło później Ernesta Rutherforda do przewidzenia atomu jądrowego . Swoje odkrycia przedstawiła w Physikalische Zeitschrift w dniu 29 czerwca 1907 roku.

Uniwersytet Fryderyka Wilhelma

Lise Meitner i Otto Hahn w 1912 r.

Zachęcona i wspierana finansowym wsparciem ojca, Meitner udała się na Uniwersytet Fryderyka Wilhelma , gdzie wykładał znany fizyk Max Planck . Planck zaprosił ją do swojego domu i pozwolił jej uczęszczać na swoje wykłady, co było niezwykłym gestem ze strony Plancka, który ogólnie sprzeciwiał się przyjmowaniu kobiet na uniwersytety, ale był skłonny przyznać, że od czasu do czasu zdarzało się to wyjątek; najwyraźniej uznał Meitnera za jeden z wyjątków. Zaprzyjaźniła się z bliźniaczkami Plancka, Emmą i Grete, które podzielały jej miłość do muzyki.

Uczestnictwo w wykładach Planck nie zajmowało jej całego czasu i Meitner zwróciła się do Heinricha Rubensa , szefa instytutu fizyki eksperymentalnej, o przeprowadzenie pewnych badań. Rubens powiedział, że byłby szczęśliwy, gdyby pracowała w jego laboratorium. Dodał też, że Otto Hahn z Instytutu Chemii szuka fizyka do współpracy. Kilka minut później została przedstawiona Hahnowi. Badał substancje radioaktywne pod kierunkiem Sir Williama Ramsaya oraz w Montrealu pod kierunkiem Rutherforda, i przypisuje mu się już odkrycie kilku nowych pierwiastków promieniotwórczych. (W rzeczywistości były to izotopy znanych pierwiastków, ale pojęcie izotopu wraz z terminem zostało zaproponowane dopiero przez Fredericka Soddy'ego w 1913 roku). Hahn był w tym samym wieku co ona, i zauważyła jego nieformalny i przystępny sposób bycia. W Kanadzie nie było wymogu zachowania ostrożności podczas zwracania się do egalitarnego Nowozelandczyka Rutherforda, ale wielu ludzi w Niemczech uznało jego zachowanie za odrażające i określiło go jako „zanglicyzowanego berlińczyka”. W Montrealu Hahn przyzwyczaił się do współpracy z fizykami, w tym z co najmniej jedną kobietą, Harriet Brooks .

Meitner i Hahn w swoim laboratorium w 1913 roku. Kiedy kolega, którego nie rozpoznała, powiedział, że spotkali się wcześniej, Meitner odpowiedział: „Prawdopodobnie pomyliłeś mnie z profesorem Hahnem”.

Kierownik Instytutu Chemii Emil Fischer oddał do dyspozycji Hahna w piwnicy dawny warsztat stolarski ( Holzwerkstatt ) na laboratorium. Hahn wyposażył go w elektroskopy do pomiaru cząstek alfa i beta oraz promieni gamma . Nie było możliwości prowadzenia badań w warsztacie drzewnym, ale Alfred Stock , kierownik działu chemii nieorganicznej, pozwolił Hahnowi wykorzystać przestrzeń w jednym ze swoich dwóch prywatnych laboratoriów. Podobnie jak Meitner, Hahn nie otrzymał zapłaty i żył z kieszonkowego swojego ojca, choć nieco większego niż jej. Habilitował się wiosną 1907 r. i został Privatdozent . Większość chemików organicznych w instytucie chemii nie uważała pracy Hahna – wykrycia śladowych ilości izotopów zbyt małych, aby zobaczyć, zważyć lub powąchać poprzez ich radioaktywność – za prawdziwą chemię. Jeden z szefów działu zauważył, że „to niewiarygodne, jak można być w dzisiejszych czasach Privatdozent !”

Na początku układ był dla Meitnera trudny. Kobiety nie były jeszcze przyjmowane na uczelnie w Prusach . Meitner pozwolono pracować w warsztacie stolarskim, który miał własne zewnętrzne wejście, ale nie mogła postawić stopy w pozostałej części instytutu, w tym w laboratorium Hahna na piętrze. Jeśli chciała iść do toalety, musiała skorzystać z toalety w restauracji na dole ulicy. W następnym roku kobiety zostały przyjęte na pruskie uniwersytety, a Fischer zniósł ograniczenia i zainstalował w budynku toalety dla kobiet. Nie wszyscy chemicy byli z tego zadowoleni. Instytut Fizyki był bardziej akceptowalny i zaprzyjaźniła się z tamtejszymi fizykami, w tym z Otto von Baeyerem  [ de ] , Jamesem Franckiem , Gustavem Hertzem , Robertem Pohlem , Maxem Planckiem , Peterem Pringsheimem  [ de ] i Wilhelmem Westphalem .

Przez pierwsze lata Meitner pracowała razem z Hahnem, byli współautorami trzech artykułów w 1908 r. i sześciu kolejnych w 1909 r. Wraz z Hahnem odkryła i opracowała metodę fizycznej separacji znaną jako radioaktywny odrzut, w której silnie oddziałuje jądro potomne. wyrzucony ze swojej matrycy, gdy odskakuje w momencie rozpadu. Podczas gdy Hahn był bardziej zainteresowany odkrywaniem nowych pierwiastków (obecnie znanych jako izotopy ), Meitner był bardziej zainteresowany zrozumieniem ich promieniowania. Zauważyła, że ​​odrzut radioaktywny może być nowym sposobem wykrywania substancji radioaktywnych. Przeprowadzili testy i wkrótce odkryli dwa nowe izotopy.

Meitner był szczególnie zainteresowany promieniowaniem beta . W tym czasie były znane jako elektrony . Cząstki alfa były emitowane z charakterystyczną energią i spodziewała się, że tak samo będzie z cząstkami beta. Hahn i Meitner dokładnie zmierzyli absorpcję cząstek beta przez aluminium, ale wyniki były zastanawiające. W 1914 James Chadwick odkrył, że elektrony emitowane z jądra atomowego tworzą ciągłe widmo, ale Meitnerowi trudno było w to uwierzyć, ponieważ wydawało się to sprzeczne z fizyką kwantową .

Instytut Chemii Cesarza Wilhelma

Fizycy i chemicy w Berlinie w 1920 roku. W pierwszym rzędzie od lewej do prawej: Hertha Sponer , Albert Einstein , Ingrid Franck, James Franck , Lise Meitner, Fritz Haber i Otto Hahn . Tylny rząd, od lewej do prawej: Walter Grotrian , Wilhelm Westphal , Otto von Baeyer  [ de ] , Peter Pringsheim  [ de ] i Gustav Hertz

W 1912 Hahn i Meitner przenieśli się do nowo utworzonego Instytutu Kaiser Wilhelm (KWI) dla Chemii. Hahn przyjął ofertę Fischera, aby zostać młodszym asystentem odpowiedzialnym za jego sekcję radiochemiczną , pierwsze tego typu laboratorium w Niemczech. Praca wiązała się z tytułem „profesora” i pensją 5000 marek rocznie. Meitner pracował bez wynagrodzenia jako „gość” w sekcji Hahna. Później tego samego roku, być może obawiając się, że Meitner ma kłopoty finansowe i może wrócić do Wiednia, ponieważ jej ojciec zmarł w 1910 roku, Planck mianował ją swoim asystentem w Instytucie Fizyki Teoretycznej na Uniwersytecie Fryderyka Wilhelma. W ten sposób oznaczyła prace jego uczniów. To była jej pierwsza płatna pozycja. Asystent był najniższym szczeblem drabiny akademickiej, a Meitner była pierwszą kobietą asystentką naukową w Prusach.

Dumni urzędnicy przedstawili Meitner cesarzowi Wilhelmowi II podczas oficjalnego otwarcia KWI dla chemii 23 października 1912 roku. sekcja stała się Laboratorium Hahn-Meitner. Meitner uczcił uroczystość kolacją w Hotelu Adlon . Pensje Hahna i Meitnera wkrótce byłyby przyćmione przez tantiemy z mezotoru („średniego toru”, radu-228 zwanego również „radem niemieckim”) produkowanego do celów medycznych, za które Hahn otrzymał w 1914 roku 66 000 marek, z czego dziesięć procent przekazał Meitnerowi. . W 1914 roku Meitner otrzymał atrakcyjną ofertę pracy naukowej w Pradze . Planck wyjaśnił Fischerowi, że nie chce odejść Meitnera, a Fischer zaaranżował podwojenie jej pensji do 3000 marek.

Przeprowadzka do nowego mieszkania była przypadkowa, ponieważ stolarnia została całkowicie zanieczyszczona rozlanymi radioaktywnymi płynami i radioaktywnymi gazami, które ulotniły się, a następnie rozłożyły i osiadły w postaci radioaktywnego pyłu, uniemożliwiając wykonywanie precyzyjnych pomiarów. Aby upewnić się, że ich nowe, czyste laboratoria pozostały takie same, Hahn i Meitner wprowadzili surowe procedury. Pomiary chemiczne i fizyczne przeprowadzono w różnych pokojach, osoby zajmujące się substancjami radioaktywnymi musiały przestrzegać protokołów, które obejmowały nie ściskanie rąk, a rolki papieru toaletowego zawieszano obok każdego telefonu i klamki drzwi. Substancje silnie radioaktywne składowano w starej stolarni, a później w specjalnie wybudowanym domu radowym na terenie instytutu.

I wojna światowa i odkrycie protaktynu

W lipcu 1914 r. — krótko przed wybuchem I wojny światowej w sierpniu — Hahn został powołany do czynnej służby wojskowej w pułku Landwehry . Meitner odbył szkolenie technika rentgenowskiego oraz kurs anatomii w szpitalu miejskim w Lichterfelde . W międzyczasie ukończyła zarówno prace nad widmem promieniowania beta, które rozpoczęła przed wojną z Hahnem i Baeyerem, jak i własne badania nad łańcuchem rozpadu uranu . W lipcu 1915 r. wróciła do Wiednia, gdzie wstąpiła do armii austriackiej jako pielęgniarka-technik rtg. Jej jednostka została wkrótce rozmieszczona na froncie wschodnim w Polsce, a także służyła przez jakiś czas na froncie włoskim , zanim została zwolniona we wrześniu 1916 roku.

Budynek dawnego Instytutu Chemii Cesarza Wilhelma w Berlinie. Poważnie uszkodzony w wyniku bombardowań podczas II wojny światowej , został odrestaurowany i stał się częścią Wolnego Uniwersytetu w Berlinie w 1948 roku. W 1956 roku został przemianowany na budynek Otto Hahna, a w 2010 roku na budynek Hahn-Meitner.

Meitner wróciła do KWI dla chemii i jej badań w październiku. W styczniu 1917 r. została kierownikiem własnej sekcji fizyki. Laboratorium Hahn-Meitner zostało podzielone na odrębne Laboratoria Hahn i Meitner, a jej wynagrodzenie zostało zwiększone do 4000 marek. Hahn wrócił do Berlina na urlopie i dyskutowali o innym luźnym końcu ich przedwojennej pracy: poszukiwaniu macierzystego izotopu aktynu . Zgodnie z prawem przesunięcia radioaktywnego Fajansa i Soddy'ego , musiał to być izotop nieodkrytego pierwiastka 91 w układzie okresowym , który leżał między torem a uranem. Kasimir Fajans i Oswald Helmuth Göhring odkryli ten pierwiastek w 1913 roku i nazwali go brevium ze względu na jego krótki okres półtrwania. Jednak znaleziony przez nich izotop był emiterem beta, a zatem nie mógł być izotopem macierzystym aktynu. To musiał być inny izotop tego samego pierwiastka.

W 1914 Hahn i Meitner opracowali nową technikę oddzielania grupy tantalowej od blendy smolistej , która, jak mieli nadzieję, przyspieszy izolację nowego izotopu. Kiedy jednak Meitner wznowił pracę w 1917 roku, wezwano nie tylko Hahna, ale większość studentów, asystentów laboratoryjnych i techników, więc Meitner musiała zrobić wszystko sama. W lutym Meitner wyekstrahował 2 gramy dwutlenku krzemu ( SiO
2
) od 21 gramów mieszanki smolistej. Odłożyła 1,5 grama na bok i dodała pentafluorek tantalu ( TaF
5
) do pozostałych 0,5 grama nośnika, który rozpuściła w fluorowodorze ( HF ). Następnie gotowała w stężonym kwasie siarkowym ( H
2
WIĘC
4
), wytrącił to, co uważano za pierwiastek 91, i zweryfikował, że jest to emiter alfa. Hahn wrócił do domu na urlopie w kwietniu i wspólnie opracowali serię testów wskaźnikowych, aby wyeliminować inne znane emitery alfa. Jedynymi znanymi o podobnym zachowaniu chemicznym były ołów-210 (który rozpada się na emiter alfa polon-210 ) i tor-230 .

Do tego potrzebna była większa mieszanka smołowa. Meitner wyjechała do Wiednia, gdzie spotkała się ze Stefanem Meyerem. Wywóz uranu z Austrii był zakazany z powodu ograniczeń wojennych, ale Meyer była w stanie zaoferować jej kilogram pozostałości uranu, mieszanki smolistej, z której usunięto uran, co było lepsze do jej celów. Testy wskaźnikowe wykazały, że aktywność alfa nie była spowodowana tymi substancjami. Pozostało tylko znaleźć ślady aktynu. W tym celu potrzebna była większa mieszanka smołowa, a tym razem Meyer nie był w stanie pomóc, ponieważ eksport był teraz zabroniony. Meitner zdołała uzyskać od Friedricha Oskara Giesela 100 g „podwójnej pozostałości” – blendy smołowej bez uranu i radu – i rozpoczęła testy z 43 gramami jej, ale jej skład był inny i początkowo jej testy nie działały. Z pomocą Giesel była w stanie wyprodukować czysty produkt, który był silnie radioaktywny. W grudniu 1917 udało jej się wyizolować zarówno izotop macierzysty, jak i jego produkt potomny aktynu. W marcu 1918 r. przekazała ich wyniki do publikacji.

Chociaż Fajans i Göhring byli pierwszymi, którzy odkryli ten pierwiastek, zwyczaj wymagał, aby pierwiastek był reprezentowany przez jego najdłużej żyjący i najobficiej występujący izotop, a brevium nie wydawało się odpowiednie. Fajans zgodził się, aby Meitner nazwał pierwiastek „protoaktynem” (później skrócony do protaktynu ) i przypisał mu symbol chemiczny Pa. W czerwcu 1918 roku Soddy i John Cranston ogłosili, że niezależnie wyodrębnili próbkę izotopu, ale w przeciwieństwie do Meitnera byli nie potrafi opisać jego cech. Uznali priorytet Meitnera i zgodzili się na nazwę. Związek z uranem pozostał tajemnicą, ponieważ żaden ze znanych izotopów uranu nie rozpadł się na protaktyn. Pozostał nierozwiązany aż do odkrycia macierzystego izotopu uranu-235 w 1929 roku.

Promieniowanie beta

W 1921 Meitner przyjął zaproszenie od Manne Siegbahn , aby przyjechać do Szwecji i wygłosić serię wykładów na temat radioaktywności jako profesor wizytujący na Uniwersytecie w Lund . Odkryła, że ​​w Szwecji przeprowadzono bardzo niewiele badań nad radioaktywnością, ale bardzo chciała dowiedzieć się o spektroskopii rentgenowskiej , która była specjalnością Siegbahn. W jego laboratorium poznała holenderskiego doktoranta Dirka Costera , który studiował spektroskopię rentgenowską, oraz jego żonę Miep, która przygotowywała doktorat z języka i kultury Indonezji. Uzbrojona w nowo nabytą wiedzę na temat spektroskopii rentgenowskiej, Meitner po powrocie do Berlina spojrzała świeżym okiem na widma promieniowania beta. Wiadomo było, że część emisji beta była pierwotna, w której elektrony były wyrzucane bezpośrednio z jądra, a część była wtórna, w której cząstki alfa z jądra wybijały elektrony z orbity. Meitner był sceptycznie nastawiony do twierdzenia Chadwicka, że ​​linie widmowe były w całości spowodowane elektronami wtórnymi, podczas gdy pierwotne tworzyły widmo ciągłe. Wykorzystując techniki opracowane przez Jeana Danysza zbadała widma ołowiu-210, radu-226 i toru-238. Meitner odkrył przyczynę emisji elektronów z powierzchni atomów o energiach „sygnaturowych”, obecnie znanych jako efekt Augera . Efekt nosi imię Pierre Victor Auger , który niezależnie odkrył go w 1923 roku.

Na konferencji w 1937 roku Meitner dzieli pierwszy rząd z (od lewej do prawej) Nielsem Bohrem , Wernerem Heisenbergiem , Wolfgangiem Paulim , Otto Sternem i Rudolfem Ladenburgiem ; Hilde Levi jest jedyną kobietą w pokoju.

Kobiety uzyskały habilitację w Prusach w 1920 r., aw 1922 r. Meitner habilitowała się i została Privatdozentin . Była pierwszą kobietą, która uzyskała habilitację z fizyki w Prusach, a dopiero drugą w Niemczech po Hedwig Kohn . Ponieważ Meitner opublikowała już ponad 40 artykułów, nie była zobowiązana do składania pracy magisterskiej, ale Max von Laue zalecił, aby nie rezygnować z wymogu wygłoszenia wykładu inauguracyjnego, ponieważ był zainteresowany tym, co miała do powiedzenia. Wygłosiła więc wykład inauguracyjny pt. „Problemy fizyki kosmicznej”. Od 1923 do 1933 prowadziła w każdym semestrze kolokwium lub samouczek na Uniwersytecie Fryderyka Wilhelma i promotorka doktorantów w KWI w zakresie chemii. Należeli do nich Arnold Flammersfeld , Kan-Chang Wang i Nikolaus Riehl . W 1926 roku została außerordentlicher Professor (profesor nadzwyczajny), pierwszą kobietą uniwersytecką profesor fizyki w Niemczech. Jej sekcja fizyki powiększyła się i zyskała stałego asystenta. Naukowcy z Niemiec i całego świata przyjechali do KWI po chemię, aby pod jej kierunkiem prowadzić badania. W 1930 Meitner prowadził seminarium na temat „Zagadnienia Fizyki Atomowej i Chemii Atomowej” z Leó Szilárdem .

Meitner zbudowała komorę chmurową Wilsona w KWI for Chemistry, pierwszą w Berlinie, i wraz ze swoim uczniem Kurtem Freitagiem badała ślady cząstek alfa, które nie zderzały się z jądrem. Wraz ze swoim asystentem Kurtem Philippem wykorzystała go później do wykonania pierwszych zdjęć śladów pozytonów z promieniowania gamma. Udowodniła twierdzenie Chadwicka, że ​​dyskretne linie widmowe są całkowicie wynikiem elektronów wtórnych, a zatem widma ciągłe są w rzeczywistości całkowicie spowodowane przez pierwotne. W 1927 roku Charles Drummond Ellis i William Alfred Wooster zmierzyli energię ciągłego widma wytwarzanego przez rozpad beta bizmutu-210 przy 0,34  MeV , gdzie energia każdego rozpadu wynosiła 0,35 MeV. W ten sposób widmo odpowiadało za prawie całą energię. Meitner była tak oszołomiona tym wynikiem, że powtórzyła eksperyment z Wilhelmem Orthmannem , używając ulepszonej metody, i zweryfikowała wyniki Ellisa i Woostera. Okazało się, że prawo zachowania energii nie dotyczy rozpadu beta, co Meitner uważał za nie do przyjęcia. W 1930 roku Wolfgang Pauli napisał list otwarty do Meitnera i Hansa Geigera , w którym zaproponował, że ciągłe widmo jest spowodowane emisją drugiej cząstki podczas rozpadu beta, takiej, która nie ma ładunku elektrycznego i ma niewielką lub żadną masę spoczynkową . Ideę tę podjął Enrico Fermi w swojej teorii rozpadu beta z 1934 r. i nadał hipotetycznej cząstce neutralnej nazwę „ neutrino ”. W tamtych czasach nie było nadziei na wykrycie neutrin, ale w 1956 roku Clyde Cowan i Frederick Reines właśnie to zrobili.

nazistowskie Niemcy

Adolf Hitler został zaprzysiężony na kanclerza Niemiec 30 stycznia 1933 r., ponieważ jego partia nazistowska (NSDAP) była teraz największą partią w Reichstagu (Republika Weimarska) . Ustawa o przywróceniu Zawodowej Służby Cywilnej z 7 kwietnia 1933 r. usunęła ludność żydowską ze służby cywilnej, w tym ze środowisk akademickich. Meitner nigdy nie próbowała ukrywać swojego żydowskiego pochodzenia, ale początkowo była zwolniona z jego wpływu z wielu powodów: była zatrudniona przed 1914 r., służyła w wojsku podczas wojny światowej, była obywatelką austriacką, a nie niemiecką, a cesarz Wilhelm Instytut był partnerstwem rządowo-przemysłowym. Została jednak zwolniona ze stanowiska adiunkta w dniu 6 września ze względu na to, że jej służba podczas I wojny światowej nie była na froncie, a habilitację ukończyła dopiero w 1922 roku. Nie miało to wpływu na jej wynagrodzenie ani pracę w KWI przez Chemia. Carl Bosch , dyrektor IG Farben , głównego sponsora KWI for Chemistry, zapewnił Meitner, że jej pozycja tam jest bezpieczna. Chociaż Hahn i Meitner pozostali u władzy, ich asystenci, odpowiednio Otto Erbacher i Kurt Philipp, którzy byli członkami NSDAP, mieli coraz większy wpływ na codzienne prowadzenie instytutu.

Inni nie mieli tyle szczęścia; Jej siostrzeniec Otto Frisch został zwolniony ze stanowiska w Instytucie Chemii Fizycznej Uniwersytetu w Hamburgu , podobnie jak Otto Stern , dyrektor instytutu. Stern znalazł Frischa posadę u Patricka Blacketta w Birkbeck College w Anglii, a później pracował w Instytucie Nielsa Bohra w Kopenhadze w latach 1934-1939. Fritz Strassman przybył do Instytutu Chemii Cesarza Wilhelma, aby studiować pod kierunkiem Hahna, aby poprawić swoje perspektywy zatrudnienia . Odrzucił lukratywną ofertę zatrudnienia, ponieważ wymagało to przeszkolenia politycznego i członkostwa w partii nazistowskiej, i zrezygnował ze Stowarzyszenia Niemieckich Chemików , kiedy stało się ono częścią nazistowskiego niemieckiego Frontu Pracy, zamiast stać się członkiem organizacji kontrolowanej przez nazistów. W rezultacie nie mógł ani pracować w przemyśle chemicznym, ani uzyskać habilitacji. Meitner przekonał Hahna, by zatrudnił go jako asystenta. Wkrótce został uznany za trzeciego współpracownika w wydawanych przez nich dokumentach, a czasami nawet był wymieniany jako pierwszy. W latach 1933-1935 Meitner publikował wyłącznie w Naturwissenschaften , jako że jego redaktor Arnold Berliner był Żydem i nadal przyjmował zgłoszenia od żydowskich naukowców. Spowodowało to bojkot publikacji, aw sierpniu 1935 wydawnictwo Springer-Verlag zwolniło Berlinera.

Transmutacja

Po tym, jak Chadwick odkrył neutron w 1932 roku, Irène Curie i Frédéric Joliot napromieniowali folię aluminiową cząstkami alfa i odkryli, że w wyniku tego powstaje krótkotrwały radioaktywny izotop fosforu . Zauważyli, że emisja pozytonów trwała po ustaniu emisji neutronów. Nie tylko odkryli nową formę rozpadu radioaktywnego, ale przekształcili jeden pierwiastek w nieznany dotąd radioaktywny izotop innego, wywołując w ten sposób radioaktywność tam, gdzie wcześniej jej nie było. Radiochemia nie ograniczała się już do niektórych ciężkich pierwiastków, ale obejmowała cały układ okresowy pierwiastków. Chadwick zauważył, że będąc elektrycznie obojętnymi, neutrony mogą łatwiej przenikać do jądra atomowego niż protony czy cząstki alfa. Enrico Fermi i jego koledzy w Rzymie podchwycili ten pomysł i zaczęli napromieniać pierwiastki neutronami.

Prawo przesunięcia radioaktywnego Fajansa i Soddy'ego mówi, że rozpad beta powoduje, że izotopy przesuwają się o jeden pierwiastek w górę układu okresowego, a rozpad alfa powoduje ruch o dwa w dół. Kiedy grupa Fermiego bombardowała atomy uranu neutronami, odkryli złożoną mieszankę życia połowicznego. Fermi doszedł więc do wniosku, że powstały nowe pierwiastki o liczbie atomowej większej niż 92 (znane jako pierwiastki transuranowe ). Meitner i Hahn nie współpracowali od wielu lat, ale Meitner był chętny do zbadania wyników Fermiego. Hahn początkowo nie był, ale zmienił zdanie, gdy Aristid von Grosse zasugerował, że to, co znalazł Fermi, jest izotopem protaktynu. „Jedyne pytanie”, napisał później Hahn, „wydawało się, czy Fermi znalazł izotopy pierwiastków transuranowych, czy izotopy następnego niższego pierwiastka, protaktynu. W tym czasie Lise Meitner i ja postanowiliśmy powtórzyć eksperymenty Fermiego, aby znaleźć sprawdzić, czy 13-minutowy izotop był izotopem protaktynu, czy nie. To była logiczna decyzja, ponieważ odkrywcy protaktynu”.

W latach 1934-1938 Hahn, Meitner i Strassmann znaleźli dużą liczbę radioaktywnych produktów transmutacji, z których wszystkie uważali za transuranowe. W tym czasie istnienie aktynowców nie zostało jeszcze ustalone, a uran błędnie uważano za pierwiastek grupy 6 podobny do wolframu . Wynikało z tego, że pierwsze pierwiastki transuranowe byłyby podobne do pierwiastków grupy 7-10, czyli renu i platynoidów . Ustalili obecność wielu izotopów co najmniej czterech takich pierwiastków i (błędnie) zidentyfikowali je jako pierwiastki o liczbie atomowej od 93 do 96. Byli pierwszymi naukowcami, którzy zmierzyli 23-minutowy okres półtrwania syntetycznego radioizotopu uranu-239 i ustalić chemicznie, że jest to izotop uranu, ale ze względu na słabe źródła neutronów nie byli w stanie kontynuować tej pracy do logicznego wniosku i zidentyfikować prawdziwego pierwiastka 93. Zidentyfikowali dziesięć różnych okresów półtrwania z różnym stopniem pewności. Aby to wyjaśnić, Meitner musiał postawić hipotezę o nowej klasie reakcji i rozpadzie alfa uranu, z których żadne nie było nigdy wcześniej zgłoszone i dla którego brakowało fizycznych dowodów. Hahn i Strassmann udoskonalili swoje procedury chemiczne, podczas gdy Meitner opracował nowe eksperymenty, aby rzucić więcej światła na procesy reakcji.

W maju 1937 Hahn i Meitner wydali równoległe raporty, jeden w Zeitschrift für Physik z Meitnerem jako pierwszym autorem, a drugi w Chemische Berichte z Hahnem jako pierwszym autorem. Hahn zakończył swoją wypowiedzią, stwierdzając dobitnie: Vor allem steht ihre chemische Verschiedenheit von allen bisher bekannten Elementen außerhalb jeder Diskussion („Przede wszystkim ich chemiczne odróżnienie od wszystkich wcześniej znanych pierwiastków nie wymaga dalszej dyskusji”); Meitner był coraz bardziej niepewny. Rozważyła możliwość, że reakcje były spowodowane różnymi izotopami uranu; trzy były znane: uran-238, uran-235 i uran-234. Jednakże, kiedy obliczyła przekrój poprzeczny neutronu , był on zbyt duży, aby mógł być czymś innym niż najobficiej występujący izotop, uran-238, i doszła do wniosku, że musi to być kolejny przypadek izomerii jądrowej , którą Hahn odkrył wiele lat wcześniej w protaktynie. Dlatego zakończyła swój raport zupełnie inną nutą niż Hahn, informując, że: „Proces musi polegać na wychwytywaniu neutronów przez uran-238, co prowadzi do trzech izomerycznych jąder uranu-239. Ten wynik jest bardzo trudny do pogodzenia z obecnymi koncepcjami jądro."

Ucieczka z Niemiec

Wraz z Anschlussem , zjednoczeniem Niemiec z Austrią w dniu 12 marca 1938 roku, Meitner straciła obywatelstwo austriackie. Niels Bohr zaproponował jej wykład w Kopenhadze, a Paul Scherrer zaprosił ją na kongres w Szwajcarii, po opłaceniu wszystkich kosztów. Carl Bosch nadal powiedział, że może pozostać w KWI dla chemii, ale w maju była świadoma, że ​​Ministerstwo Nauki, Edukacji i Kultury Rzeszy zajmuje się jej sprawą. 9 maja zdecydowała się przyjąć zaproszenie Bohra na wyjazd do Kopenhagi, gdzie Frisch pracował, ale kiedy udała się do duńskiego konsulatu po wizę podróżną , powiedziano jej, że Dania nie uznaje już jej austriackiego paszportu. Nie mogła wyjechać do Danii, Szwajcarii ani żadnego innego kraju.

Bohr przyjechał do Berlina w czerwcu i był poważnie zaniepokojony. Po powrocie do Kopenhagi zaczął szukać pracy dla Meitnera w Skandynawii. Poprosił również Hansa Kramersa , aby sprawdził, czy coś jest dostępne w Holandii. Kramers skontaktował się z Costerem, który z kolei powiadomił Adriaana Fokkera . Coster i Fokker próbowali zapewnić Meitnerowi posadę na Uniwersytecie w Groningen . Okazało się, że Fundacja Rockefellera nie będzie wspierać naukowców-uchodźców, a Międzynarodowa Federacja Kobiet Uniwersyteckich została zalana wnioskami o wsparcie z Austrii. 27 czerwca Meitner otrzymała propozycję rocznego stanowiska w nowym , budowanym wówczas laboratorium Manne Siegbahn  [ sv ] w Sztokholmie, które miało być poświęcone fizyce jądrowej, i postanowiła ją przyjąć. Jednak 4 lipca dowiedziała się, że naukowcy nie będą już mogli wyjeżdżać za granicę.

Meitner mieszkała pod tym adresem przez większość swoich lat podczas pobytu w Szwecji.

Za pośrednictwem Bohra w Kopenhadze Peter Debye komunikował się z Costerem i Fokkerem, którzy zwrócili się do holenderskiego Ministerstwa Edukacji z apelem o zezwolenie Meitnerowi na przyjazd do Holandii. Ponieważ cudzoziemcom nie wolno było pracować za wynagrodzeniem, wymagane było powołanie jako wolny od wynagrodzenia privaat-docente . Wander Johannes de Haas i Anton Eduard van Arkel zaaranżowali jeden na Uniwersytecie w Leiden . Coster rozmawiał także z szefem straży granicznej, który zapewnił go, że Meitner zostanie przyjęty. Przyjaciel Costera, EH Ebels, był lokalnym politykiem z obszaru przygranicznego i rozmawiał bezpośrednio ze strażnikami na granicy.

11 lipca Coster przybył do Berlina, gdzie przebywał z Debye. Następnego ranka Meitner przybyła wcześnie do KWI na chemię i Hahn poinformował ją o planie. Aby uniknąć podejrzeń, zachowywała swoją zwykłą rutynę, pozostając w instytucie do 20:00 poprawiając jeden z artykułów współpracownika do publikacji. Hahn i Paul Rosbaud pomogli jej spakować dwie małe walizki, w których znajdowały się tylko letnie ubrania. Hahn dał jej pierścionek z brylantem, który odziedziczył po matce na wypadek nagłej potrzeby; w torebce wzięła tylko 10 marek. Następnie spędziła noc w domu Hahna. Następnego ranka Meitner spotkał się z Costerem na stacji kolejowej, gdzie udawali, że spotkali się przypadkiem. Jechali lekko używaną linią do stacji kolejowej Bad Nieuweschans na granicy, którą przekroczyli bez incydentów; niemieccy pogranicznicy mogli przypuszczać, że Frau Profesor była żoną profesora. Telegram od Pauliego poinformował Costera, że ​​był teraz „tak samo znany z uprowadzenia Lise Meitner, jak z odkrycia hafnu”.

Meitner dowiedziała się 26 lipca, że ​​Szwecja wyraziła zgodę na wjazd w austriackim paszporcie, a dwa dni później poleciała do Kopenhagi, gdzie powitał ją Frisch, i zatrzymała się z Nielsem i Margrethe Bohr w ich domu wakacyjnym w Tisvilde . 1 sierpnia wsiadła do pociągu do Sztokholmu , gdzie na dworcu w Göteborgu spotkała ją Eva von Bahr . Pojechali pociągiem, a potem parowcem do domu von Bahra w Kungälv , gdzie przebywała do września. Hahn powiedział wszystkim w KWI for Chemistry, że Meitner pojechała do Wiednia odwiedzić krewnych, a kilka dni później instytut został zamknięty na letnie wakacje. 23 sierpnia napisała do Boscha z prośbą o przejście na emeryturę. Próbował wysłać jej rzeczy do Szwecji, ale Ministerstwo Edukacji Rzeszy nalegało, by pozostały w Niemczech.

Meitner martwiła się również o swoją rodzinę w Austrii. Jednym z jej pierwszych działań w Szwecji było złożenie wniosku o szwedzkie pozwolenie imigracyjne dla Gusti i jej męża Justyniana (Jutz) Frischa. Hahn wybrał Josefa Mattaucha na stanowisko kierownika sekcji fizyki i udał się do Wiednia, aby zaproponować mu tę pracę. Tam 9 listopada jadł obiad z siostrami Meitnera Gusti i Giselą oraz ich mężami Jutzem Frischem i Karlem Lionem . Następnego dnia Gusti poinformował go, że Jutz Frisch został aresztowany. Tego dnia Meitner przybył do Kopenhagi; załatwienie wizy podróżnej było trudne z jej nieważnym austriackim paszportem. Hahn dołączył do niej 13 listopada w Kopenhadze i rozmawiał na temat badań nad uranem z Meitnerem, Bohrem i Otto Robertem Frischem. Fizycy, zwłaszcza Meitner, powiedzieli mu, że wyniki eksperymentów, w szczególności rzekome odkrycie izomerów radu, nie mogą być poprawne i eksperymenty trzeba będzie powtórzyć.

Rozszczepienia jądrowego

To było reklamowane przez wiele lat jako stół i aparat eksperymentalny, za pomocą którego Otto Hahn odkrył rozszczepienie jądrowe w 1938 roku. Stół i instrumenty są reprezentatywne dla tych, które były używane, ale niekoniecznie oryginałów, i nie byłyby razem na jednym stole w ten sam pokój. Naciski historyków, naukowców i feministek spowodowały, że w 1988 roku muzeum zmieniło ekspozycję, aby uznać rolę Meitnera, Frischa i Strassmanna.

Hahn i Strassmann wyizolowali trzy izotopy radu (zweryfikowane na podstawie ich okresów półtrwania) i zastosowali krystalizację frakcyjną, aby oddzielić je od nośnika baru przez dodanie kryształów bromku baru w czterech etapach. Ponieważ rad wytrąca się preferencyjnie w roztworze bromku baru, na każdym etapie odciągnięta frakcja zawierałaby mniej radu niż poprzednia. Nie znaleźli jednak żadnej różnicy między każdą z frakcji. W przypadku, gdy ich proces był w jakiś sposób wadliwy, weryfikowali go znanymi izotopami radu; proces był w porządku. 19 grudnia Hahn napisał do Meitner, informując ją, że izotopy radu zachowują się chemicznie jak bar. Chcąc skończyć przed przerwą świąteczną, Hahn i Strassmann przekazali swoje wyniki 22 grudnia Naturwissenschaften , nie czekając na odpowiedź Meitnera. Hahn zakończył artykuł słowami: „Jako chemicy… powinniśmy zastąpić symbole Ba, La, Ce zamiast Ra, Ac, Th. wcześniejsze doświadczenie w fizyce.”

Frisch zwykle świętowała Boże Narodzenie z Meitnerem w Berlinie, ale w 1938 roku przyjęła zaproszenie od Evy von Bahr, aby spędzić je z rodziną w Kungälv , a Meitner poprosiła Frisch, aby tam do niej dołączyła. Meitner otrzymał list od Hahna opisujący jego chemiczny dowód, że częścią produktu bombardowania uranu neutronami był bar. Bar miał masę atomową o 40% mniejszą niż uran i żadna wcześniej znana metoda rozpadu radioaktywnego nie mogła wyjaśnić tak dużej różnicy w masie jądra. Niemniej jednak od razu odpisała Hahnowi, aby powiedzieć: „W tej chwili założenie tak gruntownego rozpadu wydaje mi się bardzo trudne, ale w fizyce jądrowej doświadczyliśmy tak wielu niespodzianek, że nie można bezwarunkowo powiedzieć: 'To niemożliwe ”.

Według Frischa:

Czy to był błąd? Nie, powiedziała Lise Meitner; Hahn był na to zbyt dobrym chemikiem. Ale jak mógł powstać bar z uranu? Żadne większe fragmenty niż protony lub jądra helu (cząstki alfa) nigdy nie zostały odłupane od jąder, a do odłupania dużej liczby nie było wystarczająco dużo energii. Nie było też możliwe, aby jądro uranu mogło zostać rozcięte w poprzek. Jądro nie przypominało kruchego ciała stałego, które można rozszczepić lub złamać; George Gamow zasugerował wcześnie, a Bohr przedstawił dobre argumenty, że jądro bardziej przypomina kroplę cieczy. Być może kropla mogłaby podzielić się na dwie mniejsze krople w bardziej stopniowy sposób, najpierw wydłużając się, potem zwężając, a na końcu raczej rozdarć niż rozerwać na dwie części? Wiedzieliśmy, że istnieją silne siły, które przeciwstawią się takiemu procesowi, tak jak napięcie powierzchniowe zwykłej kropli cieczy ma tendencję do opierania się jej podziałowi na dwie mniejsze. Jednak jądra różniły się od zwykłych kropli pod jednym ważnym względem: były naładowane elektrycznie, a to było znane z przeciwdziałania napięciu powierzchniowemu.

W tym momencie oboje usiedliśmy na pniu drzewa (cała ta dyskusja miała miejsce, gdy szliśmy przez las w śniegu, ja na nartach, Lise Meitner potwierdzała, że ​​może chodzić równie szybko bez), i zacząłem liczyć na skrawkach papieru. Odkryliśmy, że ładunek jądra uranu był rzeczywiście wystarczająco duży, aby prawie całkowicie przezwyciężyć efekt napięcia powierzchniowego; więc jądro uranu może rzeczywiście przypominać bardzo chwiejną, niestabilną kroplę, gotową podzielić się przy najmniejszej prowokacji, takiej jak uderzenie pojedynczego neutronu.

Ale był inny problem. Po rozdzieleniu te dwie krople zostałyby rozerwane przez wzajemne odpychanie elektryczne i osiągnęłyby dużą prędkość, a tym samym bardzo dużą energię, w sumie około 200 MeV; skąd mogła pochodzić ta energia? Na szczęście Lise Meitner pamiętała empiryczny wzór na obliczanie mas jąder i doszła do wniosku, że dwa jądra utworzone przez podział jądra uranu razem będą lżejsze od pierwotnego jądra uranu o około jedną piątą masy protonu. Teraz, gdy masa zanika, tworzona jest energia, zgodnie ze wzorem Einsteina E  = mc 2 , a jedna piąta masy protonu odpowiadała 200 MeV. Więc tutaj było źródło tej energii; to wszystko pasowało!

Wystawa z okazji 75. rocznicy odkrycia rozszczepienia jądrowego w Vienna International Center w 2013 r. Stół (wypożyczony z Deutsches Museum w Monachium) jest teraz opisany jako replika, a obrazy Meitnera i Strassmanna są eksponowane.

Meitner i Frisch prawidłowo zinterpretowali wyniki Hahna, aby oznaczać, że jądro uranu podzieliło się mniej więcej na pół. Pierwsze dwie reakcje, które zaobserwowała grupa berlińska, to lekkie pierwiastki powstałe w wyniku rozpadu jąder uranu; trzeci, 23-minutowy, był rozpadem w prawdziwy żywioł 93. Po powrocie do Kopenhagi Frisch poinformował Bohra, który klepnął się w czoło i wykrzyknął: „Jakimi idiotami byliśmy!” Bohr obiecał, że nic nie powie, dopóki nie przygotują artykułu do publikacji. Aby przyspieszyć ten proces, postanowili przesłać jednostronicową notatkę do Nature . W tym momencie jedynym dowodem, jaki mieli, był bar. Logicznie rzecz biorąc, jeśli powstał bar, drugim pierwiastkiem musi być krypton , chociaż Hahn błędnie uważał, że masy atomowe muszą sumować się do 239, a nie do 92, i sądził, że jest to mazur (technet) i tak też zrobił. nie sprawdzaj tego:

235
92
U
+ n →
56
Ba
+
36
Kr
+ trochę n

Podczas serii długodystansowych rozmów telefonicznych Meitner i Frisch wymyślili prosty eksperyment, aby wzmocnić swoje twierdzenie: zmierzyć odrzut fragmentów rozszczepienia za pomocą licznika Geigera z progiem ustawionym powyżej progu cząstek alfa. Frisch przeprowadził eksperyment 13 lutego i odkrył pulsy wywołane reakcją dokładnie tak, jak przewidywali. Zdecydował, że potrzebuje nazwy dla nowo odkrytego procesu jądrowego. Rozmawiał z Williamem A. Arnoldem, amerykańskim biologiem pracującym z de Hevesy, i zapytał go, jak biolodzy nazywają proces podziału żywych komórek na dwie komórki. Arnold powiedział mu, że biolodzy nazywają to rozszczepieniem . Frisch następnie zastosował tę nazwę do procesu jądrowego w swoim artykule. Frisch wysłał oba dokumenty do Nature 16 stycznia; notatka współautorska ukazała się drukiem 11 lutego, a artykuł Frischa o odrzuceniu 18 lutego.

Te trzy raporty, pierwsze publikacje Hahna-Strassmanna z 6 stycznia i 10 lutego 1939 r. oraz publikacja Frischa-Meitnera z 11 lutego 1939 r., miały piorunujący wpływ na środowisko naukowe. W 1940 roku Frisch i Rudolf Peierls stworzyli memorandum Frischa-Peierlsa , w którym ustalono, że może dojść do wybuchu atomowego.

Nagroda Nobla za rozszczepienie jądrowe

Pomimo wielu zaszczytów, które Meitner otrzymała w swoim życiu, nie otrzymała Nagrody Nobla, którą otrzymał Otto Hahn za odkrycie rozszczepienia jądrowego. Była nominowana 49 razy do Nagrody Nobla z fizyki i chemii, ale nigdy nie wygrała. 15 listopada 1945 r. Królewska Szwedzka Akademia Nauk ogłosiła, że ​​Hahn otrzymał w 1944 r. Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii za „odkrycie rozszczepienia ciężkich jąder atomowych”. Meitner była tą, która powiedziała Hahnowi i Strassmanowi, aby bardziej szczegółowo przetestowali rad, i to ona powiedziała Hahnowi, że możliwe jest rozpadnięcie się jądra uranu. Bez tego wkładu Meitnera Hahn nie odkryłby, że jądro uranu może podzielić się na pół.

W 1945 r. Szwedzki Komitet Noblowski ds. Chemii , który wybrał Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii, postanowił przyznać tę nagrodę wyłącznie Hahnowi: Hahn dowiedział się z gazety tylko podczas internowania w Farm Hall Cambridgeshire w Anglii. W latach 90. zapieczętowane od dawna akta posiedzeń Komitetu Noblowskiego zostały upublicznione, a obszerna biografia Meitnera opublikowana w 1996 r. przez Ruth Lewin Sime wykorzystała to odpieczętowanie, aby ponownie rozważyć wykluczenie Meitnera. W artykule z 1997 roku w czasopiśmie American Physical Society Physics Today Sime i jej koledzy Elisabeth Crawford i Mark Walker napisali:

Wydaje się, że Lise Meitner nie podzieliła nagrody z 1944 r., ponieważ struktura komitetów noblowskich była nieodpowiednia do oceny pracy interdyscyplinarnej; ponieważ członkowie komisji chemii nie byli w stanie lub nie chcieli sprawiedliwie ocenić jej wkładu; a także dlatego, że podczas wojny szwedzcy naukowcy polegali na własnej ograniczonej wiedzy. Wykluczenie Meitnera z nagrody chemicznej można podsumować jako mieszankę uprzedzeń dyscyplinarnych, tępoty politycznej, ignorancji i pośpiechu.

W pięcioosobowym komitecie fizyki znaleźli się Manne Siegbahn, jego były student Erik Hulthén, profesor fizyki eksperymentalnej na Uniwersytecie w Uppsali oraz Axel Lindh, który ostatecznie zastąpił Hulthéna. Wszyscy trzej byli częścią szkoły spektroskopii rentgenowskiej Siegbahn. Zły związek między Siegbahn i Meitner był tutaj czynnikiem, podobnie jak nastawienie na fizykę eksperymentalną, a nie teoretyczną. W swoim raporcie na temat pracy Meitnera i Frischa Hulthén oparł się na przedwojennych dokumentach. Nie uważał, że ich praca była przełomowa i argumentował, że nagrodę w dziedzinie fizyki przyznano za pracę eksperymentalną, a nie teoretyczną, co nie miało miejsca przez wiele lat.

W tym czasie sama Meitner napisała w liście: „Z pewnością Hahn w pełni zasłużył na Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii. Naprawdę nie ma co do tego wątpliwości. Ale wierzę, że Frisch i ja wnieśliśmy coś nie bez znaczenia do wyjaśnienia procesu rozszczepienia uranu — jak powstaje i że wytwarza tyle energii, a to było coś bardzo odległego dla Hahna. Otrzymanie przez Hahna Nagrody Nobla było długo oczekiwane. Zarówno on, jak i Meitner byli kilkakrotnie nominowani do nagród w dziedzinie chemii i fizyki, jeszcze przed odkryciem rozszczepienia jądrowego. Według archiwum Nagrody Nobla, była 19-krotnie nominowana do Nagrody Nobla w dziedzinie chemii w latach 1924-1948 i 29 razy do Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki w latach 1937-1965 . Otto Hahn, Oscar Klein, Niels Bohr, Max Planck i Max Born . Pomimo tego, że nie otrzymał Nagrody Nobla, Meitner został zaproszony do udziału w spotkaniu laureatów Nagrody Nobla w Lindau w 1962 roku. Max Perutz , laureat nagrody Nobla z 1962 roku w dziedzinie chemii, doszedł do podobnego wniosku: „Przez pięćdziesiąt lat był zamknięty w aktach Komitetu Nobla. , dokumenty prowadzące do tej niesprawiedliwej nagrody ujawniają teraz, że przedłużające się obrady jury Nobla były utrudnione przez brak uznania zarówno wspólnej pracy, która poprzedziła odkrycie, jak i pisemnego i ustnego wkładu Meitner po jej ucieczce z Berlina.

Poźniejsze życie

Meitner z aktorką Katharine Cornell i fizykiem Arthurem Comptonem 6 czerwca 1946 r.

Meitner stwierdził, że Siegbahn jej nie chce. Kiedy przedłużono ofertę przyjazdu do Szwecji, powiedział, że nie ma pieniędzy i może jedynie zaoferować Meitnerowi miejsce do pracy. Eva von Bahr napisała następnie do Carla Wilhelma Oseena , który przekazał pieniądze z Fundacji Nobla. Pozostawiło jej to przestrzeń laboratoryjną, ale teraz musiała sama wykonywać pracę, którą przez poprzednie dwadzieścia lat mogła zlecać swoim technikom laboratoryjnym. Ruth Lewin Sime napisała, że:

W Szwecji nie było powszechnej sympatii dla uchodźców z nazistowskich Niemiec: kraj był mały, ze słabą gospodarką i brakiem tradycji imigranckich, a jego kultura akademicka zawsze była zdecydowanie proniemiecka, tradycja, która niewiele się zmieniła do połowy wojny, kiedy stało się oczywiste, że Niemcy nie wygrają. W czasie wojny członkowie grupy Siegbahn postrzegali Meitnera jako outsidera, wycofanego i przygnębionego; nie rozumieli przesiedlenia i niepokoju wspólnego dla wszystkich uchodźców, traumy utraty przyjaciół i krewnych w czasie Holokaustu ani wyjątkowej izolacji kobiety, która samotnie poświęciła swoje życie swojej pracy.

14 stycznia 1939 r. Meitner dowiedziała się, że jej szwagier Jutz został zwolniony z Dachau , a on i jej siostra Gusti otrzymali pozwolenie na emigrację do Szwecji. Szef Jutza, Gottfried Bermann , uciekł do Szwecji i zaoferował Jutzowi jego dawną pracę w wydawnictwie, jeśli będzie mógł przyjechać. Niels Bohr wstawił się za szwedzkim urzędnikiem, Justitierådem Alexanderssonem, który powiedział, że Jutz otrzyma pozwolenie na pracę po przybyciu do Szwecji. Pracował tam aż do emerytury w 1948, a następnie przeniósł się do Cambridge, aby dołączyć do Otto Roberta Frischa. Jej siostra Gisela i szwagier Karl Lion przeprowadzili się do Anglii, Meitner również rozważał przeprowadzkę do Wielkiej Brytanii. Odwiedziła Cambridge w lipcu 1939 roku i przyjęła ofertę Williama Lawrence'a Bragga i Johna Cockcrofta na stanowisko w Cavendish Laboratory na trzyletni kontrakt z Girton College w Cambridge , ale II wojna światowa wybuchła we wrześniu 1939 roku, zanim zdążyła wykonaj ruch.

W Szwecji Meitner kontynuowała swoje badania najlepiej jak potrafiła. Zmierzyła przekroje poprzeczne neutronów toru, ołowiu i uranu przy użyciu dysprozu jako detektora neutronów, techniki testowej, której pionierami byli George de Hevesy i Hilde Levi . Udało jej się zaaranżować, aby Hedwig Kohn, której groziła deportacja do Polski, przyjechała do Szwecji i ostatecznie wyemigrowała do Stanów Zjednoczonych, podróżując przez Związek Sowiecki . Nie udało się jej wyprowadzić Stefana Meyera, ale udało mu się przeżyć wojnę. Odrzuciła propozycję dołączenia do Frisch w brytyjskiej misji do Projektu Manhattan w Laboratorium Los Alamos , deklarując: „Nie będę miała nic wspólnego z bombą!” Później powiedziała, że ​​bombardowania atomowe Hiroszimy i Nagasaki były dla niej zaskoczeniem i że „przeprasza, że ​​bomba musiała zostać wynaleziona”. Po wojnie Meitner przyznała się do własnej moralnej porażki podczas pobytu w Niemczech w latach 1933-1938. Napisała: „To było nie tylko głupie, ale bardzo złe, że nie wyjechałam od razu”. Nie tylko żałowała swojej bezczynności w tym okresie, ale także była gorzko krytyczna wobec Hahna, Maxa von Laue , Wernera Heisenberga i innych niemieckich naukowców. W liście z czerwca 1945 roku zaadresowanym do Hahna, którego nigdy nie otrzymał, napisała:

Wszyscy pracowali dla nazistowskich Niemiec. I nawet nie próbowałeś biernego oporu. To prawda, że ​​aby rozgrzeszyć swoje sumienie, pomogłeś jakiejś uciskanej osobie tu i tam, ale miliony niewinnych istot ludzkich zostały zamordowane i nie było protestu. Tu, w neutralnej Szwecji, na długo przed końcem wojny, dyskutowano o tym, co należy zrobić z niemieckimi uczonymi po zakończeniu wojny. Co zatem muszą myśleć Anglicy i Amerykanie? Ja i wielu innych uważamy, że jedyną drogą dla Ciebie byłoby wypowiedzenie otwartego oświadczenia, że ​​masz świadomość, że poprzez swoją bierność współdzielisz odpowiedzialność za to, co się wydarzyło, i że musisz pracować nad tym, co można zrobić zadośćuczynić. Ale wielu uważa, że ​​jest na to za późno. Ci ludzie mówią, że najpierw zdradziłeś swoich przyjaciół, potem swoich ludzi i dzieci, pozwalając im postawić swoje życie na zbrodniczą wojnę – i wreszcie, że zdradziłeś same Niemcy, bo kiedy wojna była już dość beznadziejna, ani razu się nie odezwałeś przeciw bezsensownemu zniszczeniu Niemiec. Brzmi to bezlitośnie, ale mimo wszystko uważam, że powodem, dla którego ci to piszę, jest prawdziwa przyjaźń. W ciągu ostatnich kilku dni słyszało się o niewiarygodnie makabrycznych rzeczach w obozach koncentracyjnych; przytłacza wszystko, czego się wcześniej obawiano. Kiedy usłyszałem w angielskim radiu bardzo szczegółowy raport Anglików i Amerykanów o Belsen i Buchenwaldzie , zacząłem głośno płakać i nie spać całą noc. A gdybyś widział tych ludzi, których tu przywieziono z obozów. Należy wziąć człowieka takiego jak Heisenberg i miliony takich jak on i zmusić ich do spojrzenia na te obozy i umęczonych ludzi. Niezapomniany jest sposób, w jaki pojawił się w Danii w 1941 roku.

W następstwie bombardowania Hiroszimy Meitner odkryła, że ​​stała się celebrytą. Miała wywiad radiowy z Eleanor Roosevelt , a kilka dni później kolejny ze stacją radiową w Nowym Jorku, podczas którego po raz pierwszy od lat usłyszała głos swojej siostry Fridy. „Jestem pochodzenia żydowskiego”, powiedziała Fridzie, „nie jestem Żydówką z wiary, nie wiem nic o historii judaizmu i nie czuję się bliższa Żydom niż innym ludziom”. 25 stycznia 1946 Meitner przybyła do Nowego Jorku, gdzie powitały ją siostry Lola i Frida oraz Frisch, który odbył dwudniową podróż pociągiem z Los Alamos. Mąż Loli, Rudolf Allers , zorganizował dla Meitnera profesurę wizytującą na Katolickim Uniwersytecie Ameryki . Meitner wykładał na Uniwersytecie Princeton , Uniwersytecie Harvarda i Uniwersytecie Columbia oraz omawiał fizykę z Albertem Einsteinem, Hermannem Weylem , Tsung-Dao Lee , Yang Chen-Ningiem i Isidorem Isaakiem Rabim . Pojechała do Durham w Północnej Karolinie i spotkała się z Herthą Sponer i Hedwig Kohn, a także spędziła wieczór w Waszyngtonie z Jamesem Chadwickiem, który był teraz szefem Brytyjskiej Misji na Projekt Manhattan. Spotkała się również z dyrektorem projektu, generałem dywizji Leslie Groves . Przemawiała w Smith College i wyjechała do Chicago , gdzie poznała Enrico Fermiego, Edwarda Tellera , Victora Weisskopfa i Leo Szilarda. 8 lipca Meitner weszła na pokład RMS  Queen Mary dla Anglii, gdzie spotkała się z Erwinem Schrödingerem, Wolfgangiem Paulim i Maxem Bornem. Uroczystości z okazji 300. urodzin Isaaca Newtona były spóźnione , ale jedynym Niemcem zaproszonym do udziału był Max Planck.

Meitner ze studentami na schodach budynku chemii w Bryn Mawr College w kwietniu 1959 r.

Dla jej przyjaciół w Szwecji przeszkoda w przyznaniu Meitnerowi Nagrody Nobla przez Siegbahn była ostatnią kroplą i postanowili zapewnić jej lepszą pozycję. W 1947 Meitner przeniósł się do Królewskiego Instytutu Technologicznego (KTH) w Sztokholmie , gdzie Gudmund Borelius  [ sv ] założył nową placówkę do badań atomowych. W Szwecji przeprowadzono skąpe badania fizyki jądrowej, za które obwiniano brak poparcia Siegbahn dla pracy Meitnera, a teraz taka wiedza wydawała się niezbędna dla przyszłości Szwecji. W KTH Meitner miał trzy pokoje, dwóch asystentów i dostęp do techników, a sympatyczny Sigvard Eklund zajmował pokój obok. Intencją było, aby Meitner miał pensję i tytuł „profesora badań” – bez obowiązków dydaktycznych.

Profesura upadła , gdy minister edukacji Tage Erlander niespodziewanie został premierem Szwecji , ale Borelius i Klein zapewnili jej pensję profesora, jeśli nie tytuł. W 1949 r. uzyskała obywatelstwo szwedzkie, nie zrzekając się jednak obywatelstwa austriackiego dzięki specjalnej ustawie Riksdagu . Plany zostały zatwierdzone dla R1 , pierwszego szwedzkiego reaktora jądrowego w 1947 roku, z Eklundem jako dyrektorem projektu, a Meitner pracował z nim nad jego projektem i budową. W swoich ostatnich pracach naukowych w 1950 i 1951 zastosowała magiczne liczby do rozszczepienia jądra. Przeszła na emeryturę w 1960 roku i przeniosła się do Wielkiej Brytanii, gdzie przebywała większość jej krewnych, chociaż nadal pracowała w niepełnym wymiarze godzin i prowadziła wykłady.

W latach pięćdziesiątych i sześćdziesiątych Meitner lubił odwiedzać Niemcy i przebywać z Hahnem i jego rodziną przez kilka dni przy różnych okazjach. Hahn napisał w swoich wspomnieniach, że on i Meitner pozostali bliskimi przyjaciółmi na całe życie. Chociaż ich przyjaźń była pełna prób, prawdopodobnie bardziej doświadczonych przez Meitnera, „nigdy nie wyrażała niczego poza głębokim uczuciem do Hahna”. Przy takich okazjach, jak 70., 75., 80. i 85. urodziny, odprawiali wspomnienia ku sobie nawzajem. Hahn podkreślał intelektualną produktywność Meitner i prace takie jak jej badania nad modelem powłoki jądrowej, zawsze przemilczając powody jej przeprowadzki do Szwecji tak szybko, jak to możliwe. Meitner podkreślał osobiste cechy Hahna, jego urok i zdolności muzyczne.

Grób Meitnera w Bramley, Hampshire

Trudna podróż do Stanów Zjednoczonych w 1964 roku doprowadziła do ataku serca Meitner , z którego przez kilka miesięcy wracała do zdrowia. Jej stan fizyczny i psychiczny osłabiony przez miażdżycę . Po złamaniu biodra podczas upadku i kilku małych udarach w 1967 roku, Meitner wyzdrowiała częściowo, ale w końcu została osłabiona do tego stopnia, że ​​przeniosła się do domu opieki w Cambridge. Meitner zmarł we śnie 27 października 1968 r. w wieku 89 lat. Meitner nie został poinformowany o śmierci Otto Hahna 28 lipca 1968 r. ani jego żony Edith 14 sierpnia, ponieważ jej rodzina uważała, że ​​to za dużo dla kogoś tak słabego . Zgodnie z jej życzeniem została pochowana w wiosce Bramley w Hampshire , w kościele parafialnym St James , blisko jej młodszego brata Waltera, który zmarł w 1964 roku. Jej siostrzeniec Frisch skomponował napis na jej nagrobku. Brzmi:

Lise Meitner: fizyk, która nigdy nie straciła swojego człowieczeństwa.

Nagrody i wyróżnienia

Meitner był chwalony przez Alberta Einsteina jako „Niemiecka Maria Curie ”. Podczas swojej wizyty w Stanach Zjednoczonych w 1946 roku otrzymała tytuł „Kobiety Roku” od National Press Club i zjadła kolację z prezydentem Stanów Zjednoczonych Harrym S. Trumanem w Women's National Press Club . Otrzymała Medal Leibniza od Pruskiej Akademii Nauk w 1924, Nagrodę Liebena od Austriackiej Akademii Nauk w 1925, Nagrodę Ellen Richards w 1928, Nagrodę Miasta Wiednia w dziedzinie nauki w 1947, Medal im . Towarzystwo wspólnie z Hahnem w 1949, inauguracyjną Nagrodą Otto Hahna Niemieckiego Towarzystwa Chemicznego w 1954, Medalem Wilhelma Exnera w 1960, aw 1967 Austriacką Odznaką za Naukę i Sztukę . Prezydent Niemiec Theodor Heuss przyznał jej najwyższe niemieckie odznaczenie dla naukowców , klasę pokojową Pour le Mérite w 1957 roku, w tym samym roku co Hahn. Meitner została zagranicznym członkiem Królewskiej Szwedzkiej Akademii Nauk w 1945 roku, a pełnoprawnym członkiem w 1951 roku, co pozwoliło jej uczestniczyć w procesie przyznawania Nagrody Nobla. Cztery lata później została wybrana na członka zagranicznego Royal Society . W 1960 roku została również wybrana na Honorowego Członka Zagranicznego Amerykańskiej Akademii Sztuki i Nauki . Otrzymała doktoraty honoris causa z Adelphi College , University of Rochester , Rutgers University i Smith College w Stanach Zjednoczonych, Wolnego Uniwersytetu w Berlinie w Niemczech, oraz Uniwersytet Sztokholmski w Szwecji.

We wrześniu 1966 roku Komisja Energii Atomowej Stanów Zjednoczonych przyznała wspólnie nagrodę im. Enrico Fermiego Hahnowi, Strassmannowi i Meitnerowi za odkrycie rozszczepienia. Uroczystość odbyła się w pałacu Hofburg w Wiedniu. Po raz pierwszy nagroda ta została przyznana nie-Amerykanom i po raz pierwszy została wręczona kobiecie. Na dyplomie Meitnera widniały słowa: „Za pionierskie badania nad naturalnie występującymi promieniotwórczościami oraz szeroko zakrojone badania eksperymentalne prowadzące do odkrycia rozszczepienia”. Dyplom Hahna był nieco inny: „Za pionierskie badania nad naturalnie występującą radioaktywnością i szeroko zakrojone badania eksperymentalne zakończone odkryciem rozszczepienia”. Hahn i Strassmann byli obecni, ale Meitner była zbyt chora, aby wziąć udział, więc Frisch odebrał nagrodę w jej imieniu. Glenn Seaborg , odkrywca plutonu, podarował jej go w domu Maxa Perutza w Cambridge 23 października 1966 roku.

Popiersie Meitnera autorstwa Thomasa Baumanna na Uniwersytecie Wiedeńskim

Po jej śmierci w 1968 roku Meitner otrzymała wiele wyróżnień imienia. W 1997 roku pierwiastek 109 został nazwany meitnerium . Jest pierwszą i jak dotąd jedyną niemitologiczną kobietą w ten sposób wyłącznie uhonorowaną (bo kurium nosiło imię Marii i Piotra Curie ). Dodatkowe wyróżnienia nazewnictwa to Hahn-Meitner-Institut w Berlinie, kratery na Księżycu i Wenus oraz asteroida pasa głównego 6999 Meitner . W 2000 roku Europejskie Towarzystwo Fizyczne ustanowiło co dwa lata „Nagrodę Lise Meitner” za doskonałe badania w dziedzinie nauk jądrowych. W 2006 roku Uniwersytet w Gothenburgu i Chalmers University of Technology w Szwecji ustanowiły nagrodę „Gothenburg Lise Meitner Award” ; przyznawana jest corocznie naukowcowi, który dokonał przełomu w fizyce. W październiku 2010 r. budynek Wolnego Uniwersytetu w Berlinie , który niegdyś mieścił KWI ds. Chemii, a od 1956 r. był znany jako Budynek Otto Hahna, został przemianowany na budynek Hahn-Meitner, a w lipcu 2014 r. odsłonięto pomnik Meitnera w ogrodzie Uniwersytetu Humboldta w Berlinie obok podobnych posągów Hermanna von Helmholtza i Maxa Plancka .

Jej imieniem nazwano szkoły i ulice w wielu miastach w Austrii i Niemczech, a krótka ulica mieszkalna w Bramley, miejscu jej spoczynku, nosi nazwę Meitner Close. Od 2008 roku Austriackie Towarzystwo Fizyczne wraz z Niemieckim Towarzystwem Fizycznym organizuje Lise-Meitner-Lectures , serię corocznych wykładów publicznych wygłaszanych przez wybitne fizyczki, a od 2015 roku AlbaNova University Center w Sztokholmie organizuje coroczny wykład Lise Meitner Distinguished Lecture . W 2016 roku Instytut Fizyki w Wielkiej Brytanii ustanowił Medal Meitnera za publiczne zaangażowanie w fizykę. W 2017 r. Agencja ds. Zaawansowanych Projektów Badawczych ds. Energii w Stanach Zjednoczonych nazwała jej imieniem główny program badawczy w dziedzinie energii jądrowej. W dniu 6 listopada 2020 r. satelita nazwany jej imieniem ( ÑuSat 16 lub „Lise”, COSPAR 2020-079H) został wystrzelony w kosmos.

Uwagi

Bibliografia

Dalsza lektura

Zewnętrzne linki