Ostatnie dni grudnia 1939 roku należały do Lise Meitner i Ottona Hahna, którzy wymieniając niezwykle intensywnie korespondencję rozpisywali się o jednym z najważniejszych wydarzeń w historii nauki. O rozszczepieniu jądra atomowego.
Zapraszamy do lektury fragmentu książki Tomasza Pospiesznego pt. Zapomniany geniusz. Pierwsza dama fizyki jądrowej, Novae Res, Gdynia 2016.
***
Teraz Hahn musiał się spieszyć. Wyniki były może do końca niezrozumiałe, a wyjaśnienie dalekie, ale trzeba było się spieszyć. W Paryżu ta „przeklęta baba”, Irène Joliot-Curie, mogła mieć rację z lantanem i dreptała tuż za Hahnem. Kto wie, może równo z nim. Na gotowy maszynopis Hahn naniósł szybkie poprawki. W ostatnim momencie, uzgadniając to z Fritzem, zmienił tytuł na „Odkrycie izotopów metali alkalicznych powstających przy napromieniowaniu uranu neutronami i ich zachowanieˮ. W tej subtelnej zmianie – izotopów metali alkalicznych – ujął rad i bar, bowiem oba pierwiastki należą do metali alkalicznych. 22 grudnia oryginalny maszynopis odebrał Paul Rosbaud (redaktor „Naturwissenschaften”), a Hahn wrzucił do skrzynki pocztowej kopię zaadresowaną do Lise Meitner. W ciągu doby tekst pracy Hahna i Strassmanna przeczytały tylko te dwie osoby:
[…]Gdy wykonaliśmy odpowiednie badania promieniotwórczych próbek baru, które nie zawierały żadnych produktów późniejszych rozpadów, wyniki były zawsze negatywne. Substancja promieniotwórcza rozłożona była równomiernie we wszystkich frakcjach baru. […]Doszliśmy do wniosku, że nasze „izotopy radu” mają właściwości baru. Jako chemicy właściwie powinniśmy stwierdzić, że nowe produkty nie są radem, lecz barem. Żadne inne pierwiastki oprócz radu i baru nie wchodzą w rachubę.[…]
[…]Jako chemicy powinniśmy w istocie zmienić podany wyżej schemat rozpadu i wstawić symbole Ba [bar] , La [lantan] , Ce [cer] na miejsce Ra [rad] , Ac [aktyn] , Th [tor]. Jednakże jako „chemicy jądrowi”, pracujący w dziedzinie bardzo zbliżonej do fizyki, nie możemy zdobyć się na podjęcie tak drastycznego kroku, który byłby sprzeczny z wszystkimi dotychczas obowiązującymi prawami fizyki jądrowej. Być może wskutek szeregu niezwykłych zbiegów okoliczności otrzymaliśmy fałszywe wskazania[1].
Artykuł autorstwa niemieckich uczonych musiał wzbudzać kontrowersje. Po pierwsze, praca ta potwierdzała przypuszczenia Idy Noddack, która głośno i samotnie kwestionowała wcześniejsze prace Fermiego oraz zespołu Hahn–Meitner–Strassmann. Po drugie, ostatecznie przyznawała rację trudnej i zawiłej interpretacji doświadczeń przeprowadzonych przez Irène Joliot-Curie i Pavlé Savića. Po trzecie, podważała wcześniejsze badania nad transuranowcami, które zaowocowały przecież wieloma publikacjami grupy berlińskiej. Wreszcie nikt nie miał pewności, a wręcz przeciwnie: całą masę wątpliwości, że atom uranu jakimś sposobem przekształca się w atom baru. Hahn cały czas rozmyślał o wynikach ostatnich doświadczeń. 27 grudnia zatelefonował do Rosbauda z zapytaniem, czy można jeszcze dodać krótki akapit uzupełniający wnioski.
Jeśli chodzi o „grupę transuranowców”, to pierwiastki te są chemicznie powiązane, ale nie identyczne z ich niższymi homologami renu, osmu, irydu i platyny.Nie zostały jeszcze wykonane eksperymenty, które by potwierdzały, że mogą one być chemicznie identyczne z jeszcze niższymi homologami mazurem [obecnie technet] , rutenem, rodem, palladem. […]Suma mas atomowych Ba + Ma [mazur] , na przykład, 138+101 wynosi 239![2]
I ponownie Hahn szukał poparcia dla swoich pomysłów u Lise Meitner. Dzień później napisał do niej i Frischa list[3] dotyczący dołączonego akapitu. Korespondencja była dynamiczna (skoro tak intensywnie pracowali na odległość, co mogłoby się wydarzyć, gdyby Lise nie musiała emigrować?).
28 grudnia 1938 roku
Chcę Ci jeszcze szybko napisać parę słów o moich fantazjach dotyczących Ba, etc. Może w Kungälv jest z Tobą Otto Robert i może omówicie ten problem przez chwilę. Wysłaliśmy Tobie rękopis naszej pracy*. […]Czy byłoby możliwe, aby uran 239 rozpadł się na 1 Ba i 1 Ma? Ba 138 i Ma 101 dają razem 239. Nie musi być akurat taka liczba masowa. Mogłoby też być 136 + 103, czy coś podobnego. Oczywiście nie zgadzają się liczby atomowe. Kilka neutronów musiałby się przemienić w protony, aby uzyskać takie ładunki. Czy to energetycznie jest możliwe? Wszystko inne jest udowodnione,[…]wówczas transuranowce „ausenium” i „hesperium” [pierwiastki 93 i 94] znikną. Nie wiem, czy to by mnie bardzo smuciło, czy nie*[4].
Było to intrygujące stwierdzenie. Jeśli Hahn miał rację, to odkrył zupełnie nowe zjawisko i jednocześnie przekreślił lata wspólnych badań z Meitner. Swoimi badaniami podważył istnienie transuranowców! Powodowało to znaczne zamieszanie w fizyce i chemii jądrowej. Przekreślało prace Fermiego i jego rzymskiej grupy, przekreślało prace Meitner i Hahna. Nieco oszołomiona Lise wyznała:
Nie mogliśmy tego zauważyć. To jest zupełnie niespodziewane. Hahn jest dobrym chemikiem i ufałam, że jeśli zidentyfikował jakieś pierwiastki, to miał rację. Kto mógłby pomyśleć, że chodzi o coś znacznie lżejszego?[5]
Kiedy Hahn i Strassmann przeprowadzali pierwsze doświadczenia z neutronami i uranem, Lise Meitner obchodziła pierwsze Boże Narodzenie na emigracji. Z dala od rodziny, przyjaciół. Z dala od domu. Jedyną bliską osobą, która mieszkała w Szwecji, była Eva von Bahr-Bergius, z którą Meitner zaprzyjaźniła się jeszcze w latach dwudziestych. Eva wspólnie z mężem Niklasem Bergiusem (1871–1947) wybudowała piękny dom w Kungälv, oddalonym około dwadzieścia kilometrów od Göteborga, do którego zaprosiła na święta bożonarodzeniowe Meitner. Uczona chyba z radością przyjęła zaproszenie, tym bardziej że miała się tam spotkać z ukochanym siostrzeńcem Ottonem Robertem. Frisch – podobnie jak ciotka – był uchodźcą pracującym w Kopenhadze pod opieką Nielsa Bohra. Niestety święta 1938 roku były dla nich obojga bardzo przykre i smutne. Spędzali je z dala od rodziny i nie wiedzieli, czy osoby bliskie ich sercom nadal żyją. Od czasu aresztowania ojca Frischa nie było także kontaktu z jego matką.
Meitner zatrzymała się w przytulnym pensjonacie i z niecierpliwością oczekiwała na swojego siostrzeńca. Pojawił się wieczorem, zmęczony podróżą. Nazajutrz podekscytowana Meitner zaczęła relacjonować siostrzeńcowi doświadczenia Hahna. Frisch początkowo był bardzo sceptyczny wobec opowieści ciotki. W tym czasie zajmował go problem magnetycznych właściwości neutronów i miał nadzieję, że przedyskutuje go z Lise. Ta jednak nie dawała za wygraną. Zmusiła siostrzeńca, by przeczytał list Hahna z 19 grudnia. Po pierwszej lekturze listu Frisch nie był nastawiony przychylnie:
– Nie, Hahn był zbyt dobrym chemikiem. Ale jak bar może tworzyć się z uranu?[7]
– Ale to niemożliwe! Nie można jednym uderzeniem odłupać od jądra stu cząsteczek. Nie można go nawet przeciąć. Wystarczy oszacować siły jądrowe, wszystkie te wiązania, które musisz naraz zerwać – to fantazja. To zupełnie niemożliwe, by coś takiego mogło się z jądrem zdarzyć[8].
Uczona była przekonana, że nie może być mowy o błędzie. Błędy mogła popełniać Irène Joliot-Curie, ale nie współpracownicy jej, Lise Meitner. Wybrali się na wspólny spacer. Frisch założył narty, a ciotka towarzyszyła mu pieszo. Kiedy siostrzeniec wyraził obawę, że Lise za nim nie nadąży, odpowiedziała, że szybkie chodzenie ją odmładza i utrzymuje w ruchu[9]. Po latach Frisch wspominał:
[…]Usiedliśmy oboje na pniu drzewa (wszystkie dyskusje miały miejsce, gdy szliśmy przez las w śniegu, ja na moich biegówkach, a Lise Meitner (zgodnie z wcześniejszym zapewnieniem, szła równie szybko bez nart) i zaczęliśmy wykonywać obliczenia na skrawkach papieru[10].
Jak może z uranu powstać bar? Nikomu nigdy nie udało się oderwać od jądra żadnych fragmentów większych niż protony czy jądra helu (cząstki alfa) i należało odrzucić myśl, że możliwe jest oddzielenie naraz wielu takich cząstek.[…]Wykluczone również, by jądro uranu po prostu pękło. Naprawdę, jądro to nie krucha bryłka, którą można rozłupać lub przełamać. Bohr podkreślał, że jądro bardziej przypomina kroplę cieczy[11].
Rzeczywiście model kroplowy jądra atomowego zaproponowany przez Bohra umożliwił wyjaśnienie zagadki Lise i Robertowi. Frisch podsumowywał:
Powoli zdaliśmy sobie sprawę z tego, że rozszczepienie uranu na dwie w przybliżeniu równe części… należy ująć z innej strony. Obraz byłby taki… jądro atomu zmienia stopniowo pierwotny kształt, wydłuża się, zwęża pośrodku, po czym dzieli się na dwie połowy[12].
Im większy ładunek w jądrze atomowym, tym większa jego niestabilność. Uran ma aż 92 protony, zatem jest niestabilny (protony odpychają się, przez co niestabilność jądra wzrasta). Dlatego w przyrodzie nie ma naturalnie występujących pierwiastków o liczbie protonów większej niż 92. Wystarczył jeden jedyny neutron, który powodował zwiększenie energii jądra, wskutek czego jądro zaczęło drgać i w efekcie pękać. Powstające dwa nowe jądra oddalają się od siebie z dużą prędkością. Ich masa było nieco mniejsza niż jądro macierzyste, a ów ubytek masy zgodnie z równaniem Einsteina E = mc2 przekształcał się w energię wynoszącą 200 MeV![13] Frisch wspominał:
Lise Meitner obliczyła, że dwa jądra powstałe w wyniku podziału jądra uranu będą lżejsze niż pierwotne jądro uranu o około jednej piątej masy protonu… Zgodnie z formułą Einsteina E = mc2… jedna piąta masy protonu jest równoważna 200 MeV[14].
24 grudnia 1938 roku w przepięknie zaśnieżonym lesie w odległej Szwecji Meitner wspólnie ze swoim siostrzeńcem wyjaśniła jedną z zagadek Matki Natury. Wszystko stało się jasne. Lise napisała do Hahna, ale jeszcze nie wyznała mu, że wspólnie z Frischem odkryła rozwiązanie.
29 grudnia 1938
Drogo Otto,
bardzo dziękuję za Twój list z 28… Wyniki Ra-Ba są bardzo ekscytujące. Otto R. i ja łamiemy sobie głowy; niestety nie dostałam jeszcze maszynopisu, ale właśnie posłałam po niego i mam nadzieję otrzymać go jutro. Wtedy będziemy mogli o tym lepiej pomyśleć.
1 stycznia 1939, godz. 12:30
Drogi Otto,
rok zaczynam listem do Ciebie. Może to być dobry rok dla nas wszystkich. Przeczytaliśmy i przemyśleliśmy bardzo dokładnie Twoją pracę, ale czy energetycznie byłoby możliwe, żeby takie ciężkie jądro pękało. Wprawdzie Twoja hipoteza o powstawaniu Ba i Ma jest niemożliwa z kilku powodów[15].
[10] O. R. Frisch, „What Little I Remember”, op. cit., str. 116.
[11] R. Rhodes, „Jak powstała bomba atomowa”, op. cit., str. 230.
[12] R. Jungk, „Jaśniej niż tysiąc słońc”, op. cit., str. 62.
[13] 200 milionów eV (elektronovoltów). Energia z jednego atomu nie oszałamia, ale z jednego grama uranu już tak. Znajduje się w nim bowiem 2,53 x 1022 atomów!
[14] N.-T. H. Kim-Ngan, „Niedoceniony przez komitet Nagrody Nobla…”, op. cit., str. 20.
[15] R. L. Sime, „Lise Meitner…”, op. cit., str. 240.
Max von Laue pozyskał bardzo niepokojące informacje. Dowiedział się mianowicie, że Heinrich Himmler wydał zakaz emigracji uczonych z Niemiec. Otto Robert Frisch wspominał: Okupacja „technicznie” zmieniła mnie z Austriaka w Niemca. Moja ciotka, […] która uzyskała sławę poprzez wiele lat pracy, teraz również mogła obawiać się zwolnienia i nie było również plotką, że naukowcy nie będą mogli opuszczać Niemiec[1]. Teraz Meitner groziła nie tylko utrata stanowiska, ale przede wszystkim utrata życia. Zagrożenie było bardzo realne. Dla bezpieczeństwa Lise opuściła swoje mieszkanie i przeniosła się do hotelu Adlon. Pomimo że mogła czuć się samotna i w beznadziejnej sytuacji, była otoczona przez przyjaciół. W maju Bohr wysłał jej oficjalne zaproszenie do Kopenhagi. Niestety nie mogła otrzymać wizy, gdyż jej austriacki paszport stracił ważność. Carl Bosch (1874–1940), który w 1937 roku zastąpił Maxa Plancka na stanowisku Prezesa Towarzystwa Cesarza Wilhelma, za namową Hahna podpisał prośbę do ministra spraw wewnętrznych na wyrażenie zgody dotyczącej legalnej emigracji Meitner. W liście podkreślał jej oddanie dla nauki niemieckiej, międzynarodową sławę i uznanie oraz fakt, że może dokonać wiele ważnych odkryć w fizyce jądrowej. Niestety odpowiedź była jednoznaczna: nie ma możliwości wydania Lise Meitner niemieckiego paszportu. Musi pozostać. Musi równa się zagładzie. Argumentacja była następująca:
[…] Pozwolę sobie zakomunikować Panu, że istnieją polityczne przeciwwskazania w sprawie wystawienia paszportu dla pani profesor Meitner. Uważa się za niepożądane, aby słynni Żydzi wyjeżdżali z Niemiec za granicę, gdzie mogliby działać jako reprezentanci niemieckiej nauki czy wręcz swoim nazwiskiem i doświadczeniem zgodnie ze swoją wewnętrzną postawą szkodzić Niemcom […][2].
Niels Bohr w swoim gabinecie, 1935, domena publiczna
Do Berlina przyjechał z żoną Niels Bohr. Zdawał sobie w pełni sprawę z powagi sytuacji i zaprowadził Meitner do kierownika Instytutu Fizyki, Holendra Petera Debye’a (1884–1966), przebywającego i pracującego w Niemczech od 1909 roku[3]. Lise dowiedziała się od Debye’a, że jeszcze jest czas na ucieczkę i nie ma bezpośredniego pośpiechu. Jednak Bohr był innego zdania. Interweniował wcześniej u holenderskiego fizyka Dirka Costera, który rozpoczął natychmiastową akcję ratunkową. Meitner znała Costera i jego żonę od wczesnych lat dwudziestych, kiedy spędziła u nich kilka tygodni zaraz po wojnie światowej. Coster wspólnie z Hendrikiem A. Kramersem (1894–1952) z Leiden rozpoczął kampanię informowania innych fizyków w całej Holandii, że Lise Meitner potrzebuje pilnej pomocy. W liście do swojego kolegi, Adriaana Fokkera (1887–1972) z Haarlem, napisał:
Lise Meitner prawdopodobnie wkrótce zostanie wyrzucona z Berlin-Dahlem… Byłoby wspaniale, gdyby mogła pracować przez jakiś czas w Holandii… Być może uda nam się poprosić kolegów do regularnych wpłat dla Lise Meitner… Jeśli mógłby pracować w Groningen, można by również przyznać jej roczny grant f. 500 poza funduszami [Uniwersytetu] Groningen… Chciałbym ją mieć tutaj, ale nie zależy to od mojego osobistego zaangażowania…[4]
Lise Meitner i Otto Hahn na krótko przed ucieczką uczonej z Berlina, lato 1938, Archiv der Max Planck-Gesselschaft, Berlin-Dahlem
Do akcji przyłączył się Debye i Paul Rosbaud, który był od lat zatrudniony na stanowisku redaktora naukowego „Naturwissenschaften”. Znał Lise i Ottona osobiście i widział, że jeśli uczona nie opuści Berlina, zginie. Powiadomił swojego przyjaciela w Szwajcarii, który natychmiast wysłał telegram do Meitner: Przyjedziesz na weekend fizyków od 29 czerwca do 1 lipca?[5] W ten sposób fizycy z Danii, Holandii, Szwajcarii i Niemiec robili wszystko, by pomóc pierwszej damie fizyki jądrowej. Wydaje się, że poza świadomością Meitner rozpoczęła się kampania umożliwiająca jej ucieczkę z hitlerowskich Niemiec. Działalność przyjaciół była imponująca. Tymczasem Coster coraz bardziej niecierpliwił się brakiem decyzji rządu w sprawie wizy dla Meitner. 27 czerwca 1938 roku napisał do Fokkera, że podjął decyzję i nie będzie dłużej czekał na działania rządu holenderskiego. Postanowił udać się do Berlina osobiście, poinformować Meitner o możliwości rocznej pomocy finansowej i przywieść ją do Holandii. Fokker z większym dystansem i spokojem napisał do Costera: Nie panikuj! […]Musisz pozwolić jej spokojnie podjąć samodzielną decyzję[6]. Coster jednak sam podjął decyzję. W tym samym czasie rząd holenderski wydał zgodę, żeby Lise bez wizy mogła przekroczyć granicę, o czym powiadomił bezpośrednio zainteresowanych Coster, który 28 czerwca 1938 roku przyjechał do Berlina. Jednak decyzja o wyjeździe – tak jak przewidywał Fokker – należała do Meitner. Uczona wiedziała już, że nie może dłużej czekać. Należało działać. Plan był prosty: Lise musi wyjechać na wakacje, żeby odpocząć od codziennej pracy i zmartwień. Nic nie mogło wzbudzać podejrzeń. Lise nadal więc chodziła codziennie do instytutu, prowadziła badania, rozmawiała z Hahnem i Strassmannem. Musiała mieć nerwy ze stali. Plan ucieczki znali tylko Hahn, von Laue, Debye i Rosbaud. Tajemnica zwiększała i tak olbrzymie napięcie. Meitner powiedziała żonie Plancka i Elisabeth Schiemann o liście Boscha. Nic więcej. Nie mogło być mowy o żadnych pożegnaniach. 4 lipca sytuacja nagle się pogorszyła. Bosch powiadomił Hahna, że restrykcje związane z wyjazdem za granicę uczonych – zwłaszcza Żydów lub politycznie podejrzanych – będą przestrzegane z najwyższą dokładnością. Lise nie mogła się czuć bezpiecznie nawet w hotelu! Debye spotkał się z Meitner i bez trudu przekonał ją, że natychmiast musi uciekać. Coster pozyskał ponownie zgodę ministerstwa na przyjazd uczonej do Holandii bez wizy. Z wydaną zgodą 11 lipca ruszył ponownie do Berlina. Nazajutrz Otto poinformował Lise, że musi wyjechać do Holandii, że wszystko jest załatwione, nie ma kłopotu z wizą i pieniędzmi, a wyjazd musi nastąpić możliwie najszybciej – następnego dnia! Trudno sobie wyobrazić, co działo się w głowie Lise. Musiała zrobić wszytko, aby rola, którą odgrywała, była do końca przekonywująca. Pozostała więc do godziny dwudziestej w instytucie, robiąc korektę pracy. W dzienniku napisała: wcześnie w Instytucie. Hahn powiedział mi, co zaproponowali Coster–Debye. Spotkanie rano Costera z Hahnem. Praca w Instytucie, aż do ósmej w nocy[7]. Następnie z pomocą Hahna i Rosbauda spakowała dwie małe walizki. Musiała zabrać tylko niezbędne rzeczy, które nie wzbudziłby podejrzeń. W końcu jechała tylko na wakacje. Po wojnie Meitner pisała: Tak, aby nie wzbudzać podejrzeń, spędziłam ostatni dzień mojego życia w Niemczech w Instytucie, aż do 8 w nocy robiąc korektę pracy przekazanej przez młodego współpracownika. Później miałam dokładnie 1,5 godziny, aby spakować kilka niezbędnych rzeczy do dwóch małych walizek[8]. Około godziny dwudziestej trzeciej poszła z Hahnem do jego mieszkania, gdzie spędziła ostatnią bezsenną noc w Niemczech. Następnego dnia rano, w środę 13 lipca, Hahn wraz z Rosbaudem udali się do hotelowego pokoju Lise, żeby zabrać jeszcze jedną małą walizkę. Otto wspominał:
Dirk Coster, 1930, domena publiczna
Coster pozostał w Berlinie na noc. Nie mówiąc nikomu, w godzinach wieczornych spakowaliśmy walizkę (tylko Rosbaud i ja byliśmy obecni). O ile dobrze pamiętam, [Lise] spędziła noc przed wyjazdem u nas na Altensteinstrasse; Coster spotkał ją w pociągu. […] Z bojaźnią i drżeniem zastanawialiśmy się, czy dotrze, czy też nie[9].
Wszystko miało wyglądać jak typowy letni wyjazd na wakacje. Rosbaud odwiózł ich na dworzec. Podczas podróży Lise ogarnęła panika i błagała przyjaciół, żeby zawrócili. Byli nieubłagani, spokojni i rzeczowi. Na stacji podczas pożegnania Otto wręczył Lise pierścionek. Dałem jej piękny pierścionek z diamentem, który odziedziczyłem po matce, nigdy go sam nie nosiłem, ale zawsze bardzo ceniłem. Chciałem, żeby miała jakieś zabezpieczenie w razie niebezpieczeństwa[10] – wspominał. Lise dodała: Opuszczałam Niemcy na zawsze z 10 markami w torebce[11]. W dzienniku zanotowała: 13 lipca. Wcześnie pożegnałam Hahna. Pierścień. Spotkałam Costera na stacji. W Nieuwe Schans celnik został poinformowany. Godzina osiemnasta Groningen[12]. Coster robił wszystko, żeby się z nimi nie spotkać, ale dyskretnie wsiadł do pociągu, by razem z nią odjechać ku przyszłości. Hahn pisał, że Lise Meitner była szczególnie narażona na niebezpieczeństwo wielokrotnych kontroli […] w pociągach wyjeżdżających za granicę. Od czasu do czasu ludzi, którzy próbowali wyjechać za granicę, aresztowano w pociągach i zawracano[13]. Drobna, przerażona i skupiona kobieta paląca mnóstwo papierosów i wyczekująca najgorszego. Możemy sobie ją wyobrazić siedzącą przy oknie, patrzącą na mijane krajobrazy i wyczekującą chwili aresztowania…
Pierścionek, należący do Charlotte Hahn, który Otto Hahn wręczył Lise Meitner, [za:] A. Norman, „The Amazing Story of Lise Meitner: Escaping the Nazis and Becoming the World’s Greatest Physicist”, Pen and Sword History, London 2021Po długich siedmiu godzinach pociąg dotarł do granicy z Holandią. Teraz mogło wydarzyć się najgorsze: nazistowscy funkcjonariusze sprawdzali dokumenty, a ona nie miała ważnego paszportu i wizy. Jednak Coster zadbał o wszystko, poprosił wcześniej znajomych urzędników imigracyjnych, aby oficjalne zaproszenie do Hagi było wystarczającym dokumentem wyjazdu Lise zarówno dla nich, jak i dla drugiej strony. Obyło się bez dramatycznych scen – Lise Meitner przekroczyła granicę. Była bezpieczna. Nazajutrz Coster wysłał do Hahna telegram: Dziecko przyszło na świat. 15 lipca Hahn odpowiedział:
Droga Rodzino Costerów,
przede wszystkim chcę pogratulować szczęśliwego przybycia najmłodszego członka rodziny. Oczywiście, jestem bardzo zadowolony z nowin, ponieważ jeszcze do niedawna byliśmy nieco zaniepokojeni. Jak będzie nazywać się ukochana córka? Tutaj nie ma za dużo wiadomości. W laboratoriach wszystko idzie swoim zwykłym biegiem, a urlop zaczyna się jutro, dzięki Bogu…[14]
Lise Meitner, lata 30. XX wieku, domena publiczna
Meitner wspominała dramatyczną ucieczkę z nazistowskich Niemiec jako bardzo traumatyczne przeżycie. Właściwie trzeba sobie uświadomić, że niosła ona ze sobą ocalenie lub utratę życia. Zdecydowanie była to najdłuższa podróż w życiu Lise.
Pojechałam pociągiem do Holandii, rzekomo na tygodniowy urlop. Na granicy holenderskiej, gdy pięcioosobowy nazistowski patrol wojskowy przechodzący przez wagon wziął mój austriacki paszport, którego ważność dawno wygasła, zaczęłam bać się o życie. Byłam tak przerażona, że prawie zamarło mi serce. Wiedziałam, że naziści ogłosili sezon polowania na Żydów, że polowanie trwa. Siedziałam tam 10 minut i czekałam, 10 minut, które wydawały mi się godzinami. Potem wrócił jeden z nazistowskich funkcjonariuszy i bez słowa oddał mi paszport. 10 minut później wysiadłam na terytorium holenderskim, gdzie spotkałam kilku holenderskich kolegów[15].
Zorganizowanie ucieczki oraz sama podróż Lise Meitner na trwałe wryły się w pamięć jej przyjaciół. Nie bez znaczenia pozostaje wielka odwaga i determinacja Dirka Costera. Wolfgang Pauli w telegramie do niego pisał: Uczyniłeś się sławnym z uprowadzenia Lise Meitner jak [z odkrycia] hafnu[16]. Otto Hahn we wspomnieniach napisał: Nigdy nie zapomnę 17 lipca 1938 r.[17] Nigdy nie zapomniała go także Meitner. Ocaliła życie, lecz straciła pracę, dom, tożsamość narodową, niezależność. Została więźniem systemu. W Niemczech uznano, że profesor Lise Meitner, która była członkiem naukowym Instytutu od 1914 r. i od początku kierowała jego Wydziałem Fizyczno-Radioaktywnym, przeszła z dniem 1 października 1938 r. w stan spoczynku[18].
[2] K. Hoffmann, „Wina i odpowiedzialność…”, op. cit., str. 133.
[3] Peter Debye sam niebawem musiał zatroszczyć się o swoją pozycję, otrzymał bowiem propozycję przyjęcia obywatelstwa niemieckiego lub napisania prohitlerowskiej książki. Miał to być akt lojalności wobec Hitlera. Debye odrzucił obie propozycje i pod pretekstem gościnnych wykładów wyjechał do USA.
[13] P. Rife, „Lise Meitner…”, op. cit., str. 172.
[14] F. Krafft, „Lise Meitner…”, op. cit., str. 836.
[15] R. Rhodes, „Jak powstała bomba atomowa”, op. cit., str. 210.
[16] R. Sime, „Lise Meitner…”, op. cit., str. 205.
[17] O. Hahn, „My Life”, op. cit., str. 149. Błąd Hahna. Musiało chodzić o 13 lipca [patrz:] K. Hoffmann, „Wina i odpowiedzialność…, op. cit., str. 133.
[18] K. Hoffmann, „Wina i odpowiedzialność…”, op. cit., str. 133.
W układzie okresowym pierwiastków chemicznych jest dzisiaj 118 pierwiastków (sierpień 2021 roku). Spośród tych podstawowych cegiełek Wszechświata tylko kilka zostało odkrytych przez kobiety. Jednak historia tych odkryć jest nader fascynująca.
Maria Skłodowskiej-Curie i polon oraz rad (1898)
Pierwszą kobietą, której nazwisko na trwałe wpisało się w historię odkryć pierwiastków chemicznych jest Maria Skłodowska-Curie. Badając fascynujące promieniowanie uranu odkryte przez Becquerela stwierdziła, że niektóre minerały zawierające ten pierwiastek np. blenda smolista, chalkolit czy autunit wysyłają znacznie silniejsze promieniowanie niż wynikało to z zawartości w ich składzie uranu. Uczona dokonała fenomelnego zabiegu – przeprowadziła syntezę chalkolitu i stwierdziła, że wykazuje on normalną promieniotwórczość, czyli taką jakiej należy się spodziewać ze względu na zawartość uranu w próbce. W związku z powyższym w naturalnym minerale musiała istnieć domieszka nowego, nieznanego nauce pierwiastka. Maria zanotowała: Obie rudy uranu: blenda smolista (tlenek uranu) i chalkolit (fosfat miedzi i uranylu) są o wiele bardziej aktywne niż sam uran. Fakt ów jest godny uwagi i pozwala sądzić, że te minerały mogą zawierać pierwiastek o wiele bardziej aktywny niż uran. Niestety Maria i Piotr nie byli w stanie wyodrębnić potencjalnych pierwiastków chemicznych znanymi wówczas metodami. Ich córka Irena Joliot-Curie wyjaśniała po latach:
Irena Joliot-Curie, b.d., Musée Curie, col. ACJC
Ze względu na to, że jedyną znaną właściwością hipotetycznego ciała [nowego pierwiastka] była jego promieniotwórczość, Piotr i Maria Curie wprowadzili nową metodę pracy, która stała się podstawową w całej radiochemii. Przeprowadzali oni chemiczne rozdzielanie różnych ciał zawartych w minerale i mierzyli promieniotwórczość każdej frakcji. Wkrótce stwierdzili, że promieniotwórczość koncentruje się z jednej strony w siarczkach strącanych z kwaśnych roztworów, z drugiej – w pierwiastkach ziem alkalicznych i niebawem przekonali się o istnieniu dwóch nowych pierwiastków promieniotwórczych: polonu i radu […], wyższych homologów telluru i baru.
Upór Madame Curie doprowadził ją do odkrycia, które zrewolucjonizowała spojrzenie na teorię materii. 18 lipca 1898 roku małżonkowie Curie ogłosili, że odkryli nowy pierwiastek chemiczny, który nazywali polonem (symbol Po, liczba atomowa 84). Donosili:
Przypuszczamy, że ciało, które wyodrębniliśmy ze smółki uranowej, zawiera nieznany jeszcze metal, zbliżony do bizmutu ze swoich właściwości chemicznych. Jeśli istnienie tego metalu się potwierdzi, proponujemy dla niego nazwę polon – od imienia ojczyzny jednego z nas.
Maria i Piotr Curie w laboratorium przy ulicy Cuvier, 1904, Musée Curie, col. ACJC
Jednak na tym nie koniec. W połowie listopada przeprowadzili eksperymenty, dzięki którym otrzymali bardzo promieniotwórczy produkt. Wraz z Gustawem Bémontem otrzymali próbkę zawierającą bar, która była dziewięćset razy bardziej promieniotwórcza niż uran. 26 grudnia 1898 roku ogłosili, że odkryli drugi pierwiastek chemiczny, który nazwali radem (symbol Ra, liczba atomowa 88). W pracy pt. „O nowej silnie radioaktywnej substancji zawartej w blendzie smolistej” napisali:
Wyżej wyszczególnione fakty każą nam przypuszczać, że w tym nowym związku promieniotwórczym znajduje się nowy pierwiastek, który proponujemy nazwać radem. Nowy ten związek zawiera na pewno znaczną ilość baru, mimo to jednak jest on silnie promieniotwórczy. Promieniotwórczość radu musi być, zatem ogromna.
Tak zrodziła się legenda godna najwybitniejszej uczonej.
Ernest Rutherford zauważył, że związki toru nieustannie emitują radioaktywny gaz, który zachowuje właściwości promieniotwórcze przez kilka minut. Nazwał to zjawisko emanacją gazu, a później emanacją torową (ThEm). Uczony pisał: promieniowanie z tlenku toru nie było stałe, ale zmieniało się w najbardziej kapryśny sposób, podczas gdy wszystkie związki uranu emitują promieniowanie w sposób niezwykle stały. Pod kierunkiem Rutherforda ( a właściwie na jego prośbę) Harriet Brooks przeprowadziła serię eksperymentów mających na celu określenie charakteru radioaktywnych emisji toru. Wykazała także, że emanację wysyła również rad. Jej prace dowiodły, że emanacja była gazem o specyficznych właściwościach fizycznych, takich jak na przykład mniejsza masa cząsteczkowa niż masa radu. Brooks wspólnie z Rutherfordem zmierzyła szybkość dyfuzji cząsteczek gazu w powietrza. W 1901 roku uczeni ogłosili pracę pt. „Nowy gaz z raduˮ (Trans. R. Soc. Can., 7, str. 21–25), w której pisali: termin „emanacjaˮ został zastosowany do substancji emitowanej w ten sposób, ponieważ w tamtym czasie nie było dowodów, czy emisja materii była parą substancji, radioaktywnym gazem (nasze podkreślenie) czyli cząstkami materii, z których każda zawiera dużą liczbę cząsteczek. […] Musimy zatem stwierdzić, że emanacja jest w rzeczywistości ciężkimi radioaktywnymi oparami lub gazem. […] specjalne eksperymenty pokazują, że szybko się rozprasza, a także ma charakter gazowy.
Ernest Rutherford, 1908, domena publiczna
Nie ulega wątpliwości, że w 1901 roku Harriet Brooks i Ernest Rutherford udowodnili, że emanacja (dziś zwana radonem, pierwiastek 86) jest radioaktywnym gazem. Należy zauważyć, że Rutherford i Brooks […] opisali swoje wysiłki, aby określić naturę emanacji. Nie można było wyizolować znacznej objętości gazu ani zidentyfikować żadnych nowych linii widmowych. W rezultacie doszli do wniosku, że objętość jakiegokolwiek gazu była niewielka. Wykorzystali urządzenie do dyfuzji gazów jako środek nie tylko potwierdzający, że emanacja jest gazem, ale także w celu uzyskania przybliżonej wartości jego masy cząsteczkowej. Podali (błędnie), że gaz miał masę atomową między 40 a 100. Niemniej jednak fakt, że wartość była znacznie mniejsza niż wartość toru, przekonał ich, że emanacja była wcześniej nieznanym gazem. Nie twierdzili wówczas, że jest to nowy pierwiastek, choć wydaje się, że tę implikację pozostawili czytelnikowi. Jak podkreślają małżonkowie Reyner-Canhamowie (badacze historii odkrycia radonu, biografowie Brooks) Rutherford został przekonany o gazowej naturze emanacji w 1901 roku w wyniku badań przeprowadzonych przez jego pierwszą studentkę, Harriet Brooks.
Lise Meitner i protaktyn (1918)
W 1899 roku André-Louis Debierne odkrył pierwiastek, który nazwał aktynem (89Ac). Był to niezwykle tajemniczy pierwiastek, bowiem charakteryzował się dość krótkim czasem połowicznego zaniku, wynoszący zaledwie trzynaście i pół lat. Powinien zatem już dawno zniknąć z powierzchni Ziemi. Ponieważ jednak wciąż zdradza swoją obecność musiał powstawać w wyniku przemiany promieniotwórczej z innego nieznanego dotąd pierwiastka chemicznego. Pierwiastek ten powinien znajdować się w układzie okresowym pomiędzy torem i uranem (90Th 91X 92U).
Lise Meitner i Otto Hahn w laboratorium, Beriln 1912, domena publiczna
W 1900 roku William Crookes wyizolował nowy pierwiastek jako materiał o wysokim stopniu radioaktywności z uranu. Nie potrafił jednak scharakteryzować go jako nowego pierwiastka chemicznego. Nadał mu nazwę uran X (UX). Nie odniósł on sukcesu bowiem rozpuszczał azotan uranu w eterze, zaś pozostałość roztworu wodnego zawierała w większości mieszaninę dwóch pierwiastków: toru-234 i szukanego protaktynu-234.
W 1909 roku Frederick Soddy z 50 kg uwodnionego azotanu(V) uranylowego otrzymał osad, który wykazywał radioaktywność i emitował cząstki alfa. Według dedukcji uczonego z osadu powstawał w niewielkiej ilości produkt, którego ilość stale i regularnie rosła. Soddy zidentyfikował go jako aktyn (jego obserwacje trwały cztery lata!). Jednak nie potrafił on wyizolować szukanego pierwiastka i podać jego właściwości fizycznych i chemicznych. Warto zauważyć, że cztery lata później Soddy (i niezależnie od niego Polak Kazimierz Fajans) odkrył prawo przesunięć, na podstawie, którego stało się jasne, że pierwiastkiem, z którego powstawał obserwowany przez niego aktyn był poszukiwany pierwiastek 91.
Kazimierz Fajans, 1931, Narodowe Archiwum Cyfrowe, sygn. 1–Z–830
W 1913 roku wspomniany Kazimierz Fajans zaczął prace nad uranem X. Wraz ze swoim doktorantem Osvaldem H. Göhringiem doszedł do wniosku, że jest to mieszanina pierwiastków. Nazwał je uranem X1 i uranem X2. Pierwszy z nich zidentyfikowali jako izotop toru-234, natomiast drugi izotop wchodził w skład szeregu uranowo-radowego i powstaje w wyniku przemiany beta z zidentyfikowanego izotopu toru-234. W związku z tym uran X2 powinien znajdować się dokładnie za torem, a przed uranem, czyli powinien być nowym pierwiastkiem 91. Za pomocą metod analitycznych Fajansowi udało się rozdzielić i wyizolować oba izotopy. Pierwiastek 91 charakteryzował się krótkim czasem połowicznego zaniku, wynoszącym około 1,1 minuty, dlatego uczeni nazwali go brewium (ang. Brevium) od łacińskiej nazwy brevis czyli krótki.
Otto Hahn, 1933, Archiv der Max-Planck_Gesellschaft, Berlin-Dahlem
Wszystkie te zagadki zaczęły w szczególności interesować Lise Meitner, która wspólnie z Ottonem Hahnem rozpoczęła poszukiwania pierwiastka 91. Nadała mu nawet nazwę – Abrakadabra. Meitner i Hahn udoskonalili technikę rozdziału oraz założyli, że nowy pierwiastek powinien mieć właściwości zbliżone do tantalu (pierwiastek 73). Zaczęli – wzorem Marii Skłodowskiej-Curie – badać pechblendę, w której pokładali dużą nadzieję. Hahn i Meitner odkryli nową metodę analityczną umożliwiającą oddzielanie wyizolowanych z pechblendy pierwiastków należących do grupy tantalu z minimalnymi ilościami innych substancji promieniotwórczych.
Lise Meitner, 1912, Archiv der Max-Planck-Gesellschaft, Berlin-Dahlem
Kiedy wybuchła pierwsza wojna światowa Hahn pojechał na front, zaś główne prace nad pierwiastkiem Abrakadabra wykonywała Lise Meitner. W listach do Hahna donosiła o postępach pracy. Pisała między innymi, że otrzymała wystarczającą ilość materiału do badań, że zamówiła specjalne platynowe naczynia odporne na działanie fluorowodoru, że jedna z próbek wykazuje znaczną aktywność, której nie można przypisać żadnemu znanemu pierwiastkowi. Praca, którą wykonała Lise Meitner polegała na izolacji oraz zbadaniu właściwości fizycznych i chemicznych nowego pierwiastka chemicznego, a także wykazaniu, że jest on pierwiastkiem macierzystym aktynu. Uczona długo i bardzo skrupulatnie mierzyła wysyłane promieniowanie przez protaktyn. Na podstawie pomiarów doszła do wniosku, że w wyniku przemiany alfa nowy pierwiastek przekształca się w izotop aktynu. Po żmudnych i bardzo trudnych eksperymentach chemicznych Meitner 19 czerwca 1917 roku napisała do Hahna: Mam dobre wiadomości dotyczące naszej pracy. Preparat nr 9 naprawdę wydaje się istotny, aktywność alfa jest najwidoczniej już stała. Myślę, że mamy tę substancję w ręku. 17 stycznia 1918 roku donosiła: […] aktywność [pierwiastka] jest bardzo słaba, ale można ją zmierzyć z całkowitą pewnością i może być zweryfikowana przez prędkość zaniku… W każdym razie teraz możemy myśleć o bardzo szybkiej publikacji. 16 marca 1918 roku w prestiżowym niemieckim czasopiśmie naukowym, Physikalische Zeitschrift, Lise Meitner i Otto Hahn przedstawili artykuł pt. Macierzysta substancja aktynu, nowy pierwiastek radioaktywny o długim okresie półtrwania. Napisali między innymi: Przypuszczenie, że pechblenda była odpowiednim materiałem wyjściowym okazało się w pełni uzasadnione. Udało nam się odkryć nowy pierwiastek radioaktywny, wykazując jednocześnie, że jest to substancja macierzysta aktynu. Dlatego też proponujemy dla niego nazwę protaktyn. Później nazwę zmienili na protaktyn. Chociaż nie od razu była ona oczywista.
Stefan Meyer, b.d., Archiv der Uniwersitat Wien
Stefan Meyer w liście do Lise pisał: Z Twojego listu wynikają strasznie trudne pytania o protaktyn. Wolałbym nazwy Lisonium, Lisottonium, etc. W związku z tym proponuję symbol Lo, ale niestety one się nie nadają, jeśli ktoś pragnie ogólnej akceptacji… Chociaż mimo iż nadal wolę Lisotto, to wiele bardziej znaczące jest, że został odkryty Pa lub Pn, niż pojawiające się najpiękniejszej nazwy. Otto Hahn wspominał: Z powodu wybuchu wojny nie znaliśmy publikacji Soddy’ego i J. A. Cranstona, która ukazała się w tym samym czasie co nasza i donosiła o substancji macierzystej aktynu. Soddy i Cranston próbowali otrzymać tą substancję z pechblendy poprzez sublimację. Preparaty otrzymywali w wyniku zwiększenia ilości emanacji aktynowej, wykazując wzrastające stężenie aktynu. Przy pewnych założeniach, Soddy i Cranston wyliczyli w przybliżeniu czas półtrwania dla aktynu na 3500 lat. […] Nie mogli jednak określić żadnych informacji o charakterystycznych właściwościach nowej substancji. […] Oryginalnymi odkrywcami pierwiastka byli Fajans i Göhring, dlatego mieli prawo do nadania mu nazwy brewium, ze względu na krótki czas półtrwania. Ale Międzynarodowa Komisja Atomowa nie mogła stosować tej nazwy dla pierwiastka, który my odkryliśmy, ponieważ miał on czas półtrwania wielu tysięcy lat. W związku z tym, w pełni uzasadnione okazało się nazwanie długowiecznego izotopu brewium protaktynem (Pa).
Lise Meitner w laboratorium, Berlin, 1912, Archiv der Max-Planck-Gesellschaft, Berlin-Dahlem
Po długich i trudnych dyskusjach z Fajansem ustalono, że nowy pierwiastek będzie nazywał się protaktyn. A dziś, chociaż doskonale wiadomo, że całą pracę wykonała Lise Meitner, tylko dzięki jej uprzejmości i lojalności wraz z nią za odkrywcę pierwiastka 91 uważa się Ottona Hahna.
Ida Tacke-Noddack oraz mazur i ren (1925/1926)
György von Hevesy, b.d., domena publicznaDirk Coster, b.d., domena publiczna
W 1913 roku brytyjski uczony Henry Moseley przeprowadził systematyczne badania widma promieniowania rentgenowskiego emitowanego przez uprzednio wzbudzone pierwiastki chemiczne. W oparciu o otrzymane wyniki przewidział istnienie brakujących w układzie okresowym pierwiastków o liczbach atomowych 42, 43, 72 i 75. Dzięki jego badaniom Holender Dirk Coster oraz Węgier György von Hevesy pracujący w instytucie Bohra w Kopenhadze odkryli hafn (Hf, liczba atomowa72).
Ida i Walter Noddackowie w laboratorium Physikalisch-Technische Reichsamstalt, Berlin, lata dwudzieste XX wieku, Stadtarchiv Wesel
Ida Tacke-Noddack i jej mąż Walter skupili się na pierwiastkach chemicznych o numerach 43 i 75. Szczególnie ciekawym pierwiastkiem był pierwiastek 43. Na przestrzeni lat wielokrotnie donoszono o jego odkryciu i proponowano różne nazwy: w 1818 roku Polinium (gr. szary), w 1844 roku Pelopium (na cześć Pelopsa syna Tantala), w 1846 roku Ilmenium (od gór Ilmensky), w 1877 roku Davyum (na cześć wybitnego chemika Humphrey’a Davy’ego), w 1896 roku lucium (łac. lux, świato) czy w 1908 roku nipponium (jap. Japonia). Ida przystąpiła do pracy analizując dostępną literaturę naukową. Wspominała – Od wiosny 1923 r. spędziłam dziesięć miesięcy, od wczesnego rana do późnej nocy w Państwowej Bibliotece w Berlinie przeszukując prawie sto lat literatury dotyczącej chemii nieorganicznej. Niemieckie małżeństwo uczonych zaczęło badać rudy manganu i platyny. Ida i Walter najpierw mozolnie rozpuszczali, następnie wytrącali, ekstrahowali i zatężali roztwory zawierające nowe pierwiastki. Później wytrącali je w postaci osadów (siarczków), które redukowali gazowym wodorem, następnie ogrzewali w tlenie otrzymując sublimaty bogate w ren, ale nie mazur. Przy udziale Ottona Berga zastosowali analizę opartą na spektroskopii rentgenowskiej. Otrzymane wyniki wskazywały na obecność obu pierwiastków 43 i 75 w badanych rudach. 11 czerwca 1925 roku Walther Nernst przedstawił wyniki pracy w Pruskiej Akademii Nauk. Komunikat donosił o odkryciu w niobicie i tantalicie nowych pierwiastków 43 i 75, których ilości były rzędu 10–6 do 10–7 grama. Pierwiastek 43 uczeni nazwali Masurium (mazur, symbol Ma) dla uczczenia Mazur ojczystego kraju przodków W. Noddacka, zaś pierwiastek 75 Rhenium (ren, symbol Re) od rzeki Ren (łac. Rhenus) w Nadrenii miejsca urodzenia I. Tacke.
Ida Noddack, b.d., Stadtarchiv Wesel
Warto zauważyć, że równolegle z odkryciem Idy i Waltera nowy pierwiastek znaleźli Anglicy i Czesi. Podczas, gdy ci pierwsi uznali odkrycie Niemców, Czesi byli uparci i zaproponowali dla pierwiastka 75 nazwę pragium (na cześć Pragi). Musieli jednak w końcu ulec, gdyż Ida wysłała im swoje próbki, w których potwierdzono obecność pierwiastka Noddacków. W 1926 roku Ida i Walter wydzielili 2 miligramy czystego renu. Roku później Ida wydzieliła 120 miligramów tego metalu z molibdenitu, a w1928 roku z 660 kg molibdenitu gram renu. Noddackowie określili właściwości pierwiastka i zbadali jego związki. Nie zdołali jednak wydzielić czystego mazuru, ani – co gorsze –odtworzyć jego widma. Ernest O. Lawrence nazwał prawa Noddacków do odkrycia mazuru widocznymi urojeniami i dodawał, że najwyraźniej sobie ten fakt wmówili. Jednakże mazur figurował jako pierwiastek chemiczny w tablicy Mendelejewa i podręcznikach do chemii aż do 1949 roku, kiedy to w Amsterdamie podczas ustaleń konferencji Międzynarodowej Unii Chemii Czystej i Stosowanej (IUPAC) skreślono go z listy pierwiastków. W 1937 roku Carlo Perrier i Emilio Segrè otrzymali pierwiastek 43 w wyniku reakcji syntezy jądrowej, poprzez bombardowanie metalicznego molibdenu (pierwiastek 42) deuteronami (izotopami wodoru) lub neutronami. Nazwali go technetem (symbol Tc, z gr. technetos – sztuczny). W 1967 roku Segrè twierdził, że Noddackowie w kwestii mazuru byli zwyczajnie nieuczciwi.
Ida Noddack w laboratorium, b.d., Stadtarchiv Wesel
Historyk nauki William H. Brock wyjaśnił konkretnie, dlaczego Ida i Walter powinni zostać uznanymi odkrywcami mazuru. W książce Historia chemii napisał:
Ren został łatwo uznany i niezależnie odkryty w tym samym roku przez innych badaczy, natomiast odkrycie mazuru okazało się wątpliwe. Małżonkowie Noddack zdołali wydzielić miligramowe próbki renu z setek kilogramów rud, nie udało się to jednak w przypadku mazuru. W latach trzydziestych, mimo wzmianek o mazurze w podręcznikach i umieszczaniu go w zestawieniach pierwiastków, na ogół uważano, że dane rentgenowskie nie stanowią dostatecznego dowodu istnienia tego pierwiastka. Sądzono, że Noddackowie pośpieszyli się z ogłoszeniem swego odkrycia. Jak dziś wiadomo, pierwiastek 43 (technet) jest produktem rozszczepienia uranu i wykazano, że rudy badane przez Noddacków zawierały uran w ilości umożliwiającej pojawienie się linii mazuru (technetu) w widmach rentgenowskich.
Z perspektywy czasu wydaje się więc słusznym przywrócić mazur do układu okresowego i przypisać pierwszeństwo odkrycia pierwiastka 43 Idzie i Walterowi Noddackom. Czy jest to jednak możliwe?
Marguerite Perey i frans (1939)
Pracownicy Instytutu Radowego w Paryżu w bibliotece, 1930. Siedzą, od lewej: Marguerite Perey, Leonie Razet, Marie-Isabelle Archinard i Sonia Cotelle. Stojący od lewej: Andre Régnier, Alexis Yakimach, Raymond Grégoire, Renée Galabert, Tcheng-Da-Tchang i Frederic Joliot-Curie, Musée Curie, coll. ACJC
Poszukiwania fransu nazywanego eka-cezem były równie długie jak poszukiwanie pierwiastków Noddacków. W 1925 roku Radziecki chemik D. K. Dobroserdov twierdził, że znalazł eka-cez w próbce potasu (radioaktywność z próbki pochodziła z naturalnie występującego radioizotopu potasu-40). Opublikował wyniki pracy, a pierwiastek nazwał russium. Rok później angielscy chemicy Gerald J. F. Druce i Frederick H. Loring analizowali zdjęcia rentgenowskie siarczanu manganu(II). Zaobserwowali linie spektralne, które uważali za eka-cez. Zapowiedzieli odkrycie pierwiastka 87 i zaproponowali nazwę alkalium, gdyż byłby to najcięższy metal alkaliczny. W 1930 roku Fred Allison z Alabama Polytechnic Institute twierdził, że odkrył pierwiastek 87 podczas analizy minerałów polucytu i lepidolitu i zaproponował nazwę virginium. Cztery lata później H. G. MacPherson z UC Berkeley podważył i obalił odkrycie Allisona, co doprowadziło do otwartego sporu uczonych. W 1936 roku rumuński fizyk Horia Hulubei i jego koleżanka Yvette Cauchois przeanalizowali polucyt używając aparat rentgenowski o wysokiej rozdzielczości. Zauważyli kilka słabych linii emisyjnych, które przypuszczalnie należały do pierwiastka 87. Zgłosili swoje odkrycie i zaproponowali nazwę moldavium. Rok później prace Hulubeia zostały skrytykowane przez amerykańskiego fizyka F. H. Hirsha Jr., który odrzucił metody badawcze Hulubeja i Cauchois twierdząc, że analizowali oni linie rtęci lub bizmutu.
Marguerite Perey, 1940, Musée Curie, col. ACJC
W 1935 roku Marguerite Perey uczennica Marii Skłodowskiej-Curie przeczytała artykuł amerykańskich naukowców, którzy donosili, że odkryli promieniowanie beta wysyłane przez aktyn. Perey była sceptyczna względem ich doniesień, bowiem energia cząstek beta nie pasowała do cząstek emitowanych przez aktyn. Miała ona spore doświadczenie z aktynem, gdyż pracowała z nim już ponad siedem lat. Domyślała się, że amerykanie muszą dysponować zanieczyszczoną próbką, w której cząstki beta emituje atom potomny tj. taki, który powstaje z aktynu i pozostaje w badanej przez nich próbce. Chcąc udowodnić swoją hipotezę przystąpiła do pracy przygotowując niezwykle czystą próbkę aktynu-227. Zadanie było czasochłonne i bardzo precyzyjne. Uczona musiała działać szybko, aby w próbce nie powstawały atomy potomne. Jej finezyjne badanie polegało na spostrzeżeniu, że niewielka część – około 1,2% – całkowitej radioaktywności aktynu pochodziła z emisji cząstek alfa. Nikt nie podejrzewał, że aktyn-227 emituje cząstki alfa przekształcając się w pierwiastek 87 o czasie połowicznego zaniku 22 minuty i jednocześnie cząstki beta (98,8%) przechodząc w izotop toru-227 (chociaż pierwsze doniesienia na ten temat pojawiły się już w 1914 roku). Jest to tzw. rozgałęzienie. Powstający w ten sposób izotop pierwiastka 227 Perey nazwała aktynem K (Ac-K).
Andre Debierne, 1940, Musée Curie, col. ACJC
Jej bezpośrednim przełożonym był Debierne, chociaż pracowała w laboratorium kierowanym przez Irène Joliot-Curie. Dlatego też o swoim zaskakującym odkryciu poinformowała najpierw Irène. Zaproponowała nawet nazwę catium, ale Joliot-Curie odradziła jej ją, gdyż mylnie by się mogła kojarzyć z kationem. Idąc wzorem Marii Skłodowskiej-Curie Perey zaproponowała więc nazwę dla nowego pierwiastka frans. W tym samy czasie o odkryciu dowiedział się Debierne. Uważał, że jego pracownica powinna najpierw poinformować o odkryciu jego i poczuł się urażony. Jego złość była tak potężna, że nie chciał uznać odkrycia Perey. Nie trafiały do niego żadne argumenty. Konflikt trwał kilka miesięcy. Ostatecznie zgodził się, aby uznać Perey za odkrywczynię pierwiastka i zaakceptował proponowaną przez nią nazwę frans (87Fr). Uczona w jednym z listów pisała: Mam wielką nadzieję, że frans przyda się do leczenia wcześnie rozpoznanego raka. Moim największym życzeniem jest, aby wykonać to zadanie w przyszłości. Niestety sama padła ofiarą radioaktywności – zmarła na nowotwór 15 maja 1975 roku…
Zalecana literatura:
T. Pospieszny, Pasja i geniusz. Kobiety, które zasłużyły na Nagrodę Nobla, Wydawnictwo Po Godzinach, Warszawa, 2019.
M. Fontani, M. Costa, M. V. Orna, The lost elements. The periodic table’s shadow side, Oxford University Press, New York, 2014.
I. Eichstaedt, Księga pierwiastków, Wiedza Powszechna, Warszawa 1970.
W związku z premierą najnowszej biografii Lise Meitner w języku angielskim autorstwa Andrew Normana: The Amazing Story of Lise Meitner: Escaping the Nazis and Becoming the World’s Greatest Physicist (Pen and Sword History, London 2021), która ukazała się w lipcu bieżącego roku, przypominamy fragment zatytułowany — Podróż po życie — jedynej polskiej biografii Uczonej autorstwa Tomasza Pospiesznego pt. Zapomniany geniusz. Lise Meitner — pierwsza dama fizyki jądrowej (Novae Res, Gdynia 2016).
***
Max von Laue pozyskał bardzo niepokojące informacje. Dowiedział się mianowicie, że Heinrich Himmler wydał zakaz emigracji uczonych z Niemiec. Otto Robert Frisch wspominał: Okupacja „technicznie” zmieniła mnie z Austriaka w Niemca. Moja ciotka, […] która uzyskała sławę poprzez wiele lat pracy, teraz również mogła obawiać się zwolnienia i nie było również plotką, że naukowcy nie będą mogli opuszczać Niemiec[1]. Teraz Meitner groziła nie tylko utrata stanowiska, ale przede wszystkim utrata życia. Zagrożenie było bardzo realne. Dla bezpieczeństwa Lise opuściła swoje mieszkanie i przeniosła się do hotelu Adlon. Pomimo że mogła czuć się samotna i w beznadziejnej sytuacji, była otoczona przez przyjaciół. W maju Bohr wysłał jej oficjalne zaproszenie do Kopenhagi. Niestety nie mogła otrzymać wizy, gdyż jej austriacki paszport stracił ważność. Carl Bosch (1874–1940), który w 1937 roku zastąpił Maxa Plancka na stanowisku Prezesa Towarzystwa Cesarza Wilhelma, za namową Hahna podpisał prośbę do ministra spraw wewnętrznych na wyrażenie zgody dotyczącej legalnej emigracji Meitner. W liście podkreślał jej oddanie dla nauki niemieckiej, międzynarodową sławę i uznanie oraz fakt, że może dokonać wiele ważnych odkryć w fizyce jądrowej. Niestety odpowiedź była jednoznaczna: nie ma możliwości wydania Lise Meitner niemieckiego paszportu. Musi pozostać. Musi równa się zagładzie. Argumentacja była następująca:
[…] Pozwolę sobie zakomunikować Panu, że istnieją polityczne przeciwwskazania w sprawie wystawienia paszportu dla pani profesor Meitner. Uważa się za niepożądane, aby słynni Żydzi wyjeżdżali z Niemiec za granicę, gdzie mogliby działać jako reprezentanci niemieckiej nauki czy wręcz swoim nazwiskiem i doświadczeniem zgodnie ze swoją wewnętrzną postawą szkodzić Niemcom […][2].
Niels Bohr w swoim gabinecie, 1935, domena publiczna
Do Berlina przyjechał z żoną Niels Bohr. Zdawał sobie w pełni sprawę z powagi sytuacji i zaprowadził Meitner do kierownika Instytutu Fizyki, Holendra Petera Debye’a (1884–1966), przebywającego i pracującego w Niemczech od 1909 roku[3]. Lise dowiedziała się od Debye’a, że jeszcze jest czas na ucieczkę i nie ma bezpośredniego pośpiechu. Jednak Bohr był innego zdania. Interweniował wcześniej u holenderskiego fizyka Dirka Costera, który rozpoczął natychmiastową akcję ratunkową. Meitner znała Costera i jego żonę od wczesnych lat dwudziestych, kiedy spędziła u nich kilka tygodni zaraz po wojnie światowej. Coster wspólnie z Hendrikiem A. Kramersem (1894–1952) z Leiden rozpoczął kampanię informowania innych fizyków w całej Holandii, że Lise Meitner potrzebuje pilnej pomocy. W liście do swojego kolegi, Adriaana Fokkera (1887–1972) z Haarlem, napisał:
Lise Meitner prawdopodobnie wkrótce zostanie wyrzucona z Berlin-Dahlem… Byłoby wspaniale, gdyby mogła pracować przez jakiś czas w Holandii… Być może uda nam się poprosić kolegów do regularnych wpłat dla Lise Meitner… Jeśli mógłby pracować w Groningen, można by również przyznać jej roczny grant f. 500 poza funduszami [Uniwersytetu] Groningen… Chciałbym ją mieć tutaj, ale nie zależy to od mojego osobistego zaangażowania…[4]
Lise Meitner i Otto Hahn na krótko przed ucieczką uczonej z Berlina, lato 1938, Archiv der Max Planck-Gesselschaft, Berlin-Dahlem
Do akcji przyłączył się Debye i Paul Rosbaud, który był od lat zatrudniony na stanowisku redaktora naukowego „Naturwissenschaften”. Znał Lise i Ottona osobiście i widział, że jeśli uczona nie opuści Berlina, zginie. Powiadomił swojego przyjaciela w Szwajcarii, który natychmiast wysłał telegram do Meitner: Przyjedziesz na weekend fizyków od 29 czerwca do 1 lipca?[5] W ten sposób fizycy z Danii, Holandii, Szwajcarii i Niemiec robili wszystko, by pomóc pierwszej damie fizyki jądrowej. Wydaje się, że poza świadomością Meitner rozpoczęła się kampania umożliwiająca jej ucieczkę z hitlerowskich Niemiec. Działalność przyjaciół była imponująca. Tymczasem Coster coraz bardziej niecierpliwił się brakiem decyzji rządu w sprawie wizy dla Meitner. 27 czerwca 1938 roku napisał do Fokkera, że podjął decyzję i nie będzie dłużej czekał na działania rządu holenderskiego. Postanowił udać się do Berlina osobiście, poinformować Meitner o możliwości rocznej pomocy finansowej i przywieść ją do Holandii. Fokker z większym dystansem i spokojem napisał do Costera: Nie panikuj! […]Musisz pozwolić jej spokojnie podjąć samodzielną decyzję[6]. Coster jednak sam podjął decyzję. W tym samym czasie rząd holenderski wydał zgodę, żeby Lise bez wizy mogła przekroczyć granicę, o czym powiadomił bezpośrednio zainteresowanych Coster, który 28 czerwca 1938 roku przyjechał do Berlina. Jednak decyzja o wyjeździe – tak jak przewidywał Fokker – należała do Meitner. Uczona wiedziała już, że nie może dłużej czekać. Należało działać. Plan był prosty: Lise musi wyjechać na wakacje, żeby odpocząć od codziennej pracy i zmartwień. Nic nie mogło wzbudzać podejrzeń. Lise nadal więc chodziła codziennie do instytutu, prowadziła badania, rozmawiała z Hahnem i Strassmannem. Musiała mieć nerwy ze stali. Plan ucieczki znali tylko Hahn, von Laue, Debye i Rosbaud. Tajemnica zwiększała i tak olbrzymie napięcie. Meitner powiedziała żonie Plancka i Elisabeth Schiemann o liście Boscha. Nic więcej. Nie mogło być mowy o żadnych pożegnaniach. 4 lipca sytuacja nagle się pogorszyła. Bosch powiadomił Hahna, że restrykcje związane z wyjazdem za granicę uczonych – zwłaszcza Żydów lub politycznie podejrzanych – będą przestrzegane z najwyższą dokładnością. Lise nie mogła się czuć bezpiecznie nawet w hotelu! Debye spotkał się z Meitner i bez trudu przekonał ją, że natychmiast musi uciekać. Coster pozyskał ponownie zgodę ministerstwa na przyjazd uczonej do Holandii bez wizy. Z wydaną zgodą 11 lipca ruszył ponownie do Berlina. Nazajutrz Otto poinformował Lise, że musi wyjechać do Holandii, że wszystko jest załatwione, nie ma kłopotu z wizą i pieniędzmi, a wyjazd musi nastąpić możliwie najszybciej – następnego dnia! Trudno sobie wyobrazić, co działo się w głowie Lise. Musiała zrobić wszytko, aby rola, którą odgrywała, była do końca przekonywująca. Pozostała więc do godziny dwudziestej w instytucie, robiąc korektę pracy. W dzienniku napisała: wcześnie w Instytucie. Hahn powiedział mi, co zaproponowali Coster–Debye. Spotkanie rano Costera z Hahnem. Praca w Instytucie, aż do ósmej w nocy[7]. Następnie z pomocą Hahna i Rosbauda spakowała dwie małe walizki. Musiała zabrać tylko niezbędne rzeczy, które nie wzbudziłby podejrzeń. W końcu jechała tylko na wakacje. Po wojnie Meitner pisała: Tak, aby nie wzbudzać podejrzeń, spędziłam ostatni dzień mojego życia w Niemczech w Instytucie, aż do 8 w nocy robiąc korektę pracy przekazanej przez młodego współpracownika. Później miałam dokładnie 1,5 godziny, aby spakować kilka niezbędnych rzeczy do dwóch małych walizek[8]. Około godziny dwudziestej trzeciej poszła z Hahnem do jego mieszkania, gdzie spędziła ostatnią bezsenną noc w Niemczech. Następnego dnia rano, w środę 13 lipca, Hahn wraz z Rosbaudem udali się do hotelowego pokoju Lise, żeby zabrać jeszcze jedną małą walizkę. Otto wspominał:
Dirk Coster, 1930, domena publiczna
Coster pozostał w Berlinie na noc. Nie mówiąc nikomu, w godzinach wieczornych spakowaliśmy walizkę (tylko Rosbaud i ja byliśmy obecni). O ile dobrze pamiętam, [Lise] spędziła noc przed wyjazdem u nas na Altensteinstrasse; Coster spotkał ją w pociągu. […] Z bojaźnią i drżeniem zastanawialiśmy się, czy dotrze, czy też nie[9].
Wszystko miało wyglądać jak typowy letni wyjazd na wakacje. Rosbaud odwiózł ich na dworzec. Podczas podróży Lise ogarnęła panika i błagała przyjaciół, żeby zawrócili. Byli nieubłagani, spokojni i rzeczowi. Na stacji podczas pożegnania Otto wręczył Lise pierścionek. Dałem jej piękny pierścionek z diamentem, który odziedziczyłem po matce, nigdy go sam nie nosiłem, ale zawsze bardzo ceniłem. Chciałem, żeby miała jakieś zabezpieczenie w razie niebezpieczeństwa[10] – wspominał. Lise dodała: Opuszczałam Niemcy na zawsze z 10 markami w torebce[11]. W dzienniku zanotowała: 13 lipca. Wcześnie pożegnałam Hahna. Pierścień. Spotkałam Costera na stacji. W Nieuwe Schans celnik został poinformowany. Godzina osiemnasta Groningen[12]. Coster robił wszystko, żeby się z nimi nie spotkać, ale dyskretnie wsiadł do pociągu, by razem z nią odjechać ku przyszłości. Hahn pisał, że Lise Meitner była szczególnie narażona na niebezpieczeństwo wielokrotnych kontroli […] w pociągach wyjeżdżających za granicę. Od czasu do czasu ludzi, którzy próbowali wyjechać za granicę, aresztowano w pociągach i zawracano[13]. Drobna, przerażona i skupiona kobieta paląca mnóstwo papierosów i wyczekująca najgorszego. Możemy sobie ją wyobrazić siedzącą przy oknie, patrzącą na mijane krajobrazy i wyczekującą chwili aresztowania…
Pierścionek, należący do Charlotte Hahn, który Otto Hahn wręczył Lise Meitner, [za:] A. Norman, „The Amazing Story of Lise Meitner: Escaping the Nazis and Becoming the World’s Greatest Physicist”, Pen and Sword History, London 2021Po długich siedmiu godzinach pociąg dotarł do granicy z Holandią. Teraz mogło wydarzyć się najgorsze: nazistowscy funkcjonariusze sprawdzali dokumenty, a ona nie miała ważnego paszportu i wizy. Jednak Coster zadbał o wszystko, poprosił wcześniej znajomych urzędników imigracyjnych, aby oficjalne zaproszenie do Hagi było wystarczającym dokumentem wyjazdu Lise zarówno dla nich, jak i dla drugiej strony. Obyło się bez dramatycznych scen – Lise Meitner przekroczyła granicę. Była bezpieczna. Nazajutrz Coster wysłał do Hahna telegram: Dziecko przyszło na świat. 15 lipca Hahn odpowiedział:
Droga Rodzino Costerów,
przede wszystkim chcę pogratulować szczęśliwego przybycia najmłodszego członka rodziny. Oczywiście, jestem bardzo zadowolony z nowin, ponieważ jeszcze do niedawna byliśmy nieco zaniepokojeni. Jak będzie nazywać się ukochana córka? Tutaj nie ma za dużo wiadomości. W laboratoriach wszystko idzie swoim zwykłym biegiem, a urlop zaczyna się jutro, dzięki Bogu…[14]
Lise Meitner, lata 30. XX wieku, domena publiczna
Meitner wspominała dramatyczną ucieczkę z nazistowskich Niemiec jako bardzo traumatyczne przeżycie. Właściwie trzeba sobie uświadomić, że niosła ona ze sobą ocalenie lub utratę życia. Zdecydowanie była to najdłuższa podróż w życiu Lise.
Pojechałam pociągiem do Holandii, rzekomo na tygodniowy urlop. Na granicy holenderskiej, gdy pięcioosobowy nazistowski patrol wojskowy przechodzący przez wagon wziął mój austriacki paszport, którego ważność dawno wygasła, zaczęłam bać się o życie. Byłam tak przerażona, że prawie zamarło mi serce. Wiedziałam, że naziści ogłosili sezon polowania na Żydów, że polowanie trwa. Siedziałam tam 10 minut i czekałam, 10 minut, które wydawały mi się godzinami. Potem wrócił jeden z nazistowskich funkcjonariuszy i bez słowa oddał mi paszport. 10 minut później wysiadłam na terytorium holenderskim, gdzie spotkałam kilku holenderskich kolegów[15].
Zorganizowanie ucieczki oraz sama podróż Lise Meitner na trwałe wryły się w pamięć jej przyjaciół. Nie bez znaczenia pozostaje wielka odwaga i determinacja Dirka Costera. Wolfgang Pauli w telegramie do niego pisał: Uczyniłeś się sławnym z uprowadzenia Lise Meitner jak [z odkrycia] hafnu[16]. Otto Hahn we wspomnieniach napisał: Nigdy nie zapomnę 17 lipca 1938 r.[17] Nigdy nie zapomniała go także Meitner. Ocaliła życie, lecz straciła pracę, dom, tożsamość narodową, niezależność. Została więźniem systemu. W Niemczech uznano, że profesor Lise Meitner, która była członkiem naukowym Instytutu od 1914 r. i od początku kierowała jego Wydziałem Fizyczno-Radioaktywnym, przeszła z dniem 1 października 1938 r. w stan spoczynku[18].
[2] K. Hoffmann, „Wina i odpowiedzialność…”, op. cit., str. 133.
[3] Peter Debye sam niebawem musiał zatroszczyć się o swoją pozycję, otrzymał bowiem propozycję przyjęcia obywatelstwa niemieckiego lub napisania prohitlerowskiej książki. Miał to być akt lojalności wobec Hitlera. Debye odrzucił obie propozycje i pod pretekstem gościnnych wykładów wyjechał do USA.
[13] P. Rife, „Lise Meitner…”, op. cit., str. 172.
[14] F. Krafft, „Lise Meitner…”, op. cit., str. 836.
[15] R. Rhodes, „Jak powstała bomba atomowa”, op. cit., str. 210.
[16] R. Sime, „Lise Meitner…”, op. cit., str. 205.
[17] O. Hahn, „My Life”, op. cit., str. 149. Błąd Hahna. Musiało chodzić o 13 lipca [patrz:] K. Hoffmann, „Wina i odpowiedzialność…, op. cit., str. 133.
[18] K. Hoffmann, „Wina i odpowiedzialność…”, op. cit., str. 133.
Ostatnie dni grudnia 1939 roku należały do Lise Meitner i Ottona Hahna, którzy wymieniając niezwykle intensywnie korespondencję rozpisywali się o jednym z najważniejszych wydarzeń w historii nauki. O rozszczepieniu jądra atomowego.
Zapraszamy do lektury fragmentu książki Tomasza Pospiesznego pt. Zapomniany geniusz. Pierwsza dama fizyki jądrowej, Novae Res, Gdynia 2016.
***
Teraz Hahn musiał się spieszyć. Wyniki były może do końca niezrozumiałe, a wyjaśnienie dalekie, ale trzeba było się spieszyć. W Paryżu ta „przeklęta baba”, Irène Joliot-Curie, mogła mieć rację z lantanem i dreptała tuż za Hahnem. Kto wie, może równo z nim. Na gotowy maszynopis Hahn naniósł szybkie poprawki. W ostatnim momencie, uzgadniając to z Fritzem, zmienił tytuł na „Odkrycie izotopów metali alkalicznych powstających przy napromieniowaniu uranu neutronami i ich zachowanieˮ. W tej subtelnej zmianie – izotopów metali alkalicznych – ujął rad i bar, bowiem oba pierwiastki należą do metali alkalicznych. 22 grudnia oryginalny maszynopis odebrał Paul Rosbaud (redaktor „Naturwissenschaften”), a Hahn wrzucił do skrzynki pocztowej kopię zaadresowaną do Lise Meitner. W ciągu doby tekst pracy Hahna i Strassmanna przeczytały tylko te dwie osoby:
[…]Gdy wykonaliśmy odpowiednie badania promieniotwórczych próbek baru, które nie zawierały żadnych produktów późniejszych rozpadów, wyniki były zawsze negatywne. Substancja promieniotwórcza rozłożona była równomiernie we wszystkich frakcjach baru. […]Doszliśmy do wniosku, że nasze „izotopy radu” mają właściwości baru. Jako chemicy właściwie powinniśmy stwierdzić, że nowe produkty nie są radem, lecz barem. Żadne inne pierwiastki oprócz radu i baru nie wchodzą w rachubę.[…]
[…]Jako chemicy powinniśmy w istocie zmienić podany wyżej schemat rozpadu i wstawić symbole Ba [bar] , La [lantan] , Ce [cer] na miejsce Ra [rad] , Ac [aktyn] , Th [tor]. Jednakże jako „chemicy jądrowi”, pracujący w dziedzinie bardzo zbliżonej do fizyki, nie możemy zdobyć się na podjęcie tak drastycznego kroku, który byłby sprzeczny z wszystkimi dotychczas obowiązującymi prawami fizyki jądrowej. Być może wskutek szeregu niezwykłych zbiegów okoliczności otrzymaliśmy fałszywe wskazania[1].
Artykuł autorstwa niemieckich uczonych musiał wzbudzać kontrowersje. Po pierwsze, praca ta potwierdzała przypuszczenia Idy Noddack, która głośno i samotnie kwestionowała wcześniejsze prace Fermiego oraz zespołu Hahn–Meitner–Strassmann. Po drugie, ostatecznie przyznawała rację trudnej i zawiłej interpretacji doświadczeń przeprowadzonych przez Irène Joliot-Curie i Pavlé Savića. Po trzecie, podważała wcześniejsze badania nad transuranowcami, które zaowocowały przecież wieloma publikacjami grupy berlińskiej. Wreszcie nikt nie miał pewności, a wręcz przeciwnie: całą masę wątpliwości, że atom uranu jakimś sposobem przekształca się w atom baru. Hahn cały czas rozmyślał o wynikach ostatnich doświadczeń. 27 grudnia zatelefonował do Rosbauda z zapytaniem, czy można jeszcze dodać krótki akapit uzupełniający wnioski.
Jeśli chodzi o „grupę transuranowców”, to pierwiastki te są chemicznie powiązane, ale nie identyczne z ich niższymi homologami renu, osmu, irydu i platyny.Nie zostały jeszcze wykonane eksperymenty, które by potwierdzały, że mogą one być chemicznie identyczne z jeszcze niższymi homologami mazurem [obecnie technet] , rutenem, rodem, palladem. […]Suma mas atomowych Ba + Ma [mazur] , na przykład, 138+101 wynosi 239![2]
I ponownie Hahn szukał poparcia dla swoich pomysłów u Lise Meitner. Dzień później napisał do niej i Frischa list[3] dotyczący dołączonego akapitu. Korespondencja była dynamiczna (skoro tak intensywnie pracowali na odległość, co mogłoby się wydarzyć, gdyby Lise nie musiała emigrować?).
28 grudnia 1938 roku
Chcę Ci jeszcze szybko napisać parę słów o moich fantazjach dotyczących Ba, etc. Może w Kungälv jest z Tobą Otto Robert i może omówicie ten problem przez chwilę. Wysłaliśmy Tobie rękopis naszej pracy*. […]Czy byłoby możliwe, aby uran 239 rozpadł się na 1 Ba i 1 Ma? Ba 138 i Ma 101 dają razem 239. Nie musi być akurat taka liczba masowa. Mogłoby też być 136 + 103, czy coś podobnego. Oczywiście nie zgadzają się liczby atomowe. Kilka neutronów musiałby się przemienić w protony, aby uzyskać takie ładunki. Czy to energetycznie jest możliwe? Wszystko inne jest udowodnione,[…]wówczas transuranowce „ausenium” i „hesperium” [pierwiastki 93 i 94] znikną. Nie wiem, czy to by mnie bardzo smuciło, czy nie*[4].
Było to intrygujące stwierdzenie. Jeśli Hahn miał rację, to odkrył zupełnie nowe zjawisko i jednocześnie przekreślił lata wspólnych badań z Meitner. Swoimi badaniami podważył istnienie transuranowców! Powodowało to znaczne zamieszanie w fizyce i chemii jądrowej. Przekreślało prace Fermiego i jego rzymskiej grupy, przekreślało prace Meitner i Hahna. Nieco oszołomiona Lise wyznała:
Nie mogliśmy tego zauważyć. To jest zupełnie niespodziewane. Hahn jest dobrym chemikiem i ufałam, że jeśli zidentyfikował jakieś pierwiastki, to miał rację. Kto mógłby pomyśleć, że chodzi o coś znacznie lżejszego?[5]
Kiedy Hahn i Strassmann przeprowadzali pierwsze doświadczenia z neutronami i uranem, Lise Meitner obchodziła pierwsze Boże Narodzenie na emigracji. Z dala od rodziny, przyjaciół. Z dala od domu. Jedyną bliską osobą, która mieszkała w Szwecji, była Eva von Bahr-Bergius, z którą Meitner zaprzyjaźniła się jeszcze w latach dwudziestych. Eva wspólnie z mężem Niklasem Bergiusem (1871–1947) wybudowała piękny dom w Kungälv, oddalonym około dwadzieścia kilometrów od Göteborga, do którego zaprosiła na święta bożonarodzeniowe Meitner. Uczona chyba z radością przyjęła zaproszenie, tym bardziej że miała się tam spotkać z ukochanym siostrzeńcem Ottonem Robertem. Frisch – podobnie jak ciotka – był uchodźcą pracującym w Kopenhadze pod opieką Nielsa Bohra. Niestety święta 1938 roku były dla nich obojga bardzo przykre i smutne. Spędzali je z dala od rodziny i nie wiedzieli, czy osoby bliskie ich sercom nadal żyją. Od czasu aresztowania ojca Frischa nie było także kontaktu z jego matką.
Meitner zatrzymała się w przytulnym pensjonacie i z niecierpliwością oczekiwała na swojego siostrzeńca. Pojawił się wieczorem, zmęczony podróżą. Nazajutrz podekscytowana Meitner zaczęła relacjonować siostrzeńcowi doświadczenia Hahna. Frisch początkowo był bardzo sceptyczny wobec opowieści ciotki. W tym czasie zajmował go problem magnetycznych właściwości neutronów i miał nadzieję, że przedyskutuje go z Lise. Ta jednak nie dawała za wygraną. Zmusiła siostrzeńca, by przeczytał list Hahna z 19 grudnia. Po pierwszej lekturze listu Frisch nie był nastawiony przychylnie:
– Nie, Hahn był zbyt dobrym chemikiem. Ale jak bar może tworzyć się z uranu?[7]
– Ale to niemożliwe! Nie można jednym uderzeniem odłupać od jądra stu cząsteczek. Nie można go nawet przeciąć. Wystarczy oszacować siły jądrowe, wszystkie te wiązania, które musisz naraz zerwać – to fantazja. To zupełnie niemożliwe, by coś takiego mogło się z jądrem zdarzyć[8].
Uczona była przekonana, że nie może być mowy o błędzie. Błędy mogła popełniać Irène Joliot-Curie, ale nie współpracownicy jej, Lise Meitner. Wybrali się na wspólny spacer. Frisch założył narty, a ciotka towarzyszyła mu pieszo. Kiedy siostrzeniec wyraził obawę, że Lise za nim nie nadąży, odpowiedziała, że szybkie chodzenie ją odmładza i utrzymuje w ruchu[9]. Po latach Frisch wspominał:
[…]Usiedliśmy oboje na pniu drzewa (wszystkie dyskusje miały miejsce, gdy szliśmy przez las w śniegu, ja na moich biegówkach, a Lise Meitner (zgodnie z wcześniejszym zapewnieniem, szła równie szybko bez nart) i zaczęliśmy wykonywać obliczenia na skrawkach papieru[10].
Jak może z uranu powstać bar? Nikomu nigdy nie udało się oderwać od jądra żadnych fragmentów większych niż protony czy jądra helu (cząstki alfa) i należało odrzucić myśl, że możliwe jest oddzielenie naraz wielu takich cząstek.[…]Wykluczone również, by jądro uranu po prostu pękło. Naprawdę, jądro to nie krucha bryłka, którą można rozłupać lub przełamać. Bohr podkreślał, że jądro bardziej przypomina kroplę cieczy[11].
Rzeczywiście model kroplowy jądra atomowego zaproponowany przez Bohra umożliwił wyjaśnienie zagadki Lise i Robertowi. Frisch podsumowywał:
Powoli zdaliśmy sobie sprawę z tego, że rozszczepienie uranu na dwie w przybliżeniu równe części… należy ująć z innej strony. Obraz byłby taki… jądro atomu zmienia stopniowo pierwotny kształt, wydłuża się, zwęża pośrodku, po czym dzieli się na dwie połowy[12].
Im większy ładunek w jądrze atomowym, tym większa jego niestabilność. Uran ma aż 92 protony, zatem jest niestabilny (protony odpychają się, przez co niestabilność jądra wzrasta). Dlatego w przyrodzie nie ma naturalnie występujących pierwiastków o liczbie protonów większej niż 92. Wystarczył jeden jedyny neutron, który powodował zwiększenie energii jądra, wskutek czego jądro zaczęło drgać i w efekcie pękać. Powstające dwa nowe jądra oddalają się od siebie z dużą prędkością. Ich masa było nieco mniejsza niż jądro macierzyste, a ów ubytek masy zgodnie z równaniem Einsteina E = mc2 przekształcał się w energię wynoszącą 200 MeV![13] Frisch wspominał:
Lise Meitner obliczyła, że dwa jądra powstałe w wyniku podziału jądra uranu będą lżejsze niż pierwotne jądro uranu o około jednej piątej masy protonu… Zgodnie z formułą Einsteina E = mc2… jedna piąta masy protonu jest równoważna 200 MeV[14].
24 grudnia 1938 roku w przepięknie zaśnieżonym lesie w odległej Szwecji Meitner wspólnie ze swoim siostrzeńcem wyjaśniła jedną z zagadek Matki Natury. Wszystko stało się jasne. Lise napisała do Hahna, ale jeszcze nie wyznała mu, że wspólnie z Frischem odkryła rozwiązanie.
29 grudnia 1938
Drogo Otto,
bardzo dziękuję za Twój list z 28… Wyniki Ra-Ba są bardzo ekscytujące. Otto R. i ja łamiemy sobie głowy; niestety nie dostałam jeszcze maszynopisu, ale właśnie posłałam po niego i mam nadzieję otrzymać go jutro. Wtedy będziemy mogli o tym lepiej pomyśleć.
1 stycznia 1939, godz. 12:30
Drogi Otto,
rok zaczynam listem do Ciebie. Może to być dobry rok dla nas wszystkich. Przeczytaliśmy i przemyśleliśmy bardzo dokładnie Twoją pracę, ale czy energetycznie byłoby możliwe, żeby takie ciężkie jądro pękało. Wprawdzie Twoja hipoteza o powstawaniu Ba i Ma jest niemożliwa z kilku powodów[15].
[10] O. R. Frisch, „What Little I Remember”, op. cit., str. 116.
[11] R. Rhodes, „Jak powstała bomba atomowa”, op. cit., str. 230.
[12] R. Jungk, „Jaśniej niż tysiąc słońc”, op. cit., str. 62.
[13] 200 milionów eV (elektronovoltów). Energia z jednego atomu nie oszałamia, ale z jednego grama uranu już tak. Znajduje się w nim bowiem 2,53 x 1022 atomów!
[14] N.-T. H. Kim-Ngan, „Niedoceniony przez komitet Nagrody Nobla…”, op. cit., str. 20.
[15] R. L. Sime, „Lise Meitner…”, op. cit., str. 240.
Harriet Brooks była jedną z najwybitniejszych fizyczek jądrowych badającą przemiany jądrowe i radioaktywność. Uważana jest za pierwszą kanadyjską uczoną zajmującą się fizyką jądrową. Współpracowała z ikonami epoki: Josephem Johnem Thomsonem, Ernestem Rutherfordem i Marią Skłodowską-Curie. Rutherford uważał zresztą, że dorównuje ona zdolnościami i geniuszem Marii Curie. Należy do pierwszych osób, które odkryły radon i próbowały określić jego masę atomową. Brooks przeprowadziła serię eksperymentów mających na celu określenie charakteru radioaktywnych emisji z toru. Przypisuje się jej także odkrycie koncepcji odrzutu atomowego. Eksperymenty te stanowiły jedną z podstaw rozwoju nauki o technologii jądrowej.
Lise Meitner
(1878–1968)
Lise Meitner, [za:] www.austriaart.plAlbert Einstein mówił o niej: Jest naszą Madame Curie i to bardziej utalentowaną niż Madame Curie. I nie powinno to dziwić. Jej sukcesy naukowe były zaskakujące. Była współodkrywczynią odrzutu jądra atomowego, kilku naturalnych izotopów promieniotwórczych i trwałego izotopu protaktynu. Samodzielnie zbadała właściwości fizyczne wielu substancji promieniotwórczych, rozkład energii promieniowania beta, promieniowanie beta i gamma, odkryła zjawisko nazywane dziś zjawiskiem Augera. Prawidłowo zinterpretowała doświadczenie wykonane przez Ottona Hahna i Fritza Strassmanna, obliczyła energię wyzwalaną w tym procesie oraz przewidziała łańcuchową reakcję jądrową. Lise Meitner z całą pewnością zasłużyła na Nagrodę Nobla, której pomimo ogromnych zasług nigdy nie dostała.
Marietta Blau
(1894–1970)
Marietta Blau, domena publiczna
Marietta Blau pozostaje do dziś mało znaną i prawie zapomnianą badaczką, która położyła podwaliny pod współczesną fizykę cząstek elementarnych. Opracowała fotograficzną metodę detekcji cząstek. Dzięki jej badaniom i pomysłowości po raz pierwszy
zastosowano fotograficzne emulsje jądrowe, które były użyteczne do obrazowania i dokładnego pomiaru cząstek (głównie cząstek alfa i protonów) oraz zdarzeń jądrowych o wysokiej energii. Jako pierwsza uczona użyła emulsji jądrowych do wykrywania neutronów, co pozwoliło na opracowanie metody dokładnego badania reakcji wywołanych przez zjawiska promieniowania kosmicznego. Jej prace znacznie przyspieszyły rozwój fizyki cząstek. Niestety nie przyznano jej Nagrody Nobla, chociaż otrzymał ją Cecil Powell za użycie światłoczułej emulsji oraz wytworzenie emulsji jądrowej, dzięki której badał procesy jądrowe.
Ida Noddack
(1896–1978)
Ida Noddack-Tacke, Stadtarchiv Wesel
Jedna z najwybitniejszych uczonych XX wieku była obdarzona nie tylko niezwykłymi zdolnościami analitycznymi, ale także ponadprzeciętną intuicją. Wyjątkowo precyzyjna i ambitna, wyprzedzała swój czas o kilka pokoleń. Wraz z mężem odkryła dwa
pierwiastki chemiczne – ren i mazur (obecna nazwa technet). Niestety, odkrycie drugiego nie zostało potwierdzone, choć dziś coraz częściej słychać głosy, że niesłusznie. Ida Tacke-Noddack jako pierwsza podała prawidłową interpretację eksperymentu Fermiego, jednak jako kobieta – i tylko dlatego – została zignorowana przez męskie środowisko naukowe. Czas pokazał, że miała rację.
Chien-Shiung Wu
(1912–1997)
Chien-Shiung Wu, domena publiczna
Była jedną z największych specjalistek w zakresie radioaktywności. Pracowała przy Projekcie Manhattan nad wzbogaceniem uranu. Do jej największych sukcesów naukowych należy zaliczyć zaprojektowanie i wykonanie w 1957 roku eksperymentu, którym potwierdziła hipotezę dwóch amerykańskich fizyków Tsung-Dao Lee i Chen Ning Yanga z 1956 roku. Przewidzieli oni teoretycznie, że w rozpadzie beta łamana jest parzystość. Była nazywana Pierwszą Damą Fizyki. I pomimo wielkiej pracowitości, oddania nauce, pomysłowości i znacznych osiągnięć nie otrzymała Nagrody Nobla, podczas gdy Lee i Yang zostali jej pierwszymi chińskimi laureatami w 1957 roku. Na pocieszenie Chien-Shiung Wu była pierwszą osobą, która otrzymała Nagrodę Wolfa z fizyki.
_____________________
T. Pospieszny, Pasja i geniusz. Kobiety, które zasłużyły na Nagrodę Nobla, Wydawnictwo Po Godzinach, Warszawa 2019.
Lise Meitner to uczona, która otrzymała w sumie 48 nominacji do Nagrody Nobla (29 nominacji z fizyki i 19 z chemii)! Mimo tego, nigdy nie przyznano jej tej prestiżowej Nagrody. Jej ogromny wkład w prace Ottona Hahna, jej udział w odkryciu rozszczepienia jądra atomowego nigdy nie został uwzględniony przez Szwedzką Akademię Nauk.
Zapraszamy do lektury fragmentu rozdziału „Rozszczepienie atomu i zapomnienie” z książki Tomasza Pospiesznego pt. „Pasja i geniusz. Kobiety, które zasłużyły na Nagrodę Nobla”.
***
Komisja Akademii Nauk w Sztokholmie ogłosiła w 1945 roku, że Nagrodę Nobla z chemii za rok 1944 otrzymał Otto Hahn „za odkrycie rozszczepienia ciężkich jąder”. Świat nauki był niezwykle zaskoczony. Nikt nie kwestionował wartości pracy Hahna, ale wszystkich zaskoczył brak nagrody dla Meitner. Niels Bohr uważał, że Nagrodę Nobla z chemii powinni otrzymać Hahn i Strassmann, natomiast z fizyki Meitner i Frisch. Amerykański fizyk Arthur Compton (1892–1962) mówił: „profesor Hahn i Meitner powinni zostać nagrodzeni odpowiednio za prace nad identyfikacją procesu rozszczepienia jądra oraz za wykazanie ogromnej ilości energii uwolnionej w trakcie rozszczepienia”. Weizsäcker powiedział: „Nie sądzę, żeby ktokolwiek z nas był w tym czasie innego zdania – Hahn i Meitner powinni otrzymać Nagrodę […]”. James Franck uzasadniał:
Nie muszę podkreślać wagi tego odkrycia, które zapewne jest największym odkryciem w fizyce ostatnich dziesięciu lat, ale chciałbym wyjaśnić, dlaczego myślę, że Hahn i Meitner powinni być uhonorowani razem… [Meitner] nie współpracowała przy publikacji Hahna i Strassmanna, która w zasadzie zawierała rozwiązanie, ale Hahn nie wyciągnął sam wniosku o konsekwencjach. Lise Meitner zrobiła to z Frischem; była pierwszą, która zauważyła wagę tego odkrycia oraz napisała o następstwach, że tzw. produkty rozszczepienia odrywają się od innych, wytwarzając ogromną energię. Ona i Frisch byli także pierwszymi, którzy zaobserwowali ten fakt podczas eksperymentu183.
Trudno się nie zgodzić z opinią, że „osiągnięcia naukowe całego życia Lise Meitner były uwieńczone Nagrodą Nobla dla Ottona Hahna”. Pierwszą wspólną nominację do noblowskiego wyróżnienia z chemii uczeni otrzymali w 1924 roku od austriackiego chemika Heinricha Goldschmidta185. Rok później powtórzył on swoją nominację, wsparty głosem Fajansa. Fajans nominował samą Meitner także w 1946 roku. Z kolei Planck zgłaszał Meitner i Hahna do Nagrody Nobla z chemii w latach: 1929, 1930, 1933, 1934, 1936 i 1937. Bohr zaproponował kandydaturę jej i Frischa w latach 1947 i 1948, a z fizyki w 1946 roku. Theodor Svedberg (1884–1971) zgłosił Lise i Ottona w 1939 roku. Podsumowując swój wybór, napisał:
[…] Wydaje się, że dzielenie Nagrody pomiędzy Hahnem i Meitner za odkrycie rozszczepienia uranu lub wspólną ich pracę nad produktami rozszczepienia uranu nie powinno być kwestionowane. Dlatego podział Nagrody mógłby również zostaćzaproponowany w dużym stopniu w odniesieniu do całej ich wspólnej pracy w dziedzinie promieniotwórczości.
Z kolei pierwszą nominację z fizyki uczeni otrzymali w 1937 roku od Heisenberga i von Lauego. „Jestem bardzo przychylny wnioskowi proponującemu pannę Meitner (ponownie) do Nagrody Nobla. Już wcześniej, w zeszłym roku, przedstawiłem taką propozycję, sugerując dzielenie nagrody z chemii pomiędzy Hahna i Meitner” – pisał von Laue. Franck nominował obu uczonych w latach: 1940, 1941, 1943, 1946, oraz samą Meitner w 1956 roku. Wśród innych nominujących należy wymienić Costera (1940) i Borna (1954, 1964, 1965) czy Józefa Rotblata (1959, 1961). W 1954 roku Born pisał o Lise: „Jest ona jednym z czołowych ekspertów w dziedzinie radioaktywności i chociaż od jej najważniejszych odkryć minął już jakiś czas, proponuję ją, ponieważ do niedawna wykonywała znakomitą pracę”. Natomiast Rotblat argumentował:
Chociaż eksperymenty, które doprowadziły do rozdzielenia i izolacji produktów rozszczepienia, zostały przeprowadzone przez profesora Hahna, ogólnie przyjmuje się, że to Frisch i Meitner opisali proces jako rozszczepienie jądra i poprawnie je zinterpretowali. Frisch i Meitner są zatem prawdziwymi odkrywcami rozszczepienia jądrowego.
Jeszcze raz, w 1964 roku, Born dowodził:
W 1955 roku zaproponowałem [kandydaturę] profesora Jensena i Marię Goeppert-Mayer […]. Nie powtórzyłem tej sugestii, ponieważ zdałem sobie sprawę, że szanse na przyznanie
kobiecie nagrody są niewielkie, skoro Lise Meitner nie można znaleźć wśród laureatów Nagrody Nobla. […] Poprzez przyznanie Nagrody Marii Goeppert-Mayer, którą bardzo podziwiam, sytuacja uległa zmianie. […] Dlatego Komitet powinien uhonorować Lise Meitner nagrodą.
Niestety Hahn nie miał w sobie takiej determinacji. Nominował on Lise jeden raz w 1948 roku do nagrody z fizyki… W sumie Meitner była nominowana do Nagrody Nobla z fizyki dwadzieścia dziewięć razy, z chemii dziewiętnaście; otrzymała więc łącznie czterdzieści osiem nominacji! Prawdopodobnie Akademia nie uznała udziału Meitner w odkryciu w 1944 roku dlatego, że podczas eksperymentalnej identyfikacji baru nie przebywała w Berlinie. Inną dość istotną przyczyną było blokowanie kandydatury Meitner przez Mannego Siegbahna. Uczony wpływał na przyznawanie Nagrody Nobla z fizyki i z pewnością mógł skutecznie blokować kandydaturę Lise, między innymi z obawy przed możliwością zwiększenia się prestiżu naukowego uczonej. Bohr i von Laue wierzyli, że gdyby Lise wyemigrowała do innego kraju niż Szwecja, otrzymałaby Nagrodę Nobla. Dirk Coster w liście do uczonej napisał:
Otto Hahn laureatem Nagrody Nobla! Z całą pewnością na to zasłużył. Jednak szkoda, że w 1938 roku pomogłem Ci uciec z Berlina. W przeciwnym wypadku też byłabyś laureatką. Co byłoby z pewnością bardziej sprawiedliwe.
Sime trafnie podsumowuje, że „prywatnie Meitner była w cieniu Hahna, ale jego publiczny wizerunek pozostał w jej cieniu”. Dziś, przeszło siedemdziesiąt lat później, można z dużym prawdopodobieństwem wyjaśnić, dlaczego Lise Meitner została pominięta przez komitet noblowski. Historycy nauki twierdzą między innymi:
Lise Meitner nie została uwzględniona w 1944 roku, ponieważ struktura komitetów Nobla była źle przystosowana do oceny pracy interdyscyplinarnej; ponieważ członkowie komisji chemicznej nie byli w stanie lub nie chcieli uczciwie ocenić jej wkładu; a także dlatego, że podczas wojny szwedzcy naukowcy opierali się na własnych ograniczonych kompetencjach. Wykluczenie Meitner z udziału w nagrodzie z chemii można podsumować jako mieszankę uprzedzeń dyscyplinarnych, politycznej tępoty, ignorancji i nieuzasadnionego pośpiechu. Nagroda chemiczna dla samego Hahna była pod wieloma względami nierozważną decyzją. W efekcie z odkrycia rozszczepienia usunięto fizykę. To z kolei, jak się wydaje, zawęziło zbytnio ocenę pracy Meitner i Frischa w 1946 roku, która została ponownie uznana za niesprawiedliwą, być może po części z powodu rywalizacji ze szwedzką społecznością fizyków. […] Bez względu na to, czy Meitner zasługiwała na Nagrodę Nobla czy nie, nie zasłużyła na to, co dostała: jej reputacja i pozycja naukowca zostały oczernione w procesie oceny przyznania Nagrody Nobla, o którą nigdy nie poprosiła. Ale nic z tego nie rozgoryczało Meitner. Skarżyła się niewiele i dużo wybaczyła.
Jeśli chodzi o granice pomiędzy fizyką i chemią, to chyba najtrafniej określiła je Maria Goeppert-Mayer:
Cóż, Hahn był oczywiście chemikiem z wykształcenia. Rozróżnienie pomiędzy chemią i fizyką nie jest łatwe do określenia. Myślę, że jedynym wyraźnym rozróżnieniem jest to, czy byłeś na wydziale chemii czy na wydziale fizyki. I to jest prawie wszystko. Zawsze były to różne budynki. Chemia była w jednym miejscu, a fizyka w innym, a chemia fizyczna w jeszcze innym.
Sama Meitner uważała, że:
Hahn z pewnością zasłużył na Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii. Naprawdę nie ma co do tego wątpliwości. Ale wierzę, że Frisch i ja przyczyniliśmy się nieznacznie do wyjaśnienia procesu rozszczepienia uranu, a także, że wytwarza się tak wiele energii. […] Z tego powodu uważam za niesprawiedliwe, że w gazetach byłam nazywana Mitarbeiter [współpracownikiem] Hahna w tym samym sensie co Strassmann.
W liście do żony Bohra, Margrethe, (1890–1984) Lise napisała:
Hahnowie przyjadą na ceremonię w początkach grudnia. Oczywiście czekam na niego, ale to spotkanie nie będzie łatwe. Podobnie jak to, że muszę uczestniczyć w bankiecie, czego wcześniej nie robiłam. Ale jeśli nie pójdę na uhonorowanie Hahna, to obawiam się, że mogę być źle zrozumiana.
Napisała też do Hahna karteczkę: „Szansa, że mogę zostać Twoją koleżanką noblistką jest ostatecznie rozstrzygnięta. Jeśli jesteś zainteresowany, mogę powiedzieć Ci coś na ten temat”. Oczywiście nie odpowiedział. Przyjaciółce Eve von Bahr-Bergius skarżyła się: „to bardzo bolesne, że w wywiadach [Hahn] nie powiedział o mnie ani słowa, nie mówiąc już o naszych trzydziestu latach wspólnej pracy”. Natomiast do Jamesa Francka pisała: „Jestem częścią tłumionej przeszłości, Hahn nigdy w żadnym z wywiadów dotyczących jego pracy nie wspomniał naszych długich lat wspólnej pracy ani nawet mojego imienia”. Hahn otrzymał 121 tysięcy koron szwedzkich, z czego 10 tysięcy koron przekazał Strassmannowi, Lise Meitner zaś sumę, której nigdy nie ujawniono. Przekazała ona ten „napiwek” Komitetowi Atomistyki w Princeton, którym kierował Albert Einstein.
Albert Einstein mówił o niej — »Jest naszą Madame Curie i to bardziej utalentowaną niż Madame Curie». I nie powinno to dziwić. Jej sukcesy naukowe były zaskakujące. Była współodkrywczynią odrzutu jądra atomowego, kilku naturalnych izotopów promieniotwórczych i trwałego izotopu protaktynu. […] Odkryła zjawisko nazywane dziś zjawiskiem Augera […], prawidłowo zinterpretowała doświadczenie wykonane przez Hahna i Strassmanna, obliczyła energię wyzwalaną w tym procesie oraz przewidziała łańcuchową reakcję jądrową. Lise Meitner z całą pewnością zasłużyła na Nagrodę Nobla, której pomimo ogromnych zasług nigdy nie dostała.
Tomasz Pospieszny, Pasja i geniusz. Kobiety, które zasłużyły na Nagrodę Nobla, Wydawnictwo Po Godzinach, Warszawa 2019, s. 159.
Lise Meitner, fotografia dzięki uprzejmości Lotte Meitner-Graf, www.lottemeitnergraf
11 lutego minęła osiemdziesiąta rocznica opublikowania przez Lise Meitner i jej siostrzeńca Ottona Roberta Frischa artykułu, który zmienił oblicze fizyki i chemii jądrowej. Z tej okazji przedstawiamy fragment książki Tomasza Pospiesznego pt. Zapomniany geniusz. Lise Meitner – pierwsza dama fizyki jądrowej.
6 stycznia w Naturwissenschaften ukazał się artykuł autorstwa Ottona Hahna i Fritza Strassmanna o dziwnym zachowaniu uranu pod wpływem bombardowania neutronami. Jak podaje Klaus Hoffmann nie padł tam jeszcze termin „rozszczepienie atomu”… 10 stycznia Hahn napisał do Lise kolejny list, w którym relacjonował, że nasz Ra z toru także jest Ba! Eksperyment, który zrobiliśmy wskazuje na to w sposób oczywisty… Dlaczego pokazał się przede wszystkim Ba, nie wiem[1]. Jednakże bezwzględnie stało się jasne – jądro atomu pęka na mniejsze fragmenty. Otto jako chemik popełnił jednak istotny błąd, który zrozumiała i poprawiła Meitner. Słusznie wydedukowała, że jeśli jedną „połówką” był izotop baru (Z=56), to druga musi być kryptonem (Z=36), który może rozpadać się na Rb-Sr-Y-Zr[2]. Miała rację, bowiem to nie suma mas atomowych odpowiadała prawdzie, ale liczb atomowych: 92U = 56Ba + 36Kr!
Świąteczny pobyt Meitner i Frischa w końcu się zakończył. Ona wróciła do Sztokholmu, on do Kopenhagi. Otton Robert zaraz po przyjeździe udał się do Bohra, aby powiadomić go o nowym odkryciu: Ledwie zacząłem mówić, uderzył się ręką w czoło i wykrzyknął: „Och, co z nas za idioci! Och, to wspaniałe! Tak to właśnie musi być! W liście do ciotki relacjonował, że Bohr natychmiast i z wielkim uznaniem zgodził się z nami (…) Chce jeszcze wieczorem rozważyć to ilościowo i jutro ze mną o tym porozmawiać[3].
Przed rozjazdem do domów Meitner i Frisch postanowili podać swoje wyjaśnienia we wspólnej publikacji. Detale uczeni uzgodnili już przez telefon. 6 stycznia Frisch pokazał wstępny tekst Bohrowi, który na pół roku wyjeżdżał z wykładami do Stanów Zjednoczonych. Mistrz obiecał Robertowi, że utrzyma wszystko w tajemnicy dopóki tekst nie ukaże się drukiem. 7 styczna Frisch z wydrukowanym artykułem Hahna i Strassmanna poszedł do laboratorium George’a Placzka (1905-1955), który z miejsca skrytykował pracę niemieckich uczonych. Radził by Frisch odszukał fragmentów pękniętego jądra w komorze mgłowej. Uczony rozpoczął badania 13 stycznia 1939 roku i w ciągu doby potwierdził wyniki berlińskiej grupy. Dokonał fizycznego dowodu na chemiczny eksperyment Hahna. Poza radością z odkrycia, Frischa ucieszyła bardziej inna wiadomość. Jutz Frisch ojciec uczonego został zwolniony z obozu i 14 stycznia razem z Gusti będą mogli przyjechać do Sztokholmu. Będą przebywać z Lise! Podwójnie szczęśliwy Robert udał się do zaprzyjaźnionego biologa Williama Arnolda i zapytał: jak nazywacie proces, w którym bakteria dzieli się na dwie? Binary fission[4] – padła odpowiedź. Później Frisch mówił:
Bijące w oczy podobieństwo ze sposobem rozmnażania się bakterii (fission) skłoniło nas do użycia w pierwszej opublikowanej notatce terminu nuclear fission (rozszczepienie jądra). Otto Hahn nazywał ten proces „pękaniem”. Komunikat nasz został z pewnym trudem zredagowany przez telefon, gdyż pani profesor Meitner pojechała do Sztokholmu, podczas gdy ja nadal pracowałem w Kopenhadze[5].
Artykuł Lise Meitner i Otto Roberta Frischa, [za:] www.nature.com Przez weekend Frisch i Meitner uzgodnili tekst artykułu pt. „Rozbicie uranu przez neutrony: nowy rodzaj reakcji jądrowejˮ[6], który wysłali do Nature 16 stycznia. W artykule wydanym 11 lutego 1939 roku uczeni użyli po raz pierwszy terminu fission – rozszczepienie. Hahn wykonał eksperyment, Meitner go prawidłowo zinterpretowała. Jak zwykle uzupełniali się doskonale.
Intelektualny wkład Lise Meitner w wyjaśnienie zjawiska rozszczepienia jądra atomowego nigdy nie został doceniony. Co najgorsze, nie docenił go sam Hahn. Uczony odciął się od udziału Meitner całkowicie. Hahn rozpoczął rozdzielanie odkrycia, oddzielając się od Meitner, oddzielając chemię od fizyki[7]. Podkreślał, że gdyby Meitner pozostała w Berlinie wykluczyłaby powstawanie baru w procesie bombardowania uranu. Obawiam się, że Lizunia zabroniłaby mi rozszczepiać uran – mówił po latach niby żartobliwie[8].
[1] N.-T. H. Kim-Ngan, Niedoceniony przez komitet Nagrody Nobla udział austriackiej uczonej Lise Meitner w odkryciu rozszczepienia jadra atomowego, Postępy Techniki Jądrowej, vol. 50(1), 2007, 15–23.
[2] Ibidem, str. 20. Ten wniosek Meitner i Frisch umieścili w artykule opublikowanym w Nature, 3615, 1939, str. 239–238.
[3] R. Rhodes, Jak powstała bomba atomowa, Prószyński i S-ka, Warszawa 2000, str. 233.
[5] R. Jungk, Jaśniej niż tysiąc słońc, Państwowy Instytut Wydawniczy, Warszawa, 1967, str. 62.
[6] R. Rhodes, Jak powstała bomba atomowa, op. cit., str. 235.
[7] R. L. Sime, The Politics of Forgetting: Otto Hahn and the German Nuclear-Fission Project in World War II, Phys. Perspect. 14, 2012, str. 59-94. Dzięki uprzejmości profesor R. L. Sime, która przesłała mi tekst artykułu.
[8] K. Hoffmann, Wina i odpowiedzialność: Otto Hahn, konflikty uczonego, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1997, str. 142 oraz R. L. Sime, Lise Meitner. A Life inPhysics, University of California Press, Berkeley and Los Angeles, California, 1996, str. 454.
