#kartkazkalendarza — Lise Meitner i rozszczepienie jądra atomowego

 

/   Tomasz Pospieszny   /

 

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:

 

Bar? Nie wierzę. Gdzieś jest jakiś błąd[6].

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].

_____________________________________

[1] Ibidem, str. 228.

[2] P. Rife, „Lise Meitner…”, op. cit., str. 187.

[3] Profesor Sime podaje, że korespondencja pomiędzy Hahnem i Meitner dochodziła z dnia na dzień. Co za czasy!

 

[4] K. Hoffmann, „Wina i odpowiedzialność…”, op. cit., str. 141.

*Cytuję zdanie za: P. Rife, „Lise Meitner…”, op. cit., str. 192.

* Cytuję zdanie za: R. L. Sime, „Lise Meitner…”, op. cit., str. 239.

[5] R. Rhodes, „Jak powstała bomba atomowa”, op. cit., str. 232.

[6] Ibidem, str. 230.

[7] O. R. Frisch, „What Little I Remember”, op. cit., str. 115.

[8] R. Rhodes, „Jak powstała bomba atomowa”, op. cit., str. 230.

[9] Ibidem, str. 209.

[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.

Tydzień Noblowski — wielkie niedocenione

/   Tomasz Pospieszny   /

 

Harriet Brooks

(1876–1933)

Harriet Brooks, McCord Museum, Montreal, Quebec

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.pl
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. 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.

Noblowska pomyłka

 

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 zostać zaproponowany 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.

***

 

Lise Meitner — „Pasja i geniusz. Kobiety, które zasłużyły na Nagrodę Nobla”

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.

Zapraszamy także do lektury felietonu Tomasza Pospiesznego Życie w cieniu dla portalu Austria Art oraz naszego subiektywnego wyboru książek o Lise Meitner.

Lise Meitner i rozszczepienie jądra atomowego

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.

[4] Ibidem, str. 235.

[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 in Physics, University of California Press, Berkeley and Los Angeles, California, 1996, str. 454.

 

Co warto przeczytać o Lise Meitner — wybór subiektywny

Wybraliśmy pięć najbardziej wartościowych książek poświęconych sylwetce Lise Meitner, które chcemy Wam polecić wraz z krótkimi opisami i naszą – subiektywną – oceną.

Zapraszamy do lektury!

 

Ruth Lewin Sime, Lise Meitner. A Life in Physics, University of California Press, Berkeley and Los Angeles, California, 1996.

Pierwsza i najlepsza jak dotąd biografia uczonej. Doskonale udokumentowana, niezwykle obszerna stanowi materiał wyjściowy dla każdego biografa uczonej. Profesor Sime poświęciła wiele uwagi i czasu analizując życie prywatne, zawodowe oraz postawy innych uczonych wpływających na życie uczonej. Doskonale zebrana bibliografia (5/5).

 

 

 

 

 

 

Patricia Rife, Lise Meitner and the Dawn of the Nuclear Age, Birkhäuser, Boston, 1999.

Biografia w dużej mierze bazująca na pracy prof. Sime. Zawiera kilka nowych wątków jednak zarówno językowo jak i historycznie ustępuje książce Sime (4/5).

 

 

 

 

 

 

Tomasz Pospieszny, Zapomniany geniusz. Lise Meitner – pierwsza dama fizyki jądrowej, Novae Res, Gdynia 2016.

Pierwsza biografia uczonej w języku polskim. Oparta na bogatym materiale źródłowym jest niewątpliwie godna uwagi i pozwala rodzimemu czytelnikowi poznać losy tej niezwykłej kobiety (5/5).

 

 

 

 

 

 

David Rennert, Tanja Traxler, Lise Meitner, Pionierin des Atomzeitalters, Residenz Verlag, Salzburg–Wien, 2018.

Najnowsza biografia uczonej. Zawiera doskonały opis historii nominacji Lise Meitner do Nagrody Nobla. Książka niewątpliwie warta przeczytania (5/5).

 

 

 

 

Tom Weston, Fission, tom weston media, USA, 2001.

Jest to pierwsza powieść opowiadająca o życiu Lise Meitner i historii odkrycia rozszczepienia jądra atomowego. Zawiera przejmujące dialogi, które mogły mieć miejsce w rzeczywistości. Napisana jasnym i lekkim językiem. Warto przeczytać (5/5).

Życie w cieniu – artykuł na portalu Austria Art

 

Lise Meitner ze studentkami na schodach budynku Wydziału Chemii Bryn Mawr College, kwiecień 1959, ze zbiorów Bryn Mawr College

Serdecznie zapraszamy do przeczytania artykułu dra hab. Tomasza Pospiesznego poświęconego arcyciekawemu życiu Lise Meitner. Artykuł ukazał się na portalu AustriaArt.pl – platformie promującej szeroko pojętą kulturę austriacką. Treść artykułu znajdziecie TUTAJ.

140. rocznica urodzin Lise Meitner

Lise Meitner w laboratorium, b.d., Archiv der Max-Planc-Gesellschaft, Berlin

 

Wierzę, że wszyscy młodzi ludzie zastanawiają się, jak ułożyć sobie życie; Gdy ja się zastanawiałam, zawsze dochodziłam do wniosku, że życie nie musi być łatwe, byle tylko nie było puste. I to życzenie zostało spełnione.

(Lise Meitner)

 

Lise Meitner urodziła się równo 140 lat temu. Jest drugą po Marii Skłodowskiej-Curie kobietą, która w fizyce i chemii jądrowej osiągnęła status międzynarodowego specjalisty. Niestety pozostaje znana jedynie wąskiemu gronu historyków nauki. Urodziła się 17 listopada 1878 roku (według rejestru urodzeń żydowskiej społeczności Wiednia), natomiast po przejściu na protestantyzm w 1908 roku uczona obchodziła urodziny 7 listopada. Była niezwykle skromną, a jednocześnie genialną kobietą. W jej życiu wydarzyło się kilka niezwykłych rzeczy:

  • była drugą kobietą na Uniwersytecie Wiedeńskim z tytułem doktora fizyki;
  • była drugą kobietą, która odkryła promieniotwórczy pierwiastek – protaktyn;
  • poszukując protaktynu w pechblendzie mówiła o nim Abrakadabra;
  • Stefan Meyer uważał, że odkryty przez nią pierwiastek powinien nazywać się Lisonium, Lisottonium lub Lisotto – od imienia uczonej;
  • odkryła odrzut jądra atomowego;
  • wspólnie z Hahnem odkryła kilka naturalnych izotopów promieniotwórczych;
  • badała właściwości fizyczne substancji promieniotwórczych;
  • była specjalistką w badaniu promieniowania beta – wyznaczyła między innymi rozkład energii promieniowania beta, porównała promieniowanie beta i gamma;
  • odkryła zjawisko Augera;
  • jako pierwsza prawidłowo zinterpretowała rozszczepienie jądra atomowego, obliczyła energię wyzwalaną w tym procesie oraz przewidziała łańcuchową reakcję jądrową;
  • Albert Einstein mawiał o niej, że jest naszą Madame Curie i to bardziej utalentowaną niż Madame Curie;
  • James Chadwick uważał, że mogłaby odkryć neutron;
  • była zwolenniczką istnienia neutrina elektronowego;
  • do berlińskiego laboratorium położonego w piwnicach Instytutu Chemii, mogła wchodzić tylko tylnym wejściem, nie wolno jej było nawet korzystać z toalety;
  • była czterdzieści osiem razy nominowana do Nagrody Nobla lecz nigdy jej nie otrzymała;
  • podczas pierwszej wojny światowej pracowała jako pielęgniarka i pomoc radiologiczna w polowych szpitalach wojskowych;
  • była pierwszą kobietą profesorem w Berlinie;
  • w 1946 roku została Kobietą Roku w USA;
  • była namiętną palaczką papierosów;
  • uwielbiała kawę;
  • kochała muzykę – szczególnie Brahmsa;
  • jako Żydówka musiała uciekać z Niemiec przez Holandię, Danię do Szwecji;
  • nie chciała brać udziału w projekcie Manhattan;
  • pierwiastek 109 nosi jej nazwisko;
  • uwielbiała wędrówki po górach;
  • miała prawo do nauczania języka francuskiego;
  • przyjaźniła się z Maxem Planckiem, Nielsem Bohrem i Jamesem Franckiem;
  • redagowała artykuły do encyklopedii;
  • była matką chrzestną syna Hahnów;
  • nigdy nie wyszła za mąż i nie miała własnych dzieci;
  • była niezwykle związana z siostrzeńcem – Ottonem Robertem Frischem;
  • tytuł jej wykładu habilitacyjnego brzmiał – O znaczeniu promieniotwórczości dla promieni kosmicznych. Wydawnictwo akademickie ogłosiło, że wykład będzie miał tytuł O znaczeniu promieniotwórczości dla promieni kosmetycznych;
  • studenci i doktoranci traktowali ją jak matkę;
  • dla wielu podopiecznych była Tante Lise;
  • starała się o staż w laboratorium Marii Curie, ale została odrzucona. Jak twierdziła później: nigdy nie żałowałam tej decyzji;
  • otrzymała między innymi Nagrodę Enrico Fermiego, Nagrodę Ottona Hahna, Nagrodę Ellen Richards, Nagrodę Liebena, Nagrodę Leibniza, Medal Maxa Plancka, Medal Dorothei Schlözer, Medal Wilhelma Exnera, Order „Pour le Mérite”.