Lise Meitner Kobieta, która rozszczepiła atom – i której odebrano Nobla
Córka wiedeńskiego adwokata
Lise Meitner urodziła się 7 listopada 1878 roku w Wiedniu, jako trzecia z ośmiorga dzieci Philipa Meitnera – adwokata żydowskiego pochodzenia – i Hedwig Skovran. Rodzina była wykształcona, liberalna, muzyczna. Wiedeń był wtedy centrum intelektualnym Europy, ale dla kobiet chcących studiować nauki ścisłe – miejscem niemal nieprzystępnym.
Austriackie szkoły średnie nie przyjmowały dziewcząt do klas maturalnych. Lise uczyła się prywatnie, a maturę zdała eksternistycznie w 1901 roku – jedna z pierwszych kobiet w historii Austrii. Rok później weszła na Uniwersytet Wiedeński, gdzie trafiła na wykłady Ludwiga Boltzmanna – twórcy mechaniki statystycznej, człowieka, który zmienił rozumienie termodynamiki. Meitner zakochała się w fizyce.
Doktorat obroniła w 1906 roku – jako druga kobieta w historii wydziału fizyki Uniwersytetu Wiedeńskiego. Chciała rozwijać fizykę teoretyczną. Pojechała do Berlina.
Berlin i trzydzieści lat z Hahnem
W Berlinie trafiła do Maxa Plancka – twórcy teorii kwantowej, który przez lata uważał, że kobiety nie powinny studiować nauk ścisłych, ale zrobił wyjątek dla Meitner. Pracowała jako jego asystentka bez wynagrodzenia.
W Kaiser Wilhelm Institut für Chemie poznała chemika Otto Hahna. Ich współpraca trwała trzydzieści lat. Hahn był
błyskotliwym eksperymentatorem, Meitner – wybitnym fizykiem teoretycznym. Razem odkryli protaktyn (1917) i opracowali metody badania promieniotwórczości. Meitner prowadziła własny oddział i miała własnych doktorantów.
W 1926 roku jako pierwsza kobieta w Niemczech uzyskała tytuł profesora zwyczajnego na Uniwersytecie Berlińskim. Kiedy Hitler doszedł do władzy w 1933 roku, natychmiast straciła stanowisko – jako Żydówka nie mogła wykładać. Mogła jednak nadal pracować w Kaiser Wilhelm Institut, bo instytut nie był uczelnią państwową. Na razie.
Źródło: Wikimedia Commons/Archiwum Federalne Niemiec, domena publiczna | Von Autor/-in unbekannt -
Search + 558596 • Pioneering atomic physicist Ernest Rutherford in his laboratory, ca. 1925.
OPA at National ArchivesLise Meitner and Otto Hahn, Kaiser-Wilhelm Institute, Berlin
• "...the National Archives identifies the man as Ernest Rutherford, but other sources agree in labeling
this a picture of Meitner and Hahn...". The U.S. DOE Office of HistoryOtto Hahn 1913 is correct! see https://www.flickr.com/photos/smithsonian/4405627945/in/photostream/, Gemeinfrei, https://
com-mons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1099478
Ucieczka w jednej walizce
W marcu 1938 roku Niemcy zajęły Austrię. Meitner straciła austriackie obywatelstwo i stała się osobą bez dokumentów w kraju, który wprowadzał coraz ostrzejsze prawa rasowe. Wniosek o wyjazd – odrzucony. Każdy wyjazd wymagał pozwolenia, a ono coraz rzadziej było wydawane Żydom.
Hahn i holenderski fizyk Dirk Coster zorganizowali jej ucieczkę w lipcu 1938 roku. Meitner spędziła całą poprzednią noc pakując. Zabrała tylko tyle, ile zmieściło się do małej walizki. Kilka ubrań, trochę pieniędzy pożyczonych od Hahna, złoty pierścionek od matki – na wypadek gdyby trzeba było go sprzedać na granicy. Przekroczyła granicę holenderską bez ważnych dokumentów, ufając, że straż graniczna jej nie sprawdzi. Nie sprawdziła.
Przez Holandię i Danię trafiła do Szwecji, gdzie Manne Siegbahn – noblista – zapewnił jej skromne stanowisko w swoim sztokholmskim instytucie. Skromne znaczy: własne biurko, minimalny budżet, brak asystentów. Meitner miała 60 lat i zaczynała od zera.
Jądro atomu jest utrzymywane przez siłę jądrową – najsilniejszą ze znanych sił. Ale ciężkie jądra, takie jak uran-235, są niestabilne: protonów jest w nich tak dużo, że odpychają się elektrycznie i trzyma je tylko siła jądrowa.
Kiedy neutron uderza w jądro uranu-235, jądro pochłania go i staje się uran-236 – jeszcze bardziej niestabilny. Zaczyna drgać i odkształcać się jak kropla wody, aż w końcu pęka na dwa mniejsze jądra – najczęściej bar i krypton – i wyrzuca 2…3 nowe neutrony. Te neutrony mogą trafić w kolejne jądra uranu i wywołać kolejne rozszczepienia. To jest reakcja łańcuchowa. Masa produktów jest nieznacznie mniejsza od masy uranu-236 – brakująca masa zamienia się w energię według wzoru Einsteina: E = mc². Dla jednego kilogramu uranu-235 to energia 17 kiloton trotylu.
Meitner i jej siostrzeniec Frisch pierwsi obliczyli tę różnicę mas i wyjaśnili mechanizm. Oni też zaproponowali nazwę: fission – rozszczepienie. Termin pochodzi z biologii, gdzie opisuje podział komórki. Hahn obserwował eksperyment. Meitner rozumiała, co się dzieje.
Gwiazdkowy list i równanie, które zmieniło świat
Hahn i Strassmann kontynuowali eksperymenty w Berlinie. W grudniu 1938 roku Hahn napisał do Meitner: zaobserwowali coś niepojętego – bombardując uran neutronami, otrzymywali bar. Bar ma prawie trzy razy mniejsze jądro od uranu. Jak to możliwe?
Meitner była właśnie na spotkaniu bożonarodzeniowym w kurorcie Kungälv pod Göteborgiem. Jej siostrzeniec Otto Robert Frisch – też fizyk – przyjechał na święta. Wyszli razem na spacer w śniegu: ona na nartach, on pieszo. Usiedli na powalonej kłodzie i zaczęli liczyć.
Meitner znała wzory na energię wiązania jądrowego. Obliczyli, że jądro uranu może rzeczywiście pęknąć na dwa mniejsze – jak nabrzmiała kropla, zgodnie z modelem Nielsa Bohra. Obliczyli różnicę mas. Wynik: brakująca masa zamienia się w energię – ogromną energię, zgodnie z E = mc² Einsteina. Wszystko się zgadzało. Napisali artykuł, który ukazał się w „Nature” w lutym 1939 roku. Podpisali go oboje: Meitner i Frisch.
W ciągu kilku miesięcy cały świat fizyki zrozumiał implikacje. Einstein napisał list do Roosevelta. Projekt Manhattan ruszył w 1942 roku. Meitner odmówiła udziału – jako jedna z nie-wielu zaproszonych fizyków. Powiedziała wprost: „nie chcę mieć nic wspólnego z bombą”.
Źródło: By Unknown author - Self-scanned, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=11119555
Nobel dla Hahna – sam
W 1944 roku Komitet Noblowski przyznał Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii Otto Hahnowi – za odkrycie rozszczepienia jądra. Ogłoszono to w listopadzie 1945 roku, po wojnie. Lise Meitner nie została wymieniona. Frisch też nie.
To był jeden z najbardziej kontrowersyjnych werdyktów w historii nagrody. Meitner była nominowana do Nobla – w różnych dziedzinach – 48 razy. Nigdy go nie otrzymała. Część historyków nauki uważa, że zadecydowały trzy czynniki: była kobietą, była Żydówką i przebywała na emigracji, podczas gdy Hahn był w Niemczech i cieszył się silnym poparciem środowiska.
Sam Hahn przez lata umniejszał rolę Meitner w odkryciu – przedstawiał ją jako kogoś, kto tylko pomagał. Dopiero po jego śmierci i po otwarciu archiwów korespondencji stało się jasne, że to Meitner wyjaśniła mechanizm rozszczepienia i nadała mu nazwę. Hahn obserwował eksperyment. Meitner rozumiała, co widzi.
Spokojne życie i niespokojne sumienie
Po wojnie Meitner pozostała w Szwecji, a od 1960 roku zamieszkała w Cambridge, blisko siostrzeńca Frischa. Nie traciła czasu na gorycz – wygłaszała wykłady, uczestniczyła w konferencjach, odpowiadała na listy.
Na pytania o bombę atomową odpowiadała z powagą i bez triumfalizmu. Uważała, że fizycy muszą wziąć odpowiedzialność za konsekwencje swojej pracy – i że właśnie dlatego odmówiła Manhattanowi. „Nauka sama w sobie jest piękna” – mówiła. „Ale to, co z nią robimy, zależy od nas”.
Lise Meitner zmarła 27 października 1968 roku w Cambridge, osiem dni przed swoimi 90. urodzinami. Na nagrobku, który wybrał jej siostrzeniec, jest napis: „Lise Meitner: a physicist who never lost her humanity”.
Źródło: Autorstwa Smithsonian Institution – Flickr: Lise Meitner (1878–1968),
lecturing at Catholic University, Washington, D.C., 1946, Domena publiczna,
https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=18386027
Meitnerium – element 109
W 1982 roku w Instytucie Ciężkich Jonów GSI w Darmstadt Peter Armbruster i Gottfried Münzenberg zsyntetyzowali nowy pierwiastek o liczbie atomowej 109. W 1997 roku Międzynarodowa Unia Chemii Czystej i Stosowanej (IUPAC) nadała mu oficjalną nazwę: meitnerium, symbol Mt. Hahn ma swój pierwiastek też – hahnium – ale to inna historia.
Poza pierwiastkiem: jej imię noszą kratery na Księżycu i Wenus, asteroid, szkoły, instytuty badawcze i nagrody naukowe w Austrii, Niemczech i Szwecji. W Berlinie stoi pomnik.
Einstein nazywał ją „naszą panią Curie”. Bohr uważał jej wkład za fundamentalny. Hahn odebrał nagrodę sam. Historia nauki nie jest sprawiedliwym sędzią – ale jest długa. I Lise Meitner doczekała się w niej miejsca, które jej się należy.
Przez dekady po wojnie historia rozszczepienia jądra była opowiadana jako historia Hahna i Strassmanna – eksperyment w laboratorium. Meitner i Frisch, którzy wyjaśnili mechanizm i opublikowali teorię, byli pomijani lub wymieniani jako tło.
Hahn – żyjący w Niemczech przez całą wojnę, nagrodzony Noblem, przez lata szanowany jako jeden z ojców chemii jądrowej – nigdy nie zadbał o to, by historia była opowiedziana uczciwie. Jego wspomnienia i wywiady systematycznie pomniejszały rolę Meitner.
Zmiana nastąpiła głównie dzięki historyczce nauki Ruth Lewin Sime, która w 1996 roku opublikowała biografię „Lise Meitner: A Life in Physics” opartą na archiwach i korespondencji. Dziś Meitner jest uznawana za współodkrywczynię rozszczepienia. Komitet Noblowski nigdy oficjalnie nie przyznał błędu z 1944 roku.
Paweł Biernacki
