哈恩,Meitner和核裂变的发现

科学技术在我们的集体记忆的第二次世界大战更取决于归档文字和图片,而不是共同生活经验的回忆。尽管许多那个时代的事件现在重要的历史学家,有两个——大屠杀和第一次核爆炸——直到今天仍然掩盖我们所有人。在列表中杰出的科学家的生活感动这两个灾难,奥托·哈恩和丽丝的名字Meitner突出脱颖而出。

哈恩的结合的专业知识在物理化学与Meitner打开门,人为地诱发核裂变。和1938年Meitner逃离纳粹迫害的时候,哈恩给了她母亲的钻石戒指贿赂边境守卫。他们都死于1968年,荣幸作为主要贡献者科学——尽管有些人认为Meitner没有收到所有她应得的认可。在半个世纪的好处的事后我们现在可能更好地客观地考虑他们的成就。

开创性的研究

伊莉斯(后来缩短丽丝)出生在维也纳,奥地利。1878年,在八个孩子中排行第三的菲利普和海德薇Meitner。父母都是犹太遗产但不虔诚信教的,和他们的孩子最终被受洗基督徒。菲利普是一位律师和一位著名的象棋大师,而海德薇是一个天才的音乐家,和本国成为文化活动的中心。丽丝弹钢琴,和她的姐姐奥古斯特·有相当大的成为一个成功的表演者,指挥家和作曲家。

丽丝发现科学引人入胜,但建议关注对象,如果她成为学校的老师会更有用。然而,当维也纳大学的完全开放的女性在1897年,她进行了精读课程的学习获得承认,和1905年成为第二位女性获得一个科学博士学位。她的论文在热传导在各种媒体,但她已经对放射性感兴趣。

第二年Meitner去柏林在德国物理学研究的最新发展。她参加了马克斯·普朗克的量子理论讲座,但是作为一个女人被拒绝访问大学的实验室。幸运的是,这项禁令并不适用于奥托·哈恩的简易放射化学实验室,这是改造地窖中一个单独的入口。会晤后Meitner物理讨论会,哈恩欢迎她是一个非官方的(无薪)助理。

放射化学学徒

虽然比Meitner年轻,哈恩进一步提升学术。生于1879年,他是法兰克福商人的儿子希望他成为一名建筑师。但在马尔堡大学,毕业后他被化学迷住了,义务兵役(年)他寻求职业在德国化学工业的扩张。1904年9月,被潜在雇主建议来提高他的语言能力,他成为助理威廉拉姆齐在英国伦敦大学学院的一个主要中心放射化学研究。

哈恩和拉姆齐,卢瑟福,费舍尔之前与Meitner合作

哈恩的论文已经在有机化学,拉姆齐嘱咐他准备镭的有机化合物。虽然这样做,哈恩发现了一个新元素(后来发现的一个同位素钍)。拉姆齐的建议,哈恩花一年做放射化学在欧内斯特·卢瑟福在蒙特利尔麦吉尔大学,加拿大。1906年他回到德国作为一个助理有机化学家埃米尔费舍尔柏林大学教在1907年获得了他的执照。那一年他遇到Meitner 11月,和他们的合作开始。

哈恩在1910年成为柏林教授,1912年被任命为放射化学主管新建Kaiser Wilhelm公司协会(KWG)——一个独立研究所Dahlem柏林郊区,由德国实业家。Meitner加入了他作为一个受薪的研究助理。伊迪丝Junghaus哈恩在1913年结婚了,Meitner(从未结婚)是他们唯一的孩子的教母。

打断了冲突

像其他人在他们的领域工作,哈恩和Meitner努力带来大量最近发现的放射性物质。图片变得清晰后1913年,英国化学家弗雷德里克草皮的提议,一些所谓变体形式的新元素是已知的具有相同核电荷,但不同的核质量;他把他们称为同位素。在1920年代,与质谱仪分析将证明这个概念,尽管其中一些短暂的实体的身份仍不清楚。

在这混乱的环境哈恩隔离和化学描述候选人的技能为识别元素是辅以Meitner天赋辐射检测和解释他们的签名。他们发表了重要论文直到战争强加其他优先级。哈恩在1914年应征入伍,经过一段时间的步兵(不情愿地)毒气体。Meitner自愿的放射线技师奥地利军队,并在1917年重返平民生活之前经历了相当大的困难。

同年晚些时候,在一段时间的离开,哈恩在KWG缺席她,孤立的另一个新元素——镤的最稳定的同位素。当1918年和平重返他们的协会在新的基础上恢复。不再仅仅是哈恩的助手,Meitner KWG物理学部门的负责人。

1926年Meitner成为柏林大学第一位女教授,可能第一次在德国。她很开心当她的就职演讲在放射性和宇宙物理学是错误地报道是关于“化妆品物理学”。然而这个错误(或者是一个笑话吗?)表明了她所面临的障碍。

令人吃惊的消息

在1920年代,亚原子物理学被薛定谔的惊人的理论创新,彻底改变了海森堡和其他人。同时,调查的放射性元素的属性进行大幅减少,哈恩和Meitner扮演重要的如果不引人注目的角色。但在接下来的十年——协助Fritz Strassman Meitner的侄子奥托·弗里希,他们犯了一个根本性的突破,就像世界上又飘向战争了。

这些困难时期经常被讲述的历史,但今天我们仍有教训。经过多年的经济困境,许多德国选民们相信外国对手和国内汉奸负责他们的困境。他们通过安装一个积极的民族主义政府回应,承诺为所有那些它创造一个敌对环境国家视为敌人。

得到了同行的科学家在荷兰,Meitner越过边境安全

早期社会主义者和工会会员目标,但最极端的措施是针对犹太人,被贬为“无根的世界主义者”,或“地方的公民”。新法律禁止他们的职业,公务员,大学,产生大批专家包括几个过去和未来的诺贝尔奖获得者。

哈恩被搬到大学后意识到德国以外他可能剥夺犹太人的同事的生命线。相反,他选择了消极抵抗,拒绝加入纳粹党(尽管大学管理)的压力,并最终辞职他在抗议解雇的犹太教授的同事。Meitner,奥地利公民仍部分免除这些压制性法律——直到奥地利在1938年被纳入德国状态。

她的护照然后变得无效,像他人寻求许可,她被禁止离开这个国家超过十标志和她(大约相同的购买力£50今天)。然而,在荷兰同行的科学家的帮助下她越过边境安全。哈恩钻戒给她贿赂边境警卫不需要,和她后来通过她的侄子的未婚妻。在瑞典Meitner找到了避难所,继续与哈恩对应。很快,他对她有惊人的消息。

一块蛋糕

哈恩的突破的关键是中子,最早在1932年由英国物理学家詹姆斯·查德威克标识。它已经被发现,但不承认——弗雷德里克和艾琳死者在巴黎。缺乏一个电荷,中子不带正电的原子核所偏转时,使他们理想导弹探测原子的核心。物理学家和放射化学家在几个国家不久就开始指挥的各种元素。

在意大利,恩里科·费米用中子轰击铀宣布由他创造了更重的元素,未知的科学。尽管他声称是由德国物理学家Ida Noddack争议,他们获得了广泛的支持,因为他们符合公认的原子核模型。

粗略的类比,想象射击葡萄干在一个大蛋糕。有些人可能正好击中目标和被吸收,生产稍重的蛋糕。其他人可能产生着影响,分离碎片离开这个蛋糕有点轻。没有人会期望一个分裂成两个不同的蛋糕,每个原始大小的一半。然而类似的事情似乎发生在哈恩和Strassman发射中子铀。

我们都是白痴!

Meitner哈恩视为最能干的放射化学家。和1938年12月他细致的分析清楚地表明,neutron-bombarded铀样品包含一个元素(钡)大约一半铀原子质量,之前没有出现。哈恩可以看到没有合理的解释,直到Meitner和她的侄子奥托·弗里施了一个。

弗里希,然后使用在哥本哈根尼尔斯·波尔的研究小组,前往瑞典花1938 - 39新年假期和他的阿姨。他发现她考虑哈恩的令人困惑的结果,这刚刚达到她的消息。当走过一个下雪的森林,他们讨论了如何分裂铀原子创建一个钡原子,然后坐在一个方便的日志做一些计算。

都知道波尔的投机性原子核的液滴模型,这暗示非常大的原子核像铀将是不稳定的。如果这是这样,确实一个中子的影响可能会导致一个分手。后估计碎片的质量可能造成这样的碰撞,Meitner发现五分之一的一个中子的质量仍然下落不明。她的结论是,这是按照爱因斯坦的转化为能量E = mc²方程。

当弗里希回到哥本哈根的新闻,波尔立即喊道“哦,我们都是白痴!哦,但这是美妙的!”波尔物理学会上公布发现1939年1月,晚些时候在美国,很快其他人确认哈恩和Strassman Meitner和弗里施的计算结果。很快就认识到,裂变的铀235同位素中子将进一步释放,可能由此开始了一个连锁反应。另一场战争前夕,核时代开始了。

荣誉?

在整个冲突Meitner留在瑞典,拒绝加入盟军原子弹项目,但她认为这是不合常理的。弗里施了一份临时工作在英国伯明翰大学在1939年的夏天,在秋天,没有回到丹麦。相反,他在英国的核研究项目,在1943年加入美国曼哈顿计划洛斯阿拉莫斯。

哈恩实验室继续做放射化学研究,直到他被盟军轰炸摧毁了。他从不参加德国的核武器项目,但是当欧洲战争结束1945年5月,他被囚禁在英格兰和其他领先的德国科学家。学习广岛和长崎的破坏他伤心,他的工作已经使这成为可能,并简要考虑自杀。

虽然仍被拘留,哈恩听说他刚刚赢得了1944年的诺贝尔化学奖,该奖项已经延期一年。回到柏林后1946年,他被任命为新建的马克斯·普朗克公司协会——替代KWG,占据权力已经解散,因为其与纳粹政权。此后哈恩反对核武器扩散,并多次被提名为诺贝尔和平奖。

Meitner仍在瑞典直到她退休,然后定居在英格兰。她没有获得诺贝尔奖,她接受了优雅的决定,尽管其他人谴责它是非常不公平的。但是,与哈恩她现在有一个元素(meitnerium 109号)以她的名字命名的荣誉。它可能是更持久的纪念碑。

Mike Sutton是科学历史学家位于纽卡斯尔的英国

进一步的阅读

阿弗里希,我记得一点》,剑桥大学出版社,1979年
奥托·哈恩和核物理学的兴起1983年阿富汗放任自流,命令,埃德·W R谢伊,Reidel
R L森那美,丽丝Meitner:生活在物理,加州大学出版社,1996年