Лиза Мейтнер

Лиза Мейтнер

Lise Meitner

Дата рождения

17 ноября 1878 года

Место рождения

Вена, Австро-Венгрия

Дата смерти

27 октября 1968 года

Место смерти

Кембридж, Великобритания

С Отто Ганом в лаборатории Института кайзера Вильгельма, 1912 год.

Деление атомных ядер История Лизы Мейтнер и Отто Ганна [56:02]

Лиза Мейтнер (Лиза Майтнер; нем. Lise Meitner) — австрийский, немецкий и шведский физик и радиохимик.

Ранние годы

Родилась 7 ноября или 17 ноября 1878 года в Вене. Еврейка. Отец — видный адвокат и шахматист Филипп Мейтнер.

Хотя родители были против поступления Мейтнер в университет, но она настояла на своём, и в 1901 году поступила в Венский университет, где начала изучать физику под руководством Людвига Больцмана и Франца Экснера. В 1905 году Мейтнер первой среди женщин в Венском университете получила докторскую степень PhD в области физики, защитив диссертацию по теме «Теплопроводность неоднородных тел».

Затем приступила к изучению радиоактивности, и исследовала в Физическом институте Венского университета поведение альфа-частиц.

Научная карьера

В 1907 году поехала в Берлин, и начала заниматься научно-исследовательской работой вместе с Отто Ганом, руководителем был Макс Планк, у которого Мейтнер посещала лекции по теоретической физике. Женщинам тогда официально не разрешали учиться в германских университетах, однако Планк в виде исключения позволил ей присутствовать на своих занятиях. В сентябре того же 1907 года Ган предложил ей вместе с ним над изучением радиоактивности, и через месяц Мейтнер начала свою научную работу в лаборатории Гана. Таким образом, Мейтнер начала работать в Институте кайзера Вильгельма в Берлине, где изучала химии под руководством Планка и работала вместе с Ганом. Объединяя знания Мейтнер по физике и знания Гана по химии, они проработали вместе 30 лет. Так как женщины в институте не имели никакого официального статуса как исследователи, жалованья Мейтнер не получала и жила на скромную поддержку, которую оказывали ей родители. В 1908 году в Германии вышел указ, разрешавший женщинам доступ к университетскому образованию, и с этого времени Мейтнер могла пользоваться всеми помещениями института кайзера Вильгельма.

В 1908 году крестилась в лютеранство.

В 1912−1915 годах — ассистент в Институте теоретической физики (Макс Планк предложил Мейтнер место своего ассистента, и та впервые получила оплачиваемую должность, став первой женщиной-ассистентом в Берлинском университете), в Институте Общества кайзера Вильгельма по поощрению наук в пригороде Берлина.

Примерно в те годы, получила письмо от редактора немецкой энциклопедии Брокгауза, высланное на имя «господина Мейтнера», который, ознакомившись с несколькими её статьями, попросил написать статью о радиоактивности. Когда Мейтнер в ответ написала, что она не господин, а дама, редактор отказался от своей просьбы, заявив, что никогда не будет публиковать женщину.

В период Первой мировой войны, когда Отто Гана мобилизовали (он больше года прослужил в подразделении Фрица Габера, занимавшегося разработкой химического оружия), Лиза Мейтнер для защиты Родины добровольно отправилась на фронт медсестрой-рентгенологом, работала в полевых госпиталях австро-венгерской армии.

В 1917 году Мейтнер и Гану удалось обнаружить долгоживущий изотоп радиоактивного элемента протактиния. Вскоре лаборатория Гана-Мейтнер была разделена на две части. Мейтнер назначили руководителем отдела радиофизики, в которой она вернулась к исследованию альфа-, бета- и гамма-излучения, а Отто Ган возглавил отдел радиохимии.

В 1917−1938 годах руководила физическим отделом Института химии в Берлине.

В 1922 году стала доцентом, преподавателем Берлинского университета. Свою первую публичную лекцию Мейтнер прочитала 31 октября 1922 года на тему «Значение радиоактивности для космических процессов». Не обошлось без конфуза: ежедневная берлинская газета, объявляя об этом, написала вместо «космических» — «косметических», так как корреспондент посчитал название темы опечаткой, не допуская мысли, чтобы женщина занималась исследованием космоса.

В 1920-е годы предложила теорию строения ядер, согласно которой в их состав входят альфа-частицы, протоны и электроны.

В 1923 году открыла безызлучательный переход, но получивший название «эффект Оже» (именем французского исследователя Пьера Виктора Оже, который якобы независимо от Мейтнер открыл его в 1925 году, двумя годами позже немецкой учёной).

В 1924−1934 годах Мейтнер и Гана 8 раз выдвигали на Нобелевскую премию, но первая этой премии так и не получила.

В 1925 году была удостоена премии Либена.

В 1926 году была назначена профессором Берлинского университета, став первой женщиной в Германии, достигшей такого положения в научной иерархии.

К 1930 году опубликовала свыше 80 научных статей.

После открытия нейтрона в 1932 году возник вопрос о создании трансурановых элементов; началось научное соревнование между Эрнестом Резерфордом в Великобритании, Ирен Жолио-Кюри во Франции, Энрико Ферми в Италии и Лизой Мейтнер и Отто Ганом в Германии.

Альберт Эйнштейн называл Мейтнер «нашей Марией Кюри», ставя её по уровню таланта выше Склодовской-Кюри.

В 1933 году к власти в Германии пришёл контуженный недоучка Адольф Гитлер; 7 апреля того же года вышел закон, не позволявший евреям состоять на государственной службе. Ган и Планк пытались защитить Мейтнер от увольнения, перечисляя её научные достижения, однако это не помогло: 6 сентября Мейтнер наряду с 47 другими преподавателями была уволена из Берлинского университета, правда её оставили как подданную Австрии в Институте кайзера Вильгельма. Позднее Мейтнер говорила, что совершила ошибку, не уехав из Германии уже в то время. В 1934 году Мейтнер возобновила сотрудничество с Ганом, пытаясь найти ответ на вопрос, что происходит с ураном при действии на него нейтронов. Результатами их трудов были опубликованы примерно в 20 статьях 1934−1938 годов: полученное Энрико Ферми вещество не было изотопом протактиния, а значит, это, по-видимому, были трансурановые элементы. К 1937 году Мейтнер и Ган получили, как они полагали, несколько новых радиоактивных элементов.

В марте 1938 года Австрия воссоединилась с Германией, теперь на Мейтнер стали распространяться все антисемитские законы и она уже не могла руководить отделением в Институте кайзера Вильгельма.

В том же 1938 году Дирк Костер убедил Мейтнер покинуть Германию и отправиться в Швецию. Из-за еврейского происхождения у неё не было действительного паспорта, и её чуть было не задержали на границе. Благодаря счастливой случайности Мейтнер сумела пересечь границу с Голландией. Таким образом Мейтнер покинула Германию с маленьким чемоданом, 10 рейхсмарками в кармане и с бриллиантовым перстнем, который дал ей Ган для подкупа пограничников.

Эмигрировала в Швецию она в том же году начала работать в Нобелевском институте и продолжила работу в институте Манне Сигбана в Стокгольме, однако, видимо из-за предвзятого отношения к женщинам-учёным у Сигбана, работала одна, не получая никакой поддержки. Сигбан хотя и предоставил ей место для создания лаборатории, но не выделил ни сотрудников, ни оборудования, ни средств на проведение исследований.

Несмотря на эмиграцию, Мейтнер продолжила научную переписку с Отто Ганом, которы в своих письмах советовался с ней, обсуждая новые идеи и экспериментальные факты, просил её высказывать критические замечания. А когда в 1938 году Ирен Жолио-Кюри и Павел Савич, проведя эксперимент по обстрелу урановой мишени нейтронами, обнаружили в продуктах реакции следы химического элемента, напоминающего по свойствам лантан, и Ган решил проверить эти результаты, то в ноябре того же 1938 года тайно встретился с Мейтнер в Копенгагене, чтобы обсудить новую серию экспериментов, для этой цели они также обменивались письмами. В декабре, повторив опыты Ирен Жолио-Кюри, Ган и Фриц Штрассман установили, что элемент, обнаруженный Ирен и охарактеризованный ей как «похожий на лантан», и является лантаном. В продуктах реакции они также нашли барий. Ган и Штрассман в немецком журнале опубликовали статью «О доказательстве получения и поведения щелочноземельных металлов, возникающих при облучении урана нейтронами». Ган и Штрассман не включили Мейтнер в соавторы, хотя она и являлась соавтором открытия.

Таким образом в лаборатории Гана в Берлине были проведены эксперименты по доказательству расщепления ядра. Из переписки следует, что Ган никогда бы не поверил в расщепление ядра, если бы Мейтнер не убедила его в этом. Мейтнер первой удалось расщепить атомное ядро на части: ядра урана распадались на ядра бария и криптона, при этом выделялось несколько нейтронов и большое количество энергии. В декабре 1938 года Нильс Бор в своём письме отмечал, что в процессах бомбардировки атомов урана энергии выделяется гораздо больше, чем предполагается теорией нераспадающейся оболочки. Многие считают, что именно Мейтнер первой провела расчёты с учётом того, что оболочки могут распадаться.

Как рассказал её племянник Отто Роберт Фриш, Мейтнер произвела расчёты получалось, что ядро урана — это нестабильная структура, готовая распасться на части под действием нейтронов. Но если возможен распад, при котором образуются новые элементы, находящиеся в таблице Менделеева далеко от исходного, то можно предположить, что при этом выделяется огромное количество энергии. При делении ядра урана его части оказываются в сумме легче на одну пятую массы протона. Умножив потерянную массу на скорость света в квадрате, Мейтнер получила величину около 200 млн электронвольт. После возвращения в Копенгаген Отто Фриш рассказал Нильсу Бору об открытии Гана и Штрассмана и о том объяснении, которое дали они с Мейтнер. Бор в отчаянии воскликнул: «Как мы могли не замечать этого так долго!» В январе 1939 года Нильс Бор отправился в Соединённые Штаты, уже понимая, значение этих открытий — стало ясным, что деление ядер способно породить цепную реакцию, которая приведёт к огромным выбросам энергии.

11 февраля 1939 года в журнале «Nature» появилась статья Мейтнер и Фриша «Деление урана с помощью нейтронов — новый тип ядерной реакции», в которой давалось теоретическое физическое обоснование экспериментов, проведенных Ганом и Штрассманом, говорилось о распаде ядра на две части, оценивалась энергия, освобождающаяся при таком процессе, впервые был введен термин «nuclear fission» — ядерное деление.

Именно Мейтнер заметила, что процесс ядерного деления может породить цепную реакцию, которая может привести к большим выбросам энергии, поэтому позднее американская пресса называла её «матерью атомной бомбы». Знания, при помощи которых можно было создать оружие невероятной силы, могли оказаться в руках Гитлера. Крупнейшие физики Лео Силард, Эдвард Теллер и Юджин Вигнер убедили Эйнштейна написать с предупреждением об опасности президенту Франклину Рузвельту, после чего был создан Манхэттенский проект.

Мейтнер раскритиковала Гана за его службу гитлеровскому режиму: «Все вы потеряли стандарты правосудия и справедливости. Все вы работали на нацистскую Германию и никогда не пытались оказать даже пассивное сопротивление».

В 1943 году Фриш предложил Мейтнер присоединиться к Манхэттенскому проекту, но та, будучи по убеждениям пацифисткой, категорически отказалась: «Я не буду делать бомбу».

В 1944 году Отто Ган получил Нобелевскую премию по химии за открытие ядерного распада. По мнению учёных, Лиза Мейтнер также заслуживала этой премии, но Ган заявил, что премия должна вручаться только за достижения по химии (и позднее продолжал преуменьшать роль Лизы в совместных исследованиях). Полагают, что Мейтнер не дали Нобелевскую премию из-за того, что одним из членов комитета был недолюбливавший её Карл Сигбан.

В 1945 году Эйнштейн в интервью отметил:

Я не считаю себя творцом высвобожденной атомной энергии. Я сыграл при этом лишь второстепенную роль. … Она была открыта в Берлине Ганом, который еще неправильно интерпретировал свое открытие. Правильную интерпретацию дала Лиза Мейтнер.

В 1947−1960 годах — профессор Королевского технологического университета в Стокгольме. Комиссия по атомной энергии создала для нее лабораторию, в которой Мейтнер работала над первым шведским ядерным реактором.

В 1949 году получила шведское гражданство и была удостоена медали имени Макса Планка.

В 1955 году была удостоена премии Отто Гана.

В 1960 году была удостоена медали Вильгельма Экснера.

Внесла фундаментальный вклад в исследования по ядерной физике. Вместе с Ганом разработала метод выделения продуктов альфа-распада (1909), установила наличие моноэнергетических групп в спектрах бета-лучей (1911) и показала, что они являются результатом внутренней конверсии гамма-лучей. В 1918 году открыла радиоактивный элемент протактиний. В 1922−1924 годах исследовала дискретные энергетические состояния ядра, в 1930-е годы изучала ядерные реакции, происходящие при облучении урана нейтронами. Майтнер, Ган и Штрассман совместно работали в 1934−1938 годы. Расщепление атома было открыто в декабре 1938 года, когда Майтнер уже уехала из Германии, и работа была опубликована Ганом и Штрассманом без упоминания её имени. Уже находясь в Швеции, в 1939 году Майтнер со своим племянником Отто Фришем впервые дала теоретическое объяснение опытам Гана и Штрассмана по расщеплению ядер урана. Позже Нобелевскую премию получил только Отто Ган.

Последние годы

В 1960 году, после ухода на пенсию, переехала в Кембридж в Англию.

В 1966 году — лауреат премии Энрико Ферми.

Скончалась 27 октября 1968 года в Кембридже.

В 1970 году Международный астрономический союз присвоил её имя Лкратеру на обратной стороне Луны.

В 1979 году Международный астрономический союз присвоил её имя кратеру на Венере.

В 1997 году Международный союз теоретической и прикладной химии в её память назвал 109 элемент таблицы Менделеева — мейтнерий.

Труды

Написала 169 опубликованных работ, среди которых:

• 1906: Wärmeleitung in inhomogenen Körpern
• 1907: Über die Absorption von α- und β-Strahlen
• 1918: Die Muttersubstanz des Actiniums, ein neues radioaktives Element von langer Lebensdauer (совместно с Отто Ганом)
• 1919: Über das Protactinium und die Frage nach der Möglichkeit seiner Herstellung als chemisches Element
• 1922: Über der Entstehung der Betastrahl-Spektren radioaktiver Substanzen
• 1924: Über den Aufbau des Atominneren
• 1927: Der Zusammenhang von α- und β-Strahlen
• 1935: Der Aufbau der Atomkerne (совместно с Робертом Фришем)
• 1939: Disintegration of uranium by neutrons: a new type of nuclear reaction (совместно с Робертом Фришем)
• 1954: Atomenergie und Frieden (совместно с Отто Ганом)
• 1960: The Status of Women in the Professions
• 1963: Wege und Irrwege der Kernenergie