Lise Meitner war eine physikalische Chemikerin, die in die Wirren des Zweiten Weltkriegs und dann des Kalten Krieges verwickelt war. Sie half bei der Beobachtung und Erklärung der Kernspaltung, dem Ursprung der Atombombe, wollte sich aber nicht an den Kriegsanstrengungen zu ihrer Herstellung beteiligen.
Von Jacques Treiner, Universität der Stadt Paris
Am 16. November 1945 verlieh die Nobelakademie den Chemiepreis an Otto Hahn, einen deutschen Chemiker, für die „Entdeckung der Spaltung schwerer Kerne“, eine Entdeckung, die im Dezember 1938 in Berlin gemacht wurde. Diese Entdeckung war der erste Schritt zur Verwirklichung einer Kettenreaktion, die zum Bau neuer Waffen führen könnte.
Diese Auszeichnung war in mehrfacher Hinsicht einzigartig: 1) Der Preis wurde drei Monate nach dem Bombenabwurf der Amerikaner auf Hiroshima verliehen; 2) Er wurde für das Jahr 1944 verliehen, das Jahr, in dem der Nobelpreis für Chemie nicht offiziell verliehen worden war, weil Hitler den Deutschen den Empfang des Preises verboten hatte, seit ein deutscher Journalist, Pazifist und erklärter Anti-Nazi, Karl von Ossietzky, erhielt 1936 den Friedensnobelpreis; 3) Zum Zeitpunkt der Verleihung wusste die Nobelakademie nicht offiziell, wo sich Otto Hahn aufhielt, da er im Juli 1945 von den Alliierten verhaftet, unter Hausarrest gestellt und in Isolationshaft mit den wichtigsten wissenschaftlichen Leitern der deutschen Atombombe gehalten worden war und 4) der Nobelpreis hätte, wie wir sehen werden, gemeinsam an Lise Meitner verliehen werden sollen, mit der Hahn mehr als 30 Jahre lang in Berlin zusammengearbeitet hatte und die ihn inspirierte die Versuchsreihe, die Ende 1938 zu der berühmten Entdeckung führte.
Eine Frau an der Universität? Von Toleranz zur Anerkennung
Lise Meitner wurde 1878 in Wien in eine in die Wiener Gesellschaft integrierte jüdische Familie geboren. Von Mathematik und Physik angezogen, wird sie in ihrem Studium dadurch blockiert, dass Mädchen dann kein Gymnasium mehr besuchen dürfen.
Doch 1897 wurde die Universität in Österreich für Frauen zugelassen, Lise Meitner schloss ihr Sekundarstudium allein ab und trat 1901 in die Universität ein, wo sie von der Lehre von Ludwig Boltzmann, einem der größten Physiker der Zeit, profitierte. Sie verteidigte 1906 ihre Dissertation, wandte sich der Erforschung der Radioaktivität zu, einem aufstrebenden Zweig, und beschloss, nach Berlin zu gehen, wo Max Planck war. Dort lernte sie den jungen Chemiker Otto Hahn kennen, der sich ebenfalls gerade der Radioaktivität zugewandt hatte. Sie beschließen, zusammenzuarbeiten … aber sie muss zustimmen, das Gebäude durch die Hintertür zu betreten, da der Haupteingang Männern vorbehalten ist! Sie bauten einen Lagerraum in einen Versuchsraum um, und erst 1909, als die Frauenausbildung in Deutschland legalisiert wurde, durfte sie die Chemieabteilung betreten.
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Ihre enge Zusammenarbeit, insbesondere bei der Erforschung der Betastrahlung (Radioaktivität durch Elektronenemission), macht sie schnell zu einem der besten internationalen Kernphysikteams. Lise Meitner, die erst 1912 ihr erstes Gehalt als Forscherin erhielt, erlangte so große Anerkennung, dass sie 1917 mit dem Aufbau einer neuen Abteilung für Radioaktivität am Kaiser-Wilhelm-Institut für Physik betraut wurde: eine Premiere für eine Frau!
Im Berlin der 1920er Jahre: Hertha Sponer, Albert Einstein, Ingrid Franck, James Franck, Lise Meitner, Fritz Haber, Otto Hahn (vorne) und Walter Grotrian, Wilhelm Westphal, Otto von Baeyer, Peter Pringsheim, Gustav Hertz (hinten).
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Induzierte Kernreaktionen
Mit der Entdeckung des Neutrons durch James Chadwick im Jahr 1932 in England begann eine neue Ära für die Kernphysik.
Mit dem Neutron verfügen Physiker über eine neue Sonde des Atomkerns. Da es elektrisch neutral ist, kann es sich dem Kern nähern, ohne abgestoßen zu werden. Es kann sogar vom Kern absorbiert werden und dort Transformationen auslösen, bei denen ein Element in ein anderes umgewandelt wird, ein alter Traum der Alchemisten!
Solvay International Institute of Physics
Drei Gruppen machten sich sofort an die Arbeit: Fermi und eine Gruppe junger Physiker in Rom, die Joliot-Curies in Paris sowie Lise Meitner und Otto Hahn in Berlin. Im Laufe des Jahrzehnts beschossen sie alle Kerne in Mendelejews Tabelle mit Neutronen und arbeiteten daran, die resultierenden Kerne zu identifizieren. Aber niemand kann sich zunächst vorstellen, dass die Absorption eines Neutrons einen Atomkern in Stücke brechen kann. Der Atomkern, der auch bei heftigsten chemischen Umwandlungen mit sich selbst identisch bleibt, erscheint ihnen unzerbrechlich. Denken Sie: Ein Material, von dem 1 Kubikmeter zusammengerechnet eine Masse von 20.000 Milliarden Tonnen hätte!
Kernspaltung
Was ist also das Außergewöhnliche an der Kernspaltung? Spaltung ist der Prozess, bei dem ein großer Atomkern in zwei Fragmente mit ungefähr gleicher Masse zerfällt. Da die beiden in Kontakt stehenden Fragmente elektrische Ladungen – Protonen – enthalten, stoßen sie sich gegenseitig sehr heftig ab und geben ihre Energie dann bei Kollisionen an die umgebende Materie ab, die diese erhitzt. Somit wird bei einer einzigen Spaltung 100 Millionen Mal mehr Energie freigesetzt, als wenn eine äquivalente Masse an einer chemischen Verbrennung teilnimmt.
Abgesehen von der Kernfusion, die in den Herzen der Sterne am Werk ist, stellt die Kernspaltung die konzentrierteste Wärmequelle dar, die es gibt. Es ermöglicht die Erzeugung von Strom – wenn die Reaktionen kontrolliert werden – oder von Explosionen – wenn eine unkontrollierte Kettenreaktion entsteht. Da die Entdeckung erst am Vorabend des Zweiten Weltkriegs gemacht wurde, war es die „Bombe“-Anwendung, die die erste war, was bedeutet, dass die kollektive Vorstellung Atomkraft und Bombe assoziiert, während sie Metallurgie und Massenmassaker nicht direkt miteinander verbindet mit Messern, noch Chemie und die Zerstörung Dresdens durch Phosphorbomben.
Allerdings verfügten die Physiker bereits 1934–35 über alle theoretischen Elemente, um die Kernspaltung vorherzusagen. Tatsächlich verhält sich der Kern wie ein elektrisch geladener Flüssigkeitstropfen. Die Ladungen stoßen sich gegenseitig ab, aber die Atomkraft behält ihre Stabilität bei. In den größten Kernen reicht die elektrische Ladung aus, um sie durch den kleinsten Stoß, etwa die Absorption eines Neutrons, zu brechen. Dies ist auch der Grund, warum es auf der Erde keinen stabilen Kern jenseits von Uran gibt.
Lise Meitner und Otto Frisch erläutern Hahns Beobachtungen
Diese Erklärung der Stabilitätsgrenze schwerer Kerne wird auch schon wenige Tage nach der Entdeckung der Spaltung des Urankerns vorgeschlagen.
Es waren Lise Meitner und ihr Neffe Otto Frisch, die die Beobachtungen Hahns in Berlin verstanden. Lise Meitner musste im Juli 1938, nach dem Anschluss Österreichs an das NS-Regime im März 1938, aus Deutschland fliehen, da ihre österreichische Staatsangehörigkeit sie nicht mehr vor antijüdischer Verfolgung schützte. Sie ließ sich in Schweden nieder.
Doch nach ihrer Abreise aus Berlin blieb sie weiterhin in Briefkontakt mit Hahn, bis sie beschlossen, sich am 13. November 1938 diskret im Niels-Bohr-Institut in Kopenhagen zu treffen. Sie waren sich einig, dass Otto in Berlin eine Serie fortsetzen musste von Experimenten mit Uran, da die Ergebnisse, die er bis dahin erhalten hatte, unverständlich blieben.
Es ist diese letzte Reihe von Experimenten, die zur Entdeckung dessen führen wird, was Meitner und Frisch „Kernspaltung“ nennen werden, in Analogie zur Spaltung des Kerns einer lebenden Zelle – wir sagen auf Französisch „Zellteilung“.
L’article de Otto Hahn et F Strassman dans Die Naturwissenschaften en 1939.
Die Naturwissenschaften
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Da sie wegen Meitners jüdischer Herkunft nicht mehr gemeinsam veröffentlichen konnten, veröffentlichte Hahn seinerseits im Januar 1939 in der Zeitschrift Natürwissenschaften (Nr. 27) den Artikel, der ihm 1945 den Nobelpreis einbrachte, während Meitner und Frisch veröffentlichten ihrerseits erschien im Februar 1939 in der Zeitschrift Nature (Nr. 143) der Artikel über die Spaltung : Es besteht kein Zweifel, dass sie den Preis hätte teilen sollen.
Ein Preis nach dem anderen
1943 weigerte sich Lise Meitner, sich der Gruppe von Physikern anzuschließen, die in Los Alamos am Manhattan-Projekt arbeiten sollten:
„Ich werde an keiner Aktivität teilnehmen, bei der es um eine Bombe geht“ (in „Lise Meitner, ein Leben in der Physik“, von Ruth Levin Sime, veröffentlicht 1996 bei UC Press).
Sie blieb daher bis Kriegsende in Stockholm.
Hahn und Meitner erhielten schließlich 1966 gemeinsam die höchste Auszeichnung der American Physical Society, den Fermi-Preis. Sie werden für „ihre bahnbrechende Forschung zur Erforschung natürlicher Radioaktivität und ihre intensiven experimentellen Studien, die in der Entdeckung der Kernspaltung gipfelten“, zitiert. Weder Meitners noch Hahns Gesundheitszustand erlaubten ihnen die Reise nach Washington (beide waren zu diesem Zeitpunkt über 80 Jahre alt).
Die Zeremonie fand in Wien statt und Glenn Seaborg, damals Vorsitzender der Atomenergiekommission der Vereinigten Staaten, reiste mit. Da Meitner jedoch nicht gehen konnte, kam Frisch an seine Stelle. Meitner schrieb an Hahn, dass sie sich für ihn freute, dass sie selbst jedoch widersprüchliche Gefühle verspürte und gleichzeitig eine „Form der Freude“ verspürte. „ Warum nur eine Form des Vergnügens ? Hahn fragte Frisch. Dachte sie, sie hätte Berlin zu früh verlassen? Überhaupt nicht, antwortete Frisch, sie sei allen dankbar, die ihr beim Abschied geholfen hätten. Sie hatte widersprüchliche Gefühle … wegen der Bombe.
Max Perutz, CC BY
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Das Nachschlagewerk über Lise Meitner ist „Lise Meitner, ein Leben in der Physik“ von Ruth Levin Sime, erschienen 1996 bei University of California Press.
Jacques Treiner, theoretischer Physiker, Universität der Stadt Paris
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