Физичарка којој свет дугује Нобелову награду

Фото: Kodex.me

Превела: Ивана Катанчевић

„Волим физику свим срцем… То је врста личне љубави каква се има према некоме коме смо захвални због многих ствари”. Лиза Мајтнер 1915.

Аустријски физичари, Лиза Мајтнер и Ото Роберт Фриш, објавили су 11. фебруара 1939. једнострани чланак у часопису Натуре, описујући немогуће: разбијање атома уранијума на два лакша елемента, баријум и криптон. Овај процес су назвали „фисија”, по аналогији са сличним процесима ћелијске деобе у биологији, разбуктавши нагло интересовање у лабораторијама нуклеарне физике широм света.

Међутим, до открића је дошло у незгодном тренутку за Мајтнерову, а њена примарна улога у експерименталном и теоретском открићу нуклеарне фисије никада неће бити адекватно награђена.

Мајтнерова (рођена 1878. у Аустрији) одрастала је у породици интелектуалаца и у раном узрасту је показивала склоност ка науци и математици. Ипак је њен упис на универзитет био одложен, јер Аустрија није дозвољавала приступ женама све до 1897. „Иако сам врло рано показивала веома изражену склоност ка математици и физици, нисам започела студије одмах после завршене школе”, писала је Мајтнерова касније. Присећала се: „Може се са запрепашћењем закључити колико је онда проблема постојало у животу обичних младих девојака… Међу најтежим од њих била је могућност нормалног интелектуалног тренинга”.

Године 1901, након дугогодишњих интензивних припрема, Мајтнерова је са 23 године положила пријемни испит и уписала се на Универзитет у Бечу. Најсветлија тачка њених студија, присећала се чак и деценијама касније, била су предавања познатог физичара, Лудвига Болцмана. Слушала је сва Болцманова предавања, од електромагнетизма до термодинамике, и сматрала да су била „нешто најлепше и најинспиративније што је икада чула”.

Мајтнерова је започела са студијама физике само неколико година након два ударна открића која су заувек изменила виђење атома као недељивог - откриће радиоактивности 1896. и електрона 1897 - постављајући основу за Лизин будући рад. Године 1906, у 27. години, Мајтнерова је докторирала на експерименталном раду из топлотне кондукције. Била је тек друга жена која је стекла докторат из физике на бечком универзитету.

Многи универзитети и даље нису дозвољавали женама да предају на факултетима и имала је проблем да осигура место у истраживачкој лабораторији, поготово да наплати свој рад. Након завршетка краткорочног истраживачког пројекта у областима оптике и радиоактивности, схватила је да Беч не може ништа више да јој понуди и преселила се у Берлин 1907. у потрази за уваженим физичарем Максом Планком.

Планк је најпре био изненађен њеном тежњом за даљим усавршавањем знања из физике. При једној од првих посета дому Макса Планка, присећала се да је рекао, „Али, ти си већ Доктор! Шта још желиш”? Ипак, Планк јој је дозволио да присуствује његовим предавањима и коначно, започела је експериментални рад са Отом Ханом, доказаним хемичарем у области радиоактивности.

Дотадашње искуство Мајтнерове у области физике импоновало је Хановој стручности из хемије и њихова сарадња је трајала наредну 31 годину. Током тог периода имали су веома плодоносну сарадњу при проучавању различитих радиоактивних процеса распадања и открићу елемента протактинијума. На крају су преселили лабораторије у новоизграђен Кајзер-Вилхелм институт (КВИ) за хемију, југозападно од Берлина, а Мајтнерова је именована за своје прво плаћено радно место као асистент Макса Планка, оцењујући испите његових студената. Признање је било од кључног значаја за њено самопоуздање и осећај независности.

„Добро знам да је човеку, посебно у годинама интелектуалног напредовања, јако потребно охрабрење кроз спољашње признање, да спозна да пут којим иде није погрешан”, размишљала је у својим седамдесетим. До 1919, напредовала је до позиције професора на КВИ, врло вероватно прве жене у Немачкој која је постигла ову титулу.

Међутим, антисемитизам у Немачкој се ширио, а Мајтнерова је имала јеврејско порекло. Многи од њених колега широм Немачке су брзо побегли, али она је остала у Берлину све док није постало скоро прекасно. Њена лабораторија и колеге значиле су јој све, а област нуклеарне физике је наставила да засењује новим открићима. Ернест Рутерфорд је објавио откриће протона 1919. године, а до 1932. неутрон је био такође откривен (заједно са позитроном 1932. и деутеријумом 1931), комплетирајући основну слику атомског језгра. Са овако ударним открићима, Мајтнеровој је вероватно било тешко да разматра одлазак.

КВИ је првобитно био безбедна оаза за науцнике „не-аријевског” порекла и за оне који су због моралних начела одбили да се придруже нацистичкој партији. Један од таквих је био Фриц Штрасман, хемичар који се 1929. придружио Мајтнеровој и Хану у лабораторији. Године 1934. њих троје су започели испитивање уранијума и потенцијално тежих елемената, бомбардујући уранијум неутронима да изазову непознате реакције. Пет година касније, њихово заједничко залагање кулминирало је открићем нуклеарне фисије.

Ипак, у првих неколико година, њихови експерименти са бомбардовањем су збуњивали Мајтнерову. Њена улога као физичара била је да објасни хемијске огледе прихватљивим низом реакција, али је била затечена све већим бројем невероватних радиоактивних процеса распадања.

У почетку су Мајтнерова и Хан били убеђени да су добили такозване трансуранске елементе (елементе теже од уранијума), ослањајући се на установљену тезу у физици да се бомбардовањем језгра неутронима може само изменити атомски број за неколико бројева мање или више.

Новонастали елементи нису личили на елементе нешто лакше од уранијума, тако да су закључили да то морају бити нови, тежи елементи. То је била теза коју су они објављивали од 1935. до 1938, али је било све теже доказати је са до тада познатим реакцијама.

<�имг цласс="рфлоат" срц="хттп://с32.постимг.орг/ф68лкеувп/250пx_Отто_Хахн_унд_Лисе_Меитнер.јпг" />
Лиза и Ото Хан у КВИ лабораторији
Фото: wikipedia

Марта 1938. године Немачка је анексирала Аустрију, доводећи изненада Мајтнерову у ситуацију да јој аустријско држављанство и пасош постану неважећи. Није могла да путује са таквим пасошем, а већ јој је због јеврејског порекла било немогуће да добије немачки пасош. Хитно је морала да напусти Немачку пре него што упадне у замку и у последњем тренутку успела је да обезбеди место у Стокхолму. Када је напустила Берлин, јула 1938, њени експерименти су били у развоју, књиге на полицама, а њени студенти потпуно несвесни њеног одласка.

Тежећи да се прилагоди новом почетку у Стокхолму, често се дописивала са Ханом и Штрасманом крајем 1938, дискутујући о њиховим експериментима и помажући им да интерпретирају резултате.

Децембра 1938. пред Божић, Хан је писао Мајтнеровој о коначном низу експеримената, „Заправо, постоји нешто у вези са “изотопима радијума”, што је толико фасцинантно да за сада то говоримо само теби… Наши изотопи Ра се понашају као Ба… Можда ћеш ти успети да дођеш до неког занимљивог објашњења. Оно што знамо је да се не могу посебним експериментом разбити у баријум”.

Након бомбардовања уранијума неутронима, уместо очекиваног Ра, Хан и Штрасман су пронашли само баријум (Ба), доста лакши елемент. Након година трагања за елементом само незнатно тежим или лакшим од уранијума, коначно су схватили да је истина сасвим другачија. Мајтнерова, Хан и Штрасман су омашком разбили атом уранијума, а присуство баријума је био доказ тог експеримента.

Прошло је само пет месеци како је напустила лабораторију, а Ханово поверљиво писмо ставило јој је до знања да је још увек део тима. У ствари, она је форсирала Хана да настави са тестовима који це доказати радијум, уместо којег су открили баријум. Без потпуног разумевања за процес, утемељеног на нацелима физике, Хан и Штрасман су поднели резултате о проналаску баријума за публикацију 22. децембра 1938.

Убрзо након што је примила Ханово писмо, Мајтнерова је отпутовала на западну обалу Шведске за божићни одмор, у друштву свог нећака и физичара Ота Фриша. Они су одмах започели дискусију у вези са открићем баријума, покушавајући да у физици нађу објашњење. Присећали су се да је Нилс Бор сугерисао 1935. да се језгро атома мозе понашати као кап течности и са оваквим сликовитим поредјењем, идеја цепања капљице се брзо наметнула као могући одговор.

У својим мемоарима, Фриш се присећао снежне шетње са Мајтнеровом, током које су покушавали да разреше основну теорију. „У овом тренутку обоје седимо на трупцу и почињемо са рачунањем на комадићима папира. Електростатичко одбијање у језгру урана, закључили смо, је заиста било толико снажно да превагне над ефектом површинских сила привлачења у потпуности - тако да би језгро урана могло заиста бити посматрано као климава, нестабилна капљица, спремна да се подели при најмањој провокацији, (као што је утицај неутрона)”.

Мајтнерова је такође разрађивала кинетичке енергије два продукта добијена дељењем, који су се убрзавали далеко једни од других и открила да та енергија може бити добијена малом, али очекиваном променом масе, која се претвара у енергију по Ајнштајновој једначини Е=мц2. Ова фина теорија је изненада дала смисао и у једном потезу објаснила чудне резултате и замршене теорије.

Жељна да буде део открића, а знајући да је из политичких разлога немогуће да га објави заједно са бившим колегама, Мајтнерова и Фриш су журили да припреме кратак чланак за Натуре. Поред теоретског објашњења процеса фисије, Фриш је одмах извео неколико сличних експеримената којима су добијени енергијом убрзани производи, који су били очекивани.

Мајтнерова и Фриш су 16. јануара 1939. предали рад о теоретском објашњењу фисије, заједно са Фришовим, одвојеним експерименталним радом. У њиховом заједничком раду, Мајтнерова је такође предвидела другу половину процеса фисије;ако се уранијум (са 92 протона) подели на два дела, са баријумом као једном половином (56 протона), онда би друга половина морао бити криптон (Кр) са 36 протона, јер се сабирањем протона Ба и Кр добија број протона у језгру уранијума.

<�имг цласс="рфлоат" срц="хттп://с32.постимг.орг/тфкм3етцл/300пx_Нуцлеар_фиссион_свг.пнг" />
Нуклеарна фисија уранијума у баријум и криптон
Фото: wikipedia

Овај рад неће бити објављен у часопису Натуре до 11. фебруара 1939, али у међувремену, лабораторије широм света су се упознале са Хановим и Штрасмановим радом и усхићено започеле са извођењем сопствених експеримената. И Бор је случајно обелоданио теорију док је путовао за Сједињене Државе средином јануара. Мајтнерова је приватно разговарала са Бором о теорији нуклеарне капље, а он је радио на процесу фисије са другим физичарем, заборављајуци да помене да се рад још увек чува у поверљивости.

Као резултат, вест се брзо прочула и Фриш се присећао: „Већ се дешава фантастична трка у многим америчким лабораторијама… Да би се извели исти лагани експерименти, које сам ја већ изводио да би детектовао фрагменте фисије”. У прави час, публикација Мајтнерове и Фриша се појавила 11. фебруара, одржавајући њихову улогу пионира у теоретском објашњењу и физичкој детекцији фисије.

Хан и Штрасман су ускоро доказали присуство криптона и његових продуката распадања, али нису у потпуности приписали Мајтнеровој успех у предвиђању тог процеса и једва да су поменули њен теоретски рад. Она је била повређена овим омаловажавањем и писала је Хану: „Било би ми заиста драго да си само написао да смо ми, независно од ваших сјајних проналазака, дошли до открића о нужном настанку Кр-Рб-Ср низа елемената”.

Хан је наставио да минимизује њену улогу у настајању фисије, вероватно из страха због рада под нацистичким режимом и сам је 1944. примио Нобелову награду из хемије за откриће фисије. Многи научници су осећали да је Мајтнерова била неправедно запостављена и било је неких назнака да је процес селекције био погрешан. Нобелов комитет је заправо одложио награду из хемије из 1944. са намером да реконструише допринос Мајтнерове и Фриша, али гласање против 1945. је изменило њихову одлуку. Штрасман је такође био изузет, упркос његовој константној улози у експериментима.

Упркос каснијим номинацијама, Мајтнерова никада није добила Нобелову награду из физике. Она је, међутим, примила многе друге награде касније у зивоту укључујући Макс Планк медаљу, Ото Хан награду (иронично) и непосредно пред смрт Енрико Ферми награду 1966. заједно са Фришом. Такође је имала ретку привилегију да се један елемент назове по њој, мајтнеријум, мада се ово десило много касније, 1997.

<�имг цласс="лфлоат" срц="хттп://с32.постимг.орг/9пузн57тх/сецтион_3_паге_3_пицтуре_0.јпг" />
Мајтнерова предаје у Вашингтону 1946.
Фото: chemgeneration

Лиса Мајтнер је умрла 1968. године, у 89. години, остављајући иза себе наслеђе изванредних експерименталних и теоретских открића која су заувек променила виђење језгра атома. Остала је савесна у вези са својим радом. Када је пројекат Менхетн први пут успостављен, одбила је да помогне развоју атомске бомбе, говорећи касније да јој је било „жао због открића бомбе”. Након њене смрти, Фриш је уписао на њеном надгробном споменику „Лиза Мајтнер: физичарка која никада није изгубила хуманост”.

76 година након што је објавила рад о нуклеарној фисији, Мајтнерова је призната од стране Америчког Друштва Физичара (АДФ), на мартовском скупу 2015. у Сан Антонију, у оквиру пројекта који је остварен укључивањем свих друштвених медија. Мајтнерова је изабрана популарним гласањем на @АПСпхyсицс налогу твитера, придруживши се тако физичарима Николи Тесли и Ричарду Фејнману који су изабрани прошлих година. АДФ се нада да це подићи свест о изузетним и бриљантним физичарима, које је она могла да инспирише.

Извор: physicsbuzz

Ивана подржава константни рад на себи, у сваком смислу те речи.

***

Прочитајте и:

Da li karijera žene visi o tankom koncu?
Gamergate: Trenutak koji me je promenio
Da li se Evropa vraća u Srednji vek?

***

Овај текст настао је нашом жељом да млади који желе да се опробају у превођењу текстова то искуство стекну и унапреде код нас. Уколико желиш да будеш преводилац у нашем младом тиму ЦВ уз један преведени текст, са изворним, пошаљи на [email protected] са назнаком Пријава/Преводилац. Отворено за све од 15 до 35 година. Пријем нових чланова вршимо до сваког првог дана у месецу.

Желим повремено да добијам мејлове од портала о вестима, најновијим конкурсима и активностима OVDE

Odricanje od odgovornosti