Откриће нуклеарне фисије

Нуклеарна реакција коју су теоретисали Мајтнер и Фриш са следећом нуклеарном ланчаном реакцијом коју су теоретисали Хан и Штрасман

Нуклеарна фисија је откривена у децембру 1938. године од стране хемичара Ота Хана и Фрица Штрасмана и физичара Лизе Мајтнер и Ота Роберта Фриша. Фисија је нуклеарна реакција или процес радиоактивног распада у којем се језгро атома дели на два или више мањих, лакших језгара и често друге честице. Процес фисије често производи гама зраке и ослобађа веома велику количину енергије, чак и по енергетским стандардима радиоактивног распада. Научници су већ знали за алфа-распад и бета-распад, али фисија је добила велики значај јер је откриће да је нуклеарна ланчана реакција могућа довело до развоја нуклеарне енергије и нуклеарног оружја. Хан је добио Нобелову награду за хемију 1944. године за откриће нуклеарне фисије.

Хан и Штрасман су на Институт Кајзер Вилхелм за хемију у Берлину бомбардовали уранијум спорим неутронима и открили да је произведен баријум. Хан је сугерисао пуцање језгра, али није био сигуран шта је физичка основа за те резултате. Своје налазе су поштом пријавили Мајтнеровој у Шведској, која је неколико месеци раније побегла из нацистичке Немачке. Мајтнер и њен нећак Фриш су теоретисали, а затим и доказали, да је језгро уранијума подељено и објавили своје налазе у часопису Nature. Мајтнер је израчунала да је енергија ослобођена сваким распадом приближно 200 мегаелектронволти, а Фриш је то потврдио посматрањем. По аналогији са дељењем биолошких ћелија, назвао је процес „фисија”.

Откриће је уследило након четрдесет година истраживања природе и особина радиоактивности и радиоактивних супстанци. Откриће неутрона од стране Џејмса Чедвика 1932. године створило је ново средство за нуклеарну трансмутацију. Енрико Ферми и његове колеге у Риму проучавали су резултате бомбардовања уранијума неутронима, и Ферми је закључио да су његови експерименти створили нове елементе са 93 и 94 протона, које је његова група назвала аусенијум и хесперијум. Ферми је освојио Нобелову награду за физику 1938. године за своје „демонстрације постојања нових радиоактивних елемената произведених неутронским зрачењем, и за сродно откриће нуклеарних реакција изазваних спорим неутронима”. Међутим, нису сви били убеђени Фермијевом анализом његових резултата. Ида Нодак је сугерисала да је уместо стварања новог, тежег елемента 93, могуће да се језгро распало на велике фрагменте, а Аристид фон Гросе је сугерисао да је оно што је Фермијева група пронашла био изотоп протактинијума.

Ово је подстакло Хана и Мајтнерову, проналазаче најстабилнијег изотопа протактинијума, да спроведу четворогодишње истраживање процеса са својим колегом Штрасманом. Након много напорног рада и многих открића, утврдили су да је оно што су посматрали била фисија, и да су нови елементи које је Ферми пронашао били фисиони продукти. Њихов рад је преокренуо дугогодишња веровања у физици и отворио пут за откриће стварних елемената 93 (нептунијум) и 94 (плутонијум), за откриће фисије у другим елементима, и за одређивање улоге изотопа уранијум-235 у уранијуму. Нилс Бор и Џон Вилер су прерадили модел течне капљице како би објаснили механизам фисије.

Позадина

Радиоактивност

Последњих година 19. века, научници су често експериментисали са катодном цеви, која је до тада постала стандардни део лабораторијске опреме. Уобичајена пракса је била да се катодни зраци усмере на различите супстанце и да се види шта ће се догодити. Вилхелм Рендген је имао екран премазан баријум-платиноцијанидом који би флуоресцирао када би био изложен катодним зрацима. Дана 8. новембра 1895. приметио је да, иако његова катодна цев није била усмерена ка екрану, који је био прекривен црним картоном, екран је ипак флуоресцирао. Убрзо се уверио да је открио нову врсту зрака, који се данас називају Рендгенски зраци. Следеће године Анри Бекерел је експериментисао са флуоресцентним солима уранијума и питао се да ли би и оне могле производити Рендгенске зраке.Шаблон:Sfn Дана 1. марта 1896. открио је да оне заиста производе зраке, али друге врсте, и да чак и када је со уранијума држана у тамној фиоци, и даље је стварала интензивну слику на рендгенској плочи, указујући да зраци долазе изнутра и да не захтевају спољашњи извор енергије.Шаблон:Sfn

Периодни систем око 1930.

За разлику од Рендгеновог открића, које је било предмет широке радозналости научника и лаика због способности икс-зрака да учине видљивим кости унутар људског тела, Бекерелово откриће имало је мали одјек у то време, а сам Бекерел је убрзо прешао на друга истраживања. Марија Кири је тестирала узорке онолико елемената и минерала колико је могла да пронађе тражећи знаке Бекерелових зрака, и у априлу 1898. такође их је пронашла у торијуму. Феномену је дала назив „радиоактивност”. Заједно са Пјером Киријем и Густавом Бемонтом, почела је да истражује уранинит, руду која садржи уранијум, за коју је утврђено да је радиоактивнија од уранијума који садржи. Ово је указивало на постојање додатних радиоактивних елемената. Један је био хемијски сличан бизмуту, али јако радиоактиван, и у јулу 1898. објавили су рад у којем су закључили да је то нови елемент, који су назвали „полонијум”. Други је био хемијски сличан баријуму, и у раду из децембра 1898. објавили су откриће другог до тада непознатог елемента, који су назвали „радијум”. Убеђивање научне заједнице било је друга ствар. Одвајање радијума од баријума у руди показало се веома тешким. Требало им је три године да произведу десети део грама радијум-хлорида, а никада нису успели да изолују полонијум.

Године 1898. Ернест Радерфорд је приметио да торијум испушта радиоактивни гас. Испитујући зрачење, класификовао је Бекерелово зрачење у два типа, која је назвал α (алфа) и β (бета) зрачење. Накнадно, Пол Вилар је открио трећи тип Бекереловог зрачења који су, пратећи Радерфордову шему, названи „гама зраци”, а Кири је приметио да радијум такође производи радиоактивни гас. Хемијска идентификација гаса показала се фрустрирајућом; Радерфорд и Фредерик Соди су открили да је инертан, слично као аргон. Касније је постао познат као радон. Радерфорд је идентификовао бета зраке као катодне зраке (електроне), и хипотетисао — а 1909. са Томасом Ројдсом доказао — да су алфа честице језгра хелијума.Шаблон:Sfn Посматрајући радиоактивни распад елемената, Радерфорд и Соди су класификовали радиоактивне производе према њиховим карактеристичним брзинама распада, уводећи концепт времена полураспада.Шаблон:Sfn Године 1903, Соди и Маргарет Тод применили су термин „изотоп” на атоме који су били хемијски и спектроскопски идентични, али су имали различита радиоактивна времена полураспада. Радерфорд је предложио модел атома у којем је веома мало, густо и позитивно наелектрисано језгро од протона окружено орбитирајућим, негативно наелектрисаним електронима (Радерфордов модел). Нилс Бор је то побољшао 1913. године усклађујући га са квантним понашањем електрона (Боров модел).

Протактинијум

Ланац распада актинијума. Алфа-распад помера два елемента ниже; бета-распад помера један елемент више.

Соди и Казимир Фајанс су независно приметили 1913. године да алфа распад изазива померање атома за два места ниже у периодном систему, док га губитак две бета честице враћа на првобитну позицију. У резултујућој реорганизацији периодног система, радијум је стављен у групу II, актинијум у групу III, торијум у групу IV и уранијум у групу VI. Ово је оставило празнину између торијума и уранијума. Соди је предвидео да ће овај непознати елемент, који је (по Дмитрију Мендељејеву) назвао „екатанталијум”, бити алфа емитер са хемијским особинама сличним танталијуму (сада познат као тантал). Није прошло много времена пре него што су га Фајанс и Освалд Хелмут Геринг открили као производ распада бета-емитујућег производа торијума. На основу закона радиоактивног померања Фајанса и Содија, ово је био изотоп недостајућег елемента, који су назвали „бревијум” због његовог кратког времена полураспада. Међутим, то је био бета емитер и стога није могао бити мајчински изотоп актинијума. То је морао бити други изотоп.

Два научника на Институту Кајзер Вилхелм (KWI) у Берлин-Далему прихватила су изазов проналажења недостајућег изотопа. Ото Хан је дипломирао на Универзитету у Марбургу као органски хемичар, али је био постдокторски истраживач на Универзитетском колеџу Лондон код сер Вилијама Ремзија, и код Радерфорда на Универзитету Макгил, где је проучавао радиоактивне изотопе. Године 1906. вратио се у Немачку, где је постао асистент Емила Фишера на Универзитету у Берлину. На Макгилу је навикао да блиско сарађује са физичарем, па се удружио са Лизом Мајтнер, која је докторирала на Универзитету у Бечу 1906. године, а затим се преселила у Берлин да студира физику код Макса Планка на Универзитету Фридрих Вилхелм. Мајтнерова је сматрала да је Хан, који је био њених година, мање застрашујући од старијих, угледнијих колега.Шаблон:Sfn Хан и Мајтнерова су се преселили у недавно основани Институт Кајзер Вилхелм за хемију 1913. године, и до 1920. постали шефови својих лабораторија тамо, са сопственим студентима, истраживачким програмима и опремом.Шаблон:Sfn Нове лабораторије нудиле су нове могућности, јер су старе постале превише контаминиране радиоактивним супстанцама да би се истраживале слабо радиоактивне супстанце. Развили су нову технику за одвајање групе тантала из уранинита, за коју су се надали да ће убрзати изолацију новог изотопа.

Ото Хан и Лиза Мајтнер 1912. године.

Рад је прекинут избијањем Првог светског рата 1914. године. Хан је позван у Немачку војску, а Мајтнерова је постала добровољни радиограф у болницама Аустријске војске. Вратила се у Институт Кајзер Вилхелм у октобру 1916. Хан се придружио новој јединици за гас у Царском штабу у Берлину у децембру 1916. након путовања између западног и источног фронта, Берлина и Леверкузена између лета 1914. и краја 1916.Шаблон:Sfn

Већина студената, лабораторијских асистената и техничара била је позвана у војску, тако да су Хан, који је био стациониран у Берлину између јануара и септембра 1917,Шаблон:Sfn и Мајтнерова морали све да раде сами. До децембра 1917. успела је да изолује супстанцу, а након даљег рада успели су да докажу да је то заиста недостајући изотоп. Мајтнерова је поднела своје и Ханове налазе за објављивање у марту 1918. научном часопису Physikalische Zeitschrift под насловом Шаблон:Jez-de.

Иако су Фајанс и Геринг први открили елемент, обичај је налагао да елемент буде представљен својим најдуговечнијим и најзаступљенијим изотопом, а бревијум није изгледао прикладно. Фајанс се сложио да Мајтнерова и Хан назову елемент протактинијум и доделе му хемијски симбол Pa. У јуну 1918, Соди и Џон Кранстон објавили су да су екстраховали узорак изотопа, али за разлику од Хана и Мајтнерове нису били у стању да опишу његове карактеристике. Признали су приоритет Хана и Мајтнерове и сложили се са именом. Веза са уранијумом остала је мистерија, јер се ниједан од познатих изотопа уранијума није распадао у протактинијум. То је остало нерешено све док уранијум-235 није откривен 1929. године.

За своје откриће Хан и Мајтнерова су више пута номиновани за Нобелову награду за хемију 1920-их година од стране неколико научника, међу којима су били Макс Планк, Хајнрих Голдшмит и сам Фајанс. Године 1949, Међународна унија за чисту и примењену хемију (IUPAC) дефинитивно је назвала нови елемент протактинијум и потврдила Хана и Мајтнерову као проналазаче.

Трансмутација

Ирена Кири и Фредерик Жолио у својој лабораторији у Паризу 1935.

Патрик Блекет је успео да постигне нуклеарну трансмутацију азота у кисеоник 1925. године, користећи алфа честице усмерене на азот. У модерној нотацији за атомска језгра, реакција је била:

Шаблон:Chem + Шаблон:Chem → Шаблон:Chem + p

Ово је било прво посматрање нуклеарне реакције, то јест, реакције у којој се честице из једног распада користе за трансформацију другог атомског језгра. Потпуно вештачка нуклеарна реакција и нуклеарна трансмутација постигнута је у априлу 1932. од стране Ернеста Волтона и Џона Кокрофта, који су користили вештачки убрзане протоне против литијума, да разбију ово језгро на две алфа честице. Подвиг је био популарно познат као „цепање атома”, али није био нуклеарна фисија; јер није био резултат иницирања унутрашњег процеса радиоактивног распада. Само неколико недеља пре подвига Кокрофта и Волтона, други научник у Кевендиш лабораторији, Џејмс Чедвик, открио је неутрон, користећи генијалан уређај направљен са печатним воском, кроз реакцију берилијума са алфа честицама:Шаблон:Sfn

Шаблон:Chem + Шаблон:Chem → Шаблон:Chem + n

Ирена Кири и Фредерик Жолио озрачили су алуминијумску фолију алфа честицама и открили да то резултира краткоживећим радиоактивним изотопом фосфора са временом полураспада од око три минута:

Шаблон:Chem + Шаблон:Chem → Шаблон:Chem + n

који се затим распада у стабилан изотоп силицијума:

Шаблон:Chem → Шаблон:Chem + e⁺

Приметили су да се радиоактивност наставила након што су емисије неутрона престале. Не само да су открили нови облик радиоактивног распада у облику позитронске емисије, већ су трансмутовали елемент у до тада непознати радиоактивни изотоп другог елемента, чиме су изазвали радиоактивност тамо где је пре није било. Радиохемија сада више није била ограничена на одређене тешке елементе, већ се проширила на цео периодни систем.Шаблон:SfnШаблон:Sfn

Чедвик је приметио да би, будући да су електрично неутрални, неутрони могли лакше да продру у језгро него протони или алфа честице. Енрико Ферми и његове колеге у Риму — Едоардо Амалди, Оскар Д'Агостино, Франко Разети и Емилио Сегре — прихватили су ову идеју.Шаблон:Sfn Разети је посетио Мајтнерову лабораторију 1931. године, и поново 1932. након Чедвиковог открића неутрона. Мајтнер му је показала како да припреми извор неутрона полонијум-берилијум. По повратку у Рим, Разети је направио Гајгеров бројаче и маглену комору по узору на Мајтнерове. Ферми је првобитно намеравао да користи полонијум као извор алфа честица, као што су то радили Чедвик и Кири. Радон је био јачи извор алфа честица од полонијума, али је такође емитовао бета и гама зраке, што је изазивало хаос са опремом за детекцију у лабораторији. Али Разети је отишао на свој ускршњи одмор без припреме извора полонијум-берилијум, и Ферми је схватио да, пошто га занимају производи реакције, може озрачити свој узорак у једној лабораторији и тестирати га у другој низ ходник. Извор неутрона је био лак за припрему мешањем са спрашеним берилијумом у затвореној капсули. Штавише, радон се лако набављао; Ђулио Ћезаре Трабаки је имао више од грама радијума и радо је снабдевао Фермија радоном. Са временом полураспада од само 3,82 дана иначе би само пропао, а радијум је непрестано производио више.Шаблон:SfnШаблон:Sfn

Енрико Ферми и његова истраживачка група (Момци из улице Панисперна), око 1934. С лева на десно: Оскар Д'Агостино, Емилио Сегре, Едоардо Амалди, Франко Разети и Ферми

Радећи по принципу монтажне траке, почели су озрачивањем воде, а затим напредовали кроз периодни систем преко литијума, берилијума, бора и угљеника, без изазивања било какве радиоактивности. Када су дошли до алуминијума, а затим флуора, имали су своје прве успехе. Индукована радиоактивност је на крају пронађена бомбардовањем неутронима 22 различита елемента. Мајтнерова је била једна од одабране групе физичара којима је Ферми поштом послао унапред копије својих радова, и она је могла да извести да је потврдила његове налазе у вези са алуминијумом, силицијумом, фосфором, бакром и цинком.Шаблон:Sfn Када је нови примерак La Ricerca Scientifica стигао у Институт Нилса Бора за теоријску физику на Универзитету у Копенхагену, њен нећак, Ото Фриш, као једини физичар тамо који је могао да чита италијански, нашао се на удару колега који су желели превод. Римска група није имала узорке ретких земних метала, али је на Боровом институту Џорџ де Хевеши имао комплетан сет њихових оксида које му је дао Auergesellschaft, па су Де Хевеши и Хилде Леви спровели процес са њима.Шаблон:Sfn

Када је римска група стигла до уранијума, имали су проблем: радиоактивност природног уранијума била је скоро једнака радиоактивности њиховог извора неутрона. Оно што су посматрали била је сложена мешавина времена полураспада. Пратећи закон померања, проверили су присуство олова, бизмута, радијума, актинијума, торијума и протактинијума (прескачући елементе чија су хемијска својства била непозната), и (исправно) нису нашли никакве назнаке било ког од њих. Ферми је приметио да су три типа реакција изазвана неутронским зрачењем: емисија алфа честице (n, α); емисија протона (n, p); и гама емисија (n, γ). Неизбежно, нови изотопи су се распадали бета емисијом, што је изазвало померање елемената навише у периодном систему.Шаблон:Sfn

На основу периодног система тог времена, Ферми је веровао да је елемент 93 екаренијум — елемент испод ренијума — са карактеристикама сличним мангану и ренијуму. Такав елемент је пронађен, и Ферми је оквирно закључио да су његови експерименти створили нове елементе са 93 и 94 протона, које је назвао аусенијум и хесперијум.Шаблон:SfnШаблон:Sfn Резултати су објављени у часопису Nature у јуну 1934. године. Међутим, у овом раду Ферми је упозорио да „пажљива потрага за таквим тешким честицама још није спроведена, јер оне захтевају да активни производ буде у облику веома танког слоја за њихово посматрање. Чини се стога тренутно преурањеним формирање било какве дефинитивне хипотезе о ланцу распада који је укључен.” Ретроспективно, оно што су детектовали је заиста био непознати елемент сличан ренијуму, технецијум, који лежи између мангана и ренијума у периодном систему.

Лео Силард и Томас А. Чалмерс известили су да су неутрони генерисани гама зрацима који делују на берилијум заробљени од стране јода, реакција коју је Ферми такође приметио. Када је Мајтнерова поновила њихов експеримент, открила је да су неутрони из извора гама-берилијум заробљени тешким елементима попут јода, сребра и злата, али не и лакшим попут натријума, алуминијума и силицијума. Закључила је да је вероватније да ће спори неутрони бити заробљени него брзи, налаз који је пријавила часопису Naturwissenschaften у октобру 1934.Шаблон:Sfn Сви су мислили да су потребни енергични неутрони, као што је био случај са алфа честицама и протонима, али то је било потребно да би се савладала Кулонова баријера; неутрално наелектрисани неутрони су имали већу вероватноћу да буду заробљени од стране језгра ако проведу више времена у његовој близини. Неколико дана касније, Ферми је разматрао занимљивост коју је његова група приметила: чинило се да уранијум реагује другачије у различитим деловима лабораторије; неутронско зрачење спроведено на дрвеном столу изазвало је већу радиоактивност него на мермерном столу у истој просторији. Ферми је размишљао о томе и покушао да постави комад парафина између извора неутрона и уранијума. То је резултирало драматичним повећањем активности. Закључио је да су неутрони успорени сударима са атомима водоника у парафину и дрвету.Шаблон:Sfn Одлазак Д'Агостина значио је да римска група више нема хемичара, а каснији губитак Разетија и Сегреа смањио је групу само на Фермија и Амалдија, који су напустили истраживање трансмутације да би се концентрисали на истраживање физике спорих неутрона.

Тренутни модел језгра 1934. године био је модел течне капљице који је први предложио Џорџ Гамов 1930. године. Његов једноставан и елегантан модел рафинирали су и развили Карл Фридрих фон Вајцзекер и, након открића неутрона, Вернер Хајзенберг 1935. и Нилс Бор 1936. године. Слагао се блиско са запажањима. У моделу, нуклеони су држани заједно у најмањој могућој запремини (сфери) помоћу јаке нуклеарне силе, која је била способна да савлада далекосежно Кулоново одбијање између протона. Модел је остао у употреби за одређене примене и у 21. веку, када је привукао пажњу математичара заинтересованих за његова својства, али у свом облику из 1934. потврдио је оно што су физичари мислили да већ знају: да су језгра статична, и да су шансе да судар одломи више од алфа честице практично нула.

Откриће

Приговори

Ферми је освојио Нобелову награду за физику 1938. године за своје „демонстрације постојања нових радиоактивних елемената произведених неутронским зрачењем, и за сродно откриће нуклеарних реакција изазваних спорим неутронима”. Међутим, нису сви били убеђени Фермијевом анализом његових резултата. Ида Нодак је сугерисала у септембру 1934. да уместо стварања новог, тежег елемента 93: Шаблон:Blockquote

Чланак Нодакове прочитали су Фермијев тим у Риму, Кири и Жолио у Паризу, и Мајтнер и Хан у Берлину. Међутим, цитирани приговор долази нешто касније, и само је један од неколико недостатака које је приметила у Фермијевој тврдњи.Шаблон:Sfn Боров модел течне капљице још није био формулисан, тако да није постојао теоретски начин да се израчуна да ли је физички могуће да се атоми уранијума разбију у велике комаде.Шаблон:Sfn Нодак и њен супруг, Валтер Нодак, били су познати хемичари који су били номиновани за Нобелову награду за хемију за откриће ренијума, иако су у то време такође били уплетени у контроверзу око открића елемента 43, који су назвали „масуријум”. Откриће технецијума од стране Емилија Сегреа и Карла Перијеа ставило је тачку на њихову тврдњу, али се није догодило до 1937. Мало је вероватно да су Мајтнерова или Кири имале било какве предрасуде према Нодаковој због њеног пола,Шаблон:Sfn али Мајтнерова се није плашила да каже Хану Hähnchen, von Physik verstehst Du Nichts („Драги Хане, ти се не разумеш у физику”). Исти став се пренео и на Нодакову, која није предложила алтернативни нуклеарни модел, нити спровела експерименте да подржи своју тврдњу. Иако је Нодакова била познати аналитички хемичар, недостајала јој је позадина у физици да би схватила огромност онога што је предлагала.Шаблон:Sfn

Бивша зграда Института Кајзер Вилхелм за хемију у Берлину. Након Другог светског рата постала је део Слободног универзитета у Берлину. Преименована је у Зграду Ото Хан 1956. године, и у Зграду Хан-Мајтнер 2010. године.Шаблон:Sfn

Нодакова није била једини критичар Фермијеве тврдње. Аристид фон Гросе је сугерисао да је оно што је Ферми пронашао био изотоп протактинијума. Мајтнерова је била нестрпљива да истражи Фермијеве резултате, али је препознала да је потребан високо квалификован хемичар, и желела је најбољег кога је знала: Хана, иако нису сарађивали дуги низ година. У почетку Хан није био заинтересован, али помињање протактинијума од стране Фон Гросеа променило је његово мишљење.Шаблон:Sfn „Једино питање”, касније је написао Хан, „чинило се да је да ли је Ферми пронашао изотопе трансуранских елемената, или изотопе следећег нижег елемента, протактинијума. У то време Лиза Мајтнер и ја одлучили смо да поновимо Фермијеве експерименте како бисмо сазнали да ли је 13-минутни изотоп изотоп протактинијума или не. То је била логична одлука, будући да смо били проналазачи протактинијума.”Шаблон:Sfn

Хану и Мајтнеровој се придружио Фриц Штрасман. Штрасман је докторирао аналитичку хемију на Техничком универзитету у Хановеру 1929. године, и дошао је на Институт Кајзер Вилхелм за хемију да студира код Хана, верујући да ће то побољшати његове изгледе за запослење. Толико је уживао у раду и људима да је остао након што му је стипендија истекла 1932. Након што је Нацистичка партија дошла на власт у Немачкој 1933. године, одбио је уносну понуду за посао јер је захтевала политичку обуку и чланство у Нацистичкој партији, и иступио је из Друштва немачких хемичара када је постало део нацистичког Немачког фронта рада. Као резултат тога, није могао ни да ради у хемијској индустрији нити да добије своју хабилитацију, која је била потребна да постане независни истраживач у Немачкој. Мајтнерова је убедила Хана да запосли Штрасмана користећи новац из директоровог фонда за посебне околности. Године 1935, Штрасман је постао асистент на пола плате. Ускоро ће бити потписан као сарадник на радовима које су производили.Шаблон:Sfn

Закон о обнови професионалне државне службе из 1933. уклонио је Јевреје из државне службе, што је укључивало и академску заједницу. Мајтнерова никада није покушавала да сакрије своје јеврејско порекло, али је у почетку била изузета од његовог утицаја по више основа: била је запослена пре 1914, служила је у војсци током Светског рата, била је аустријски, а не немачки држављанин, а Институт Кајзер Вилхелм је био партнерство владе и индустрије.Шаблон:Sfn Међутим, отпуштена је са своје ванредне професуре на Универзитету у Берлину на основу тога што њена служба у Првом светском рату није била на фронту, и није завршила своју хабилитацију до 1922.Шаблон:Sfn Carl Bosch, директор ИГ Фарбена, главног спонзора Института Кајзер Вилхелм за хемију, уверио је Мајтнерову да је њена позиција тамо сигурна, и она је пристала да остане.Шаблон:Sfn Мајтнер, Хан и Штрасман су се лично зближили како их је њихова антинацистичка политика све више удаљавала од остатка организације, али им је то дало више времена за истраживање, јер је администрација пренета на Ханове и Мајтнерове асистенте.Шаблон:Sfn

Истраживање

Приказ нуклеарне фисије у Немачком музеју у Минхену. Сто и инструменти су оригинали, али не би били заједно у истој просторији. Притисак историчара, научника и феминисткиња навео је музеј да промени приказ 1988. године како би одао признање Лизи Мајтнер, Оту Фришу и Фрицу Штрасману.

Берлинска група је почела озрачивањем соли уранијума неутронима из извора радон-берилијум сличног оном који је користио Ферми. Спрашени берилијум је помешан са радоном у затвореној капсули. Ово је обезбедило много јачи извор неутрона од мешавина полонијум-берилијум.Шаблон:Sfn Растворили су со уранијума и додали калијум-перенат, платина-хлорид и натријум-хидроксид. Оно што је преостало затим је закисељено водоник-сулфидом, што је резултирало таложењем платина-сулфида и ренијум-сулфида. Ферми је приметио четири радиоактивна изотопа од којих су најдуговечнији имали времена полураспада од 13 и 90 минута, и они су детектовани у талогу.Шаблон:Sfn

Берлинска група је затим тестирала на протактинијум додавањем протактинијума-234 у раствор. Када је ово исталожено, утврђено је да је одвојено од изотопа са временом полураспада од 13 и 90 минута, показујући да Фон Гросе није био у праву, и да то нису изотопи протактинијума. Штавише, укључене хемијске реакције искључиле су све елементе од живе па навише у периодном систему.Шаблон:Sfn Успели су да исталоже 90-минутну активност са осмијум-сулфидом и 13-минутну са ренијум-сулфидом, што је искључило да су изотопи истог елемента. Све ово пружило је снажне доказе да су то заиста трансурански елементи, са хемијским својствима сличним осмијуму и ренијуму.Шаблон:Sfn

Ферми је такође известио да су брзи и спори неутрони производили различите активности. Ово је указивало да се одвија више од једне реакције. Када берлинска група није могла да реплицира налазе римске групе, започели су сопствено истраживање ефеката брзих и спорих неутрона. Да би се минимизирала радиоактивна контаминација у случају несреће, различите фазе су спровођене у различитим просторијама, све у Мајтнеровом одељењу у приземљу Института Кајзер Вилхелм. Озрачивање неутронима вршено је у једној лабораторији, хемијско одвајање у другој, а мерења су вршена у трећој. Опрема коју су користили била је једноставна и углавном ручно израђена.Шаблон:Sfn

До марта 1936. идентификовали су десет различитих времена полураспада, са различитим степенима сигурности. Да би их објаснила, Мајтнерова је морала да хипотетише нову (n, 2n) класу реакције и алфа распад уранијума, од којих ниједан никада раније није био пријављен, и за које су недостајали физички докази. Дакле, док су Хан и Штрасман усавршавали своје хемијске процедуре, Мајтнерова је осмислила нове експерименте како би бацила више светла на процесе реакције. У мају 1937. издали су паралелне извештаје, један у Zeitschrift für Physik са Мајтнеровом као главним аутором, и један у Chemische Berichte са Ханом као главним аутором.Шаблон:Sfn Хан је закључио свој изричито наводећи: Vor allem steht ihre chemische Verschiedenheit von allen bisher bekannten Elementen außerhalb jeder Diskussion („Изнад свега, њихова хемијска различитост од свих претходно познатих елемената не захтева даљу дискусију.”)

Мајтнерова је била све несигурнија. Сада су конструисали три (n, γ) реакције:

1. Шаблон:Chem + n → Шаблон:Chem (10 секунди) → Шаблон:Chem (2,2 минута) → Шаблон:Chem (59 минута) → Шаблон:Chem (66 сати) → Шаблон:Chem (2,5 сата) → Шаблон:Chem (?)
2. Шаблон:Chem + n → Шаблон:Chem (40 секунди) → Шаблон:Chem (16 минута) → Шаблон:Chem (5,7 сати) → Шаблон:Chem (?)
3. Шаблон:Chem + n → Шаблон:Chem (23 минута) → Шаблон:Chem 

Мајтнерова је била сигурна да су то морале бити (n, γ) реакције, јер спори неутрони нису имали енергију да одломе протоне или алфа честице. Разматрала је могућност да су реакције биле од различитих изотопа уранијума; три су била позната: уранијум-238, уранијум-235 и уранијум-234. Међутим, када је израчунала попречни пресек неутрона био је превелик да би било шта друго осим најзаступљенијег изотопа, уранијума-238. Закључила је да то мора бити случај нуклеарног изомеризма, који је у протактинијуму открио Хан 1922. године. Нуклеарном изомеризму је дао физичко објашњење фон Вајцзекер, који је био Мајтнеров асистент 1936, али је од тада преузео позицију на Институту Кајзер Вилхелм за физику. Различити нуклеарни изомери протактинијума имали су различита времена полураспада, и то би могао бити случај и за уранијум, али ако је тако, то су некако наслеђивали производи ћерке и унуке, што је изгледало као растезање аргумента до тачке пуцања. Затим је постојала трећа реакција, (n, γ) једна, која се дешавала само са спорим неутронима.Шаблон:Sfn Мајтнерова је стога завршила свој извештај у веома другачијем тону од Хана, извештавајући да: „Процес мора бити захват неутрона од стране уранијума-238, што доводи до три изомерна језгра уранијума-239. Овај резултат је веома тешко ускладити са тренутним концептима језгра.”Шаблон:Sfn

Изложба поводом 75. годишњице открића нуклеарне фисије, у Бечком међународном центру 2013. године. Слике Мајтнерове и Штрасмана су истакнуте.

Након овога, берлинска група је прешла на рад са торијумом, како је Штрасман рекао, „да се опорави од ужаса рада са уранијумом”.Шаблон:Sfn Међутим, са торијумом није било лакше радити него са уранијумом. За почетак, имао је производ распада, радиоторијум (Шаблон:Chem) који је надјачавао слабију активност изазвану неутронима. Али Хан и Мајтнерова су имали узорак из којег су редовно уклањали његов мајчински изотоп, мезоторијум (Шаблон:Chem), током периода од неколико година, дозвољавајући радиоторијуму да се распадне. Чак и тада, било је још теже радити јер су његови индуковани производи распада од неутронског зрачења били изотопи истих елемената произведених сопственим радиоактивним распадом торијума. Оно што су пронашли биле су три различите серије распада, све алфа емитери — облик распада који није пронађен ни у једном другом тешком елементу, и за који је Мајтнерова још једном морала да претпостави више изомера. Ипак су дошли до занимљивог резултата: под бомбардовањем брзим неутронима од 2,5 MeV, ове (n, α) серије распада су се одвијале истовремено; за споре неутроне, фаворизована је (n, γ) реакција која је формирала Шаблон:Chem.Шаблон:Sfn

У Паризу, Ирена Кири и Павле Савић такође су кренули да реплицирају Фермијеве налазе. У сарадњи са Хансом фон Халбаном и Петером Прајсверком, озрачили су торијум и произвели изотоп са временом полураспада од 22 минута који је Ферми приметио. Укупно, Киријева група је детектовала осам различитих времена полураспада у свом озраченом торијуму. Кири и Савић су детектовали радиоактивну супстанцу са временом полураспада од 3,5 сата. Париска група је предложила да би то могао бити изотоп торијума. Мајтнерова је замолила Штрасмана, који је сада радио већину хемијских послова, да провери. Није открио никакав знак торијума. Мајтнерова је писала Киријевој са њиховим резултатима и предложила тихо повлачење.Шаблон:Sfn Ипак, Кири је упорно наставила. Истраживали су хемију и открили да активност од 3,5 сата долази од нечега што је изгледало хемијски слично лантану (што је заправо и било), који су безуспешно покушавали да изолују процесом фракционе кристализације. (Могуће је да је њихов талог био контаминиран итријумом, који је хемијски сличан.) Користећи Гајгерове бројаче и прескачући хемијску преципитацију, Кири и Савић су детектовали време полураспада од 3,5 сата у озраченом уранијуму.

Са Аншлусом, уједињењем Немачке са Аустријом 12. марта 1938, Мајтнерова је изгубила аустријско држављанство.Шаблон:Sfn Џејмс Франк је понудио да спонзорише њену имиграцију у Сједињене Државе, а Бор је понудио привремено место на свом институту, али када је отишла у данску амбасаду по визу, речено јој је да Данска више не признаје њен аустријски пасош као важећи.Шаблон:Sfn Дана 13. јула 1938, Мајтнерова је отишла у Холандију са холандским физичарем Дирком Костером. Пре него што је отишла, Ото Хан јој је дао дијамантски прстен који је наследио од своје мајке да га прода ако буде потребно. Стигла је на сигурно, али само са својом летњом одећом. Мајтнерова је касније рекла да је заувек напустила Немачку са 10 марака у ташни. Уз помоћ Костера и Адријана Фокера, одлетела је у Копенхаген, где ју је дочекао Фриш, и остала код Нилса и Маргрет Бор у њиховој викендици у Тисвилдеу. Дана 1. августа села је на воз за Стокхолм, где ју је сачекала Ева фон Бар.Шаблон:Sfn

Тумачење

Париска група је објавила своје резултате у септембру 1938. године. Хан је одбацио изотоп са временом полураспада од 3,5 сата као контаминацију, али након што је погледао детаље експеримената париске групе и криве распада, Штрасман је био забринут. Одлучио је да понови експеримент, користећи своју ефикаснију методу одвајања радијума. Овог пута су пронашли оно што су мислили да је радијум, за који је Хан сугерисао да је резултат два алфа распада:

Шаблон:Chem + n → α + Шаблон:Chem → α + Шаблон:Chem

Мајтнеровој је било веома тешко да поверује у то.Шаблон:Sfn

Механизам фисије. Неутрон је изазвао да се језгро затресе, издужи и подели.

У новембру, Хан је отпутовао у Копенхаген, где се састао са Бором и Мајтнеровом. Рекли су му да су веома незадовољни предложеним изомерима радијума. По упутствима Мајтнерове, Хан и Штрасман су почели да понављају експерименте, чак и док је Ферми примао своју Нобелову награду у Стокхолму.Шаблон:Sfn Уз помоћ Кларе Либер и Ирмгард Боне, Хан и Штрасман су изоловали три изотопа радијума (верификована њиховим временима полураспада) и користили фракциону кристализацију да их одвоје од носача баријума додавањем кристала баријум-бромида у четири корака. Пошто се радијум првенствено таложи у раствору баријум-бромида, у сваком кораку издвојена фракција би садржала мање радијума него претходна. Међутим, нису нашли никакву разлику између фракција. У случају да је њихов процес био на неки начин погрешан, верификовали су га са познатим изотопима радијума; процес је био у реду. Хан и Штрасман су пронашли четврти изотоп радијума. Њихова времена полураспада Хан и Штрасман су формулисали овако:

${\mathrm{R}\mathrm{a}\mathrm{I}\mathrm{?}}_{}^{}\underset{<\text{1 min.}}{\overset{\mathrm{\beta }}{\to }}\mathrm{A}\mathrm{c}\mathrm{I}\underset{<\text{30 min.}}{\overset{\mathrm{\beta }}{\to }}\mathrm{T}\mathrm{h}\mathrm{?}$

${\mathrm{R}\mathrm{a}\mathrm{I}\mathrm{I}}_{}^{}\underset{\text{14}\mathrm{\pm }2min.}{\overset{\mathrm{\beta }}{\to }}\mathrm{A}\mathrm{c}\mathrm{I}\mathrm{I}\underset{\mathrm{\sim }\text{2,5 h.}}{\overset{\mathrm{\beta }}{\to }}\mathrm{T}\mathrm{h}\mathrm{?}$

${\mathrm{R}\mathrm{a}\mathrm{I}\mathrm{I}\mathrm{I}}_{}^{}\underset{\text{86}\mathrm{\pm }6min.}{\overset{\mathrm{\beta }}{\to }}\mathrm{A}\mathrm{c}\mathrm{I}\mathrm{I}\mathrm{I}\underset{\mathrm{\sim }\text{nekoliko dana?}}{\overset{\mathrm{\beta }}{\to }}\mathrm{T}\mathrm{h}\mathrm{?}$

${\mathrm{R}\mathrm{a}\mathrm{I}\mathrm{V}}_{}^{}\underset{\text{250-300 h.}}{\overset{\mathrm{\beta }}{\to }}\mathrm{A}\mathrm{c}\mathrm{I}\mathrm{V}\underset{\text{40 h.}}{\overset{\mathrm{\beta }}{\to }}\mathrm{T}\mathrm{h}\mathrm{?}$

Дана 19. децембра, Хан је писао Мајтнеровој, обавештавајући је да се изотопи радијума хемијски понашају као баријум. Жељни да заврше пре божићне паузе, Хан и Штрасман су своје налазе поднели часопису Naturwissenschaften 22. децембра не чекајући одговор Мајтнерове.Шаблон:Sfn Хан је разумео да се догодило „пуцање” атомских језгара, али није био сигуран у то тумачење. Хан је закључио чланак у Naturwissenschaften са: „Као хемичари... требало би да заменимо симболе Ba, La, Ce са Ra, Ac, Th. Као 'нуклеарни хемичари' прилично блиски физици, још увек не можемо да се натерамо да предузмемо овај корак који противречи свим претходним искуствима у физици.”

Фриш је обично славио Божић са Мајтнеровом у Берлину, али 1938. она је прихватила позив Еве фон Бар да га проведе са њеном породицом у Кунгелву, и Мајтнерова је замолила Фриша да јој се придружи тамо. Мајтнерова је примила писмо од Хана у којем описује његов хемијски доказ да је део производа бомбардовања уранијума неутронима био баријум. Баријум је имао атомску масу 40% мању од уранијума, и ниједна претходно позната метода радиоактивног распада није могла да објасни тако велику разлику у маси језгра.Шаблон:SfnШаблон:Sfn

Ипак, одмах је писала назад Хану да каже: „У овом тренутку претпоставка тако темељног распада ми изгледа веома тешка, али у нуклеарној физици смо доживели толико изненађења, да се не може безусловно рећи: 'То је немогуће.'”Шаблон:Sfn Мајтнерова је сматрала да је Хан превише пажљив хемичар да би направио елементарну грешку, али је сматрала да је резултате тешко објаснити. Све нуклеарне реакције које су документоване укључивале су одвајање протона или алфа честица из језгра. Разбијање је изгледало далеко теже. Међутим, модел течне капљице који је Гамов постулирао сугерисао је могућност да атомско језгро може да се издужи и савлада површински напон који га је држао заједно.Шаблон:Sfn Према Фришу:Шаблон:Blockquote

Мајтнер и Фриш су правилно протумачили Ханове резултате да значе да се језгро уранијума поделило отприлике на пола. Прве две реакције које је берлинска група приметила биле су лаки елементи створени распадом језгара уранијума; трећа, она од 23 минута, била је распад у стварни елемент 93.Шаблон:Sfn По повратку у Копенхаген, Фриш је обавестио Бора, који се лупио по челу и узвикнуо: „Какви смо идиоти били!”Шаблон:Sfn Бор је обећао да неће рећи ништа док не буду имали спреман рад за објављивање. Да би убрзали процес, одлучили су да поднесу белешку од једне странице часопису Nature. У овом тренутку, једини доказ који су имали био је баријум. Логично, ако је формиран баријум, други елемент мора бити криптон,Шаблон:Sfn иако је Хан погрешно веровао да атомске масе морају да се саберу на 239 уместо да се атомски бројеви саберу на 92, и мислио је да је то масуријум (технецијум), па није проверавао:Шаблон:Sfn

Шаблон:Chem + n → Шаблон:Chem + Шаблон:Chem + неки n

Кроз серију међуградских телефонских позива, Мајтнер и Фриш су осмислили једноставан експеримент да поткрепе своју тврдњу: да измере трзај фисионих фрагмената, користећи Гајгеров бројач са прагом постављеним изнад оног за алфа честице. Фриш је спровео експеримент 13. јануара 1939. и пронашао пулсеве изазване реакцијом баш као што су предвидели.Шаблон:Sfn Одлучио је да му треба име за новооткривени нуклеарни процес. Разговарао је са Вилијамом А. Арнолдом, америчким биологом који је радио са де Хевешијем, и питао га како биолози називају процес којим се живе ћелије деле на две ћелије. Арнолд му је рекао да биолози то зову фисија. Фриш је тада применио то име на нуклеарни процес у свом раду.Шаблон:Sfn Фриш је послао и заједнички написану белешку о фисији и свој рад о експерименту трзаја часопису Nature 16. јануара 1939; прва се појавила у штампи 11. фебруара, а друга 18. фебруара. У њиховој другој публикацији о нуклеарној фисији у фебруару 1939, Хан и Штрасман су употребили термин Uranspaltung (фисија уранијума) по први пут, и предвидели постојање и ослобађање додатних неутрона током процеса фисије, отварајући могућност нуклеарне ланчане реакције. У интервјуу 8. марта 1959. године, Мајтнерова је рекла: „То [откриће нуклеарне фисије] је постигнуто необично добром хемијом од стране Хана и Штрасмана, фантастично добром хемијом коју нико други није могао да уради у то време. Касније су Американци то научили. Али у то време Хан и Штрасман су били заиста једини који су то уопште могли да ураде јер су били тако добри хемичари. Они су заиста демонстрирали физички процес помоћу хемије, такорећи.”

Пријем

Бор доноси вести у Сједињене Државе

Пре одласка у Сједињене Државе 7. јануара 1939. са својим сином Ериком да присуствује петој Вашингтонској конференцији о теоријској физици, Бор је обећао Фришу да неће помињати фисију док се радови не појаве у штампи, али током преласка Атлантика на броду Шаблон:SS, Бор је разговарао о механизму фисије са Леоном Розенфелдом, и пропустио да га обавести да су информације поверљиве. По доласку у Њујорк 16. јануара, дочекали су их Ферми и његова супруга Лаура Капон, и Џон Вилер, који је био сарадник на Боровом институту 1934–1935. Како се десило, те вечери је био састанак Клуба часописа физике Универзитета Принстон, и када је Вилер питао Розенфелда да ли има неке вести да извести, Розенфелд им је рекао. Постиђени Бор је послао белешку часопису Nature бранећи тврдњу Мајтнерове и Фриша на приоритет открића.Шаблон:Sfn Хан је био изнервиран што је, док је Бор поменуо његов и Штрасманов рад у белешци, цитирао само Мајтнерову и Фриша.Шаблон:Sfn

Вести су се брзо прошириле о новом открићу, које је исправно виђено као потпуно нов физички ефекат са великим научним — и потенцијално практичним — могућностима. Исидор Ајзак Раби и Вилис Лам, два физичара са Универзитета Колумбија који су радили на Принстону, чули су вести и пренели их назад на Колумбију. Раби је рекао да је рекао Фермију; Ферми је приписао заслуге Ламу. За Фермија, вести су биле дубока срамота, јер трансурански елементи за чије је откриће делимично награђен Нобеловом наградом уопште нису били трансурански елементи, већ фисиони продукти. Додао је фусноту о томе у свом говору поводом прихватања Нобелове награде. Бор је убрзо након тога отишао са Принстона на Колумбију да види Фермија. Не нашавши Фермија у његовој канцеларији, Бор је отишао у област циклотрона и пронашао Херберта Л. Андерсона. Бор га је ухватио за раме и рекао: „Младићу, дозволи ми да ти објасним нешто ново и узбудљиво у физици.”Шаблон:Sfn

Даља истраживања

Многим научницима на Колумбији било је јасно да треба да покушају да детектују енергију ослобођену у нуклеарној фисији уранијума од неутронског бомбардовања. Дана 25. јануара 1939, група са Универзитета Колумбија спровела је први експеримент нуклеарне фисије у Сједињеним Државама, који је урађен у подруму Пупиновог хола. Експеримент је укључивао постављање уранијум-оксида унутар јонизационе коморе и његово озрачивање неутронима, и мерење тако ослобођене енергије. Следећег дана, Пета вашингтонска конференција о теоријској физици почела је у Вашингтону, под заједничким покровитељством Универзитета Џорџ Вашингтон и Институције Карнеги из Вашингтона. Одатле су се вести о нуклеарној фисији прошириле још даље, што је подстакло још много експерименталних демонстрација.Шаблон:Sfn

Бор и Вилер су ревидирали модел течне капљице како би објаснили механизам нуклеарне фисије, са упадљивим успехом. Њихов рад се појавио у часопису Physical Review 1. септембра 1939, на дан када је Немачка напала Пољску, започињући Други светски рат у Европи.Шаблон:Sfn Како су експериментални физичари проучавали фисију, открили су још збуњујућих резултата. Џорџ Плачек је питао Бора зашто се уранијум цепа и са веома брзим и са веома спорим неутронима. Шетајући до састанка са Вилером, Бор је имао увид да је фисија на ниским енергијама последица изотопа уранијум-235, док је на високим енергијама углавном последица далеко заступљенијег изотопа уранијум-238.Шаблон:Sfn Ово је било засновано на Мајтнеровим мерењима пресека захвата неутрона из 1937. године.Шаблон:Sfn Ово ће бити експериментално верификовано у фебруару 1940, након што је Алфред Нир успео да произведе довољно чистог уранијума-235 за Џона Р. Данинга, Аристида фон Гросеа и Јуџина Т. Бута да тестирају.Шаблон:Sfn

Други научници су наставили потрагу за неухватљивим елементом 93, што је изгледало једноставно, јер су сада знали да је резултат времена полураспада од 23 минута. У Лабораторији за зрачење у Берклију, Калифорнија, Емилио Сегре и Едвин Макмилан користили су циклотрон да створе изотоп. Затим су детектовали бета активност са временом полураспада од 2 дана, али је имала хемијске карактеристике ретких земних елемената, а елемент 93 је требало да има хемију сличну ренијуму. Због тога је занемарен као само још један фисиони продукт. Прошла је још једна година пре него што су Макмилан и Филип Ејбелсон утврдили да је елемент са временом полураспада од 2 дана неухватљиви елемент 93, који су назвали „нептунијум”. Они су отворили пут за откриће елемента 94 од стране Глена Сиборга, Емилија Сегреа и Џозефа В. Кенедија, који су назвали „плутонијум” 1941. године.Шаблон:Sfn

Други правац истраживања, који је предводила Мајтнерова, био је да се утврди да ли други елементи могу да се цепају након што буду озрачени неутронима. Убрзо је утврђено да торијум и протактинијум могу. Такође су вршена мерења количине ослобођене енергије.Шаблон:Sfn Ханс фон Халбан, Фредерик Жолио-Кири и Лав Коварски показали су да уранијум бомбардован неутронима емитује више неутрона него што апсорбује, сугеришући могућност нуклеарне ланчане реакције. Ферми и Андерсон су то такође учинили неколико недеља касније. Многим научницима је било очигледно да би, бар у теорији, могао бити створен изузетно моћан извор енергије, иако је већина и даље сматрала атомску бомбу немогућом.Шаблон:Sfn

Нобелова награда

И Хан и Мајтнерова су били номиновани за Нобелове награде за хемију и физику много пута чак и пре открића нуклеарне фисије за њихов рад на радиоактивним изотопима и протактинијуму. Уследило је још неколико номинација за откриће фисије између 1940. и 1943. године. Номинације за Нобелову награду проверавали су комитети од пет чланова, по један за сваку награду. Иако су и Хан и Мајтнерова добили номинације за физику, радиоактивност и радиоактивни елементи традиционално су сматрани доменом хемије, па је Нобелов комитет за хемију процењивао номинације 1944. године.

Комитет је примио извештаје од Теодора Сведберга 1941. и Арнеа Вестгрена 1942. године. Ови хемичари су били импресионирани Хановим радом, али су сматрали да експериментални рад Мајтнерове и Фриша није био изванредан. Нису разумели зашто је заједница физичара сматрала њихов рад кључним. Што се тиче Штрасмана, иако је његово име било на радовима, постојала је дугогодишња политика додељивања награда најстаријем научнику у сарадњи. Године 1944. Нобелов комитет за хемију гласао је да препоручи да се само Хану додели Нобелова награда за хемију за 1944. годину. Међутим, Немцима је било забрањено да прихватају Нобелове награде након што је Нобелова награда за мир додељена Карлу фон Осјецком 1936. године.Шаблон:Sfn Препоруку комитета одбила је Краљевска шведска академија наука, која је одлучила да одложи доделу награде за годину дана.

Рат је био завршен када је академија поново разматрала награду у септембру 1945. Нобелов комитет за хемију је сада постао опрезнији, јер је било очигледно да је много истраживања предузео Пројекат Менхетн у Сједињеним Државама у тајности, и предложио је одлагање Нобелове награде за хемију 1944. за још једну годину. Академију је поколебао Јеран Лиљестранд, који је тврдио да је важно да академија потврди своју независност од Савезника Другог светског рата, и додели Нобелову награду за хемију Немцу,Шаблон:Sfn као што је учинила након Првог светског рата када ју је доделила Фрицу Хаберу. Хан је стога постао једини добитник Нобелове награде за хемију 1944. „за његово откриће фисије тешких језгара”.

Мајтнерова је написала у писму својој пријатељици Биргит Бруме-Аминоф 20. новембра 1945:Шаблон:Blockquote

Године 1946, Нобелов комитет за физику разматрао је номинације за Мајтнерову и Фриша које су пристигле од Макса фон Лауеа, Нилса Бора, Оскара Клајна, Егила Хилероса и Џејмса Франка. Извештаје за комитет написао је Ерик Хултен, који је држао катедру за експерименталну физику на Универзитету у Стокхолму, 1945. и 1946. године. Хултен је тврдио да теоријску физику треба сматрати вредном награде само ако инспирише велике експерименте. Улога Мајтнерове и Фриша у томе што су први разумели и објаснили фисију није схваћена. Можда су постојали и лични фактори: председник комитета, Мане Сигбан, није волео Мајтнерову, и имао је професионално ривалство са Клајном.Шаблон:Sfn Мајтнерова и Фриш ће наставити да буду редовно номиновани дуги низ година, али никада неће добити Нобелову награду.

У историји и сећању

На крају рата у Европи, Хан је приведен и затворен у Фарм Хол са девет других виших научника, од којих су сви осим Макса фон Лауеа били укључени у немачки програм нуклеарног наоружања, и сви осим Хана и Паула Хартека били су физичари. Овде су чули вести о атомском бомбардовању Хирошиме и Нагасакија. Невољни да прихвате да су годинама иза Американаца, и несвесни да се њихови разговори снимају, многи од њих су рекли у разговорима да никада нису желели да њихов програм нуклеарног наоружања успе на првом месту. Хан им није веровао. Хан је још увек био тамо када је објављена његова Нобелова награда у новембру 1945. Научници из Фарм Хола провели су остатак својих живота покушавајући да рехабилитују слику немачке науке која је била укаљана нацистичким периодом.Шаблон:Sfn Незгодни детаљи попут хиљада жена робовских радница из концентрационог логора Заксенхаузен које су копале руду уранијума за њихове експерименте гурнути су под тепих.Шаблон:Sfn

Лиза Мајтнер 1946. године са физичарем Артуром Комптоном и глумицом Кетрин Корнел

За Хана, ово је нужно укључивало истицање његове тврдње о открићу фисије за себе, за хемију и за Немачку. Искористио је свој говор приликом прихватања Нобелове награде да потврди овај наратив,Шаблон:Sfn па је поменуо и Мајтнерову и Штрасманово учешће у свом Нобеловом предавању. Ханова порука је снажно одјекнула у Немачкој, где је био поштован као пословични добар Немац, пристојан човек који је био оштар противник нацистичког режима, али је остао у Немачкој где се бавио чистом науком. Као председник Друштва Макс Планк од 1946. до 1960. године, пројектовао је слику немачке науке као неокрњене у сјају и неукаљане нацизмом публици која је желела да верује у то. Након Другог светског рата, Хан је иступио снажно против употребе нуклеарне енергије у војне сврхе. Видео је примену својих научних открића у такве сврхе као злоупотребу, или чак злочин. Лоренс Бадаш је написао: „Његово ратно признање перверзије науке за конструкцију оружја и његова послератна активност у планирању правца научних подухвата његове земље сада су га све више нагињали ка томе да буде портпарол друштвене одговорности.”Шаблон:Sfn

Насупрот томе, у непосредном периоду након рата Мајтнерова и Фриш су слављени као проналазачи фисије у земљама енглеског говорног подручја. Јапан је виђен као марионетска држава Немачке, а уништење Хирошиме и Нагасакија као поетска правда за прогон јеврејског народа.Шаблон:SfnШаблон:Sfn У јануару 1946, Мајтнерова је обишла Сједињене Државе, где је држала предавања и примала почасне докторате. Присуствовала је коктелу за генерал-потпуковника Леслија Гроувса, директора Пројекта Менхетн (који јој је дао искључиву заслугу за откриће фисије у својим мемоарима из 1962), и проглашена је женом године од стране Женског националног прес клуба. На пријему за ову награду, седела је поред председника Сједињених Држава, Харија С. Трумана. Али Мајтнерова није уживала у јавном говору, посебно на енглеском, нити јој је пријала улога славне личности, и одбила је понуду гостујуће професуре на Колеџу Велсли.Шаблон:SfnШаблон:Sfn Хан је номиновао Мајтнерову и Фриша за Нобелову награду за физику 1948. године. Он и Мајтнерова су остали блиски пријатељи након рата.

Плакета која комеморише Ханово и Штрасманово откриће фисије у Берлину (откривена 1956)

Године 1966, Комисија за атомску енергију Сједињених Држава заједнички је доделила Награду Енрико Ферми Хану, Штрасману и Мајтнеровој за њихово откриће фисије. Церемонија је одржана у палати Хофбург у Бечу. То је био први пут да је Награда Енрико Ферми додељена не-Американцима, и први пут да је уручена жени.Шаблон:Sfn Диплома Мајтнерове носила је речи: „За пионирска истраживања природно јављајућих радиоактивности и опсежне експерименталне студије које су довеле до открића фисије”. Ханова диплома била је мало другачија: „За пионирска истраживања природно јављајућих радиоактивности и опсежне експерименталне студије које су кулминирале открићем фисије.” Хан и Штрасман су били присутни, али Мајтнерова је била превише болесна да би присуствовала, па је Фриш примио награду у њено име.Шаблон:Sfn

Током комбинованих прослава у Немачкој 100. рођендана Ајнштајна, Хана, Мајтнерове и фон Лауеа 1978. године, Ханов наратив о открићу фисије почео је да се руши. Хан и Мајтнерова су умрли 1968, али Штрасман је још био жив, и он је потврдио важност своје аналитичке хемије и физике Мајтнерове у открићу, и њихову улогу као више од само помоћника. Детаљна биографија Штрасмана појавила се 1981, годину дана након његове смрти, а награђивана биографија Мајтнерове за младе 1986. Научници су доводили у питање фокус на хемију, историчари су оспоравали прихваћени наратив нацистичког периода, а феминисткиње су виделе Мајтнерову као још један пример Матилда ефекта, где је жена избрисана са страница историје. До 1990. године, Мајтнерова је враћена у наратив, иако је њена улога остала оспоравана, посебно у Немачкој.

Вајцзекер, колега Хана и Мајтнерове током њиховог времена у Берлину, и колега затвореник са Ханом у Фарм Холу, снажно је подржавао Ханову улогу у открићу нуклеарне фисије. Рекао је публици која се окупила на церемонијалном укључивању бисте Мајтнерове у Ehrensaal (Дворану славних) у Немачком музеју у Минхену 4. јула 1991. да ни Мајтнерова ни физика нису допринели открићу фисије, које је, изјавио је, било „откриће Хана, а не Лизе Мајтнер”.

Литература

• Шаблон:Cite book
• Шаблон:Cite book
• Шаблон:Cite book
• Шаблон:Cite book
• Шаблон:Cite book
• Шаблон:Cite book
• Шаблон:Cite book
• Шаблон:Cite book
• Шаблон:Cite book
• Шаблон:Cite book
• Шаблон:Cite book
• Шаблон:Cite book
• Шаблон:Cite book
• Шаблон:Cite thesis

Додатна литература

• Шаблон:Cite book