23 июля 2022 г. в 09:00

Забытые имена: Лиза Мейтнер и Отто Ган (Окончание)

(Окончание. Предыдущая публикация здесь ==>>)

Открытие расщепления ядра разделило на до и после не только историю физики, но и историю человечества. Это открытие было совершено благодаря работе Мейтнер и Гана. Незаменимым их помощником был Фриц Штрассман, который заступал на место Гана, когда тому нужно было вернуться к исполнению бюрократических обязанностей, связанных с функционированием Института кайзера Вильгельма. Также нужно вспомнить и о вкладе Отто Роберта Фриша, племянника Мейтнер.

       В Париже Ирен Кюри и Фредерик Жолио также вели важные исследования, которые натолкнули Мейтнер на идею о расщеплении ядра. Ирен Кюри стала заниматься наукой вслед за своей матерью и так же, как её мать, нашла в коллеге-исследователе партнёра для совместной работы и жизни. Но на этом сходство между матерью и дочерью Кюри не заканчивается: так же как Мария и Пьер Кюри, пара Жолио-Кюри получила Нобелевскую премию по химии в 1935 году за открытие искусственной радиоактивности.

Энрико Ферми
Энрико Ферми

      Вклад Энрико Ферми в развитие ядерной эры трудно переоценить. Он провел опыты, используя нейтроны в качестве технического средства для изучения искусственной радиации, он смог запустить цепную реакцию — фундаментальный механизм для высвобождения большого количества энергии, содержащегося в атомах. Ферми родился в Риме в 1901 году, прекрасно учился и благодаря стипендии Рокфеллера смог отправиться на учёбу в Германию и Норвегию, где познакомился с самыми знаменитыми физиками того времени, среди которых был и немецкий учёный Макс Борн (1882-1970). В конце 1920-х годов Ферми считался самым знаменитым физиком в Италии, и Бенито Муссолини предложил ему место в Итальянской академии. В этот период учёный начал заниматься ядерной физикой и сделал несколько важных исследований, касающихся бета-распада. В 1938 году опыты по искусственной радиоактивности принесли ему Нобелевскую премию, и Ферми использовал поездку на вручение награды, чтобы сбежать из фашистской Италии и эмигрировать в США. В 1942 году Ферми впервые удалось осуществить цепную ядерную реакцию. Так были заложены основы создания ядерной бомбы, работой над которой он занимался в Манхэттенском проекте. Энрико Ферми умер от рака в 1954 году.

     Немецкий физик Аристид фон Гроссе (1905-1985) предположил, что один из элементов, обнаруженных Ферми при бомбардировке урана нейтронами, — протактиний. Эта гипотеза ставила под сомнение существование трансурановых элементов, так как атомное число протактиния (91) меньше, чем у урана. Ган решил проверить, так ли это, то есть по существу он заинтересовался той же проблемой, что и Мейтнер, хотя подошёл к ней с другой стороны.

Фриц Штрассманн
Фриц Штрассманн

      Кроме исследовательской группы Гана и Мейтнер в Берлине, возникла ещё одна — в Париже, в неё входили Ирен Кюри и Фредерик Жолио. Началось научное соревнование. В Беркли также появилась исследовательская группа, преследовавшая ту же цель. Исследование урана должно было раскрыть новые тайны, и каждый хотел быть первооткрывателем.

       Немецкий физик Ида Ноддак (1896-1978) была единственной, кто сомневался в том, что из ядра могут ускользать только микрочастицы. Ноддак, получившая известность после открытия элемента рения и даже несколько раз номинированная на Нобелевскую премию, хотя так и не получившая её, критично отнеслась к опытам Ферми, считая, что ядра атомов могут делиться на «осколки разных размеров, представляющие собой изотопы уже известных элементов, отличных от облученных». Таким образом, она стала первым учёным, говорившим о ядерном расщеплении. Однако Ноддак не подтвердила эту догадку экспериментально, поэтому коллеги не приняли её доводы.

       В 1928 году советский астроном и физик Георгий Антонович Гамов (1904-1968) высказал догадку: если применить принципы квантовой физики, то возможно, что некоторые частицы высвобождаются из ядра без приложения такого количества энергии, которое требуется согласно классической физике.

Георгия Гамова представил, что «ядро —- потенциальный колодец с частицами, находящимися в нём словно внутри пакета». Альфа-частицы могут проходить сквозь поверхность пакета «с использованием туннельного эффекта». Это объяснение «глубоко впечатлило физиков». Но такая точка зрения противоречила другим гипотезам, говорящим о том, что ядро могло делиться пополам. То есть данная теория не позволяла учёным даже думать о расщеплении ядра.

  При бомбардировке атомов нейтронами ядра могут эти нейтроны поглощать, что вызовет разные типы ядерных реакций,— так утверждали команда Ферми, Жолио-Кюри и берлинская группа в составе Мейтнер и Гана. Исследования потребовали нескольких лет. В 1935 году к группе присоединился Фриц Штрассман. Он работал бесплатно, но другого места найти себе не мог, поскольку не симпатизировал нацистской идеологии. В этом смысле вся группа учёных находилась в оппозиции к существующему политическому режиму, так что Мейтнер, над которой нависла реальная угроза, чувствовала поддержку и защиту со стороны коллег. 

       Наконец, они опубликовали результаты исследований, в которых говорили о двух типах бета-распада, вызванного нейтронной бомбардировкой урана. Позже был обнаружен третий вид распада, который, в отличие от предшествующих, не давал такой длинной цепи.

         Физик и лидер команды Мейтнер и химик Ган дополняли друг друга, и это помогало им успешно решать вопросы, возникающие при изучении урана. В работе Мейтнер большое значение имел анализ результатов с помощью химических методов.

        Пока Ган и Мейтнер были погружены в исследования, немецкое общество все более деградировало. Нацистская идеология захватывала все социальные слои, давление на еврейскую часть населения становилось более явным. Мейтнер не затронули законы, ущемлявшие права немецких евреев: во-первых, она сохраняла австрийское гражданство, во-вторых, у нее было много влиятельных друзей, в том числе Макс Планк, ходатайствовавший, чтобы она не лишилась места в институте. Свидетельством расположения легендарного физика, руководившего Обществом кайзера Вильгельма с 1930 по 1937 год, является то, что он неоднократно выдвигал Мейтнер на Нобелевскую премию. Она была кандидатом от Планка для получения Нобелевской премии по химии в 1936 году, в том же году Гейзенберг выдвинул ее кандидатуру для получения премии в области физики. Планк обсуждал свое предложение о выдвижении Лизы Мейтнер на Нобелевскую премию с немецким физиком Максом фон Лауэ (1879-1960):

       В 1935 году Мейтнер и Ган провели несколько экспериментов, бомбардируя торий нейтронами и вновь получив цепные бета-реакции. Это открытие было впоследствии получено и Жолио-Кюри, хотя в своей статье они не упомянули Гана и Мейтнер. Для Мейтнер речь шла не только о престиже, но фактически о выживании, так как возможность продолжать работу для нее была подвешена на тонкой нити. Как писал Ган в одном письме, им было очень неприятно, что Ирен Кюри не цитировала их, хотя им «как никогда раньше было необходимо получать признание за свою научную работу».

Мейтнер в 1959 году проводит свободную дискуссию со студентками в колледже Брин-Мор в Пенсильвании, США.
Мейтнер в 1959 году проводит свободную дискуссию со студентками в колледже Брин-Мор в Пенсильвании, США.

Именно тогда Ирен Кюри сделала ключевое открытие. В 1938 году с помощью своего сотрудника Павла Савича она осуществила бомбардировку урана термальными нейтронами, и среди продуктов реакции было обнаружено вещество, которое прежде не замечали, с периодом полужизни 3, 5 часа. Вначале исследователи решили, что перед ними изотоп тория, получивший название куриозум.

       Берлинскую группу этот результат шокировал: им казалось, что такого не может быть. Мейтнер считала, что медленные нейтроны не могут превращать уран в торий. Они воспроизвели эксперимент, стараясь обнаружить торий среди продуктов реакции, но не нашли его. После этого Мейтнер связалась с Кюри, чтобы та отозвала свою статью, хотя, как потом сожалела Лиза, если бы они искали продукт с временем распада в 3, 5 часа, все могло быть по-другому.

В 1962 году Отто Ган (в центре), Фриц Штрассман (слева) и Хайнц Габер реконструировали в Мюнхенском музее опыт по ядерному расщеплению 1938 года.
В 1962 году Отто Ган (в центре), Фриц Штрассман (слева) и Хайнц Габер реконструировали в Мюнхенском музее опыт по ядерному расщеплению 1938 года.

       В этот период Мейтнер пришлось срочно покинуть Берлин, чтобы избежать ареста. В октябре 1938 года Ган и Штрассман продолжили анализировать результаты, рассматривая их в связи с работой Кюри, но в этот раз, к своему удивлению, они обнаружили изотоп радия. Если Мейтнер считала невозможным, чтобы термальный нейтрон вызывал отделение от ядра альфа-частицы, то еще более невозможным это было для двух частиц (у урана на четыре протона больше, чем у радия).

В ноябре 1938 года произошла встреча Лизы Мейтнер, Отто Гана и Нильса Бора в Институте теоретической физики в Дании, имевшая огромное значение. Встреча держалась в тайне, так как Гана из-за неё могли обвинить в измене и уволить. На ней Мейтнер настаивала, что радий получиться не мог, поэтому нужно продолжать исследования природы нового элемента.

Мейтнер и её племянник Отто Фриш высказали идею о расщеплении ядра атома на основании предложенной Бором модели ядра в виде капли воды.

      Ган и Штрассман опубликовали результат своего опыта с ураном 6 января и 1 февраля в престижном журнале Naturwissenschaften. Мейтнер не могла подписать эту статью, поскольку она уже покинула Берлин, а также потому, что ее фамилия могла создать проблемы для двух других авторов. Мейтнер и Фриш 11 февраля 1939 года опубликовали в журнале Nature статью, вводившую понятие ядерного расщепления с обоснованием управляющих им физических процессов.

      Наконец-то стали понятны результаты опытов, которые они обдумывали в течение нескольких лет. С одной стороны, из трех выделенных ими процессов только в третьем случае, когда цепочка индуцированных реакций была самой короткой, образовывался стабильный трансурановый элемент. Этот элемент удалось обнаружить в 1940 году, и он получил название нептуний. Таким образом, существование трансурановых элементов нашло частичное подтверждение.

В результате процесса расщепления высвобождаются нейтроны, которые могут быть использованы для новых расщеплений атомных ядер. Количество цепных расщеплений возрастает экспоненциально, при этом возможно генерирование большого количества разрушительной энергии и создание атомной бомбы.

        Всегда ли при расщеплении ядра урана высвобождаются нейтроны? Может ли процесс расщепления быть использован для получения энергии? Для учёного венгерского происхождения Лео Силарда (1898-1964) ответы на эти вопросы имели отношение к созданию атомной бомбы.

      Силард в течение нескольких лет размышлял над возможностью цепной реакции. Уже в 1934 году он запатентовал свою идею, хотя ещё сам не знал, как она будет осуществлена. В 1938 году Силард уехал в США и там начал исследовать расщепление с целью получения энергии.

Концепция цепной реакции предполагала, что после разделения ядра высвобождаются нейтроны, которые потенциально могут вызывать расщепление других ядер. При этом каждый раз высвобождаются всё новые нейтроны, так что количество расщеплений возрастает экспоненциально.

      Нильс Бор прибыл в порт Нью-Йорка в начале 1939 года. Перед самым отплытием Отто Роберт Фриш сообщил ему о необыкновенном открытии расщепления. В порту Бора встречал нобелевский лауреат по физике в 1938 году Энрико Ферми, незадолго до этого приехавший в США, спасаясь от диктатуры Муссолини, так что сразу после прибытия Бор смог рассказать Ферми о необыкновенной новости. Тот сразу же начал думать над возможностью повторить эксперимент по расщеплению. Учёные воспользовались циклотроном в Колумбийском университете, где теперь работал Ферми, для ускорения протонов и использования их для бомбардировки урана. Показания осциллоскопов подтвердили, что расщепление и вправду происходит.

Отто Роберт Фриш в 1945 году.
Отто Роберт Фриш в 1945 году.

Отто Роберт Фриш (1904-1979) родился в Вене, в семье пианистки Августы Мейтнер, сестры Лизы Мейтнер, и художника Юстиниана Фриша. Он получил докторскую степень в Венском университете в 1926 году, а затем переехал в Гамбург в качестве ассистента Отто Штерна (1888-1969), вместе с которым в 1933 году смог измерить магнитный момент протона. В том же году к власти пришел Гитлер, и Отто предпочел уехать из Германии. Он отправился в Лондон, а затем в Копенгаген, в институт Бора, где проработал пять лет. В1938 году он вместе со своей тёткой смог интерпретировать процесс расщепления, а также именно ему пришла идея использовать этот термин, взятый из биологии. С тех пор все усилия Фриша были направлены на изучение расщепления и цепной реакции. В1939 году он переехал из Копенгагена в Бирмингем. Поездка должна была быть краткой, но вспыхнувшая война заставила Фриша изменить планы. Вместе с британским физиком Рудольфом Пайерлсом (1907-1995) он написал меморандум Фриша—Пайерлса, в котором впервые говорилось о возможности атомного взрыва в результате расщепления ядра.

        Позже данный меморандум использовали для разработки Манхэттенского проекта, в котором сам Фриш принимал активное участие как член британской делегации. В его задачу в Лос-Аламосе входило определение количества урана, необходимого для цепной реакции. Фриш рассказывал, например, что однажды ему удалось запустить цепную реакцию, которую пришлось остановить собственными руками, разделяя кусочки урана, потому что в противном случае произошел бы взрыв. В 1946 году Фриш вернулся в Великобританию, преподавал в Кембридже и стал начальником отдела ядерной физики Исследовательского центра атомной энергии в Харвелле. Умер ученый в 1979 году.

        Пока Фриш в Англии разрабатывал идеи о возможности создания атомной бомбы, он получил от Мейтнер телеграмму, содержание которой ей продиктовал Бор. Последние слова звучали так: «[•••] and please inform Cockroft and Maud Ray Kent». Фриш был уверен, что Бор просит его передать какую-то зашифрованную информацию в британскую атомную комиссию, которая в это время создавалась, но никак не мог понять, о чем шла речь. Кокрофт был одним из создателей ускорителя частиц, построенного в 1932 году в Кембридже. Так что неизвестным оставалось только сочетание Ray Kent. Спустя некоторое время всё прояснилось: Бор просто просил передать привет Мод Рей — гувернантке его детей, которая жила в Кенте.

       Ферми, недавно получивший Нобелевскую премию по физике за 1938 год, встретился с представителями армии, но ничего не достиг: доводы учёных основывались на умозрительных заключениях, а слабый английский Ферми не позволил ему быть убедительным. Требовалась настойчивость, и в следующий раз Силард попросил помощи у Альберта Эйнштейна, который когда-то был его преподавателем в университете, а в ту эпоху имел репутацию великого учёного. Кроме того, Эйнштейн всегда позиционировал себя как убежденный пацифист, поэтому его обращение на эту тему не осталось бы незамеченным. Силард отправился на встречу с Эйнштейном, чтобы объяснить ему суть проблемы. Великий физик ничего не знал о достижениях по расщеплению ядра и цепной реакции, так что Силарду пришлось рассказать ему все новости.

Отто Ган в 1944 году на вручении Нобелевской премии по химии за открытие расщепления тяжелых ядер. Премия была вручена ему в 1945 году.
Отто Ган в 1944 году на вручении Нобелевской премии по химии за открытие расщепления тяжелых ядер. Премия была вручена ему в 1945 году.

         Девятого августа Эйнштейн обратился к президенту Рузвельту, написав ему об опасности создания Германией атомной бомбы. Соединенным Штатам необходимо было приложить все усилия, чтобы опередить Гитлера. «Мне известно, что Германия в настоящее время прекратила продажу урана из захваченных чехословацких рудников»,— предупреждал Эйнштейн в конце письма. Эмбарго на вывоз урана недвусмысленно означало, что немцы разрабатывают какой-то военный проект. Довольно скоро Эйнштейн получил от президента письмо, в котором тот обещал внимательно изучить проблему. Но в целом правительство США продолжало игнорировать предупреждения научного сообщества.

        Силард и Эйнштейн представить себе не могли, что сам создатель теории относительности вызывает подозрения у американских спецслужб. В рассекреченном позднее отчете ФБР можно прочесть: «Учитывая его радикальную биографию, наша служба не рекомендует использовать доктора Эйнштейна для вопросов секретного характера до проведения детального расследования. Кажется невозможным, что человек с такой биографией может быстро превратиться в настоящего американца». Таким образом, Эйнштейн, возможно, тоже не был подходящей фигурой для того, чтобы убедить в чем-либо правительство США.

Немцы начали исследовательский проект по созданию атомной бомбы в 1939 году, за два года до американцев. В их распоряжении были прекрасно подготовленные учёные и инженеры, а также необходимые материалы, например уран из рудника Яхимов в Чехословакии. Вернер Гейзенберг в те годы был самым знаменитым немецким учёным после Эйнштейна, он казался наиболее подходящей кандидатурой, чтобы возглавить проект по созданию атомной бомбы.

Мейтнер в 1946 году.
Мейтнер в 1946 году.

        Привычное для Гейзенберга сотрудничество с еврейскими учёными возбудило подозрения защитников «немецкой физики» — движения, заявлявшего об ошибочности и вредности «еврейской» физики. Йоханнес Штарк, один из лидеров этого движения, в своей публикации обвинил Гейзенберга в отсутствии патриотизма. Военная и полицейская нацистская организация СС (сокращение от нем. Schultzstaffel — «отряды охраны») решила провести расследование и допросила Гейзенберга. Это был самый опасный момент в жизни учёного. Но все устроилось благодаря его матери, лично знавшей мать Генриха Гиммлера, руководителя СС. В любом случае, с этого времени Гейзенберг находился под подозрением, и ему нужно было доказывать собственную лояльность нацистам.

         Когда в 1939 году Гейзенберг поехал в США, чтобы прочитать серию лекций в разных университетах, все понимали, что в Европе скоро начнётся война, поэтому учёный получил несколько предложений о работе от разных университетов, но отклонил их и вернулся на родину. Как видите, у Гейзенберга была возможность порвать с нацистским правительством, но он не воспользовался ею. Почему он это сделал, неясно: возможно, ученый стремился защитить семью, остававшуюся в Германии, а возможно — испытывал преданность по отношению к своей стране. Корабль, на котором Гейзенберг плыл обратно, шёл полупустым — никто не решался ехать в Европу, зная о неизбежности военного конфликта.

Лиза Мейтнер на вручении премии Отто Гана (1955 год)
Лиза Мейтнер на вручении премии Отто Гана (1955 год)

       В начале войны физик получил от военного департамента инструкции по исследованию возможностей применения расщепления ядра в военных целях. Гейзенберг в 1940 году составил несколько докладов о возможности создания атомной бомбы, в которых описал этапы ее разработки. Он сам и большая команда учёных начали серию экспериментов ключевой части проекта, в частности для наблюдения за поглощением нейтронов. Часть лаборатории, где должен был быть построен ядерный реактор, находилась в Берлине, в Институте физики имени кайзера Вильгельма, который стали называть Вирусным домом, чтобы отпугнуть любопытную публику. Когда в конце войны советские войска захватили Берлин, это здание было одной из военных целей. Для Советского Союза было важно получить большое количество урана для ядерной программы.

Другие важные лаборатории находились в Лейпциге и в маленьком городе на юге Германии Хайгерлохе, где эксперименты ставили в церковном подвале.

        Ученым не удалось рассчитать критическую массу урана- 235, то есть минимальную массу материала, необходимого для осуществления поддерживаемой ядерной реакции, поэтому они использовали очень большое количество материала, по нескольку тонн, и это делало проект неосуществимым: получить такое количество материала было затруднительно. Добыча урана была крайне опасной, и шахтеры страдали от заболеваний, вызванных воздействием радиоактивности, в результате на этих работах добывающее предприятие начало использовать труд заключенных концлагеря.

Отто Ган в 1938 году.
Отто Ган в 1938 году.

        Хотя Отто Ган не участвовал в разработке бомбы, он установил, что для цепной реакции необходимо использовать уран- 235, добыть который гораздо труднее, чем уран-238.

        Ещё одним техническим вопросом, который нужно решить для создания бомбы, был вопрос обеспечения веществом для замедления нейтронов. Как было открыто Ферми и Мейтнер, медленные нейтроны имеют при расщеплении большую эффективность. Когда воздействие нейтронов происходит на определенной скорости — при низкой кинетической энергии, — их поглощение ядром становится более вероятным, что увеличивает и вероятность расщепления. Для торможения нейтронов использовали разные вещества, и было решено, что наилучшим вариантом является тяжелая вода. Она отличается от обычной воды тем, что водород в её молекулах представлен изотопом дейтерием, имеющим в ядре не только протон, но и дополнительный нейтрон.

      Уже в 1941 году Гейзенберг был готов разработать контейнер для урана и тяжелой воды, чтобы осуществить цепную реакцию. Вначале попытки были безуспешны, так как учёный недооценил важность расчёта критической массы урана, необходимой для цепной реакции. После неоднократных повторов опыта в начале 1942 года он убедился, что цепная реакция началась. Она не была поддерживаемой, однако Гейзенбергу удалось обнаружить умножающийся эффект индуцированного расщепления. В работу вновь вкралась ошибка: использование пластин урана вместо сфер сделало работу реактора невозможной.

Бомба «Малыш».
Бомба «Малыш».

Для получения поддерживаемой цепной реакции необходимо замедлить скорость нейтронов, что достигается при прохождении их через замедляющую среду, такую как тяжелая вода.

         Секретные службы союзников ничего не знали о трудностях, в которых увяз немецкий проект, поэтому рассматривались самые разные варианты. Обдумывалась даже возможность убийства Гейзенберга, и решение об этом фактически было принято, но в конце концов союзники выбрали другой путь — уничтожение завода по производству тяжелой воды. Речь шла о норвежской фабрике в Веморке. Вначале британцы направили два самолета, но они разбились, после этого в Великобритании была подготовлена группа солдат из норвежских беженцев, которые смогли проникнуть в здание фабрики и взорвать его.

      Неизвестно, по какой причине (из-за саботажа или из-за недостаточной подготовленности немецких учёных), но нацистская армия так и не получила ядерного оружия. Впоследствии Гейзенберг и его соратники заявляли, что специально саботировали немецкую ядерную программу изнутри, чтобы не позволить Германии создать это оружие. Однако большинство историков считают, что многие учёные готовы были приложить все силы для разработки атомной бомбы — по крайней мере в начале войны.

Отто Ган и Лиза Мейтнер на церемонии открытия Института ядерных исследований Гана — Мейтнер в Берлине 14 марта 1959 года.
Отто Ган и Лиза Мейтнер на церемонии открытия Института ядерных исследований Гана — Мейтнер в Берлине 14 марта 1959 года.

    В Соединенном Королевстве Отто Фриш и Рудольф Пайерлс подготовили меморандум, в котором объясняли, какими характеристиками должна обладать атомная бомба. В меморандуме Фриша — Пайерлса было определено, что цепная реакция на основе урана-235 не требовала большого количества этого радиоактивного материала. Учёным удалось определить критическую массу — показатель, который не смогли установить немцы. Для того чтобы избежать взрыва во время манипуляций, были установлены меры безопасности в виде разделения содержимого контейнера на два части. Критическая масса достигалась только при соединении двух частей, бомба детонировала после начала поддерживаемой цепной реакции. Эта информация вновь была передана в США, где, казалось, никто не проявлял особого интереса к разработке нового оружия.

Все изменилось в декабре 1941 года, после атаки на Перл-Харбор, когда США окончательно пришлось вступить в войну. После вступления США в войну началась реализация Манхэттенского проекта.

         Манхэттенский проект был запущен 13 августа 1942 года под руководством генерала Лесли Грувса. В ноябре был отдан приказ проводить исследования в Лос-Аламосе, секретной лаборатории в Нью-Мексико. Исследовательским центром руководил физик Роберт Оппенгеймер, выбравший для работы лучших учёных той эпохи: Ферми, Фриша, Бора, Лоуренса и Фейнмана. Он пригласил и Мейтнер, но она отказалась по этическим причинам.

В 1942 году были построены несколько заводов для производства плутония-239. Нужно было совершить бесконечное количество подсчетов, например касавшихся распространения нейтронов, для реализации первого ядерного опыта. Хотя в экспериментах использовали плутоний, в конце концов было решено, что бомбой, которая должна будет разрушить Хиросиму, станет бомба с ураном-239. Для бомбы, сброшенной над Нагасаки, использовали плутоний-239.

        В то время как мир, казалось, занимался саморазрушением, Мейтнер проходила через свой личный ад. Катастрофа началась с аншлюса Австрии 12 марта 1938 года. Она автоматически становилась гражданкой Германии, и немецкие законы, дискриминировавшие еврейское население, распространялись и на неё. Между тем в Вене гремели торжества по поводу аншлюса.

       Бор начал активные и решительные действия, чтобы помочь Мейтнер найти работу в другой стране. Они рассматривали разные варианты, включая и возможность работы в Копенгагене в институте Бора, где Лиза могла бы находиться рядом со своим племянником Отто Робертом Фришем. Казалось, всё было готово, но возникло ещё одно препятствие: австрийский паспорт Мейтнер оказался недействительным, а немецкие власти не спешили выдавать ей новый.

В любом случае благодаря стараниям Бора существовали два запасных плана: Мейтнер могла поехать в Университет Гронингена (Голландия) или в Стокгольм, где физик Манне Сигбан, с которым она встречалась несколько десятилетий назад, как раз создавал институт физических исследований. Вполне вероятно, что в этом институте нашлось бы место и для неё. Университет Гронингена не имел финансирования и не мог платить Мейтнер, и Бор убедил физиков Дирка Костера и Адриана Фоккера организовать кампанию по сбору средств.

        Ситуация в Институте кайзера Вильгельма становилась все напряженнее. На Гана давили, вынуждая его уволить Мейтнер, и она не могла больше там работать. Друзья Мейтнер ходатайствовали за неё перед властями. Немецкий химик и инженер Карл Бош (1874-1940) просил министра образования, чтобы тот позволил «знаменитой исследовательнице Лизе Мейтнер уехать в нейтральную страну — Швецию, Данию или Швейцарию». От министра пришёл решительный отказ.

       Никто не знал о том, что разрабатывается целый план побега Мейтнер. Для обмена сообщениями с коллегами за рубежом использовались поездки научных сотрудников. Сама Мейтнер совсем не радовалась побегу. Ган, который всегда поддерживал Лизу, дал ей кольцо своей матери — на случай какой-нибудь чрезвычайной ситуации, например чтобы подкупить пограничников. В кошельке у нее было всего несколько немецких марок.

    Поездка до границы с Голландией тянулась семь бесконечных часов. Мейтнер осознавала, что все ее планы могут рухнуть в любой момент, как это часто и бывало. Однако на границе всё прошло удачно.

      Прошло несколько недель в тихом городке Гронингене и Мейтнер решила отправиться в Стокгольм. Как показало будущее, отъезд из Голландии был верным решением, так как 10 мая 1940 года Германия оккупировала Бельгию и Голландию, и если бы Лиза не уехала, ей вряд ли удалось бы бежать вновь.

Мейтнер навестила Бора, а в августе 1938 года прибыла в Швецию. В ноябре 1938 года Мейтнер и Гану удалось увидеться в институте Бора в Копенгагене. В этой встрече участвовали Отто Роберт Фриш и сам Бор, а обсуждение касалось трансурановых элементов и экспериментов, которые шли в Институте кайзера Вильгельма. На встрече было принято решение осуществить ключевой эксперимент, который привёл к пониманию расщепления ядра.

     Дата 9 ноября 1938 года вошла в историю как Хрустальная ночь, во время которой прошли масштабные еврейские погромы. Их организатором был Йозеф Геббельс, который использовал силы С А (от нем. Sturmabteilung — «штурмовые отряды»), гитлеровскую молодежь и другие сочувствовавшие организации. В ходе погромов были сожжены синагоги, магазины, тысячи евреев были схвачены и отправлены в концлагеря.

      И вот в это время Мейтнер пришла идея расщепления ядра.

  Ган за год до этого занял пост директора Института кайзера Вильгельма, но нацистское правительство сомневалось в его лояльности из-за связей с еврейскими учеными, в том числе с Мейтнер. В 1939 году был основан комитет по изучению возможностей расщепления ядра и создания атомной бомбы, и Ган участвовал в его работе. Чтобы выжить на родине, ему пришлось дистанцироваться от Мейтнер, и учёный зашёл в этом так далеко, что убедил самого себя в том, что был единственным открывателем расщепления ядра.

В 1943 году Мейтнер пригласили участвовать в Манхэттенском проекте, но Лиза решительно отказалась: она не хотела заниматься исследованиями, которые шли в США, хотя для неё согласие означало бы значительное улучшение условий жизни и работы.

В 1945 году Германия капитулировала. Мейтнер утратила связь с большинством своих друзей и ничего не знала об их судьбе. Постепенно до неё дошли неприятные новости о том, что союзники арестовали Гана и отправили его в Фарм-холл.

После ядерной бомбардировки Японии Мейтнер, как и многие физики, прямо или косвенно знавшие о возможностях ядерного расщепления, пережили шок. Еще больше она была поражена, когда местный репортёр взял у неё интервью, пытаясь выяснить степень её участия в разработке атомной бомбы.

Мейтнер утверждала, что не участвовала в проекте, но через три дня Элеонора Рузвельт попросила её выступить в американской радиопрограмме — для этого даже была обеспечена трансатлантическая связь. Мейтнер неожиданно стала знаменитостью, о ней говорили как о человеке, которому удалось сбежать из нацистской Германии, унеся с собой секрет расщепления. Хотя Мейтнер постоянно пыталась объяснить, что её участие сводилось к открытию физического понятия ядерного расщепления, в представлении широкой публики она стала героиней.

       Особенно широко слава Мейтнер распространилась в США. Скоро она получила приглашение прочитать лекции и принять участие в конференциях в этой стране. Исследовательница встретилась с президентом Гарри Трумэном. В течение полугода Лиза жила в Штатах, осыпаемая почестями и наградами. В Швеции её положение тоже изменилось к лучшему: Королевская академия наук страны включила её в список своих членов.

      Жюри Нобелевской премии в 1945 году после долгих споров отклонило кандидатуру Мейтнер, оставив в списке только Гана.

       Для Мейтнер эта ситуация стала очередной несправедливостью, связанной с её национальностью и полом. Кроме того, она считала, что такие ученые, как Ган и Гейзенберг, гораздо ближе, чем заявляли впоследствии, сотрудничали с нацистским режимом. После этого дружба Мейтнер с Ганом прекратилась навсегда. Однако несмотря на всю горечь, которую она испытывала, исследовательница присутствовала на нобелевском приёме и выслушала речь Гана, который несколько раз упомянул её работу и работу Фриша. В свою очередь, Ган в знак уважения к Мейтнер разделил с ней денежную часть премии — средства исследовательница передала в комитет атомной энергии в Принстоне, созданный для наблюдения за возможными способами использования этого вида энергии.

      После войны Общество кайзера Вильгельма было переименовано в Общество Макса Планка. Ган и Штрассман активно участвовали в восстановлении сети научных институтов. В 1947 году Штрассман и Ган связались с Мейтнер, чтобы сделать ей серьезное предложение — восстановить её в прежней должности. Однако возврат к прошлому был невозможен. В ответном письме Штрассману исследовательница объясняла, что не может забыть ужасных событий, произошедших при нацистах. Она считала, что между ней и немецкими учёными — непримиримые разногласия. Ответила Мейтнер и Гану, объяснив ему, что моральные соображения не позволяют ей вернуться.

      Несмотря на свое разочарование, она вернулась в Германию в 1949 году, чтобы получить медаль Макса Планка за работу по расщеплению ядра. Эту награду она разделила с Ганом и Штрассманом. В Германии медаль Планка была высшей наградой, которой мог удостоиться учёный. Также Мейтнер удалось изменить своё положение в Швеции: в 1947 году Королевский технологический институт Швеции заключил с исследовательницей договор и предоставил ей всё необходимое оборудование, чтобы она могла работать в лаборатории с помощниками. Наконец, после многолетнего перерыва, Мейтнер могла продолжать научный труд. Несмотря на возраст, она активно участвовала в проекте создания первого ядерного реактора в Швеции. Наконец, в 1953 году Мейтнер ушла на пенсию в возрасте 75 лет.

      Когда в конце 1950-х её здоровье ухудшилось, она переехала жить в Кембридж, к Отто Роберту Фришу. Мейтнер не оставляла активную деятельность и читала лекции, особенно интересной была лекция в Вене, на которой она рассказала о всей своей жизни. В 1964 году Лиза даже отважилась на посещение Соединенных Штатов, чтобы в последний раз навестить некоторых своих родственников и друзей. Расщепление ядра принесло ей последнюю награду: в 1966 году она стала первой женщиной, получившей премию Энрико Ферми. Эту награду она вновь разделила с Ганом и Штрассманом. Ган и его жена умерли в 1968 году, через год ушла из жизни и Мейтнер. Похороны организовывал Фриш. Он беспокоился о том, чтобы его знаменитую тетку похоронили в Англии, и даже выбрал фразу для ее надгробного камня: «Физик Лиза Мейтнер, никогда не терявшая своей человечности».

      Женщина, еврейка и учёный - непростая комбинация для бурного XX века. Австрийка по происхождению, Лиза Мейтнер всю жизнь встречала снисходительность и даже презрение со стороны коллег-мужчин и страдала от преследований нацистов. Её сотрудничество с немецким химиком Отто Ганом продолжалось более трех десятилетий и увенчалось открытием нового элемента - протактиния - и доказательством возможности расщепления ядра. Однако, несмотря на этот вклад, Мейтнер было отказано в Нобелевской премии. Она всегда отстаивала необходимость мирного использования ядерной энергии, в изучении которой сыграла столь заметную роль. Сегодня исследовательница стала воплощением научного гения и символом борьбы с нетерпимостью и предрассудками.

В 1982 году в Институте исследований тяжёлых ионов в Дармштадте немецкой исследовательской группой во главе с Питером Армбрустером и Готфридом Мюнценбергом впервые был синтезирован искусственный элемент, который не встречается в природе, мейтнериум. Один атом изотопа мейтнерия- 266 наблюдался при бомбардировке мишени из висмута-209 ускоренными ядрами железа-58. Этот процесс не только создал новый элемент, но и стал первой успешной демонстрацией использования синтеза для синтеза тяжелых новых атомных ядер.

Большинство людей просто называют его «элементом 109». Единственное имя, предложенное для обнаруженного элемента, было «meitnerium» (Mt), в честь австрийского физика Лизы Мейтнер, которая была одним из первооткрывателей ядерного деления и со-первооткрывателя элемента протактиния (вместе с Отто Ганом). Название было рекомендовано IUPAC в 1994 году и официально принято в 1997 году. Meitnerium и curium - единственные элементы, названные в честь немифологических женщин (хотя Curium назван в честь Пьера и Марии Кюри).

Валентин МАТЮХИН
Категории:
история
0
23 июля 2022 г. в 09:00
Прочитано 1872 раза