Elise "Lise" Meitner (MYTE-ner; tedesco: [ˈliːzə ˈmaɪtnɐ]; 7 novembre 1878 – 27 ottobre 1968) è stata una fisica nucleare austriaca e svedese il cui lavoro è stato determinante nella scoperta della fissione nucleare.
Elise "Lise" Meitner ( MYTE-ner; tedesco: [ˈliːzəˈmaɪtnɐ] ; 7 novembre 1878 - 27 ottobre 1968) era un fisico nucleare austriaco e svedese che ebbe un ruolo determinante nella scoperta della fissione nucleare.
Dopo il completamento della sua ricerca di dottorato nel 1906, Meitner ottenne il primato di essere la seconda donna a ottenere un dottorato in fisica presso l'Università di Vienna. Una parte significativa della sua carriera scientifica è stata dedicata a Berlino, dove ha lavorato come professoressa di fisica e capo dipartimento presso l'Istituto di Chimica Kaiser Wilhelm. In particolare, è stata la prima donna a raggiungere il grado di professore ordinario di fisica in Germania. I suoi incarichi accademici furono interrotti nel 1935 a causa delle leggi antiebraiche di Norimberga promulgate dalla Germania nazista, e l'Anschluss del 1938 portò successivamente alla revoca della sua cittadinanza austriaca. Tra il 13 e il 14 luglio 1938 cercò rifugio nei Paesi Bassi, aiutata da Dirk Coster. Dopo aver risieduto a Stoccolma per numerosi anni e aver acquisito la cittadinanza svedese nel 1949, negli anni '50 si trasferì in Gran Bretagna per unirsi alla sua famiglia.
Durante la metà del 1938, Otto Hahn e Fritz Strassmann, chimici del Kaiser Wilhelm Institute for Chemistry, dimostrarono la formazione di isotopi di bario attraverso il bombardamento di neutroni dell'uranio. Hahn successivamente informò Meitner di queste scoperte e alla fine di dicembre, collaborando con suo nipote, il fisico Otto Robert Frisch, delucidava i principi fisici di questo processo interpretando accuratamente i dati sperimentali di Hahn e Strassmann. Il 13 gennaio 1939 Frisch replicò con successo il fenomeno precedentemente osservato da Hahn e Strassmann. Il loro rapporto collaborativo, pubblicato nel numero di febbraio 1939 di Nature, designava formalmente questo processo come "fissione". La scoperta rivoluzionaria della fissione nucleare successivamente facilitò lo sviluppo di reattori nucleari e bombe atomiche durante la seconda guerra mondiale.
Meitner non ha ricevuto il Premio Nobel per la chimica nel 1944 per la fissione nucleare, un premio conferito esclusivamente al suo collaboratore di lunga data, Otto Hahn. La sua omissione dal premio è stata ampiamente definita "ingiusta" da numerosi scienziati e giornalisti. I documenti dell'archivio del Premio Nobel indicano che ha ricevuto 19 nomination per il Premio Nobel per la chimica tra il 1924 e il 1948 e 30 nomination per il Premio Nobel per la fisica tra il 1937 e il 1967. Nonostante la mancanza di un premio Nobel, Meitner è stata invitata al Lindau Nobel Laureate Meeting nel 1962. Ha ottenuto numerosi altri riconoscimenti, in particolare la designazione postuma di elemento 109 come meitnerio nel 1997. Albert Einstein lodò Meitner, definendola la "Marie Curie tedesca".
Primi anni
Elise Meitner nacque nel novembre del 1878 da una famiglia ebrea della classe medio-alta, nella residenza di famiglia situata al 27 Kaiser Josefstraße nel quartiere Leopoldstadt di Vienna. Era la terza di otto figli nati dal maestro di scacchi Philipp Meitner e da sua moglie, Hedwig. Mentre il registro delle nascite della comunità ebraica di Vienna registra la sua data di nascita il 17 novembre 1878, tutti gli altri documenti ufficiali e i suoi usi personali indicano il 7 novembre come data di nascita.
Suo padre fu tra i pionieri degli avvocati ebrei a cui fu concessa l'ammissione all'esercizio della professione in Austria. Aveva due fratelli maggiori, Gisela e Auguste (Gusti), e quattro fratelli minori: Moriz (Fritz), Carola (Lola), Frida e Walter; tutti i quali alla fine perseguirono l'istruzione superiore. Suo padre aderiva ai principi del libero pensiero e lei è cresciuta in conformità con queste convinzioni.
In età adulta, si convertì al cristianesimo, abbracciando il luteranesimo, e fu battezzata nel 1908; contemporaneamente, le sue sorelle Gisela e Lola si convertirono al cattolicesimo. Allo stesso tempo, ha adottato il diminutivo nome "Lise".
Istruzione
La curiosità scientifica di Meitner è emersa all'età di otto anni, evidenziata dalla sua abitudine di tenere un taccuino delle sue ricerche sotto il cuscino. Ha sviluppato un'affinità per la matematica e la scienza, conducendo studi sulle proprietà cromatiche delle chiazze di petrolio, dei film sottili e della luce riflessa. Dato che all'epoca l'insegnamento era l'unico percorso professionale accessibile alle donne, si iscrisse ad un liceo femminile per formarsi come insegnante di francese. Oltre al francese, il suo curriculum comprendeva contabilità, aritmetica, storia, geografia, scienze e ginnastica. La sua scuola superiore si concluse nel 1892.
Prima del 1897, alle donne era vietato iscriversi agli istituti pubblici di istruzione superiore a Vienna. Dopo la rimozione di questa restrizione, il prerequisito per l'istruzione ginnasiale è stato revocato, richiedendo solo alle donne di completare con successo la matura, un esame di fine scuola secondaria essenziale per l'ammissione all'università. Nel 1900, sua sorella Gisela superò con successo la matura e successivamente si iscrisse alla facoltà di medicina. Meitner iniziò l'istruzione privata con altre due giovani donne nel 1899, condensando diversi anni di istruzione secondaria in un periodo di due anni. Arthur Szarvasy impartì lezioni di fisica.
Nel luglio 1901, sostennero un esame esterno di matura presso l'Akademisches Gymnasium. Tra le quattordici candidate donne, quattro hanno avuto successo, in particolare Meitner e Henriette Boltzmann, figlia dell'illustre fisico Ludwig Boltzmann.
Carriera accademica e professionale
Università di Vienna
Meitner iniziò i suoi studi all'Università di Vienna nell'ottobre del 1901. Espresse una profonda ispirazione da Ludwig Boltzmann, raccontando spesso le sue lezioni con grande entusiasmo. La sua tesi di dottorato è stata supervisionata congiuntamente da Franz Exner e dal suo assistente, Hans Benndorf. La tesi fu presentata il 20 novembre 1905 e ricevette l'approvazione il 28 novembre. Dopo un esame orale condotto con successo da Exner e Boltzmann il 19 dicembre, le fu conferito il dottorato il 1° febbraio 1906. Meitner ottenne il primato di essere la seconda donna a ottenere un dottorato in fisica presso l'Università di Vienna, succedendo a Olga Steindler, che si laureò nel 1903. Selma Freud, che lavorò nella stessa Laboratory, divenne la terza donna a riceverla nel 1906. La tesi di Meitner, intitolata Wärmeleitung in inhomogenen Körpern ('Conduzione termica in corpi disomogenei'), fu pubblicata il 22 febbraio 1906.
Paul Ehrenfest incaricò Meitner di analizzare un articolo sull'ottica di Lord Rayleigh, che descriveva un esperimento che dava risultati che lo stesso Rayleigh non poteva chiarire. Meitner ha spiegato con successo questi risultati, ha formulato previsioni derivate dalla sua spiegazione e successivamente le ha convalidate sperimentalmente, dimostrando così la sua capacità di ricerca indipendente e senza supervisione. Le sue scoperte sono state pubblicate in un rapporto intitolato "Alcune conclusioni derivate dalla formula di riflessione di Fresnel". Durante questo periodo di ricerca nel 1906, Stefan Meyer introdusse Meitner al nascente campo della radioattività. Le sue indagini iniziali si concentrarono sulle particelle alfa. Attraverso esperimenti che coinvolgono collimatori e lamine metalliche, osservò che la diffusione dei fasci di particelle alfa si intensificava proporzionalmente alla massa degli atomi di metallo. Questi risultati furono presentati al Physikalische Zeitschrift il 29 giugno 1907. Questo particolare esperimento contribuì alla successiva previsione di Ernest Rutherford sull'atomo nucleare.
Università Friedrich Wilhelm
Con l'incoraggiamento e il sostegno finanziario di suo padre, Meitner si iscrisse all'Università Friedrich Wilhelm di Berlino, dove era membro della facoltà l'eminente fisico Max Planck. Planck le estese un invito a Questo fu un notevole allontanamento dall'opposizione pubblicamente dichiarata di Planck all'ammissione generale delle donne alle università, suggerendo che percepisse Meitner come un caso eccezionale. Sviluppò un'amicizia con le figlie gemelle di Planck, Emma e Grete (nate nel 1889), che condividevano la sua passione per la musica.
Poiché le lezioni di Planck non occupavano il suo intero programma, Meitner contattò in modo proattivo Heinrich Rubens, direttore dell'istituto di fisica sperimentale, per informazioni sulle opportunità di ricerca. Rubens ha espresso la volontà di ospitarla nel suo laboratorio. Menzionò inoltre che Otto Hahn, dell'istituto di chimica, stava cercando un fisico per collaborare. Poco dopo, fu presentata a Hahn. Hahn aveva precedentemente studiato le sostanze radioattive sotto William Ramsay ed Ernest Rutherford, ed era già noto per aver scoperto quelli che allora erano considerati diversi nuovi elementi radioattivi. Hahn, che era un contemporaneo di Meitner, la colpì con il suo comportamento informale e accessibile. Mentre era a Montreal, Hahn aveva sviluppato familiarità con la collaborazione con i fisici, tra cui in particolare Harriet Brooks, una scienziata.
Emil Fischer, direttore dell'istituto di chimica, destinò un'ex officina per la lavorazione del legno (Holzwerkstatt) nel seminterrato al laboratorio di Hahn. Hahn ha dotato questo spazio di elettroscopi per quantificare le particelle alfa e beta, nonché i raggi gamma. Tuttavia, il laboratorio di falegnameria si rivelò inadatto alla ricerca, tanto che Alfred Stock, capo del dipartimento di chimica inorganica, concesse ad Hahn l'accesso a uno dei suoi laboratori privati. Similmente a Meitner, Hahn non riceveva alcuno stipendio, ma viveva con un'indennità paterna, che era leggermente più sostanziosa di quella di Meitner. All'inizio del 1907 completò con successo la sua abilitazione e successivamente ottenne lo status di Privatdozent. Molti chimici organici dell'istituto respinsero la ricerca di Hahn, che prevedeva l'identificazione di tracce impercettibili di isotopi attraverso la loro radioattività, in quanto non costituiva vera chimica. Un capo dipartimento ha commentato: "È sorprendente quali qualifiche siano ora sufficienti per diventare un Privatdozent!" Lise Meitner ha contribuito alla scoperta dell'elemento radioattivo protoattinio.
Inizialmente, Meitner ha dovuto affrontare sfide significative a causa delle politiche accademiche prevalenti. A quel tempo, le donne non potevano iscriversi alle università dello stato tedesco del Regno di Prussia, che comprendeva Berlino. L'accesso della Meitner era limitato al laboratorio di falegnameria, che presentava un ingresso esterno indipendente, impedendole di entrare in altre aree dell'istituto, compreso il laboratorio di Hahn al piano di sopra. Per i servizi igienici è stata costretta a utilizzare quelli situati in un ristorante vicino. Tuttavia, l'anno successivo segnò un cambiamento politico, con le donne che ottennero l'ammissione alle università prussiane; di conseguenza, Fischer ha revocato le restrizioni e ha disposto l'installazione di bagni femminili all'interno dell'edificio. Questo cambiamento non è stato universalmente accolto con favore da tutti i chimici. Al contrario, l'Istituto di fisica ha dimostrato una maggiore accettazione, dove Meitner ha coltivato amicizie con diversi fisici, tra cui Otto von Baeyer, James Franck, Gustav Hertz, Robert Pohl, Max Planck, Peter Pringsheim e Wilhelm Westphal.
Nei primi anni di collaborazione, Meitner e Hahn sono stati coautori di nove articoli scientifici: tre nel 1908 e sei nel 1909. Insieme, hanno identificato e perfezionato il rinculo radioattivo, una tecnica di separazione fisica in cui un nucleo figlio viene espulso con la forza durante il processo di decadimento. L'obiettivo principale di Hahn era l'identificazione di nuovi elementi (ora riconosciuti come isotopi), mentre l'interesse di Meitner era incentrato sulla comprensione della radiazione associata. Meitner riconobbe che il rinculo radioattivo, osservato inizialmente da Harriet Brooks nel 1904, rappresentava un nuovo metodo per rilevare le sostanze radioattive. La loro successiva ricerca ha portato alla scoperta di due ulteriori isotopi: bismuto-211 e tallio-207. Meitner sviluppò un particolare interesse per le particelle beta, che allora furono intese come elettroni. Mentre le particelle alfa mostravano emissioni di energia caratteristiche, ha previsto un profilo energetico discreto simile per le particelle beta. Hahn e Meitner hanno studiato meticolosamente l'assorbimento delle particelle beta da parte dell'alluminio, ottenendo risultati sconcertanti. Nel 1914 James Chadwick dimostrò che gli elettroni emessi dal nucleo formavano uno spettro continuo; tuttavia, Meitner trovò difficile conciliare questo aspetto, poiché sembrava contraddire i principi della fisica quantistica, che postulava che gli elettroni atomici occupassero solo stati energetici discreti (quanti).
Istituto Kaiser Wilhelm di Chimica
Nel 1912, Hahn e Meitner si trasferirono al recentemente fondato Kaiser Wilhelm Institute (KWI) per la chimica a Berlino. Hahn accettò l'invito di Fischer a servire come assistente junior, supervisionando la sezione di radiochimica, che rappresentava il laboratorio inaugurale della Germania nel suo genere. Tale incarico prevedeva il titolo di "professore" e uno stipendio annuo di 5.000 marchi (equivalenti a 29.000 euro nel 2021). A differenza delle istituzioni universitarie, il KWI, finanziato privatamente, non applicava politiche che escludessero le donne; tuttavia, Meitner inizialmente lavorò gratuitamente come "ospite" all'interno della sezione di Hahn. La sua situazione finanziaria potrebbe essere diventata precaria dopo la morte del padre nel 1910. Preoccupato per il suo potenziale ritorno a Vienna, Planck la nominò successivamente sua assistente presso l'Istituto di fisica teorica, parte dell'Università Friedrich Wilhelm. In questa veste, era responsabile della valutazione dei compiti degli studenti. Questo ha segnato la sua prima posizione accademica retribuita. Nonostante fosse il livello più basso della gerarchia accademica, Meitner divenne la prima assistente scientifica donna in Prussia.
Il 23 ottobre 1912, durante l'inaugurazione ufficiale del KWI per la Chimica, Meitner fu formalmente presentato al Kaiser Guglielmo II dai funzionari dell'istituto. L'anno successivo ottenne lo status di Mitglied ('associata), incarico condiviso con Hahn, sebbene il suo stipendio rimase relativamente più basso. Allo stesso tempo, la sezione della radioattività fu ribattezzata Laboratorio Hahn-Meitner, occasione che Meitner festeggiò con una cena all'Hotel Adlon. Successivamente i compensi individuali di Hahn e Meitner furono notevolmente aumentati dai diritti d'autore del mesotorio (radio-228, chiamato anche "radio tedesco"), prodotto per applicazioni mediche. Nel 1914 Hahn ricevette da questi diritti d'autore 66.000 marchi (equivalenti a 369.000 euro nel 2021), di cui assegnò il 10% a Meitner. Nello stesso anno, a Meitner fu estesa un'offerta per una posizione accademica a Praga, allora parte dell'Austria-Ungheria. Tuttavia, Planck ha comunicato a Fischer la sua forte preferenza per la permanenza della Meitner, spingendola a organizzare il raddoppio del suo stipendio portandolo a 3.000 marchi (equivalenti a 17.000 € nel 2021).
Il trasferimento in nuove strutture si è rivelato estremamente vantaggioso, poiché la precedente falegnameria era stata completamente contaminata da liquidi radioattivi fuoriusciti e gas radioattivi rilasciati, che successivamente si sono decomposti e si sono depositati come polvere radioattiva, rendendo impossibili misurazioni precise. Per preservare l'integrità dei loro nuovi laboratori incontaminati, Hahn e Meitner hanno implementato rigorose procedure operative. Le misurazioni chimiche e fisiche sono state condotte in stanze separate, il personale che maneggiava sostanze radioattive è stato tenuto a seguire protocolli rigorosi, tra cui l'astensione dalle strette di mano, e rotoli di carta igienica sono stati posizionati strategicamente vicino a ogni telefono e maniglia della porta. I materiali altamente radioattivi venivano inizialmente immagazzinati nell'ex falegnameria e successivamente trasferiti in un impianto per il radio appositamente costruito situato nei terreni dell'istituto.
La prima guerra mondiale e la scoperta del protoattinio
Nel luglio 1914, poco prima dello scoppio della prima guerra mondiale, Hahn fu chiamato al servizio militare attivo con un reggimento Landwehr. Allo stesso tempo Meitner ha intrapreso la formazione come tecnico dei raggi X e ha completato un corso di anatomia presso l'ospedale cittadino di Lichterfelde. Durante questo periodo, concluse le sue ricerche prebelliche sullo spettro dei raggi beta, che aveva iniziato con Hahn e Baeyer, e completò in modo indipendente il suo studio sulla catena di decadimento dell'uranio. Nel luglio 1915, la Meitner tornò a Vienna, dove si arruolò nell'esercito austriaco come infermiera-tecnica dei raggi X. La sua unità fu schierata sul fronte orientale in Polonia e successivamente prestò servizio sul fronte italiano prima del suo congedo nel settembre 1916.
In ottobre la Meitner ha ripreso le sue attività di ricerca presso il KWI for Chemistry. Nel gennaio 1917 fu nominata capo della sua sezione di fisica, portando alla divisione del Laboratorio Hahn-Meitner in distinti Laboratori Hahn e Meitner. Allo stesso tempo, il suo stipendio è stato aumentato a 4.000 marchi (equivalenti a 10.000 euro nel 2021). Al ritorno di Hahn a Berlino in licenza, rivisitarono un aspetto irrisolto delle loro indagini prebelliche: la ricerca dell'isotopo madre dell'attinio (elemento 89). Secondo la legge sullo spostamento radioattivo formulata da Fajans e Soddy, si prevedeva che questo isotopo precursore fosse un isotopo dell'elemento 91 allora non scoperto, situato tra il torio (elemento 90) e l'uranio (elemento 92) sulla tavola periodica. Sebbene Kasimir Fajans e Oswald Helmuth Göhring avessero identificato questo elemento mancante nel 1913, chiamandolo brevium a causa della sua breve emivita, l'isotopo specifico che scoprirono era un emettitore beta. Di conseguenza, non potrebbe fungere da isotopo madre dell'attinio, rendendo necessaria l'identificazione di un altro isotopo dello stesso elemento.
Nel 1914, Hahn e Meitner avevano ideato un metodo innovativo per isolare il gruppo del tantalio dalla pechblenda, prevedendo che avrebbe accelerato l'identificazione del nuovo isotopo. Quando Meitner ricominciò questa ricerca nel 1917, fu costretta a condurre tutte le procedure sperimentali in modo indipendente, poiché Hahn e la maggior parte del personale di laboratorio erano stati arruolati per il servizio militare. A febbraio, ha estratto con successo 2 grammi di biossido di silicio (SiO
§67§) da un campione di 21 grammi di pechblenda. Ha riservato 1,5 grammi e ha introdotto un vettore di pentafluoruro di tantalio (TaF
§17
18§) nei restanti 0,5 grammi, sciogliendolo successivamente in acido fluoridrico (HF). La soluzione è stata quindi sottoposta ad ebollizione in acido solforico concentrato (H
§3031§SO
§3940§), portando alla precipitazione di una sostanza presunta essere l'elemento 91, che è stato confermato come emettitore alfa. Al ritorno di Hahn in congedo in aprile, hanno progettato in collaborazione una sequenza di esperimenti per escludere fonti alternative di particelle alfa. Gli unici elementi conosciuti che mostravano proprietà chimiche comparabili erano il piombo-210 (che subisce un decadimento alfa in polonio-210 tramite bismuto-210) e il torio-230.
La ricerca continua richiedeva quantità aggiuntive di pechblenda. Meitner si è recata a Vienna, dove ha consultato Stefan Meyer. Nonostante i divieti in tempo di guerra sull'esportazione di uranio dall'Austria, Meyer le fornì un chilogrammo di residuo di uranio - pechblenda da cui era stato estratto l'uranio - che si rivelò più vantaggioso per i suoi obiettivi sperimentali. Analisi successive hanno confermato che l'attività alfa osservata non aveva origine da questi materiali. La fase successiva prevedeva l'identificazione di tracce di attinio, che ancora una volta richiedevano più pechblenda. Tuttavia, Meyer non è stata in grado di fornire ulteriore assistenza a causa delle rinnovate restrizioni alle esportazioni. Successivamente Meitner si procurò 100 grammi di "doppio residuo" - pechblenda priva sia di uranio che di radio - da Friedrich Oskar Giesel. Gli esperimenti iniziali con 43 grammi di questo materiale hanno incontrato difficoltà a causa della sua composizione distinta. Tuttavia, con la collaborazione di Giesel, preparò con successo un prodotto purificato altamente radioattivo. Nel dicembre 1917, Meitner aveva isolato sia l'isotopo genitore che il suo prodotto figlia attinio, presentando le loro scoperte collettive per la pubblicazione nel marzo 1918.
Nonostante la scoperta iniziale dell'elemento da parte di Fajans e Göhring, una convenzione scientifica consolidata imponeva che un elemento fosse designato dal suo isotopo più stabile e prevalente, rendendo il nome "brevium" inadatto. Fajans acconsentì alla proposta di Meitner di denominare l'elemento "protoattinio" (successivamente abbreviato in protoattinio) e di assegnargli il simbolo chimico Pa. Nel giugno 1918, Soddy e John Cranston riportarono indipendentemente l'estrazione di un campione di isotopo; tuttavia, a differenza di Meitner, non potevano caratterizzarne le proprietà. Riconobbero la precedenza di Meitner e accettarono la nomenclatura proposta. La relazione tra protoattinio e uranio rimase enigmatica, poiché nessuno dei due isotopi di uranio allora conosciuti (uranio-234 e uranio-238) decadde in protoattinio. Questo mistero persistette fino alla scoperta dell'uranio-235 da parte di Arthur Jeffrey Dempster nel 1935.
Radiazione beta
Nel 1921, Lise Meitner accettò l'invito di Manne Siegbahn a prestare servizio come professore in visita presso l'Università di Lund, dove tenne una serie di conferenze sulla radioattività. Ha osservato una portata limitata della ricerca sulla radioattività in Svezia, ma ha espresso un vivo interesse per la spettroscopia a raggi X, l'area di competenza di Siegbahn. Nel laboratorio di Siegbahn incontrò Dirk Coster, un dottorando olandese specializzato in spettroscopia a raggi X, e sua moglie Miep, che stava conseguendo un dottorato in lingua e cultura indonesiana. Al suo ritorno a Berlino, Meitner applicò le sue conoscenze appena acquisite sulla spettroscopia a raggi X per riesaminare gli spettri dei raggi beta. A quel tempo, si pensava che l'emissione beta comprendesse elettroni primari espulsi direttamente dal nucleo ed elettroni secondari spostati dalle orbite atomiche dalle particelle alfa originate dal nucleo. Meitner nutriva scetticismo riguardo all'affermazione di Chadwick secondo cui le linee spettrali derivavano esclusivamente da elettroni secondari, mentre gli elettroni primari costituivano uno spettro continuo. Utilizzando metodologie sperimentate da Jean Danysz, ha analizzato gli spettri di piombo-210, radio-226 e torio-238. Nel 1922 Meitner identificò il meccanismo responsabile dell'emissione di elettroni dalle superfici atomiche a energie caratteristiche, un fenomeno ora chiamato effetto Auger-Meitner. Questo effetto è co-designato in onore di Pierre Victor Auger, che lo scoprì in modo indipendente nel 1923.
Nel 1920, le donne in Prussia ottennero il diritto all'abilitazione e nel 1922 Meitner completò con successo la sua, diventando un Privatdozentin. Ha ottenuto il primato di essere la prima donna ad ottenere l'abilitazione in fisica in Prussia e la seconda in Germania, dopo Hedwig Kohn. Nonostante sia autrice di più di 40 pubblicazioni, che in genere la esentavano dall'obbligo di tesi, Max von Laue ha sostenuto il mantenimento della conferenza inaugurale, esprimendo interesse per il suo discorso. Di conseguenza, ha tenuto una conferenza inaugurale intitolata "Problemi di fisica cosmica". Tra il 1923 e il 1933 condusse un colloquio semestrale o un tutorial presso l'Università Friedrich Wilhelm e supervisionò i candidati al dottorato presso l'Istituto Kaiser Wilhelm di chimica. Nel 1926 fu nominata außerordentlicher Professor (un 'professore straordinario), diventando la prima professoressa universitaria di fisica della Germania. La sua sezione di fisica si espanse e si assicurò un assistente permanente. Ricercatori tedeschi e internazionali si sono recati al KWI for Chemistry per intraprendere studi sotto la sua guida. Nel 1930, Meitner tenne insieme a Leó Szilárd un seminario su "Questioni di fisica atomica e chimica atomica".
Meitner ha commissionato la costruzione della prima camera a nebbia Wilson di Berlino presso il KWI for Chemistry, utilizzandola successivamente con il suo studente Kurt Freitag per studiare le traiettorie delle particelle alfa che non hanno subito collisioni nucleari. Successivamente, in collaborazione con il suo assistente Kurt Philipp, ha utilizzato la camera per catturare le immagini iniziali delle tracce di positroni generate dalle radiazioni gamma. Ha confermato l'ipotesi di Chadwick secondo cui le linee spettrali discrete provenivano esclusivamente da elettroni secondari, confermando così che gli spettri continui erano effettivamente interamente attribuibili agli elettroni primari. Nel 1927, Charles Drummond Ellis e William Alfred Wooster misurarono l'energia dello spettro continuo risultante dal decadimento beta del bismuto-210 come 0,34 MeV, mentre l'energia di ciascuna disintegrazione era 0,35 MeV. Di conseguenza, lo spettro osservato rappresentava quasi, ma non interamente, l’energia totale. Meitner considerò questa discrepanza sufficientemente problematica da replicare l'esperimento con Wilhelm Orthmann, impiegando una metodologia migliorata, che alla fine corroborò le scoperte di Ellis e Wooster.
L'apparente violazione della legge di conservazione dell'energia nel decadimento beta è stata ritenuta inaccettabile da Meitner. Nel 1930 Wolfgang Pauli indirizzò una lettera aperta a Meitner e Hans Geiger, postulando che lo spettro continuo nascesse dall'emissione di una seconda, ipotetica particella durante il decadimento beta, caratterizzato da assenza di carica elettrica e massa a riposo trascurabile o nulla. Enrico Fermi incorporò questo concetto nella sua teoria del decadimento beta del 1934, chiamando l'ipotetica particella neutra "neutrino". Anche se all'epoca la prospettiva di rilevare i neutrini sembrava remota, Clyde Cowan e Frederick Reines riuscirono a riuscirci nel 1956.
Germania nazista
Il 30 gennaio 1933, Adolf Hitler assunse la carica di cancelliere della Germania, in seguito all'affermazione del partito nazista (NSDAP) come forza politica dominante nel Reichstag. La legge per il ripristino del servizio civile professionale, emanata il 7 aprile 1933, imponeva la rimozione degli individui ebrei dagli incarichi di servizio civile, compresi quelli all'interno del mondo accademico. Nonostante non abbia mai tentato di oscurare la sua eredità ebraica, Meitner inizialmente si qualificò per diverse esenzioni da questa legge: il suo impiego era anteriore al 1914, aveva prestato servizio militare durante la guerra mondiale, aveva la cittadinanza austriaca anziché tedesca e il Kaiser Wilhelm Institute operava come un'entità collaborativa tra governo e industria. Tuttavia, il 6 settembre, fu licenziata dalla sua cattedra di professore a contratto, con la motivazione dichiarata che il suo servizio nella prima guerra mondiale non era in prima linea e la sua abilitazione non era stata completata fino al 1922. Questo licenziamento, tuttavia, non influì sul suo stipendio o sulle sue attività di ricerca in corso presso l'Istituto Kaiser Wilhelm (KWI) di chimica. Carl Bosch, direttore dell'IG Farben e principale benefattore del KWI per la chimica, ha assicurato alla Meitner la sicurezza del suo posto presso l'istituto. Mentre Hahn e Meitner mantennero i loro ruoli di leadership, i loro rispettivi assistenti, Otto Erbacher e Kurt Philipp, entrambi membri dell'NSDAP, acquisirono progressivamente maggiore autorità sulle operazioni quotidiane dell'istituto.
Altri individui dovettero affrontare circostanze meno favorevoli; suo nipote, Otto Robert Frisch, fu licenziato dal suo incarico presso l'Istituto di chimica fisica dell'Università di Amburgo, destino condiviso anche da Otto Stern, il direttore dell'istituto. Stern successivamente si assicurò una posizione per Frisch con Patrick Blackett al Birkbeck College in Inghilterra, e Frisch in seguito ricoprì un ruolo di ricerca presso l'Istituto Niels Bohr di Copenaghen dal 1934 al 1939. Fritz Strassmann si era unito al Kaiser Wilhelm Institute for Chemistry per studiare con Hahn, con l'obiettivo di migliorare le sue opportunità di carriera. Strassmann rifiutò un'offerta di lavoro finanziariamente interessante a causa del suo prerequisito di indottrinamento politico e appartenenza al partito nazista; si dimise anche dalla Società dei chimici tedeschi quando questa fu assorbita nel Fronte del lavoro tedesco nazista, rifiutandosi di unirsi a un'organizzazione controllata dai nazisti. Di conseguenza gli è stato precluso l'impiego nell'industria chimica e l'impossibilità di ottenere l'abilitazione. Meitner convinse con successo Hahn ad assumere Strassmann come assistente. Successivamente, Strassmann ricevette il riconoscimento come terzo collaboratore delle loro ricerche pubblicate, a volte addirittura indicato come autore principale. Dal 1933 al 1935 le pubblicazioni di Meitner apparvero esclusivamente sulla rivista Naturwissenschaften, soprattutto perché il suo editore, Arnold Berliner, che era ebreo, continuava ad accettare contributi da scienziati ebrei. Questa politica editoriale portò al boicottaggio della pubblicazione, culminato nel licenziamento di Berliner da parte dell'editore Springer-Verlag, nell'agosto 1935.
Trasmutazione
Dopo la scoperta del neutrone da parte di Chadwick nel 1932, Irène Curie e Frédéric Joliot irradiarono un foglio di alluminio con particelle alfa, osservando la formazione di un isotopo radioattivo del fosforo di breve durata. Notarono inoltre che l'emissione di positroni persisteva anche dopo la cessazione del processo di irradiazione. Le loro scoperte non solo hanno rivelato una nuova modalità di decadimento radioattivo, ma hanno anche dimostrato la trasmutazione di un elemento in un isotopo radioattivo di un altro precedentemente non osservato, inducendo così artificialmente la radioattività. Di conseguenza, l’ambito della radiochimica si espanse oltre gli specifici elementi pesanti per comprendere l’intera tavola periodica. Chadwick osservò che, grazie alla loro neutralità elettrica, i neutroni potevano penetrare nei nuclei atomici con maggiore facilità rispetto ai protoni o alle particelle alfa. Enrico Fermi e il suo gruppo di ricerca a Roma adottarono successivamente questo concetto, avviando esperimenti che prevedevano l'irradiazione di neutroni di vari elementi.
La legge sullo spostamento radioattivo, stabilita da Fajans e Soddy, presuppone che il decadimento beta eleva gli isotopi di un elemento sulla tavola periodica, mentre il decadimento alfa li abbassa di due. Quando la squadra di Fermi sottopose gli atomi di uranio al bombardamento di neutroni, rilevò una complessa serie di emivite. Ciò portò Fermi a concludere che erano stati generati nuovi elementi con numero atomico superiore a 92, designati come elementi transuranici. Sebbene Meitner e Hahn non collaborassero da molto tempo, Meitner desiderava esaminare le scoperte di Fermi. Hahn inizialmente esitò, ma modificò la sua prospettiva quando Aristid von Grosse suggerì che l'osservazione di Fermi potrebbe corrispondere a un isotopo del protoattinio. Hahn in seguito raccontò: "La questione centrale sembrava essere se Fermi avesse scoperto gli isotopi degli elementi transuranici o gli isotopi dell'elemento immediatamente inferiore, il protoattinio. Di conseguenza, Lise Meitner e io scegliemmo di riprodurre gli esperimenti di Fermi per determinare se l'isotopo dei 13 minuti fosse effettivamente un isotopo del protoattinio. Questa decisione era logica, considerando la nostra precedente identificazione del protoattinio."
Between Nel 1934 e nel 1938, Hahn, Meitner e Strassmann scoprirono numerosi prodotti di trasmutazione radioattivi, che classificarono tutti come transuranici. A quel tempo, la serie degli attinidi non era ancora stata stabilita e l'uranio veniva erroneamente considerato un elemento del Gruppo 6, analogo al tungsteno. Ciò ha portato a dedurre che gli elementi transuranici iniziali somiglierebbero agli elementi del gruppo da 7 a 10, come il renio e i platinoidi. Hanno confermato la presenza di più isotopi per almeno quattro di questi elementi, sebbene li abbiano erroneamente identificati come elementi con numeri atomici da 93 a 96. Questi scienziati sono stati i primi a misurare l'emivita di 23 minuti del radioisotopo sintetico uranio-239 e a confermare chimicamente la sua identità isotopica come uranio. Tuttavia, a causa delle loro inadeguate fonti di neutroni, non poterono portare questo lavoro alla sua logica conclusione e identificare definitivamente il vero elemento 93. Catalogarono dieci distinte emivite, con vari gradi di certezza. Per tenere conto di questi risultati, Meitner fu obbligato a ipotizzare una nuova categoria di reazione nucleare e il decadimento alfa dell'uranio, nessuno dei quali era stato precedentemente documentato o posseduto a supporto di prove fisiche. Allo stesso tempo, Hahn e Strassmann hanno perfezionato i loro protocolli chimici, mentre Meitner ha concepito nuovi esperimenti per esaminare attentamente i processi di reazione.
Nel maggio 1937, Hahn e Meitner pubblicarono rapporti paralleli: Meitner fu l'autore principale di un articolo su Zeitschrift für Physik, mentre Hahn fu l'autore principale di una pubblicazione su Chemische Berichte. Hahn conclude il suo rapporto con l'enfatica affermazione: Vor allem steht ihre chemische Verschiedenheit von allen bisher bekannten Elementen außerhalb jeder Diskussion ('Soprattutto la loro distinzione chimica da tutti gli elementi precedentemente conosciuti non ha bisogno di ulteriori discussioni'). Meitner, al contrario, ha espresso una crescente incertezza. Considerò la possibilità che le reazioni derivassero da diversi isotopi di uranio, di cui erano noti l'uranio-238, l'uranio-235 e l'uranio-234. Tuttavia, il suo calcolo della sezione d'urto dei neutroni ha prodotto un valore troppo alto per essere attribuito a qualsiasi isotopo diverso dal più abbondante, l'uranio-238. Concluse quindi che questo fenomeno rappresentava un altro esempio di isomerismo nucleare, un concetto che Hahn aveva precedentemente scoperto nel protoattinio. Di conseguenza, il rapporto di Meitner si concludeva con una nota diversa da quello di Hahn, affermando: "Il processo deve essere la cattura di neutroni da parte dell'uranio-238, che porta a tre nuclei isomerici dell'uranio-239. Questo risultato è molto difficile da conciliare con gli attuali concetti di nucleo."
Partenza forzata dalla Germania
In seguito all'Anschluss, l'annessione dell'Austria da parte della Germania il 12 marzo 1938, la Meitner fu privata della cittadinanza austriaca. Niels Bohr le offrì l'opportunità di tenere una conferenza a Copenaghen e Paul Scherrer la invitò a un congresso completamente sponsorizzato in Svizzera. Sebbene Carl Bosch avesse affermato la sua capacità di rimanere al KWI per la Chimica, entro maggio Meitner si rese conto che il Ministero della Scienza, dell'Istruzione e della Cultura del Reich stava esaminando attentamente le sue circostanze. Il 9 maggio decise di accettare l'invito di Bohr a Copenaghen, dove lavorava Frisch. Tuttavia, dopo aver richiesto un visto di viaggio presso il consolato danese, è stata informata che il suo passaporto austriaco non era più considerato valido dalla Danimarca. Ciò le ha impedito di partire per la Danimarca, la Svizzera o qualsiasi altro paese.
L'arrivo di Bohr a Berlino nel mese di giugno rivelò la sua profonda preoccupazione per la situazione. Al suo ritorno a Copenaghen, iniziò gli sforzi per garantire una posizione accademica per Meitner in Scandinavia. Allo stesso tempo, ha chiesto a Hans Kramers di indagare su potenziali opportunità nei Paesi Bassi. Kramers ha successivamente contattato Coster, che ha poi informato Adriaan Fokker. Coster e Fokker tentarono in collaborazione di ottenere una posizione per Meitner presso l'Università di Groningen. La loro indagine ha rivelato che la Fondazione Rockefeller ha rifiutato di finanziare gli scienziati rifugiati e la Federazione internazionale delle donne universitarie è stata sopraffatta dalle richieste di sostegno provenienti dall’Austria. Il 27 giugno, Meitner accettò un incarico di un anno presso il nuovo laboratorio Manne Siegbahn di Stoccolma, allora in costruzione e designato per la ricerca sulla fisica nucleare. Tuttavia, il 4 luglio, è stata informata che agli accademici non era più consentito viaggiare all'estero.
Peter Debye, assistito da Bohr a Copenaghen, comunicò con Coster e Fokker, che successivamente presentarono una petizione al Ministero dell'Istruzione olandese per consentire l'ingresso di Meitner nei Paesi Bassi. Poiché ai cittadini stranieri era vietato svolgere un lavoro retribuito, un prerequisito era un impiego non retribuito come privaat-docente. Wander Johannes de Haas e Anton Eduard van Arkel hanno organizzato con successo tale posizione all'Università di Leida. Coster si consultò inoltre con il capo delle guardie di frontiera, ricevendo assicurazioni sull'ammissione di Meitner. E. H. Ebels, un politico locale della regione di confine e conoscente di Coster, si è rivolto direttamente alle guardie di frontiera.
Coster arrivò a Berlino l'11 luglio, risiedendo con Debye. La mattina successiva, Meitner arrivò presto al KWI per la Chimica, dove Hahn delineò il piano di fuga. Per scongiurare sospetti, ha rispettato la sua consueta routine, rimanendo all'istituto fino alle 20:00 per rivedere il manoscritto di un collega per la pubblicazione. Hahn e Paul Rosbaud l'hanno aiutata a preparare due modeste valigie contenenti solo abiti estivi. Hahn le ha fornito un anello di diamanti, ereditato da sua madre, per uso di emergenza; portava nel borsellino solo 10 marchi (equivalenti a 40 euro nel 2021). Successivamente, ha trascorso la notte nella residenza di Hahn. La mattina seguente, Meitner incontrò Coster alla stazione ferroviaria, dove finsero un incontro casuale. Hanno proceduto tramite una linea ferroviaria meno frequentata fino alla stazione ferroviaria di Bad Nieuweschans al confine, attraversandola senza incidenti; Le guardie di frontiera tedesche potrebbero aver presunto che la Meitner fosse la moglie di un professore. Un telegramma di Pauli informò successivamente Coster che era diventato "tanto famoso per il rapimento di Lise Meitner quanto per la scoperta dell'afnio".
Il 26 luglio, Meitner ricevette la conferma che la Svezia aveva autorizzato il suo ingresso utilizzando il suo passaporto austriaco; due giorni dopo, volò a Copenaghen, dove Frisch la salutò, e risiedette con Niels e Margrethe Bohr nella loro casa per le vacanze a Tisvilde. Il 1° agosto viaggiò in treno e in battello a vapore fino alla stazione di Göteborg in Svezia, dove la incontrò Eva von Bahr. Poi viaggiarono in treno e in piroscafo fino alla residenza di Von Bahr a Kungälv, rimanendovi fino a settembre. Hahn informò tutto il personale del KWI di Chimica che la Meitner era partita per Vienna per Il 23 agosto chiese formalmente il pensionamento a Bosch. Bosch tentò di spedire i suoi effetti personali in Svezia, ma il Ministero dell'Istruzione del Reich ne ordinò il mantenimento in Germania.
Meitner espresse preoccupazione riguardo alla sua famiglia residente in Austria. Tra i suoi sforzi iniziali in Svezia c'era quello di richiedere un permesso di immigrazione svedese per Gusti e suo marito, Giustiniano (Jutz) Frisch. Hahn designò Josef Mattauch come suo successore alla testa della sezione di fisica e si recò a Vienna per estendere l'offerta. Durante la sua visita, il 9 novembre cenò con le sorelle di Meitner, Gusti e Gisela, e i loro mariti, Jutz Frisch e Karl Lion. Il giorno successivo, Gusti lo informò dell'arresto di Frisch. Quello stesso giorno Meitner arrivò a Copenaghen; ottenere un visto di viaggio si era rivelato difficile a causa del suo passaporto austriaco invalidato. Hahn la raggiunse a Copenaghen il 13 novembre, impegnandosi in discussioni sulla ricerca sull'uranio con Meitner, Bohr e Otto Robert Frisch.
Fissione nucleare.
Hahn e Strassmann hanno isolato con successo tre isotopi del radio, confermando la loro identità attraverso la verifica del tempo di dimezzamento. Hanno impiegato un processo di cristallizzazione frazionata in quattro fasi, aggiungendo cristalli di bromuro di bario per separare il radio dal suo supporto di bario. Dato che il radio precipita preferenzialmente in una soluzione di bromuro di bario, ci si aspettava che ciascuna frazione successiva contenesse una quantità ridotta di radio. Sorprendentemente, non è stata osservata alcuna differenza visibile tra nessuna delle frazioni. Per evitare eventuali errori procedurali, hanno convalidato il loro metodo utilizzando isotopi di radio consolidati, confermandone l'efficacia. Il 19 dicembre Hahn comunicò con Meitner, informandola che gli isotopi del radio presentavano proprietà chimiche analoghe al bario. Spinti dal desiderio di finalizzare il loro lavoro prima della pausa natalizia, Hahn e Strassmann presentarono prontamente le loro scoperte a Naturwissenschaften il 22 dicembre, anticipando la risposta di Meitner. Le osservazioni conclusive di Hahn nell'articolo affermavano: "Come chimici... dovremmo sostituire i simboli Ba, La, Ce con Ra, Ac, Th. Come 'chimici nucleari' abbastanza vicini alla fisica non possiamo ancora convincerci a fare questo passo che contraddice tutte le precedenti esperienze in fisica."
In genere, Frisch osservava il Natale con Meitner a Berlino; tuttavia, nel 1938, Meitner accettò l'invito di Eva von Bahr a festeggiare con la sua famiglia a Kungälv e successivamente chiese a Frisch di accompagnarla. Meitner ricevette quindi la corrispondenza di Hahn, che dettagliava le sue prove chimiche indicanti che una parte del prodotto risultante dal bombardamento di neutroni dell'uranio era bario. Il bario possedeva una massa atomica inferiore del 40% a quella dell'uranio, una disparità significativa che non poteva essere spiegata da alcun meccanismo di decadimento radioattivo precedentemente compreso. Nonostante ciò, lei rispose prontamente a Hahn, osservando: "Al momento l'ipotesi di una rottura così radicale mi sembra molto difficile, ma nella fisica nucleare abbiamo sperimentato così tante sorprese, che non si può dire incondizionatamente: 'È impossibile.'"
Meitner respinse inequivocabilmente qualsiasi idea secondo cui l'identificazione del bario da parte di Hahn fosse errata, nutrendo assoluta fiducia nella sua competenza chimica. Successivamente, Meitner e Frisch hanno riflettuto sul potenziale meccanismo di questo fenomeno. I precedenti esperimenti sulla fissione atomica erano costantemente privi di energia sufficiente per rimuovere qualsiasi cosa oltre ai singoli protoni o alle particelle alfa; tuttavia, un nucleo di bario era considerevolmente più consistente. Hanno quindi esplorato il modello del nucleo a goccia di liquido, originariamente proposto da George Gamow, postulando che un nucleo potesse allungarsi e successivamente dividersi in due entità distinte.
Frisch successivamente documentò:
In quel frangente, ci sistemammo entrambi su un tronco d'albero (tutta la nostra discussione era avvenuta durante una passeggiata attraverso i boschi innevati, con me sugli sci e Lise Meitner che affermava la sua abilità mantenere lo stesso ritmo senza di loro) e cominciò a fare calcoli sui ritagli di carta disponibili. Abbiamo stabilito che la carica di un nucleo di uranio era effettivamente sufficientemente potente da contrastare quasi completamente gli effetti della tensione superficiale. Di conseguenza, il nucleo di uranio potrebbe plausibilmente somigliare a una gocciolina oscillante altamente instabile, pronta a subire la divisione al minimo stimolo, come l'impatto di un neutrone solitario.
È emersa una sfida successiva: dopo la loro separazione, le due goccioline risultanti sarebbero state allontanate dalla loro reciproca repulsione elettrostatica, raggiungendo così una velocità considerevole e, di conseguenza, una notevole produzione di energia, circa 200 MeV in totale. L'origine di questa immensa energia richiedeva una spiegazione. Provvidenzialmente Lise Meitner richiamò la formula empirica per il calcolo delle masse nucleari e dedusse che la massa combinata dei due nuclei formati dalla fissione di un nucleo di uranio sarebbe circa un quinto della massa di un protone inferiore a quella del nucleo di uranio originario. Secondo il principio di equivalenza massa-energia di Einstein, E = mc§45§, la scomparsa della massa corrisponde alla creazione di energia. Questo deficit di massa calcolato, equivalente a un quinto della massa di un protone, corrispondeva esattamente a 200 MeV, fornendo così una spiegazione coerente per il rilascio di energia osservato.
Meitner e Frisch interpretarono accuratamente i risultati sperimentali di Hahn, concludendo che il nucleo dell'uranio aveva subito la fissione, dividendosi in due parti approssimativamente uguali. Le prime due reazioni osservate dal gruppo di ricerca di Berlino prevedevano la formazione di elementi più leggeri derivanti dalla disintegrazione dei nuclei di uranio. La terza reazione, caratterizzata da un'emivita di 23 minuti, rappresentava un decadimento nell'elemento genuino 93. Al suo ritorno a Copenaghen, Frisch comunicò questi risultati a Bohr, che secondo quanto riferito espresse stupore, esclamando: "Che idioti siamo stati!" Bohr si impegnò a trattenere la divulgazione pubblica finché non fosse stato preparato un manoscritto per la presentazione. Per accelerare la diffusione, hanno deciso di inviare una comunicazione concisa di una pagina a Natura. A quel punto, l’unica prova empirica disponibile era la presenza di bario. Logicamente, la formazione del bario implicava la concomitante produzione di kripton. Tuttavia, Hahn aveva erroneamente supposto che le masse atomiche, anziché i numeri atomici, dovessero sommarsi a 239, portandolo a identificare l'altro prodotto come masurio (tecnezio) e di conseguenza trascurando di verificare la presenza di kripton.
92U + n →
56Ba +
36Kr + alcuni n
Attraverso una serie di ampie discussioni telefoniche, Meitner e Frisch hanno ideato una semplice procedura sperimentale per suffragare la loro ipotesi: misurare il rinculo dei frammenti di fissione. Ciò doveva essere ottenuto utilizzando un contatore Geiger calibrato con una soglia superiore a quella delle particelle alfa. Frisch eseguì questo esperimento il 13 gennaio, osservando gli impulsi generati dalla reazione esattamente come previsto. Riconoscendo la necessità di una nomenclatura per questo nuovo fenomeno nucleare, consultò William A. Arnold, un biologo americano che collaborava con George de Hevesy. Frisch ha indagato sul termine biologico per il processo mediante il quale le cellule viventi subiscono la divisione in due entità. Arnold lo informò che i biologi chiamavano questo processo "fissione". Successivamente Frisch adottò questo termine per il processo nucleare nella sua pubblicazione scientifica. Entrambi i manoscritti furono spediti a Nature il 16 gennaio; la nota collaborativa fu pubblicata l'11 febbraio, seguita dall'articolo di Frisch che descriveva in dettaglio il fenomeno del rinculo il 18 febbraio.
L'impatto cumulativo di questi tre rapporti fondamentali - le pubblicazioni iniziali di Hahn-Strassmann datate 6 gennaio e 10 febbraio 1939, insieme alla pubblicazione di Frisch-Meitner dell'11 febbraio 1939 - stimolò profondamente la comunità scientifica. Successivamente, nel 1940, Frisch e Rudolf Peierls furono coautori del memorandum Frisch-Peierls, un documento che dimostrò in modo conclusivo la fattibilità teorica di generare un'esplosione atomica.
Riconoscimento del Premio Nobel
Nonostante i numerosi riconoscimenti conferiti a Lise Meitner durante la sua vita, non le è stato assegnato il Premio Nobel per la scoperta della fissione nucleare, un onore conferito esclusivamente a Otto Hahn. Meitner ha ricevuto 49 nomination per il Premio Nobel per la fisica e la chimica, ma non è mai stato un vincitore. Il 15 novembre 1945, l'Accademia reale svedese delle scienze dichiarò Hahn destinatario del Premio Nobel per la chimica 1944, citando "la sua scoperta della fissione dei nuclei atomici pesanti". Meitner aveva consigliato criticamente Hahn e Strassmann di condurre test più rigorosi sui loro campioni di radio e aveva informato Hahn della possibilità che il nucleo di uranio subisse una disintegrazione. I suoi contributi fondamentali sono stati indispensabili; senza di loro, Hahn non avrebbe identificato la fissione del nucleo di uranio.
Nel 1945, il Comitato Nobel per la Chimica in Svezia, responsabile della selezione del premio Nobel per la Chimica, decise di conferire il premio esclusivamente a Hahn, che venne a conoscenza del suo riconoscimento tramite un giornale mentre era internato a Farm Hall in Inghilterra. Nel corso degli anni '90, i documenti precedentemente riservati delle deliberazioni del Comitato per il Nobel furono declassificati. Questa rivelazione ha consentito a Ruth Lewin Sime, nella sua biografia completa di Meitner del 1996, di rivalutare le circostanze che circondano l'omissione di Meitner. In un articolo del 1997 pubblicato sulla rivista Physics Today dell'American Physical Society, Sime, insieme ai suoi collaboratori Elisabeth Crawford e Mark Walker, ha articolato quanto segue:
Sembra che Lise Meitner non abbia condiviso il premio del 1944 perché la struttura dei comitati Nobel era inadatta a valutare il lavoro interdisciplinare; perché i membri della commissione chimica non potevano o non volevano giudicare equamente il suo contributo; e perché durante la guerra gli scienziati svedesi facevano affidamento sulle proprie limitate competenze. L'esclusione di Meitner dal premio per la chimica può essere riassunta come un misto di pregiudizi disciplinari, ottusità politica, ignoranza e fretta.
Max Perutz, vincitore del Premio Nobel per la chimica nel 1962, arrivò successivamente a una conclusione analoga.
I documenti, rimasti sigillati negli archivi del Comitato per il Nobel per cinquant'anni, rivelano ora che le ampie deliberazioni della giuria del Nobel sono state compromesse da un riconoscimento inadeguato sia della ricerca collaborativa precedente alla scoperta sia dei successivi contributi scritti e orali di Meitner dopo la sua partenza da Berlino.
Il comitato di fisica composto da cinque membri comprendeva Manne Siegbahn, il suo ex studente Erik Hulthén (professore di fisica sperimentale all'Università di Uppsala) e Axel Lindh, che in seguito succedette a Hulthén. Tutti e tre erano affiliati alla scuola di spettroscopia a raggi X Siegbahn. Il rapporto teso tra Siegbahn e Meitner, insieme ad una predisposizione verso la fisica sperimentale piuttosto che teorica, influenzò in modo significativo le decisioni del comitato. La valutazione di Hulthén del lavoro di Meitner e Frisch si basava su pubblicazioni prebelliche, portandolo a concludere che i loro contributi non erano sufficientemente innovativi. Sosteneva inoltre che il premio per la fisica veniva tradizionalmente assegnato per il lavoro sperimentale, un'affermazione che non era stata costantemente vera per molti anni. La stessa Meitner, in una lettera contemporanea, riconosceva: "Sicuramente Hahn meritava pienamente il Premio Nobel per la chimica. Non c'è davvero alcun dubbio al riguardo. Ma credo che Frisch e io abbiamo contribuito con qualcosa di non insignificante al chiarimento del processo di fissione dell'uranio: come si origina e come produce così tanta energia e questo era qualcosa di molto remoto per Hahn. " Il premio Nobel di Hahn era ampiamente atteso, poiché sia lui che Meitner avevano ricevuto numerose nomination sia per i premi di chimica che di fisica anche prima della scoperta della fissione nucleare. Secondo l'archivio del Premio Nobel, Meitner ottenne 19 nomination per il Premio Nobel per la chimica tra il 1924 e il 1948 e 30 nomination per il Premio Nobel per la fisica tra il 1937 e il 1967. I suoi illustri nominatori includevano Arthur Compton, Dirk Coster, Kasimir Fajans, James Franck, Otto Hahn, Oskar Klein, Niels Bohr, Max Planck e Max Born. Nonostante non avesse ricevuto il Premio Nobel, Meitner fu invitato a partecipare al Meeting dei Premi Nobel di Lindau nel 1962.
Vita successiva
Meitner ha osservato la riluttanza di Siegbahn ad accoglierla. All'offerta iniziale di trasferirsi in Svezia, Siegbahn aveva citato la mancanza di fondi, proponendo solo uno spazio di lavoro. Successivamente, Eva von Bahr contattò Carl Wilhelm Oseen, che si assicurò il sostegno finanziario della Fondazione Nobel. Sebbene questo accordo fornisse a Meitner strutture di laboratorio, richiedeva che lei svolgesse compiti che aveva precedentemente delegato ai tecnici di laboratorio per due decenni. Ruth Lewin Sime ha commentato:
La Svezia ha mostrato una simpatia generale limitata per i rifugiati in fuga dalla Germania nazista, una situazione attribuibile alle sue dimensioni modeste, alla fragile economia, all'assenza di una tradizione di immigrazione consolidata e ad una cultura accademica filo-tedesca profondamente radicata. Questo orientamento culturale rimase sostanzialmente immutato fino alla metà della guerra, quando divenne evidente la sconfitta finale della Germania. Durante la guerra, i membri del gruppo di ricerca di Siegbahn percepivano Meitner come una figura alienata, solitaria e scoraggiata. Non sono riusciti a comprendere il profondo smarrimento e l'ansia insiti in tutti i rifugiati, il trauma associato alla perdita di amici e parenti nell'Olocausto, o l'isolamento unico vissuto da una donna che aveva dedicato la propria vita all'attività scientifica.
Il 14 gennaio 1939 Meitner ricevette la notizia che suo cognato Jutz era stato rilasciato da Dachau e che lui e sua sorella Gusti erano stati autorizzati a emigrare in Svezia. L'ex datore di lavoro di Jutz, Gottfried Bermann, che era precedentemente fuggito in Svezia, ha esteso un'offerta a Jutz per reclamare la sua precedente posizione presso la casa editrice al suo arrivo. Niels Bohr è intervenuto a nome di Jutz presso il funzionario svedese Justitieråd Alexandersson, il quale ha confermato che a Jutz sarebbe stato concesso un permesso di lavoro una volta entrato in Svezia. Jutz rimase impiegato lì fino al suo pensionamento nel 1948, trasferendosi successivamente a Cambridge per unirsi a Otto Robert Frisch. Allo stesso tempo, sua sorella Gisela e il cognato Karl Lion si trasferirono in Inghilterra, spingendo anche Meitner a contemplare un simile trasferimento. Visitò Cambridge nel luglio 1939 e accettò una posizione contrattuale di tre anni presso il Cavendish Laboratory, affiliato al Girton College di Cambridge, un'offerta estesa da William Lawrence Bragg e John Cockcroft. Tuttavia, lo scoppio della Seconda Guerra Mondiale nel settembre 1939 ne impedì il trasferimento.
In Svezia, Meitner ha portato avanti diligentemente i suoi sforzi di ricerca. Il suo lavoro prevedeva la misurazione delle sezioni trasversali dei neutroni di torio, piombo e uranio, utilizzando il disprosio come rilevatore di neutroni, una tecnica di analisi inizialmente sviluppata da George de Hevesy e Hilde Levi. Meitner facilitò con successo il trasferimento di Hedwig Kohn, che era a rischio di deportazione in Polonia, in Svezia, e successivamente la sua emigrazione negli Stati Uniti attraverso l'Unione Sovietica. Sebbene i suoi sforzi per estrarre Stefen Meyer dalla Germania non abbiano avuto successo, alla fine è sopravvissuto al conflitto. Meitner rifiutò l'invito a collaborare con Frisch sulla componente britannica del Progetto Manhattan presso il Laboratorio di Los Alamos, affermando inequivocabilmente: "Non avrò niente a che fare con una bomba!" Successivamente, ha espresso sorpresa riguardo ai bombardamenti atomici di Hiroshima e Nagasaki, lamentandosi: "Mi dispiace che la bomba abbia dovuto essere inventata". Dopo la guerra, la Meitner riconobbe pubblicamente la sua colpevolezza morale per essere rimasta in Germania tra il 1933 e il 1938. Espresse questo sentimento scrivendo: "Non solo era stupido ma molto sbagliato che non me ne andassi subito". Il suo rammarico si estese alla propria passività durante quest'epoca, e espresse anche profonde critiche nei confronti di Hahn, Max von Laue, Werner Heisenberg e altri scienziati tedeschi. In una lettera datata giugno 1945, indirizzata a Hahn ma mai ricevuta da lui, trasmetteva quanto segue:
Voi tutti avete servito la Germania nazista e non avete fatto alcun tentativo di resistenza passiva. Mentre, per placare la vostra coscienza, potreste aver occasionalmente aiutato un individuo oppresso, milioni di persone innocenti sono state sistematicamente assassinate senza alcuna protesta pubblica. Nella neutrale Svezia, le discussioni sul trattamento riservato agli studiosi tedeschi nel dopoguerra iniziarono ben prima della conclusione del conflitto. Bisogna considerare, allora, il punto di vista degli inglesi e degli americani. Molti, me compreso, credono che l’unica soluzione sia rilasciare una dichiarazione pubblica in cui riconosca la tua responsabilità condivisa per questi eventi, derivanti dalla tua passività, ed esprima l’impegno a intraprendere azioni riparative. Tuttavia, un numero significativo di persone ritiene che tale azione sia tardiva. Questi individui sostengono che voi avete tradito prima i vostri amici, poi i vostri soldati e i vostri figli, permettendo loro di rischiare la vita in una guerra criminale, e infine avete tradito la stessa Germania non riuscendo a denunciare l’insensata distruzione della nazione quando la guerra era già inequivocabilmente persa. Sebbene ciò possa sembrare spietato, ritengo che la motivazione dietro questa comunicazione sia un'amicizia genuina. Gli ultimi giorni hanno portato alla luce rivelazioni incredibilmente raccapriccianti provenienti dai campi di concentramento, che superano ogni precedente preoccupazione. Dopo aver ascoltato un rapporto molto dettagliato trasmesso alla radio inglese dagli inglesi e dagli americani su Belsen e Buchenwald, ho pianto in modo incontrollabile e sono rimasto insonne tutta la notte. Considerate anche le persone che furono trasportate qui da quei campi. Individui come Heisenberg, e milioni di altri, dovrebbero essere costretti a confrontarsi con la realtà di questi campi e con la sofferenza delle loro vittime. La sua apparizione in Danimarca nel 1941 rimane un ricordo indelebile.
In seguito al bombardamento di Hiroshima, Meitner ottenne un notevole riconoscimento pubblico. Ha partecipato a un'intervista radiofonica con Eleanor Roosevelt e una successiva trasmissione da una stazione radio di New York le ha permesso di ascoltare la voce di sua sorella Frida per la prima volta dopo diversi anni. Durante questa conversazione, Meitner ha dichiarato: "Sono di origine ebraica; non sono ebreo per credo, non so nulla della storia del giudaismo e non mi sento più vicino agli ebrei che ad altre persone". Il 25 gennaio 1946 la Meitner arrivò a New York, dove fu accolta dalle sorelle Lola e Frida, e da Frisch, che aveva viaggiato per due giorni in treno da Los Alamos. Il marito di Lola, Rudolf Allers, ha facilitato una cattedra in visita per Meitner presso l'Università Cattolica d'America. Meitner ha tenuto conferenze all'Università di Princeton, all'Università di Harvard e alla Columbia University, impegnandosi in discussioni sulla fisica con Albert Einstein, Hermann Weyl, Tsung-Dao Lee, Yang Chen-Ning e Isidor Isaac Rabi. I suoi viaggi includevano un C., con James Chadwick, allora capo della Missione britannica al Progetto Manhattan. Ha anche incontrato il maggiore generale Leslie Groves, il direttore del progetto. Meitner tenne conferenze allo Smith College e visitò Chicago, dove incontrò Enrico Fermi, Edward Teller, Victor Weisskopf e Leo Szilard. L'8 luglio, la Meitner si imbarcò sulla RMS Queen Mary per l'Inghilterra, dove incontrò Erwin Schrödinger, Wolfgang Pauli e Max Born. Allo stesso tempo, si sono svolte le tardive commemorazioni per il 300° compleanno di Isaac Newton, e Max Planck è stato l'unico tedesco invitato a partecipare.
La persistente opposizione di Siegbahn al fatto che Meitner ricevesse il Premio Nobel è servita da catalizzatore per i suoi colleghi svedesi, che successivamente hanno cercato di assicurarle un ruolo professionale più vantaggioso. Nel 1947, Meitner si trasferì al Royal Institute of Technology (KTH) di Stoccolma, dove Gudmund Borelius aveva fondato una nuova struttura di ricerca atomica. In precedenza, la ricerca sulla fisica nucleare in Svezia era stata notevolmente insufficiente, una carenza spesso attribuita alla mancanza di sostegno da parte di Siegbahn per i contributi di Meitner; tuttavia, questa competenza era ora considerata fondamentale per il futuro nazionale della Svezia. Al KTH, a Meitner furono assegnate tre stanze, due assistenti e accesso al personale tecnico, con Sigvard Eklund che occupava l'ufficio adiacente. L'intento iniziale era che Meitner ricevesse lo stipendio e la designazione di "professore ricercatore", una posizione priva di responsabilità di insegnamento.
La cattedra prevista non si concretizzò, poiché Tage Erlander, allora ministro dell'Istruzione, assunse inaspettatamente il ruolo di primo ministro svedese nel 1946. Tuttavia, Borelius e Klein si assicurarono che Meitner ricevesse lo stipendio di professore, anche senza il titolo formale. Nel 1949 le fu conferita la cittadinanza svedese; una legge speciale approvata dal Riksdag le ha permesso di mantenere contemporaneamente la cittadinanza austriaca. I piani per R1, il primo reattore nucleare svedese, furono approvati nel 1947, con Eklund nominato direttore del progetto. Meitner è stato determinante nella sua progettazione e costruzione. Le sue ultime pubblicazioni scientifiche, apparse nel 1950 e nel 1951, si concentrarono sull'applicazione dei "numeri magici" alla fissione nucleare. Andò in pensione nel 1960 e successivamente si trasferì nel Regno Unito, dove risiedevano molti dei suoi parenti.
Durante gli anni '50 e '60, Meitner visitò spesso la Germania, spesso soggiornando con Hahn e la sua famiglia per più giorni. Hahn ha raccontato nelle sue memorie che la loro amicizia è durata per tutta la vita. Nonostante le sfide significative all'interno della loro relazione, probabilmente vissute in modo più acuto da Meitner, ha costantemente espresso profondo affetto per Hahn. In occasione di compleanni importanti, tra cui il 70°, 75°, 80° e 85°, hanno consegnato tributi onorando i reciproci contributi. Hahn ha costantemente evidenziato l'abilità intellettuale di Meitner e la sua ricerca, come il suo lavoro sul modello del guscio nucleare, elidendo in particolare le circostanze del suo trasferimento in Svezia. Al contrario, Meitner ha enfatizzato le qualità personali di Hahn, inclusi il suo carisma e il talento musicale.
Nel 1964, un viaggio impegnativo negli Stati Uniti fece precipitare Meitner in un attacco di cuore, richiedendo diversi mesi di recupero. Le sue facoltà fisiche e mentali furono successivamente compromesse dall'aterosclerosi. A seguito di una frattura dell'anca dovuta a una caduta e di diversi ictus minori nel 1967, Meitner ottenne un recupero parziale, ma la sua salute alla fine peggiorò al punto da richiedere la residenza in una casa di cura di Cambridge. La Meitner morì serenamente nel sonno il 27 ottobre 1968, all'età di 89 anni. A causa della sua fragile salute, la sua famiglia non diede informazioni sulla morte di Otto Hahn il 28 luglio 1968 e di sua moglie Edith il 14 agosto. Secondo i suoi desideri, fu sepolta nel villaggio di Bramley, Hampshire, nella chiesa parrocchiale di St James, insieme al fratello minore Walter, morto nel 1964. Suo nipote, Frisch, scrisse l'epitaffio sulla sua lapide, che recita:
Lise Meitner: una fisica che non ha mai perso la sua umanità.
Riconoscimenti e riconoscimenti
Albert Einstein lodò Meitner come la "Marie Curie tedesca". Durante il suo Truman del 1946 al Women's National Press Club. I suoi numerosi riconoscimenti includono la Medaglia Leibniz dell'Accademia Prussiana delle Scienze (1924), il Premio Lieben dell'Accademia Austriaca delle Scienze (1925), il Premio Ellen Richards (1928), il Premio Città di Vienna per la scienza (1947), la Medaglia Max Planck della Società Tedesca di Fisica (insieme ad Hahn, 1949), il Premio Otto Hahn inaugurale della Società Chimica Tedesca (1954), la Medaglia Wilhelm Exner (1960) e la Decorazione austriaca per la scienza e l'arte (1967).
Nel 1957, il presidente tedesco Theodor Heuss conferì a Meitner la classe di pace del Pour le Mérite, la principale onorificenza nazionale per gli scienziati, un premio assegnato anche a Hahn nello stesso anno. Meitner fu nominata membro straniero dell'Accademia reale svedese delle scienze nel 1945, ottenendo la piena adesione nel 1951, cosa che le permise di partecipare al processo di selezione del Premio Nobel. Successivamente, nel 1955, fu eletta membro straniero della Royal Society. Inoltre, nel 1960 divenne membro onorario straniero dell'American Academy of Arts and Sciences. I suoi riconoscimenti accademici includono dottorati onorari presso l'Adelphi College, l'Università di Rochester, la Rutgers University e lo Smith College negli Stati Uniti, nonché presso la Libera Università di Berlino in Germania e l'Università di Stoccolma in Svezia.
Nel settembre 1966, la Commissione per l'energia atomica degli Stati Uniti conferì congiuntamente il Premio Enrico Fermi a Hahn, Strassmann e Meitner, riconoscendo la loro fondamentale scoperta della fissione nucleare. La cerimonia di premiazione si è svolta presso il palazzo Hofburg di Vienna. Ciò ha segnato il primo caso in cui il premio è stato conferito a destinatari non americani e la prima volta che è stato consegnato a una donna. Il diploma di Meitner le ha riconosciuto "Per la ricerca pionieristica sulle radioattività presenti in natura e per ampi studi sperimentali che hanno portato alla scoperta della fissione". Il diploma di Hahn conteneva una dicitura sottilmente distinta: "Per la ricerca pionieristica sulle radioattività presenti in natura e studi sperimentali estesi culminati nella scoperta della fissione". Mentre Hahn e Strassmann partecipavano alla cerimonia, la cattiva salute di Meitner ha impedito la sua presenza, portando Frisch a ritirare il premio a suo nome. Glenn Seaborg, famoso per la sua scoperta del plutonio, consegnò personalmente il premio a Meitner nella residenza di Max Perutz a Cambridge il 23 ottobre 1966.
Dopo la sua scomparsa nel 1968, Meitner è stata insignita postuma di numerose onorificenze. Nel 1997, l'elemento 109 è stato ufficialmente designato meitnerio. Questa distinzione la rese la prima, e fino ad oggi unica, donna non mitologica ad essere onorata esclusivamente in questo modo (poiché curio prese il nome sia da Marie che da Pierre Curie). Ulteriori tributi ai nomi includono l'Hahn-Meitner-Institut di Berlino, i crateri sia sulla Luna che su Venere e l'asteroide 6999 Meitner della cintura principale. La Società Europea di Fisica ha istituito nel 2000 il Premio biennale Lise Meitner, che riconosce l'eccellenza della ricerca nel campo della scienza nucleare. Nel 2006, l'Università di Göteborg e la Chalmers University of Technology in Svezia hanno istituito congiuntamente il "Premio Lise Meitner di Göteborg", assegnato ogni anno a uno scienziato che ha raggiunto un progresso significativo nel campo della fisica. Nell'ottobre 2010, l'edificio della Libera Università di Berlino che in precedenza ospitava il KWI di Chimica, noto come edificio Otto Hahn dal 1956, è stato ribattezzato edificio Hahn-Meitner. Successivamente, nel luglio 2014, una statua di Meitner è stata svelata nel giardino dell'Università Humboldt di Berlino, posizionata accanto ad effigi simili di Hermann von Helmholtz e Max Planck.
L'eredità di Lise Meitner viene commemorata attraverso varie dediche, tra cui scuole e strade intitolate in suo onore in numerose città dell'Austria e della Germania. Anche una strada residenziale a Bramley, la sua ultima dimora, è designata Meitner Close. Dal 2008, la Società austriaca di fisica e la Società tedesca di fisica hanno presentato congiuntamente le Lise Meitner Lectures, una serie annuale di discorsi pubblici tenuti da eminenti fisiche donne. Allo stesso tempo, il Centro universitario AlbaNova di Stoccolma ospita una conferenza annuale distinta Lise Meitner dal 2015. Nel 2016, l'Istituto di fisica del Regno Unito ha istituito la medaglia Meitner, riconoscendo l'eccellenza nell'impegno pubblico con la fisica. Inoltre, nel 2017, l’Advanced Research Projects Agency-Energy negli Stati Uniti ha designato a suo nome un’importante iniziativa di ricerca sull’energia nucleare. Il 6 novembre 2020 è stato lanciato un satellite, ÑuSat 16, noto anche come "Lise" (COSPAR 2020-079H), che porta il suo nome. Anche l'Agenzia internazionale per l'energia atomica l'ha onorata intitolandole la sua biblioteca e istituendo un programma progettato per offrire alle donne professioniste a inizio e metà carriera opportunità di impegnarsi in un programma professionale in visita di più settimane, migliorando così le loro competenze tecniche e interpersonali.
Note
Catalogo dei documenti di Lise Meitner presso il Churchill Archives Centre.
- Catalogo (archiviato il 5 novembre 2021 presso Wayback Machine) dei documenti di Lise Meitner presso il Churchill Archives Centre; Archiviato il 22 dicembre 2019 in Internet Archive.
- "Lise Meitner", da "Contributions of 20th-Century Women to Physics" (CWP), Università della California, Los Angeles.
- Wired.com: "11 febbraio 1939: Lise Meitner, 'Our Madame Curie'."
- "Lise Meitner", di B. Weintraub, *Chimica in Israele*, n. 21, maggio 2006, pag. 35.
- Meitner, Lise, in *biografiA Encyclopedia of Austrian Women*.
- Elise Meitner: co-scopritrice della fissione nucleare.
- Elenco delle candidature di Meitner al Premio Nobel.