La fisión nuclear fue descubierta en diciembre de 1938 por los químicos Otto Hahn y Fritz Strassmann y los físicos Lise Meitner y Otto Robert Frisch . La fisión es una reacción nuclear o proceso de desintegración radiactiva en el que el núcleo de un átomo se divide en dos o más núcleos más pequeños y ligeros y, a menudo, otras partículas. El proceso de fisión a menudo produce rayos gamma y libera una gran cantidad de energía, incluso para los estándares energéticos de la desintegración radiactiva. Los científicos ya sabían sobre la desintegración alfa y la desintegración beta, pero la fisión adquirió gran importancia porque el descubrimiento de que era posible una reacción en cadena nuclear condujo al desarrollo de la energía nuclear y las armas nucleares .
Hahn y Strassmann, del Instituto Kaiser Wilhelm de Química de Berlín, bombardearon uranio con neutrones lentos y descubrieron que se había producido bario . Informaron sus hallazgos por correo a Meitner en Suecia , quien unos meses antes había huido de la Alemania nazi . Meitner y su sobrino Frisch teorizaron, y luego demostraron, que el núcleo de uranio se había dividido y publicaron sus hallazgos en Nature . Meitner calculó que la energía liberada por cada desintegración era de aproximadamente 200 megaelectronvoltios , y Frisch observó esto. Por analogía con la división de células biológicas , llamó al proceso "fisión". Hahn recibió el Premio Nobel de Química de 1944 por el descubrimiento.
El descubrimiento se produjo después de cuarenta años de investigación sobre la naturaleza y las propiedades de la radiactividad y las sustancias radiactivas. El descubrimiento del neutrón por James Chadwick en 1932 creó un nuevo medio de transmutación nuclear . Enrico Fermi y sus colegas en Roma estudiaron los resultados de bombardeando el uranio con neutrones, y Fermi concluyeron que sus experimentos habían creado nuevos elementos con 93 y 94 protones, que su grupo apodó ausonium y hesperium . Fermi ganó el Premio Nobel de Física en 1938 por sus "demostraciones de la existencia de nuevos elementos radiactivos producidos por la irradiación de neutrones, y por su descubrimiento relacionado de las reacciones nucleares provocadas por neutrones lentos". [1] Sin embargo, no todo el mundo estaba convencido por el análisis de Fermi de sus resultados. Ida Noddack sugirió que en lugar de crear un nuevo elemento 93 más pesado, era concebible que el núcleo se hubiera roto en grandes fragmentos, y Aristid von Grosse sugirió que lo que había encontrado el grupo de Fermi era un isótopo de protactinio .
Esto impulsó a Hahn y Meitner, los descubridores del isótopo más estable del protactinio, a realizar una investigación de cuatro años sobre el proceso con su colega Strassmann. Después de mucho trabajo y muchos descubrimientos, determinaron que lo que estaban observando era fisión y que los nuevos elementos que había encontrado Fermi eran productos de fisión . Su trabajo anuló creencias arraigadas en la física y allanó el camino para el descubrimiento de los elementos reales 93 ( neptunio ) y 94 ( plutonio ), para el descubrimiento de la fisión en otros elementos y para la determinación del papel del uranio. 235 isótopo en el del uranio. Niels Bohr y John Wheeler reelaboraron el modelo de gota de líquido para explicar el mecanismo de fisión.
Fondo
Radioactividad
En los últimos años del siglo XIX, los científicos experimentaron con frecuencia con el tubo de rayos catódicos , que para entonces se había convertido en una pieza estándar del equipo de laboratorio. Una práctica común era apuntar los rayos catódicos a varias sustancias y ver qué sucedía. Wilhelm Röntgen tenía una pantalla recubierta con platinocianuro de bario que emitiría fluorescencia cuando se exponía a los rayos catódicos. El 8 de noviembre de 1895, notó que aunque su tubo de rayos catódicos no apuntaba a su pantalla, que estaba cubierta de cartón negro, la pantalla seguía siendo fluorescente. Pronto se hizo convencido de que había descubierto un nuevo tipo de rayos, que son hoy en día se llama radiografías . Al año siguiente, Henri Becquerel estaba experimentando con sales de uranio fluorescentes y se preguntó si también podrían producir rayos X. [2] El 1 de marzo de 1896 descubrió que efectivamente producían rayos, pero de un tipo diferente, e incluso cuando la sal de uranio se guardaba en un cajón oscuro, todavía producía una imagen intensa en una placa de rayos X, lo que indica que los rayos provenían del interior y no requerían una fuente de energía externa. [3]
A diferencia del descubrimiento de Röntgen, que fue objeto de una curiosidad generalizada por parte de científicos y laicos por igual por la capacidad de los rayos X para hacer visibles los huesos dentro del cuerpo humano, el descubrimiento de Becquerel tuvo poco impacto en ese momento, y el propio Becquerel pronto pasó a otras investigaciones. [4] Marie Curie analizó muestras de tantos elementos y minerales como pudo encontrar en busca de signos de rayos Becquerel, y en abril de 1898 también los encontró en torio . Ella le dio al fenómeno el nombre de "radiactividad". [5] Junto con Pierre Curie y Gustave Bémont, comenzó a investigar la pitchblenda , un mineral que contiene uranio, que resultó ser más radiactivo que el uranio que contenía. Esto indicó la existencia de elementos radiactivos adicionales. Uno era químicamente parecido al bismuto , pero fuertemente radiactivo, y en julio de 1898 publicaron un artículo en el que concluían que era un elemento nuevo, al que llamaron " polonio ". El otro era químicamente parecido al bario, y en un artículo de diciembre de 1898 anunciaron el descubrimiento de un segundo elemento hasta ahora desconocido, al que llamaron " radio ". Convencer a la comunidad científica era otro asunto. La separación del radio del bario en el mineral resultó muy difícil. Les tomó tres años producir una décima de gramo de cloruro de radio , y nunca lograron aislar el polonio. [6]
En 1898, Ernest Rutherford notó que el torio desprendía un gas radiactivo. Al examinar la radiación, clasificó la radiación de Becquerel en dos tipos, a los que llamó radiación α (alfa) y β (beta). [7] Posteriormente, Paul Villard descubrió un tercer tipo de radiación Becquerel que, siguiendo el esquema de Rutherford, se denominó " rayos gamma ", y Curie observó que el radio también producía un gas radiactivo. La identificación del gas químicamente resultó frustrante; Rutherford y Frederick Soddy lo encontraron inerte, muy parecido al argón . Más tarde llegó a ser conocido como radón . Rutherford identificó los rayos beta como rayos catódicos (electrones) y planteó la hipótesis, y en 1909 lo demostró con Thomas Royds , que las partículas alfa eran núcleos de helio . [8] [9] Al observar la desintegración radiactiva de los elementos, Rutherford y Soddy clasificaron los productos radiactivos según sus tasas características de desintegración, introduciendo el concepto de vida media . [8] [10] En 1903, Soddy y Margaret Todd aplicaron el término " isótopo " a los átomos que eran química y espectroscópicamente idénticos pero que tenían diferentes vidas medias radiactivas. [11] [12] Rutherford propuso un modelo del átomo en el que un núcleo de protones muy pequeño, denso y cargado positivamente estaba rodeado por electrones en órbita cargados negativamente (el modelo de Rutherford ). [13] Niels Bohr mejoró esto en 1913 reconciliándolo con el comportamiento cuántico de los electrones (el modelo de Bohr ). [14] [15] [16]
Protactinio
Soddy y Kasimir Fajans observaron independientemente en 1913 que la desintegración alfa hacía que los átomos se desplazaran hacia abajo dos lugares en la tabla periódica , mientras que la pérdida de dos partículas beta la restauraba a su posición original. En la reorganización resultante de la tabla periódica, el radio se colocó en el grupo II, el actinio en el grupo III, el torio en el grupo IV y el uranio en el grupo VI. Esto dejó una brecha entre el torio y el uranio. Soddy predijo que este elemento desconocido, al que se refirió (después de Dmitri Mendeleev ) como "ekatantalium", sería un emisor alfa con propiedades químicas similares al tantalio (ahora conocido como tantalio ). [17] [18] [19] No pasó mucho tiempo antes de que Fajans y Oswald Helmuth Göhring lo descubrieran como un producto de desintegración de un producto de torio emisor de beta. Basado en la ley de desplazamiento radiactivo de Fajans y Soddy , este era un isótopo del elemento faltante, al que llamaron "brevium" por su corta vida media. Sin embargo, era un emisor beta y, por lo tanto, no podía ser el isótopo madre del actinio. Este tenía que ser otro isótopo. [17]
Dos científicos del Instituto Kaiser Wilhelm (KWI) en Berlín-Dahlem asumieron el desafío de encontrar el isótopo faltante. Otto Hahn se había graduado de la Universidad de Marburg como químico orgánico, pero había sido investigador postdoctoral en la University College London con Sir William Ramsay y con Rutherford en la Universidad McGill , donde había estudiado isótopos radiactivos. En 1906, regresó a Alemania, donde se convirtió en asistente de Emil Fischer en la Universidad de Berlín . En McGill se había acostumbrado a trabajar en estrecha colaboración con un físico, por lo que se asoció con Lise Meitner , que había recibido su doctorado en la Universidad de Viena en 1906, y luego se había trasladado a Berlín para estudiar física con Max Planck en la Friedrich- Wilhelms-Universität . Meitner encontró a Hahn, que era de su misma edad, menos intimidante que sus colegas mayores y más distinguidos. [20] Hahn y Meitner se trasladaron al recientemente establecido Instituto de Química Kaiser Wilhelm en 1913, y en 1920 se habían convertido en los jefes de sus propios laboratorios allí, con sus propios estudiantes, programas de investigación y equipo. [20] Los nuevos laboratorios ofrecían nuevas oportunidades, ya que los antiguos estaban demasiado contaminados con sustancias radiactivas para investigar sustancias débilmente radiactivas. Desarrollaron una nueva técnica para separar el grupo del tantalio de la pecblenda, que esperaban aceleraría el aislamiento del nuevo isótopo. [17]
El trabajo fue interrumpido por el estallido de la Primera Guerra Mundial en 1914. Hahn fue llamado al ejército alemán y Meitner se convirtió en radiógrafo voluntario en los hospitales del ejército austríaco. [21] Regresó al Instituto Kaiser Wilhelm en octubre de 1916, cuando no solo se había llamado a Hahn, sino a la mayoría de los estudiantes, asistentes de laboratorio y técnicos. Por lo tanto, Meitner tuvo que hacer todo ella misma, ayudada solo brevemente por Hahn cuando regresó a casa de permiso. En diciembre de 1917 pudo aislar la sustancia y, después de más trabajo, pudo demostrar que efectivamente era el isótopo que faltaba. Presentó sus hallazgos para su publicación en marzo de 1918. [17]
Aunque Fajans y Göhring fueron los primeros en descubrir el elemento, la costumbre requería que un elemento estuviera representado por su isótopo de vida más larga y más abundante, y el brevio no parecía apropiado. Fajans acordó que Meitner nombrara el elemento protactinio y le asignara el símbolo químico Pa. En junio de 1918, Soddy y John Cranston anunciaron que habían extraído una muestra del isótopo, pero a diferencia de Meitner, no pudieron describir sus características. Reconocieron la prioridad de Meitner y aceptaron el nombre. La conexión con el uranio siguió siendo un misterio, ya que ninguno de los isótopos conocidos del uranio se descompuso en protactinio. Permaneció sin resolver hasta que se descubrió el uranio-235 en 1929. [17] [22]
Transmutación
Patrick Blackett pudo realizar la transmutación nuclear de nitrógeno en oxígeno en 1925, utilizando partículas alfa dirigidas al nitrógeno. En notación moderna para los núcleos atómicos, la reacción fue:
- 14
7N + 4
2Él → 17
8O + p
Esta fue la primera observación de una reacción nuclear , es decir, una reacción en la que las partículas de una desintegración se utilizan para transformar otro núcleo atómico. [23] Ernest Walton y John Cockcroft , quienes utilizaron protones acelerados artificialmente contra el litio , lograron una reacción nuclear completamente artificial y una transmutación nuclear en abril de 1932 para romper este núcleo en dos partículas alfa. La hazaña se conoció popularmente como "dividir el átomo", pero no fue una fisión nuclear ; [24] [25] ya que no fue el resultado de iniciar un proceso interno de desintegración radiactiva . [26] Apenas unas semanas antes de la hazaña de Cockcroft y Walton, otro científico del Laboratorio Cavendish , James Chadwick , descubrió el neutrón , utilizando un ingenioso dispositivo hecho con lacre , mediante la reacción del berilio con partículas alfa: [27] [28 ]
- 9
4Ser + 4
2Él → 12
6C + n
Irène Curie y Frédéric Joliot irradiaron papel de aluminio con partículas alfa y descubrieron que esto da como resultado un isótopo radiactivo de fósforo de vida corta con una vida media de alrededor de tres minutos:
- 27
13Al + 4
2Él → 30
15P + n
que luego se descompone en un isótopo estable de silicio
- 30
15P → 30
14Si + e +
Señalaron que la radiactividad continuó después de que cesaron las emisiones de neutrones. No solo habían descubierto una nueva forma de desintegración radiactiva en forma de emisión de positrones , sino que habían transmutado un elemento en un isótopo radiactivo desconocido hasta ahora de otro, induciendo radiactividad donde antes no la había. La radioquímica ya no se limitaba a ciertos elementos pesados, sino que se extendía a toda la tabla periódica. [29] [30] [31]
Chadwick señaló que, al ser eléctricamente neutros, los neutrones podrían penetrar el núcleo más fácilmente que los protones o las partículas alfa. [32] Enrico Fermi y sus colegas en Roma - Edoardo Amaldi , Oscar D'Agostino , Franco Rasetti y Emilio Segrè - tomaron esta idea. [33] Rasetti visitó el laboratorio de Meitner en 1931, y nuevamente en 1932 después del descubrimiento del neutrón por Chadwick. Meitner le mostró cómo preparar una fuente de neutrones de polonio-berilio. Al regresar a Roma, Rasetti construyó contadores Geiger y una cámara de niebla siguiendo el modelo de Meitner. Fermi inicialmente tenía la intención de utilizar polonio como fuente de partículas alfa, como habían hecho Chadwick y Curie. El radón era una fuente más fuerte de partículas alfa que el polonio, pero también emitía rayos beta y gamma, que causaron estragos en el equipo de detección del laboratorio. Pero Rasetti se fue de vacaciones de Pascua sin preparar la fuente de polonio-berilio, y Fermi se dio cuenta de que, dado que estaba interesado en los productos de la reacción, podía irradiar su muestra en un laboratorio y probarla en otro al final del pasillo. La fuente de neutrones fue fácil de preparar mezclándola con berilio en polvo en una cápsula sellada. Además, el radón se obtenía fácilmente; Giulio Cesare Trabacchi tenía más de un gramo de radio y estaba feliz de suministrar radón a Fermi. Con una vida media de solo 3,82 días, de lo contrario solo se desperdiciaría, y el radio producía más continuamente. [33] [34]
Trabajando en una línea de montaje, comenzaron irradiando agua y luego progresaron en la tabla periódica a través del litio, berilio, boro y carbono , sin inducir radiactividad. Cuando llegaron al aluminio y luego al flúor , tuvieron sus primeros éxitos. La radiactividad inducida finalmente se encontró mediante el bombardeo de neutrones de 22 elementos diferentes. [35] [36] Meitner formaba parte del selecto grupo de físicos a quienes Fermi envió por correo copias anticipadas de sus trabajos, y pudo informar que había verificado sus hallazgos con respecto al aluminio, silicio, fósforo, cobre y zinc. [34] Cuando llegó una nueva copia de La Ricerca Scientifica al Instituto de Física Teórica de Niels Bohr en la Universidad de Copenhague , su sobrino, Otto Frisch , como el único físico allí que sabía leer italiano, se vio solicitado por colegas que querían un traducción. El grupo de Roma no tenía muestras de los metales de las tierras raras , pero en el instituto de Bohr, George de Hevesy tenía un juego completo de sus óxidos que le había dado Auergesellschaft , por lo que De Hevesy e Hilde Levi llevaron a cabo el proceso con ellos. [37]
Cuando el grupo de Roma llegó al uranio, tuvo un problema: la radiactividad del uranio natural era casi tan grande como la de su fuente de neutrones. [38] Lo que observaron fue una mezcla compleja de vidas medias. Siguiendo la ley de desplazamiento, comprobaron la presencia de plomo , bismuto, radio, actinio, torio y protactinio (omitiendo los elementos cuyas propiedades químicas se desconocían) y (correctamente) no encontraron indicios de ninguno de ellos. [38] Fermi señaló que tres tipos de reacciones fueron causadas por la irradiación de neutrones: emisión de una partícula alfa (n, α); emisión de protones (n, p); y emisión gamma (n, γ). Invariablemente, los nuevos isótopos decayeron por emisión beta, lo que provocó que los elementos subieran en la tabla periódica. [39]
Con base en la tabla periódica de la época, Fermi creía que el elemento 93 era ekarhenio, el elemento debajo del renio, con características similares al manganeso y al renio . Se encontró Tal elemento, y Fermi tentativamente la conclusión de que sus experimentos habían creado nuevos elementos con 93 y 94 protones, [40] que él dobló ausonium y hesperium . [41] [42] Los resultados fueron publicados en Nature en junio de 1934. [40] Sin embargo, en este artículo Fermi advirtió que "aún no se ha llevado a cabo una búsqueda cuidadosa de partículas tan pesadas, ya que requieren para su observación que el El producto activo debe tener la forma de una capa muy fina. Por tanto, en la actualidad parece prematuro formular una hipótesis definitiva sobre la cadena de desintegraciones implicadas ". [40] En retrospectiva, lo que habían detectado era de hecho un elemento desconocido similar al renio, el tecnecio , que se encuentra entre el manganeso y el renio en la tabla periódica. [38]
Leo Szilard y Thomas A. Chalmers informaron que los neutrones generados por los rayos gamma que actúan sobre el berilio eran capturados por el yodo, una reacción que Fermi también había notado. Cuando Meitner repitió su experimento, descubrió que los neutrones de las fuentes de gamma-berilio eran capturados por elementos pesados como el yodo, la plata y el oro, pero no por los más ligeros como el sodio, el aluminio y el silicio. Ella concluyó que los neutrones lentos eran más propensos a ser capturados que los rápidos, un hallazgo que informó a Naturwissenschaften en octubre de 1934. [43] [44] Todos habían estado pensando que se requerían neutrones energéticos, como era el caso de las partículas alfa y los protones. , pero eso era necesario para superar la barrera de Coulomb ; los neutrones con carga neutra eran más propensos a ser capturados por el núcleo si pasaban más tiempo en su vecindad. Unos días después, Fermi consideró una curiosidad que su grupo había notado: el uranio parecía reaccionar de manera diferente en diferentes partes del laboratorio; la irradiación de neutrones realizada en una mesa de madera indujo más radiactividad que en una mesa de mármol en la misma habitación. Fermi pensó en esto e intentó colocar un trozo de cera de parafina entre la fuente de neutrones y el uranio. Esto resultó en un aumento dramático de la actividad. Razonó que los neutrones se habían ralentizado por colisiones con átomos de hidrógeno en la parafina y la madera. [45] La partida de D'Agostino significó que el grupo de Roma ya no tenía un químico, y la posterior pérdida de Rasetti y Segrè redujo al grupo a solo Fermi y Amaldi, quienes abandonaron la investigación sobre la transmutación para concentrarse en explorar la física de neutrones lentos. [38]
El modelo actual del núcleo en 1934 fue el modelo de gota de líquido propuesto por primera vez por George Gamow en 1930. [46] Su modelo simple y elegante fue refinado y desarrollado por Carl Friedrich von Weizsäcker y, después del descubrimiento del neutrón, por Werner Heisenberg. en 1935 y Niels Bohr en 1936, coincidió estrechamente con las observaciones. En el modelo, los nucleones se mantuvieron juntos en el menor volumen posible (una esfera) por la fuerte fuerza nuclear , que fue capaz de superar la repulsión eléctrica de Coulomb de mayor alcance entre los protones. El modelo se mantuvo en uso para ciertas aplicaciones en el siglo XXI, cuando atrajo la atención de matemáticos interesados en sus propiedades, [47] [48] [49] pero en su forma de 1934 confirmó lo que los físicos pensaban que ya sabían: que los núcleos eran estáticas, y que las probabilidades de que una colisión cortara más de una partícula alfa eran prácticamente nulas. [50]
Descubrimiento
Objeciones
Fermi ganó el Premio Nobel de Física en 1938 por sus "demostraciones de la existencia de nuevos elementos radiactivos producidos por la irradiación de neutrones, y por su descubrimiento relacionado de las reacciones nucleares provocadas por neutrones lentos". [1] Sin embargo, no todo el mundo estaba convencido por el análisis de Fermi de sus resultados. Ida Noddack sugirió en septiembre de 1934 que en lugar de crear un elemento 93 nuevo y más pesado, que:
Se podría suponer igualmente bien que cuando se utilizan neutrones para producir desintegraciones nucleares, tienen lugar algunas reacciones nucleares claramente nuevas que no se han observado previamente con el bombardeo de protones o partículas alfa de núcleos atómicos. En el pasado, se descubrió que las transmutaciones de núcleos solo tienen lugar con la emisión de electrones, protones o núcleos de helio, de modo que los elementos pesados cambian su masa solo una pequeña cantidad para producir elementos cercanos a los vecinos. Cuando los núcleos pesados son bombardeados por neutrones, es concebible que el núcleo se rompa en varios fragmentos grandes, que por supuesto serían isótopos de elementos conocidos pero no vecinos del elemento irradiado. [51]
El artículo de Noddack fue leído por el equipo de Fermi en Roma, Curie y Joliot en París y Meitner y Hahn en Berlín. [38] Sin embargo, la objeción citada desciende un poco, y es solo una de las varias lagunas que señaló en la afirmación de Fermi. [52] El modelo de gota líquida de Bohr aún no se había formulado, por lo que no había una forma teórica de calcular si era físicamente posible que los átomos de uranio se rompieran en pedazos grandes. [53] Noddack y su esposo, Walter Noddack , eran químicos de renombre que habían sido nominados al Premio Nobel de Química por el descubrimiento del renio, aunque en ese momento también estaban envueltos en una controversia sobre el descubrimiento del elemento 43, que ellos llamado "masurium". El descubrimiento del tecnecio por Emilio Segrè y Carlo Perrier puso fin a su afirmación, pero no se produjo hasta 1937. Es poco probable que Meitner o Curie tuvieran algún prejuicio contra Noddack debido a su sexo, [54] pero Meitner no tenía miedo de dile a Hahn Hähnchen, von Physik verstehst Du Nichts ("Hahn querido, de física no entiendes nada"). [55] La misma actitud se trasladó a Noddack, quien no propuso un modelo nuclear alternativo, ni realizó experimentos para apoyar su afirmación. Aunque Noddack era una química analítica de renombre, carecía de conocimientos de física para apreciar la enormidad de lo que proponía. [52]
Noddack no fue el único crítico de la afirmación de Fermi. Aristid von Grosse sugirió que lo que Fermi había encontrado era un isótopo de protactinio. [58] [59] Meitner estaba ansiosa por investigar los resultados de Fermi, pero reconoció que se necesitaba un químico altamente capacitado y quería al mejor que conocía: Hahn, aunque no habían colaborado durante muchos años. Al principio, Hahn no estaba interesado, pero la mención del protactinio de von Grosse le hizo cambiar de opinión. [60] "La única pregunta", escribió más tarde Hahn, "parecía ser si Fermi había encontrado isótopos de elementos transuranianos, o isótopos del siguiente elemento inferior, protactinio. En ese momento Lise Meitner y yo decidimos repetir los experimentos de Fermi en para saber si el isótopo de 13 minutos era un isótopo de protactinio o no. Fue una decisión lógica, habiendo sido los descubridores del protactinio ". [61]
Fritz Strassmann se unió a Hahn y Meitner . Strassmann había recibido su doctorado en química analítica de la Universidad Técnica de Hannover en 1929, [62] y había venido al Instituto Kaiser Wilhelm de Química para estudiar con Hahn, creyendo que esto mejoraría sus perspectivas laborales. Disfrutaba tanto del trabajo y de la gente que se quedó después de que expirara su estipendio en 1932. Después de que el Partido Nazi llegó al poder en Alemania en 1933, rechazó una lucrativa oferta de empleo porque requería formación política y pertenencia al Partido Nazi, y renunció a la Sociedad de Químicos Alemanes cuando se convirtió en parte del Frente Laboral Alemán Nazi . Como resultado, no pudo trabajar en la industria química ni recibir su habilitación , que era necesaria para convertirse en investigador independiente en Alemania. Meitner convenció a Hahn de que contratara a Strassmann con dinero del fondo para circunstancias especiales del director. En 1935, Strassmann se convirtió en asistente a mitad de salario. Pronto se le acreditaría como colaborador en los trabajos que produjeran. [63]
La Ley de 1933 para la Restauración de la Función Pública Profesional eliminó a los judíos de la función pública, que incluía la academia. Meitner nunca trató de ocultar su ascendencia judía, pero inicialmente estuvo exenta de su impacto por múltiples motivos: había estado empleada antes de 1914, había servido en el ejército durante la Guerra Mundial, era una ciudadana austríaca en lugar de alemana, y el Kaiser Wilhelm Institute era una asociación entre el gobierno y la industria. [64] Sin embargo, fue despedida de su cátedra adjunta en la Universidad de Berlín con el argumento de que su servicio de la Primera Guerra Mundial no estaba en el frente, y no había completado su habilitación hasta 1922. [65] Carl Bosch , el director de IG Farben , uno de los principales patrocinadores del Instituto de Química Kaiser Wilhelm, le aseguró a Meitner que su puesto allí era seguro y ella accedió a quedarse. [64] Meitner, Hahn y Strassmann se acercaron personalmente a medida que su política antinazi los alejaba cada vez más del resto de la organización, pero les dio más tiempo para la investigación, ya que la administración se delegó en los asistentes de Hahn y Meitner. [63]
Investigar
El grupo de Berlín comenzó irradiando sal de uranio con neutrones de una fuente de radón-berilio similar a la que había usado Fermi. Lo disolvieron y agregaron perrenato de potasio , cloruro de platino e hidróxido de sodio . El resto se acidificó luego con sulfuro de hidrógeno , dando como resultado la precipitación de sulfuro de platino y sulfuro de renio. Fermi había observado cuatro isótopos radiactivos, siendo el de vida más larga una semivida de 13 y 90 minutos, que se detectaron en el precipitado. Luego, el grupo de Berlín probó el protactinio agregando protactinio-234 a la solución. Cuando se precipitó, se encontró que estaba separado de los isótopos de vida media de 13 y 90 minutos, lo que demuestra que von Grosse era incorrecto y que no eran isótopos de protactinio. Además, las reacciones químicas involucradas descartaron todos los elementos del mercurio y superiores en la tabla periódica. [67] Pudieron precipitar la actividad de 90 minutos con sulfuro de osmio y la de 13 minutos con sulfuro de renio, lo que descartó que fueran isótopos del mismo elemento. Todo esto proporcionó una fuerte evidencia de que efectivamente se trataba de elementos transuránicos, con propiedades químicas similares al osmio y al renio. [68] [69]
Fermi también informó que los neutrones rápidos y lentos habían producido diferentes actividades. Esto indicó que se estaba produciendo más de una reacción. Cuando el grupo de Berlín no pudo replicar los hallazgos del grupo de Roma, comenzaron su propia investigación sobre los efectos de los neutrones rápidos y lentos. Para minimizar la contaminación radiactiva en caso de accidente, se llevaron a cabo diferentes fases en diferentes salas, todas en la sección de Meitner en la planta baja del Instituto Kaiser Wilhelm. La irradiación de neutrones se llevó a cabo en un laboratorio, la separación química en otro y las mediciones en un tercero. El equipo que utilizaron era sencillo y, en su mayoría, hecho a mano. [70]
En marzo de 1936, habían identificado diez vidas medias diferentes, con diversos grados de certeza. Para explicarlos, Meitner tuvo que plantear la hipótesis de una nueva (n, 2n) clase de reacción y la desintegración alfa del uranio, ninguna de las cuales se había informado antes y de la que faltaban pruebas físicas. Entonces, mientras Hahn y Strassmann refinaban sus procedimientos químicos, Meitner ideó nuevos experimentos para arrojar más luz sobre los procesos de reacción. En mayo de 1937 publicaron informes paralelos, uno en Zeitschrift für Physik con Meitner como autor principal y otro en Chemische Berichte con Hahn como autor principal. [70] [71] [72] Hahn concluyó la suya afirmando enfáticamente: Vor allem steht ihre chemische Verschiedenheit von allen bisher bekannten Elementen außerhalb jeder Diskussion ("Sobre todo, su distinción química de todos los elementos previamente conocidos no necesita más discusión". [ 72] ) Meitner estaba cada vez más inseguro. Ahora habían construido tres (n, γ) reacciones:
- 238
92U + n →239
92U (10 segundos) →239
93ekaRe (2,2 minutos) →239
94ekaOs (59 minutos) →239
95ekaIr (66 horas) →239
96ekaPt (2,5 horas) →239
97ekAu (?) - 238
92U + n →239
92U (40 segundos) →239
93ekaRe (16 minutos) →239
94ekaOs (5,7 horas) →239
95ekaIr (?) - 238
92U + n →239
92U (23 minutos) →239
93ekaRe
Meitner estaba seguro de que tenían que ser reacciones (n, γ), ya que los neutrones lentos carecían de la energía para desprender protones o partículas alfa. Consideró la posibilidad de que las reacciones fueran de diferentes isótopos de uranio; se conocían tres: uranio-238, uranio-235 y uranio-234. Sin embargo, cuando calculó la sección transversal de neutrones, era demasiado grande para ser otra cosa que el isótopo más abundante, el uranio-238. Concluyó que debía tratarse de un caso de isomería nuclear , que Hahn había descubierto en el protactinio en 1922. La isomería nuclear había recibido una explicación física de von Weizsäcker, que había sido asistente de Meitner en 1936, pero que desde entonces había asumido un cargo en el Instituto Kaiser Wilhelm de Física. Los diferentes isómeros nucleares de protactinio tenían diferentes vidas medias, y este también podría ser el caso del uranio, pero si es así, de alguna manera lo heredaron los productos de la hija y la nieta, lo que parecía llevar el argumento hasta un punto de ruptura. Luego estaba la tercera reacción, una (n, γ), que ocurrió solo con neutrones lentos. [73] Por lo tanto, Meitner terminó su informe con una nota muy diferente a la de Hahn, informando que: "El proceso debe ser la captura de neutrones por el uranio-238, que conduce a tres núcleos isoméricos de uranio-239. Este resultado es muy difícil de reconciliar con conceptos actuales del núcleo ". [71] [74]
Después de esto, el grupo de Berlín pasó a trabajar con torio, como dijo Strassmann, "para recuperarse del horror del trabajo con uranio". [75] Sin embargo, no era más fácil trabajar con torio que con uranio. Para empezar, tenía un producto de descomposición, radiothorium (228
90Th ) que abrumaba la actividad inducida por neutrones más débil. Pero Hahn y Meitner tenían una muestra de la que habían extraído regularmente su isótopo madre, el mesotorio (228
88Ra ), durante un período de varios años, lo que permite que el radiotorio se descomponga. Incluso entonces, era aún más difícil trabajar con él porque sus productos de desintegración inducidos por la irradiación de neutrones eran isótopos de los mismos elementos producidos por la propia desintegración radiactiva del torio. Lo que encontraron fueron tres series de desintegración diferentes, todas emisoras alfa, una forma de desintegración que no se encuentra en ningún otro elemento pesado, y para la cual Meitner una vez más tuvo que postular múltiples isómeros. Encontraron un resultado interesante: estas (n, α) series de desintegración ocurrieron simultáneamente cuando la energía de los neutrones incidentes era inferior a 2,5 MeV ; cuando tuvieron más, una reacción (n, γ) que formó233
90Th se vio favorecido. [76]
En París, Irene Curie y Pavel Savitch también se habían propuesto replicar los hallazgos de Fermi. En colaboración con Hans von Halban y Peter Preiswerk, irradiaron torio y produjeron el isótopo con una vida media de 22 minutos que Fermi había observado. En total, el grupo de Curie detectó ocho vidas medias diferentes en su torio irradiado. Curie y Savitch detectaron una sustancia radiactiva con una vida media de 3,5 horas. [38] [32] [77] El grupo de París propuso que podría ser un isótopo de torio. Meitner le pidió a Strassmann, que ahora estaba haciendo la mayor parte del trabajo de química, que lo comprobara. No detectó rastro de torio. Meitner le escribió a Curie con sus resultados y sugirió una retractación silenciosa. [78] No obstante, Curie insistió. Investigaron la química y encontraron que la actividad de 3,5 horas provenía de algo que parecía ser químicamente similar al lantano (que de hecho lo era), que intentaron sin éxito aislar con un proceso de cristalización fraccionada . (Es posible que su precipitado estuviera contaminado con itrio , que es químicamente similar). Mediante el uso de contadores Geiger y omitiendo la precipitación química, Curie y Savitch detectaron la vida media de 3,5 horas en el uranio irradiado. [79]
Con el Anschluss , la unificación de Alemania con Austria el 12 de marzo de 1938, Meitner perdió su ciudadanía austriaca. [80] James Franck se ofreció a patrocinar su inmigración a los Estados Unidos, y Bohr le ofreció un lugar temporal en su instituto, pero cuando fue a la embajada danesa para obtener una visa, le dijeron que Dinamarca ya no reconocía su pasaporte austriaco como válido. . [81] El 13 de julio de 1938, Meitner partió hacia los Países Bajos con el físico holandés Dirk Coster . Antes de que ella se fuera, Otto Hahn le dio un anillo de diamantes que había heredado de su madre para venderlo si era necesario. Llegó a un lugar seguro, pero solo con su ropa de verano. Meitner dijo más tarde que se fue de Alemania para siempre con 10 marcos en su bolso. Con la ayuda de Coster y Adriaan Fokker , voló a Copenhague, donde fue recibida por Frisch y se quedó con Niels y Margrethe Bohr en su casa de vacaciones en Tisvilde . El 1 de agosto tomó el tren a Estocolmo , donde fue recibida por Eva von Bahr . [82]
Interpretación
El grupo de París publicó sus resultados en septiembre de 1938. [79] Hahn descartó el isótopo con la vida media de 3,5 horas como contaminación, pero después de mirar los detalles de los experimentos del grupo de París y las curvas de desintegración, Strassmann estaba preocupado. Decidió repetir el experimento, utilizando su método más eficiente para separar el radio. Esta vez, encontraron lo que pensaban que era radio, que Hahn sugirió que era el resultado de dos desintegraciones alfa:
- 238
92U + n → α + 235
90Th → α + 235
88Real academia de bellas artes
Meitner encontró esto muy difícil de creer. [83] [84]
En noviembre, Hahn viajó a Copenhague, donde se reunió con Bohr y Meitner. Le dijeron que estaban muy descontentos con los isómeros de radio propuestos. Siguiendo las instrucciones de Meitner, Hahn y Strassmann comenzaron a rehacer los experimentos, incluso cuando Fermi estaba recogiendo su Premio Nobel en Estocolmo. [85] Con la ayuda de Clara Lieber e Irmgard Bohne, aislaron los tres isótopos de radio (verificados por sus vidas medias) y usaron cristalización fraccionada para separarlos del portador de bario agregando cristales de bromuro de bario en cuatro pasos. Dado que el radio precipita preferentemente en una solución de bromuro de bario, en cada paso la fracción extraída contendría menos radio que la anterior. Sin embargo, no encontraron diferencias entre cada una de las fracciones. En caso de que su proceso fuera defectuoso de alguna manera, lo verificaron con isótopos conocidos de radio; el proceso estuvo bien. El 19 de diciembre, Hahn le escribió a Meitner informándole que los isótopos del radio se comportaban químicamente como el bario. Ansiosos por terminar antes de las vacaciones de Navidad, Hahn y Strassmann presentaron sus hallazgos a Naturwissenschaften el 22 de diciembre sin esperar la respuesta de Meitner. [86] Hahn concluyó con: "Como químicos ... deberíamos sustituir los símbolos Ba, La, Ce por Ra, Ac, Th. Como 'químicos nucleares' bastante cercanos a la física, aún no podemos darnos este paso que contradice toda la experiencia previa en física ". [87]
Frisch normalmente celebraba la Navidad con Meitner en Berlín, pero en 1938 aceptó una invitación de Eva von Bahr para pasarla con su familia en Kungälv , y Meitner le pidió a Frisch que la acompañara allí. Meitner recibió la carta de Hahn en la que describía su prueba química de que parte del producto del bombardeo de uranio con neutrones era bario. El bario tenía una masa atómica un 40% menor que la del uranio, y ningún método de desintegración radiactivo conocido anteriormente podría explicar una diferencia tan grande en la masa del núcleo. [88] [89] No obstante, ella le había escrito inmediatamente a Hahn para decirle: "En este momento, la suposición de una ruptura tan profunda me parece muy difícil, pero en física nuclear hemos experimentado tantas sorpresas, que uno no puede incondicionalmente decir: 'Es imposible' ". [90] Meitner sintió que Hahn era un químico demasiado cuidadoso para cometer un error elemental, pero encontró los resultados difíciles de explicar. Todas las reacciones nucleares que se habían documentado implicaban el desprendimiento de protones o partículas alfa del núcleo. Romperlo parecía mucho más difícil. Sin embargo, el modelo de gota de líquido que había postulado Gamow sugería la posibilidad de que un núcleo atómico pudiera alargarse y superar la tensión superficial que lo mantenía unido. [91]
Según Frisch:
En ese momento ambos nos sentamos en el tronco de un árbol (toda esa discusión había tenido lugar mientras caminábamos por el bosque en la nieve, yo con mis esquís puestos, Lise Meitner afirmando que podía caminar igual de rápido sin ellos), y comencé a calcular en trozos de papel. Descubrimos que la carga de un núcleo de uranio era lo suficientemente grande como para superar el efecto de la tensión superficial casi por completo; de modo que el núcleo de uranio podría parecerse a una gota inestable muy tambaleante, lista para dividirse a la menor provocación, como el impacto de un solo neutrón.
Pero había otro problema. Después de la separación, las dos gotas se separarían por su repulsión eléctrica mutua y adquirirían una gran velocidad y, por lo tanto, una energía muy grande, alrededor de 200 MeV en total; ¿De dónde podría venir esa energía? Afortunadamente, Lise Meitner recordó la fórmula empírica para calcular las masas de los núcleos y descubrió que los dos núcleos formados por la división de un núcleo de uranio juntos serían más ligeros que el núcleo de uranio original en aproximadamente una quinta parte de la masa de un protón. Ahora, siempre que la masa desaparece, se crea energía, según la fórmula de Einstein . mi = metro C 2 {\ Displaystyle E = m \, c ^ {2}} , y una quinta parte de la masa de un protón era equivalente a 200 MeV. Así que aquí estaba la fuente de esa energía; todo encajaba! [91]
Meitner y Frisch habían interpretado correctamente los resultados de Hahn en el sentido de que el núcleo de uranio se había dividido aproximadamente por la mitad. Las dos primeras reacciones que observó el grupo de Berlín fueron elementos ligeros creados por la ruptura de núcleos de uranio; el tercero, el de 23 minutos, fue una descomposición en el elemento real 93. [92] Al regresar a Copenhague, Frisch informó a Bohr, quien se dio una palmada en la frente y exclamó: "¡Qué idiotas hemos sido!" [93] Bohr prometió no decir nada hasta que tuvieran un artículo listo para su publicación. Para acelerar el proceso, decidieron enviar una nota de una página a Nature . En este punto, la única evidencia que tenían era el bario. Lógicamente, si se formó bario, el otro elemento debe ser criptón , [94] aunque Hahn creyó erróneamente que las masas atómicas tenían que sumar 239 en lugar de los números atómicos que suman 92, y pensó que era masurio (tecnecio), y por eso no lo comprobé: [95]
- 235
92U + n →
56Ba +
36Kr + algo de n
Durante una serie de llamadas telefónicas de larga distancia, Meitner y Frisch idearon un experimento simple para reforzar su afirmación: medir el retroceso de los fragmentos de fisión, utilizando un contador Geiger con el umbral establecido por encima del de las partículas alfa. Frisch realizó el experimento el 13 de enero de 1939 y encontró los pulsos provocados por la reacción tal como lo habían predicho. [94] Decidió que necesitaba un nombre para el proceso nuclear recién descubierto. Habló con William A. Arnold, un biólogo estadounidense que trabajaba con De Hevesy y le preguntó cómo llamaban los biólogos al proceso por el cual las células vivas se dividen en dos células. Arnold le dijo que los biólogos lo llamaban fisión . Frisch luego aplicó ese nombre al proceso nuclear en su artículo. [96] Frisch envió por correo tanto la nota de autor conjunto sobre la fisión como su artículo sobre el experimento de retroceso a Nature el 16 de enero de 1939; el primero apareció impreso el 11 de febrero y el segundo el 18 de febrero. [97] [98]
Recepción
Bohr trae la noticia a los Estados Unidos
Antes de partir hacia los Estados Unidos el 7 de enero de 1939 con su hijo Erik para asistir a la Quinta Conferencia de Washington sobre Física Teórica, Bohr le prometió a Frisch que no mencionaría la fisión hasta que los documentos aparecieran impresos, pero durante la travesía del Atlántico en el SS Drottningholm , Bohr discutió el mecanismo de fisión con Leon Rosenfeld y no le informó que la información era confidencial. A su llegada a la ciudad de Nueva York el 16 de enero, fueron recibidos por Fermi y su esposa Laura Capon , y por John Wheeler , quien había sido miembro del instituto de Bohr en 1934-1935. Resultó que esa noche hubo una reunión del Physics Journal Club de la Universidad de Princeton , y cuando Wheeler le preguntó a Rosenfeld si tenía alguna noticia que informar, Rosenfeld les dijo. [99] Bohr, avergonzado, envió una nota a Nature defendiendo el reclamo de Meitner y Frisch sobre la prioridad del descubrimiento. [100] Hahn estaba molesto porque mientras Bohr mencionaba su trabajo y el de Strassmann en la nota, solo citaba a Meitner y Frisch. [101]
Las noticias se difundieron rápidamente sobre el nuevo descubrimiento, que se consideró correctamente como un efecto físico completamente nuevo con grandes posibilidades científicas y potencialmente prácticas. Isidor Isaac Rabi y Willis Lamb , dos físicos de la Universidad de Columbia que trabajaban en Princeton, escucharon la noticia y la llevaron de regreso a Columbia. Rabi dijo que le dijo a Fermi; Fermi le dio crédito a Lamb. Para Fermi, la noticia fue una profunda vergüenza, ya que los elementos transuránicos por los que había sido galardonado en parte con el Premio Nobel por descubrir no eran elementos transuránicos en absoluto, sino productos de fisión . Añadió una nota a pie de página en este sentido en su discurso de aceptación del Premio Nobel. Poco después, Bohr fue de Princeton a Columbia para ver a Fermi. Al no encontrar a Fermi en su oficina, Bohr fue al área del ciclotrón y encontró a Herbert L. Anderson . Bohr lo agarró por el hombro y le dijo: "Joven, déjeme que le explique algo nuevo y emocionante en física". [102]
Más investigación
Para muchos científicos de Columbia estaba claro que debían intentar detectar la energía liberada en la fisión nuclear del uranio a partir del bombardeo de neutrones. El 25 de enero de 1939, un grupo de la Universidad de Columbia llevó a cabo el primer experimento de fisión nuclear en los Estados Unidos, [103] que se realizó en el sótano de Pupin Hall . El experimento implicó colocar óxido de uranio dentro de una cámara de ionización e irradiarlo con neutrones y medir la energía así liberada. Al día siguiente, la Quinta Conferencia de Washington sobre Física Teórica comenzó en Washington, DC , bajo los auspicios conjuntos de la Universidad George Washington y la Institución Carnegie de Washington . A partir de ahí, la noticia sobre la fisión nuclear se extendió aún más, lo que propició muchas más demostraciones experimentales. [104]
Bohr y Wheeler revisaron el modelo de gota de líquido para explicar el mecanismo de la fisión nuclear, con notable éxito. [105] Su artículo apareció en Physical Review el 1 de septiembre de 1939, el día en que Alemania invadió Polonia , comenzando la Segunda Guerra Mundial en Europa. [106] A medida que los físicos experimentales estudiaban la fisión, descubrieron resultados más desconcertantes. George Placzek (que había medido la absorción lenta de neutrones del oro en 1934 utilizando la medalla del Premio Nobel de Bohr [99] ) le preguntó a Bohr por qué el uranio se fisionaba con neutrones muy rápidos y muy lentos. Al dirigirse a una reunión con Wheeler, Bohr tuvo la idea de que la fisión a bajas energías se debía al isótopo uranio-235, mientras que a altas energías se debía principalmente al isótopo uranio-238, mucho más abundante . [107] Esto se basó en las mediciones de Meitner de 1937 de las secciones transversales de captura de neutrones. [108] Esto se verificaría experimentalmente en febrero de 1940, después de que Alfred Nier fuera capaz de producir suficiente uranio-235 puro para que lo probaran John R. Dunning , Aristid von Grosse y Eugene T. Booth . [100]
Otros científicos reanudaron la búsqueda del escurridizo elemento 93, que parecía sencillo, ya que ahora sabían que era el resultado de la vida media de 23 minutos. En el Laboratorio de Radiación de Berkeley, California , Emilio Segrè y Edwin McMillan utilizaron el ciclotrón para crear el isótopo. Luego detectaron una actividad beta con una vida media de 2 días, pero tenía características químicas de elementos de tierras raras , y se suponía que el elemento 93 tenía una química similar al renio. Por lo tanto, se pasó por alto como un producto de fisión más. Pasó otro año antes de que McMillan y Philip Abelson determinaran que el elemento de vida media de 2 días era el del elusivo elemento 93, al que llamaron " neptunio ". Allanaron el camino para el descubrimiento por Glenn Seaborg , Emilio Segrè y Joseph W. Kennedy del elemento 94, al que llamaron " plutonio " en 1941. [109] [110]
Otra vía de investigación, encabezada por Meitner, fue determinar si otros elementos podrían fisionarse después de ser irradiados con neutrones. Pronto se determinó que el torio y el protactinio podrían hacerlo. También se midieron la cantidad de energía liberada. [20] Hans von Halban, Frédéric Joliot-Curie y Lew Kowarski demostraron que el uranio bombardeado por neutrones emitía más neutrones de los que absorbía, lo que sugiere la posibilidad de una reacción nuclear en cadena . [111] Fermi y Anderson también lo hicieron unas semanas más tarde. [112] [113] Para muchos científicos era evidente que, al menos en teoría, se podía crear una fuente de energía extremadamente poderosa, aunque la mayoría todavía consideraba una bomba atómica una imposibilidad. [114]
premio Nobel
Tanto Hahn como Meitner habían sido nominados para los premios Nobel de química y física muchas veces incluso antes del descubrimiento de la fisión nuclear por su trabajo sobre isótopos radiactivos y protactinio. Siguieron varias nominaciones más para el descubrimiento de la fisión entre 1940 y 1943. [115] [116] Las nominaciones al Premio Nobel fueron examinadas por comités de cinco, uno por cada premio. Aunque tanto Hahn como Meitner recibieron nominaciones para la física, la radiactividad y los elementos radiactivos se habían considerado tradicionalmente como el dominio de la química, por lo que el Comité Nobel de Química evaluó las nominaciones en 1944. [117]
El comité recibió informes de Theodor Svedberg en 1941 y de Arne Westgren
en 1942. Estos químicos quedaron impresionados por el trabajo de Hahn, pero sintieron que el trabajo experimental de Meitner y Frisch no era extraordinario. No entendían por qué la comunidad de la física consideraba que su trabajo era fundamental. En cuanto a Strassmann, aunque su nombre figuraba en los artículos, existía una política de larga data de otorgar premios al científico más veterano en una colaboración. En 1944, el Comité Nobel de Química votó para recomendar que solo a Hahn se le otorgara el Premio Nobel de Química de 1944. [117] Sin embargo, a los alemanes se les prohibió aceptar premios Nobel después de que el Premio Nobel de la Paz fuera otorgado a Carl von Ossietzky en 1936. . [118] la recomendación del comité fue rechazada por la Real Academia sueca de Ciencias , que decidió aplazar el premio a un año. [117]La guerra había terminado cuando la Academia reconsideró el premio en septiembre de 1945. El Comité Nobel de Química se había vuelto ahora más cauteloso, ya que era evidente que el Proyecto Manhattan en los Estados Unidos había realizado muchas investigaciones en secreto, y sugirió aplazar el Premio Nobel de Química de 1944 por un año más. La Academia fue influenciada por Göran Liljestrand , quien argumentó que era importante para la Academia afirmar su independencia de los Aliados de la Segunda Guerra Mundial y otorgar el Premio Nobel de Química a un alemán, [119] como lo había hecho después de la Guerra Mundial. Yo cuando se lo había otorgado a Fritz Haber . Por lo tanto, Hahn se convirtió en el único destinatario del Premio Nobel de Química de 1944 "por su descubrimiento de la fisión de núcleos pesados". [120]
Meitner escribió en una carta a su amiga Birgit Broomé-Aminoff el 20 de noviembre de 1945:
Seguramente Hahn merecía plenamente el Premio Nobel de Química. Realmente no hay ninguna duda al respecto. Pero creo que Otto Robert Frisch y yo aportamos algo no insignificante a la clarificación del proceso de fisión del uranio: cómo se origina y cómo produce tanta energía, y eso era algo muy alejado de Hahn. Por eso me pareció un poco injusto que en los periódicos me llamaran Mitarbeiterin [subordinado] de Hahn en el mismo sentido que Strassmann. [121]
En 1946, el Comité Nobel de Física consideró las nominaciones para Meitner y Frisch recibidas de Max von Laue , Niels Bohr, Oskar Klein , Egil Hylleraas y James Franck. Los informes fueron escritos para el comité por Erik Hulthén, quien ocupó la cátedra de física experimental en la Universidad de Estocolmo , en 1945 y 1946. Hulthén argumentó que la física teórica debería considerarse digna de un premio solo si inspiraba grandes experimentos. No se entendió el papel de Meitner y Frisch en ser los primeros en comprender y explicar la fisión. También puede haber factores personales: al presidente del comité, Manne Siegbahn , no le agradaba Meitner y tenía una rivalidad profesional con Klein. [117] [122] Meitner y Frisch continuarían siendo nominados regularmente durante muchos años, pero nunca recibirían un Premio Nobel. [116] [117] [123]
En la historia y la memoria
Al final de la guerra en Europa, Hahn fue detenido y encarcelado en Farm Hall con otros nueve científicos de alto nivel, todos los cuales, excepto Max von Laue, habían estado involucrados en el programa de armas nucleares alemán , y todos excepto Hahn y Paul Harteck estaban involucrados. físicos. Fue aquí donde escucharon la noticia de los bombardeos atómicos de Hiroshima y Nagasaki . No dispuestos a aceptar que llevaban años por detrás de los estadounidenses, y sin saber que sus conversaciones estaban siendo grabadas, inventaron una historia de que nunca habían querido que su programa de armas nucleares tuviera éxito en primer lugar por razones morales. Hahn todavía estaba allí cuando se anunció su Premio Nobel en noviembre de 1945. Los científicos de Farm Hall pasarían el resto de sus vidas intentando rehabilitar la imagen de la ciencia alemana que había sido empañada por el período nazi. [124] [125] Detalles incómodos como los miles de trabajadoras esclavas del campo de concentración de Sachsenhausen que extraían mineral de uranio para sus experimentos fueron barridos bajo la alfombra. [126]
Para Hahn, esto implicaba necesariamente afirmar su afirmación del descubrimiento de la fisión para él mismo, para la química y para Alemania. Usó su discurso de aceptación del Premio Nobel para afirmar esta narrativa. [124] [125] El mensaje de Hahn resonó fuertemente en Alemania, donde fue venerado como el proverbial buen alemán , un hombre decente que había sido un acérrimo oponente del régimen nazi, pero que había permanecido en Alemania, donde se había dedicado a la ciencia pura. Como presidente de la Sociedad Max Planck de 1946 a 1960, proyectó una imagen de la ciencia alemana como no disminuida en brillo y no contaminada por el nazismo a una audiencia que quería creerla. [66]
En contraste, inmediatamente después de la guerra, Meitner y Frisch fueron aclamados como los descubridores de la fisión en los países de habla inglesa. Japón fue visto como un estado títere de Alemania y la destrucción de Hiroshima y Nagasaki como justicia poética para la persecución del pueblo judío. [127] [128] En enero de 1946, Meitner realizó una gira por los Estados Unidos, donde dio conferencias y recibió títulos honoríficos . Asistió a un cóctel para la teniente general Leslie Groves , directora del Proyecto Manhattan (quien le dio el mérito exclusivo del descubrimiento de la fisión en sus memorias de 1962), y fue nombrada Mujer del Año por el Women's National Press Club . En la recepción de este premio, se sentó junto al presidente de los Estados Unidos , Harry S. Truman . Pero a Meitner no le gustaba hablar en público, especialmente en inglés, ni le gustaba el papel de una celebridad, y rechazó la oferta de una cátedra visitante en Wellesley College . [129] [130]
En 1966, la Comisión de Energía Atómica de los Estados Unidos otorgó conjuntamente el Premio Enrico Fermi a Hahn, Strassmann y Meitner por su descubrimiento de la fisión. La ceremonia se llevó a cabo en el palacio de Hofburg en Viena. [131] Fue la primera vez que el Premio Enrico Fermi se otorgó a no estadounidenses y la primera vez que se otorgó a una mujer. [132] El diploma de Meitner llevaba las palabras: "Por la investigación pionera en las radiactividades naturales y los extensos estudios experimentales que condujeron al descubrimiento de la fisión". [133] El diploma de Hahn fue ligeramente diferente: "Por la investigación pionera en las radiactividades naturales y los extensos estudios experimentales que culminaron en el descubrimiento de la fisión". [134] Hahn y Strassmann estaban presentes, pero Meitner estaba demasiado enfermo para asistir, por lo que Frisch aceptó el premio en su nombre. [135]
Durante las celebraciones combinadas en Alemania del centésimo cumpleaños de Einstein, Hahn, Meitner y von Laue en 1978, la narrativa de Hahn sobre el descubrimiento de la fisión comenzó a desmoronarse. Hahn y Meitner habían muerto en 1968, pero Strassmann todavía estaba vivo, y afirmó la importancia de su química analítica y la física de Meitner en el descubrimiento, y su papel como más que simples asistentes. Una biografía detallada de Strassmann apareció en 1981, un año después de su muerte, y una de Meitner ganadora de un premio para adultos jóvenes en 1986. Los científicos cuestionaron el enfoque en la química, los historiadores desafiaron la narrativa aceptada del período nazi, y las feministas vieron a Meitner como otro ejemplo más del efecto Matilda , donde una mujer había sido retocada de las páginas de la historia. En 1990, Meitner había vuelto a la narrativa, aunque su papel seguía siendo cuestionado. [66]
Notas
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- Yruma, Jeris Stueland (noviembre de 2008). Cómo se recuerdan los experimentos: el descubrimiento de la fisión nuclear, 1938-1968 (tesis doctoral). Princeton, Nueva Jersey: Universidad de Princeton. OCLC 297148928 .
Otras lecturas
- Graetzer, Hans D .; Anderson, David L. (1971). El descubrimiento de la fisión nuclear: una historia documental . Nueva York: Van Nostrand-Reinhold. OCLC 1130319295 .