Ο Ότο Χαν, η Λίζε Μάϊτνερ και η διάσπαση του ατόμου

Αστέριος Παντοκράτορας, Καθηγητής
Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών της Πολυτεχνικής Σχολής Ξάνθης
e-mail:apantokr@civil.duth.gr

Το τελευταίο διάστημα ξεκίνησε στη χώρα μας έντονη συζήτηση σχετικά με την κατασκευή πυρηνικού εργοστασίου παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Η Ακαδημία Αθηνών εισηγείται την έναρξη διαλόγου με στόχο την πιθανή ένταξη της πυρηνικής ενέργειας στο μελλοντικό ενεργειακό δυναμικό της χώρας. Η διάσπαση του ατόμου έγινε το 1938. Το 1951 η πυρηνική ενέργεια χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά για την παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος στις ΗΠΑ και το 1954, στη Ρωσία, ο πρώτος σταθμός παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας συνδέθηκε με το δίκτυο του ηλεκτρικού. Με αφορμή την παραπάνω συζήτηση που ξεκίνησε στη χώρα μας γράφτηκε το άρθρο αυτό. Ας παρακολουθήσουμε σύντομα τους πρωταγωνιστές του ιστορικού επιτεύγματος που έγινε το 1938 στο Βερολίνο της ναζιστικής Γερμανίας.
Ο Ότο Χαν (Otto Hahn) γεννήθηκε στη Φρανκφούρτη της Γερμανίας το 1879. Ήταν το τέταρτο παιδί μιας εύπορης οικογένειας με επιχειρήσεις γυαλιού και ακινήτων. Ο Χαν σε ηλικία 15 ετών άρχισε να ασχολείται με τη χημεία κάνοντας πειράματα στο υπόγειο του σπιτιού του. Ο πατέρας του τον πίεζε να γίνει αρχιτέκτονας για να ασχοληθεί με τα ακίνητα της οικογένειας αλλά ο Χαν κατάφερε να τον πείσει να τον αφήσει να σπουδάσει χημεία. Το 1897 άρχισε τις σπουδές του στη χημεία στο πανεπιστήμιο του Μάρμπουργκ και το 1901 πήρε το διδακτορικό του στην περιοχή της οργανικής χημείας. Μετά τη στρατιωτική του θητεία επέστρεψε στο πανεπιστήμιο του Μάρμπουργκ όπου εργάστηκε ως βοηθός. Την περίοδο 1904-1906 συνέχισε τις σπουδές του στο Λονδίνο και το Μόντρεαλ του Καναδά όπου ανακάλυψε τη νέα επιστημονική περιοχή της ραδιοχημείας με την οποία θα ασχολούνταν σε όλη του τη ζωή. Το 1906 επέστρεψε στη Γερμανία και άρχισε να εργάζεται στο ινστιτούτο χημείας υπό τον καθηγητή Emil Fischer.
Η Λίζε Μάϊτνερ (Lise Meitner) γεννήθηκε το 1878 στη Βιέννη και ήταν το τρίτο παιδί μιας οικογένειας με οκτώ παιδιά. Ο πατέρας, επιφανής εβραίος δικηγόρος της Βιέννης, προόριζε την Λίζε για δασκάλα των γαλλικών αλλά αυτή είχε μεγάλη αγάπη για τη φυσική και τα μαθηματικά. Μετά από εντατική προετοιμασία εισήλθε στο πανεπιστήμιο της Βιέννης το 1901 ταλαντευόμενη μεταξύ φυσικής και μαθηματικών. Η επιρροή του διάσημου φυσικού Λουδοβίκου Μπόλτσμαν (Ludwig Boltzmann) υπήρξε καθοριστική και η Μάϊτνερ στράφηκε προς τη φυσική και ήταν η πρώτη γυναίκα που πήρε διδακτορικό στη Φυσική από το πανεπιστήμιο της Βιέννης το 1906 με επιβλέποντα τον Μπόλτσμαν. Μετά την ολοκλήρωση της διατριβής αναγκάστηκε να εργαστεί ως βοηθός του βοηθού στο εργαστήριο του Μπόλτσμαν επειδή υπήρχε προκατάληψη απέναντι στις γυναίκες φυσικούς. Η καριέρα της όμως άλλαξε από ένα τραγικό γεγονός. Το 1906 ο Μπόλτσμαν αυτοκτόνησε και το πανεπιστήμιο της Βιέννης κάλεσε τον διάσημο γερμανό φυσικό Μαξ Πλανκ (Max Planck) να πάρει τη θέση του. Ο Πλανκ επισκέφτηκε το εργαστήριο του Μπόλτσμαν και παρ’ ότι αρνήθηκε τη θέση κάλεσε την Μάϊτνερ να εργαστεί στο Βερολίνο.
Μετά την άφιξη της στο Βερολίνο η Μάϊτνερ συνάντησε τον νεαρό χημικό Χαν ο οποίος εργαζόταν στο ινστιτούτο χημείας υπό την επίβλεψη του Emil Fischer, περιστοιχισμένος από χημικούς της οργανικής χημείας. Κανείς δεν ενδιαφερόταν για την ραδιοχημεία η οποία ήταν το ερευνητικό του πεδίο. Η Μάϊτνερ και ο Χαν αποτέλεσαν ένα πολύ καλό δίδυμο επειδή είχαν κοινό ερευνητικό πεδίο και ο ένας ήταν φυσικός και ο άλλος χημικός. Έτσι αποφάσισαν να εργαστούν μαζί αλλά ο διευθυντής του εργαστηρίου ήταν αντίθετος επειδή η Μάϊτνερ ήταν γυναίκα. Τελικά τους δόθηκε η άδεια να εργάζονται μόνοι τους στο υπόγειο του ινστιτούτου χωρίς να επιτρέπεται στην Μάϊτνερ να κυκλοφορεί στους πάνω ορόφους. Στο υπόγειο αυτό άρχισε η προσπάθεια της διάσπασης του ατόμου το 1907 και ολοκληρώθηκε το 1938. Σε ένα συνέδριο που πραγματοποιήθηκε το 1911 στο Στετίνο (σήμερα ανήκει στην Πολωνία) ο Χαν συνάντησε την Edith Junghans και το 1913 παντρεύτηκαν. Η Μάϊτνερ δεν παντρεύτηκε ποτέ.
Οι συνθήκες εργασίας στο υπόγειο ήταν δύσκολες και αυτό συνεχίστηκε μέχρι το 1912 οπότε κτίστηκε το νέο ινστιτούτο Kaiser-Wilhelm. Ο Χαν απέκτησε νέο εργαστήριο και κάλεσε την Μάϊτνερ να συνεχίσουν την εργασία τους στο νέο ινστιτούτο όπου οι συνθήκες εργασίας ήταν πολύ καλύτερες. Κατά τη διάρκεια του πρώτου παγκοσμίου πολέμου (1914-1918) η Μάϊτνερ υπηρέτησε ως τεχνικός ακτίνων Χ στον αυστριακό στρατό ενώ ο Χαν στον γερμανικό στρατό στο τμήμα χημικού πολέμου. Στη διάρκεια των αδειών τους επέστρεφαν στο εργαστήριο και συνέχιζαν την έρευνά τους. Στο τέλος του πολέμου ανακοίνωσαν ότι ανακάλυψαν ένα νέο στοιχείο του περιοδικού συστήματος, το πρωτακτίνιο, το οποίο κατέταξαν μεταξύ του θορίου και του ουρανίου. Το νέο στοιχείο αναγνωρίστηκε επίσημα το 1949 και αποδόθηκε στους Χαν και Μάϊτνερ. Το 1925 η Μάϊτνερ ίδρυσε δικό της εργαστήριο ραδιοφυσικής ενώ ο Χαν συνέχισε την έρευνά του στη ραδιοχημεία.
Όταν ο Χίτλερ ανέλαβε την εξουσία στη Γερμανία το 1933 η Μάϊτνερ ήταν διευθυντής στο εργαστήριο ραδιοφυσικής. Οι δυο ερευνητές συνεργάστηκαν ξανά το 1934, μετά τη δημοσίευση των συγκλονιστικών αποτελεσμάτων του ιταλού Ενρίκο Φέρμι (Enrico Fermi), ο οποίος διαπίστωσε ότι μετά τον βομβαρδισμό του ουρανίου με νετρόνια παράγονται μια σειρά από νέα στοιχεία άγνωστα μέχρι τότε. Στην ερευνητική ομάδα συμμετείχε και ο βοηθός του Χαν Φριτς Στράσμαν (Fritz Strassmann). Και ενώ η έρευνα της ομάδας βρισκόταν στο αποκορύφωμά της η Μάϊτνερ αναγκάστηκε να εγκαταλείψει τη Γερμανία τον Ιούλιο του 1938 λόγω της εβραϊκής της καταγωγής. Μετανάστευσε στη Στοκχόλμη περνώντας παράνομα τα γερμανοολλανδικά σύνορα. Τον Δεκέμβριο του 1938 οι Χαν και Στράσμαν ανακάλυψαν ότι ο πυρήνας του ουρανίου μπορεί να διασπαστεί σε άλλους ελαφρύτερους ατομικούς πυρήνες εκλύοντας τεράστια ποσά ενέργειας. Αυτή ήταν η ανακάλυψη της διάσπασης του ατόμου. Οι δυο ερευνητές έστειλαν τα αποτελέσματα για δημοσίευση στο γερμανικό περιοδικό Naturwissenshaften και συγχρόνως ενημέρωσαν την Μάϊτνερ στη Σουηδία. Η Μάϊτνερ μαζί με τον ανιψιό της, φυσικό Ότο Φρις (Otto Robert Frisch), έδωσαν μια πλήρη θεωρητική ερμηνεία του φαινομένου χρησιμοποιώντας την διάσημη εξίσωση του Αϊνστάιν E=mc2. O Φρις καθιέρωσε τον όρο διάσπαση (fission) ο οποίος επικράτησε παγκοσμίως. Η εργασία των Μάϊτνερ και Φρις δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature και ο Φρις επιβεβαίωσε πειραματικά τα αποτελέσματα των Χαν- Στράσμαν τον Ιανουάριο του 1939. Ο δανός νομπελίστας φυσικός Νιλς Μπορ (Niels Bohr) έμαθε τα συγκλονιστικά νέα από τον Φρις, λίγο πριν αναχωρήσει για ταξίδι στις ΗΠΑ, και ανακοίνωσε την είδηση της διάσπασης του ατόμου στους αμερικανούς φυσικούς στις 26 Ιανουαρίου 1939. Το νέο εξαπλώθηκε ταχύτατα στους επιστημονικού κύκλους αλλά και στα μέσα ενημέρωσης των ΗΠΑ.
Ο Χαν συνέχισε την έρευνα του στη σχάση κατά τη διάρκεια του πολέμου και γι αυτό το λόγο, μετά το τέλος του πολέμου το 1945, κατηγορήθηκε ότι συμμετείχε στην προσπάθεια της Γερμανίας για την κατασκευή ατομικής βόμβας. Μαζί με άλλους επτά γερμανούς φυσικούς μεταφέρθηκε στην Αγγλία όπου και πληροφορήθηκε την ρίψη της ατομικής βόμβας στη Χιροσίμα. Μετά το γεγονός αυτό αισθανόταν τύψεις για την επιστημονική του ανακάλυψη. Στην Αγγλία επίσης πληροφορήθηκε ότι του απονεμήθηκε το βραβείο Νόμπελ της Χημείας για το έτος 1944 για τη διάσπαση του ατόμου. Το 1946 επέστρεψε στη Γερμανία. Πολλοί ιστορικοί ισχυρίζονται ότι το βραβείο Νόμπελ θα έπρεπε να δοθεί από κοινού στον Χαν και την Μάϊτνερ και ότι η απόφαση της σουηδικής ακαδημίας ήταν άδικη. Ο Χαν πέθανε στο Γκέτιγκεν το 1968.
Η Μάϊτνερ πήρε τη σουηδική υπηκοότητα το 1949 αλλά το 1960 εγκατέλειψε τη Σουηδία και εγκαταστάθηκε στη Μ. Βρετανία όπου και πέθανε το 1968. Ο Χαν και η Μάϊτνερ γεννήθηκαν με 4 μήνες διαφορά και πέθαναν και οι δυο το 1968. Στον τάφο της Μάϊτνερ είναι χαραγμένη η επιγραφή, «Λίζε Μάϊτνερ: μια φυσικός που δεν έχασε ποτέ την ανθρωπιά της».