Wiadomość o zbombardowaniu Hiroszimy i Nagasaki wywołała taki szok w Otto Hahnie, odkrywcy rozszczepienia uranu, że jego przyjaciele musieli dyżurować całą dobę z obawy przed samobójstwem.
Otto Hahn urodził się 8 marca 1879 roku we Frankfurcie nad Menem. Jego ojciec był rzemieślnikiem, następnie został właścicielem małej fabryki i zastępcą rady miejskiej. Rodzina nie żyła w biedzie, ale z czterech synów tylko najstarszy, Karol, mógł posłać do gimnazjum. Trójka najmłodszych i najmłodszy Otto uczęszczał do szkoły zawodowej.
Jako nastolatek Gan zainteresował się spirytyzmem. Ale po przeczytaniu wielu pism okultystycznych przekonał się o ich bezsensowności i nigdy do nich nie wrócił. Może właśnie wtedy rozwinął w sobie głęboką nieufność wobec wszelkiego rodzaju wiedzy spekulatywnej, która wymyka się obiektywnej weryfikacji. Przez całe życie Gan pozostawał obojętny na kwestie metafizyczne i religijne.
Jego prawdziwe zainteresowania zostały ustalone późno. Żywy, pomysłowy na figle Otto niewiele myślał o wyborze zawodu. Postanowił zostać chemikiem dopiero w swojej klasie, pod wpływem wykładów słynnego wówczas badacza M. Freunda.
W 1897 Hahn wstąpił na Uniwersytet w Marburgu, w 1901 obronił pracę doktorską z chemii organicznej. Po uniwersytecie odbyła się służba wojskowa, do której Otto nie wykazywał najmniejszego zapału. Wkrótce po odbyciu służby dyrekcja jednej z fabryk postanawia zatrudnić dobrze wyszkolonego, dobrze wychowanego młodzieńca do pracy za granicą. W 1904 Hahn wyjechał do Londynu, zamierzając jednocześnie studiować chemię u V. Ramsaya.
Ramsay w tym czasie badał pierwiastki promieniotwórcze i poinstruował Otto, aby uzyskał silne przygotowanie radu z soli baru. Wynik eksperymentu przesądził o wszystkich dalszych działaniach Ghany. Nowicjusz, nieoczekiwanie dla siebie i swoich kolegów, odkrył nową substancję radioaktywną, którą nazwał radiotorium. Gdy pół roku później zakończył się jego pobyt w Londynie, Ramsay zaproponował Ghanowi zrezygnowanie z pracy w przemyśle i poświęcenie się całkowicie nowej, mało znanej dziedzinie - radiochemii. W ten sposób rozpoczął się nowy okres w życiu Otto Hahna, który wciąż płynął z prądem. W głębi duszy, uważając się za samouka, postanowił przed powrotem do Berlina odbyć staż u czołowego badacza radioaktywności E. Rutherforda. Związek Otto z nauką zawsze był wolny od interesowności. Co więcej, w tamtych latach pracował dla Rutherforda za darmo: nie było stawek, a stażyści nie mieli prawa do stypendium. Pierwsze pełnoetatowe stanowisko otrzymał w wieku 33 lat. Wcześniej wspierali go rodzice i bracia, opłacali też koszty eksperymentów.
Rutherford przyjął Ghanę polubownie, ale stwierdził, że nie wierzy w istnienie radiotorium. W odpowiedzi Otto przeprowadził podobne eksperymenty z innymi substancjami emitującymi cząstki alfa i odkrył inną substancję - tor C, a następnie radioaktyn. W Montrealu, niedaleko Rutherford, Hahn ostatecznie podjął decyzję o poświęceniu się badaniom radioaktywności. I nie chodzi o to, że tutaj zapoznał się z problemami fizycznymi i metodami, jak w komunikacji z Rutherfordem. Ideałem Ottona stał się błyskotliwy, demokratyczny i często hałaśliwy Rutherford, w niczym nie podobny do godnych niemieckich profesorów. A środowisko laboratoryjne, powaga w pracy, swobodna dyskusja, niezależność osądów i otwarte przyznanie się do błędów stały się dla młodego naukowca wzorem, do którego dążył później w swoim instytucie.
Po powrocie do Berlina w 1906 Hahn wstąpił do laboratorium chemicznego Uniwersytetu Berlińskiego pod kierunkiem prof. Z. Fischera. Fischer, stary chemik organiczny, uważał „swój własny nos” za najbardziej niezawodne narzędzie badacza, a nie licznik rejestrujący tajemnicze promienie. Z drugiej strony Hahn szybko zaprzyjaźnił się z kręgiem młodych berlińskich fizyków. Tutaj, 28 września 1907, on, wynalazca chemik, spotkał fizyka teoretycznego Lise Meitner. Od tego czasu pracują razem przez trzy dekady. Kombinacja Hahn-Meitner stała się jedną z najbardziej udanych i owocnych w badaniach atomowych.
Otto Hahn i Lise Meitner
W 1912 roku Hahn przeniósł się do nowo utworzonego Instytutu Chemii Towarzystwa Cesarza Wilhelma (później Hahn został dyrektorem tego instytutu). Dorobek Ottona na przestrzeni lat jest imponujący. W 1907 roku odkryto nowy pierwiastek - mezotorium. W 1909 roku przeprowadzono ważne eksperymenty w celu zbadania zjawiska odrzutu. W 1913 roku przy udziale Meitnera odkrył uran X2. Mimo błyskotliwej pracy stary i ciasny drewniany budynek warsztatu służył jako pomieszczenie na laboratorium. A droga do kariery akademickiej dla Ghany była przez długi czas zamknięta. Choć w 1910 awansował na profesora, do 1919 radiochemia nie należała do przedmiotów wykładanych na niemieckich uniwersytetach.
W sierpniu 1914 Ghana została powołana do wojska. Potrzeba walki nie wywoływała wówczas niezgody z jego sumieniem. Zapewne wpływ na to miał przypływ nastrojów nacjonalistycznych i lojalistycznych, edukacja domowa, która podniosła do absolutnego rygorystycznego wypełniania obowiązku wobec cesarza i narodu, a być może romantyczną ideę wojny. W pierwszych miesiącach wojny w Ghanie obudziła się beztroska studenckich lat, zwłaszcza że jej część nie brała bezpośredniego udziału w działaniach wojennych. Na początku 1915 roku został poproszony o rozpoczęcie opracowywania substancji trujących i po krótkim wahaniu zgodził się, uwierzył w argumenty o człowieczeństwie nowej broni, która rzekomo miała przybliżyć koniec wojny. Większość jego kolegów zrobiła to samo. (To prawda, nie wszyscy: odmówił na przykład niemiecki chemik, laureat Nagrody Nobla z 1915 r. R. Willstatter). Dopiero później Otto z bólem zauważył: „W istocie to, co wtedy robiliśmy, było straszne. Ale tak było”.
Jak widać, Otto i koledzy nie robili mu wyrzutów, uważając jego twórcze życie za łańcuch genialnych sukcesów, ciągłe dążenie do prawdy. Karierę Hahna, zdaniem M. von Laue (niemieckiego fizyka, laureata Nagrody Nobla), można „przyrównać do krzywej, która wychodząc z najwyższego punktu – wraz z odkryciem radiatora, wznosi się coraz wyżej – w kierunku odkrycia mezotorium, osiąga maksimum w momencie odkrycia rozszczepienia jądrowego uranu”.
Podobne eksperymenty przeprowadziła w Paryżu Irene Curie.
Hahn, Meitner i młody pracownik Strassmann zbadali kilka radioaktywnych izotopów, które uzyskano przez bombardowanie uranu lub toru neutronami, i tak udoskonalili technikę eksperymentalną, że w ciągu zaledwie kilku minut mogli wyizolować pożądany radioaktywny izotop. Zorganizowane zawody. Meitner trzymała w dłoni stoper, podczas gdy Hahn i Strassmann wzięli napromieniowany preparat, rozpuścili, wytrącili, przefiltrowali, oddzielili osad i przenieśli go do lady. W mniej niż dwie minuty zrobili to, co normalnie zajęłoby od dwóch do trzech godzin. Wszystko, co powstało w laboratorium Hahna, było uważane przez atomowych lobbystów świata za prawdę niepodważalną, posługiwali się terminologią Hahna (nawiasem mówiąc, zapożyczoną z dzieł D. Mendelejewa). Badania w trzech największych laboratoriach na świecie - w Berlinie, Rzymie (Fermi) i Paryżu - zdawały się nie pozostawiać wątpliwości, że kiedy uran napromieniowano neutronami, produkty rozpadu zawierały ek-ren i eka-osm. Trzeba było rozszyfrować ścieżki ich przemian, określić okresy półtrwania. Te elementy zostały uznane za transuranowe. To prawda, że w 1938 roku Irene Curie odkryła w produktach rozpadu izotop podobny do lantanu, ale nie miała co do tego zaufania i była bliska odkrycia rozszczepienia uranu – takiego rozpadu, który wydawał się niemożliwy. Energia wiążąca protony i neutrony w jądrze atomu była tak wielka, że wydawało się nie do pomyślenia, że może ją pokonać tylko jeden neutron.
Jak naprawdę wyglądały te procesy? Zostały one uporządkowane nieco później, ale na razie na pierwszy plan wysunęły się kwestie polityczne. Neutrony i protony trzeba było na chwilę zapomnieć, marsze wojskowe i wojownicze przemówienia nie wróżyły dobrze. Żydka Lisa Meitner, obywatelka Austrii, po Anschlussie władze niemieckie odmówiły paszportu. Zgodnie z nazistowskim prawem nie miała też prawa do wyjazdu z Niemiec. Jedynym wyjściem dla niej była ucieczka. Hahn poprosił o pomoc Nielsa Bohra. Rząd holenderski zgodził się przyjąć ją bez paszportu. Lise spakowała najpotrzebniejsze rzeczy i wyjechała do Holandii "na wakacje".
Niepokój i niepokój związany z odejściem Meitnera pochłaniał Otto przez prawie całe lato 1938 roku. Nadeszła jesień. Tej jesieni, kiedy Hahn i Strassmann dokonali najważniejszego odkrycia. Wznowiono eksperymenty i poszukiwania teoretyczne. Nieobecność Meitnera była dotkliwie odczuwana: brakowało rozsądnego doradcy i surowego sędziego, teoretyka, który przeprowadzałby skomplikowane obliczenia.
Fritz Strassmann
Hahn uciekł się do metody wskaźnikowej. Wiele razy używano różnych znaczników radioaktywnych, ale wynik był taki sam. Substancja radioaktywna, która pojawiła się podczas bombardowania uranu powolnymi neutronami, przypominała właściwościami baru i nie mogła być oddzielona od baru żadną metodą chemiczną. Więc Otto Hahn i Fritz Strassmann faktycznie odkryli rozszczepienie jąder uranu. Strassmann miał wtedy 37 lat, a Hahn przygotowywał się do świętowania swoich sześćdziesiątych urodzin.
Artykuł ukazał się pod koniec 1938 roku. W tym samym czasie Hahn wysłał wyniki eksperymentów do Meitner, czekając na jej ocenę. Nowy rok przyniósł nową teorię. Według niej jądro uranu napromieniowane wolnymi neutronami powinno podzielić się na dwie części, na atomy baru i kryptonu. W tym przypadku między nowo powstałymi jądrami pojawiają się siły odpychające, których energia sięga dwustu milionów elektronowoltów. To kolosalna energia, której nie można uzyskać w innych procesach. Fizyka zapożyczyła termin „rozszczepienie” z biologii, tak rozmnażają się pierwotniaki. Kolega i siostrzeniec Meitnera Frischa, pilnie przeprowadzający eksperyment z rozszczepieniem uranu, potwierdził teorię i podjął się napisania artykułu.
Wyniki uzyskane przez Hahna i Strassmanna były tak bardzo sprzeczne z opiniami najbardziej autorytatywnych naukowców, że zaskoczyły samych badaczy. W listach Hahna do Meitnera pojawiały się od czasu do czasu słowa „niesamowity”, „niezwykle niesamowity”, „oszałamiający”, „fantastyczny rezultat”. Aby wyciągnąć właściwy wniosek, sprzeczny z ówczesnymi wyobrażeniami, Otto wymagał nie tylko przenikliwości, ale i niezwykłej odwagi. Dali Ghanie zaufanie do czystości eksperymentu, tj. w wiarygodności uzyskanych wyników.
Kilkudniowe wydarzenia, które miały miejsce w największych ośrodkach naukowych Stanów Zjednoczonych, mogą posłużyć za scenariusz pasjonującego filmu przygodowego.
Nieświadomy, że odkrycie Hahna, Strassmanna i Meitnera musi być utrzymane w tajemnicy, najbliższy współpracownik Bory Rosenfeld przybywa do Princeton (USA) i trafia na imprezę dla fizyków w klubie uniwersyteckim. Jest bombardowany pytaniami: co nowego w Europie? Rosenfeld opowiada o eksperymentach Hahna i Strassmanna oraz teoretycznych wnioskach Meitnera i Frischa. Na spotkaniu obecny jest pracownik Fermi; tej nocy jedzie do Nowego Jorku, włamuje się do biura Fermiego i przekazuje wiadomości. W ciągu kilku minut Fermi zaczął opracowywać projekt nadchodzących eksperymentów. Najpierw trzeba odtworzyć proces rozszczepienia jądra uranu, a następnie zmierzyć uwolnioną energię. Fermi zdaje sobie sprawę z tego, czego przegapił pięć lat temu, kiedy po raz pierwszy zbombardował uran wolnymi neutronami.
Enrico Fermi
W podziemiach Uniwersytetu Columbia jądro uranu ulega rozszczepieniu, nieświadomy, że Frisch przeprowadził już podobny eksperyment. Pospiesznie (w pośpiechu, by wytyczyć cudze odkrycie) przygotowywana jest wiadomość do czasopisma „Nature”.
Dowiedziawszy się o wycieku informacji, Bohr obawia się, że ktoś prześcignie Meitnera i Frischa. Wtedy znajdą się w sytuacji zawłaszczenia cudzego odkrycia. Na konwencji w Waszyngtonie Bohr dowiaduje się, że eksperymenty Fermiego dotyczące rozszczepiania uranu idą pełną parą i wysyła telegramy do Kopenhagi do Frisch, aby natychmiast opublikować wyniki eksperymentów. Następnego dnia ukazał się nowy numer magazynu z artykułem autorstwa Hahna i Strassmanna. Tego samego dnia nadeszły pocieszające wieści - Frisch wysłał artykuł do prasy. Teraz Bor jest spokojny i może opowiedzieć wszystkim o rozszczepieniu uranu. Jeszcze zanim skończył swoje przemówienie, kilka osób opuściło salę i prawie pobiegło do Instytutu Carnegie, do potężnego akceleratora. Konieczna była natychmiastowa zmiana celów i zbadanie rozszczepienia jądra uranu.
Następnego dnia Bohr i Rosenfeld zostali zaproszeni do Carnegie Institution. Bohr po raz pierwszy zobaczył proces dzielenia na ekranie oscyloskopu.
W tym samym czasie w Paryżu państwo Joliot-Curies obserwowali rozpad jąder uranu i toru, nazywając ten rozpad „eksplozją”. Artykuł Fredericka ukazał się zaledwie dwa tygodnie po artykule Meitnera i Frischa. W ten sposób w niecały miesiąc cztery laboratoria (w Kopenhadze, Nowym Jorku, Waszyngtonie i Paryżu) dokonały rozszczepienia jądra uranu i wykazały, że uwalniana jest ogromna energia. Ale niewiele osób wiedziało, że istnieje również piąte laboratorium - w Instytucie Politechnicznym w Leningradzie, gdzie również rozwijała się teoria rozszczepienia uranu.
Bibliografia:
1. Gernek F. Pionierzy epoki atomowej. M.: Postęp, 1974. S 324-331.
2. Konstantinova S. Podział. // Wynalazca i innowator. 1993. nr 10. S. 18-20.
3. Świątynie Yu Fizyka. Informator biograficzny. M.: Nauka. 1983. S.74.
