Het nieuws van de bombardementen op Hiroshima en Nagasaki veroorzaakte zo'n schok bij Otto Hahn, de ontdekker van uraniumsplijting, dat zijn vrienden de klok rond dienst moesten hebben uit angst voor zelfmoord.
Otto Hahn werd geboren op 8 maart 1879 in Frankfurt-Main. Zijn vader was een ambachtsman, werd toen de eigenaar van een kleine fabriek en een afgevaardigde van de gemeenteraad. Het gezin leefde niet in armoede, maar van de vier zonen kon alleen de oudste, Karl, naar het gymnasium sturen. De jongste drie en de jongste, Otto, gingen naar een vakschool.
Als tiener raakte Gan geïnteresseerd in spiritualisme. Maar nadat hij veel occulte geschriften had gelezen, raakte hij overtuigd van hun betekenisloosheid en keerde hij er nooit meer naar terug. Misschien was het toen dat hij een diep wantrouwen ontwikkelde tegen elke vorm van speculatieve kennis die objectieve verificatie tart. Zijn hele leven bleef Gan onverschillig voor metafysische en religieuze kwesties.
Zijn ware interesses werden laat bepaald. Levend, inventief voor grappen, Otto dacht weinig na over het kiezen van een beroep. Hij besloot chemicus te worden alleen in zijn hogere klasse, onder invloed van de lezingen van de toen beroemde onderzoeker M. Freund.
In 1897 ging Hahn naar de Universiteit van Marburg, in 1901 verdedigde hij zijn proefschrift in de organische chemie. De universiteit werd gevolgd door militaire dienst, waarvoor Otto niet de minste ijver toonde. Kort na de dienst besluit het management van een van de fabrieken een goed opgeleide, welgemanierde jongeman in te huren om in het buitenland te gaan werken. In 1904 ging Hahn naar Londen, met de bedoeling tegelijkertijd scheikunde te studeren bij V. Ramsay.
Ramsay bestudeerde in die tijd radioactieve elementen en gaf Otto de opdracht om een sterk preparaat van radium uit bariumzout te halen. De uitkomst van het experiment bepaalde alle verdere activiteiten van Ghana. De jonge novice ontdekte onverwacht voor zichzelf en zijn collega's een nieuwe radioactieve stof, die hij radiotorium noemde. Toen zes maanden later zijn verblijf in Londen eindigde, stelde Ramsay voor dat Ghan zou stoppen met werken in de industrie en zich volledig zou wijden aan een nieuw, weinig bekend vakgebied: radiochemie. Zo brak een nieuwe periode aan in het leven van Otto Hahn, die nog steeds met de stroom meedreef. Diep van binnen, als autodidact beschouwd, besloot hij stage te lopen bij de toonaangevende onderzoeker op het gebied van radioactiviteit E. Rutherford voordat hij terugkeerde naar Berlijn. Otto's relatie met de wetenschap is altijd vrij van eigenbelang geweest. Bovendien werkte hij in die jaren gratis voor Rutherford: er waren geen tarieven, en dan hadden de stagiairs geen recht op een beurs. Op 33-jarige leeftijd kreeg hij zijn eerste fulltime baan. Daarvoor steunden zijn ouders en broers hem, zij betaalden ook de kosten van de experimenten.
Rutherford ontving Ghana in der minne, maar verklaarde dat hij niet geloofde in het bestaan van radiotorium. Als reactie voerde Otto soortgelijke experimenten uit met andere stoffen die alfadeeltjes uitstoten, en ontdekte hij een andere stof - thorium C en vervolgens radioactinium. In Montreal, in de buurt van Rutherford, vestigde Hahn zich uiteindelijk in de beslissing om zich te wijden aan onderzoek naar radioactiviteit. En het punt is niet zozeer dat hij hier kennis maakte met fysieke problemen en methoden, als wel in communicatie met Rutherford. De briljante, democratische en vaak luidruchtige Rutherford, niet in het minst zoals de waardige Duitse professoren, werd Otto's ideaal. En de laboratoriumomgeving, ernst in het werk, vrije discussie, onafhankelijkheid van oordeel en openlijke bekentenis van fouten werden een model voor de jonge wetenschapper, om te bereiken waarnaar hij later op zijn instituut streefde.
In 1906 keerde Hahn terug naar Berlijn en ging het chemisch laboratorium van de Universiteit van Berlijn binnen onder toezicht van professor Z. Fischer. Fischer, een oude organische chemicus, beschouwde het meest betrouwbare instrument van een onderzoeker als "zijn eigen neus", en niet als een teller die mysterieuze stralen registreert. Aan de andere kant raakte Hahn al snel bevriend met een kring van jonge Berlijnse natuurkundigen. Hier op 28 september 1907 ontmoette hij, een inventieve chemicus, de theoretisch fysicus Lise Meitner. Sindsdien werken ze drie decennia samen. De combinatie Hahn-Meitner is een van de meest succesvolle en vruchtbare in het atoomonderzoek geworden.
Otto Hahn en Lise Meitner
In 1912 stapte Hahn over naar het nieuw opgerichte Instituut voor Chemie van de Kaiser Wilhelm Society (later werd Hahn de directeur van dit instituut). Otto's track record door de jaren heen is indrukwekkend. In 1907 werd een nieuw element ontdekt - mesotorium. In 1909 werden belangrijke experimenten uitgevoerd om de verschijnselen van terugslag te bestuderen. In 1913 ontdekte hij met medewerking van Meitner uranium X2. Ondanks het schitterende werk diende het oude en krappe houten werkplaatsgebouw als ruimte voor het laboratorium. En de weg naar een academische carrière voor Ghana was lange tijd gesloten. Hoewel hij in 1910 tot hoogleraar werd gepromoveerd, behoorde radiochemie tot 1919 niet tot de vakken die aan Duitse universiteiten werden gedoceerd.
In augustus 1914 werd Ghana opgeroepen voor het leger. In die tijd veroorzaakte de noodzaak om te vechten geen onenigheid met zijn geweten. Waarschijnlijk werd het beïnvloed door de golf van nationalistische en loyalistische sentimenten, thuisonderwijs, dat de strikte plichtsvervulling jegens de keizer en de natie tot het absolute verhief, en mogelijk het romantische idee van oorlog. In de eerste oorlogsmaanden leek in Ghana de onvoorzichtigheid van zijn studententijd wakker te worden, vooral omdat zijn aandeel niet direct betrokken was bij de vijandelijkheden. Begin 1915 werd hem gevraagd om giftige stoffen te ontwikkelen, en na korte aarzeling stemde hij toe, geloofde in de argumenten over de menselijkheid van het nieuwe wapen, dat naar verluidt het einde van de oorlog dichterbij zou brengen. De meeste van zijn collega's deden hetzelfde. (Dat klopt niet allemaal: de Duitse chemicus, Nobelprijswinnaar van 1915 R. Willstatter bijvoorbeeld weigerde.) Pas later merkte Otto met pijn op: 'In wezen was wat we toen deden verschrikkelijk. Maar dat was het."
Zoals je kunt zien, hebben Otto en collega's hem niets verweten, die zijn creatieve leven beschouwde als een aaneenschakeling van briljante successen, een voortdurende klim naar de waarheid. Hahns carrière kan volgens M. von Laue (Duitse natuurkundige, Nobelprijswinnaar) worden vergeleken met een curve die, beginnend vanaf een hoogtepunt - met de ontdekking van het radiatorium, steeds hoger stijgt - naar de ontdekking van de mesotorium, bereikt zijn maximum op het moment van de ontdekking van uranium voor kernsplijting.
Soortgelijke experimenten werden in Parijs uitgevoerd door Irene Curie.
Hahn, Meitner en een jonge medewerker Strassmann bestudeerden verschillende radioactieve isotopen die werden verkregen door uranium of thorium te bombarderen met neutronen, en verbeterden zo de experimentele methodologie dat ze in slechts enkele minuten de gewenste radioactieve isotoop konden isoleren. Georganiseerde wedstrijden. Meitner hield een stopwatch in haar hand, terwijl Hahn en Strassmann het bestraalde preparaat namen, oplosten, neerslaan, filtreren, het neerslag afscheiden en naar de teller brachten. In minder dan twee minuten deden ze wat normaal twee tot drie uur zou duren. Alles wat in het laboratorium van Hahn werd gemaakt, werd door de atomaire lobbyisten van de wereld als een onbetwistbare waarheid beschouwd, ze gebruikten de terminologie van Hahn (trouwens, geleend van de werken van D. Mendeleev). Onderzoek in de drie grootste laboratoria ter wereld - in Berlijn, Rome (Fermi) en Parijs - leek er geen twijfel over te laten bestaan dat wanneer uranium werd bestraald met neutronen, de vervalproducten ek-rhenium en eka-osmium bevatten. Het was nodig om de paden van hun transformaties te ontcijferen, om de halfwaardetijden te bepalen. Deze elementen werden als transuranisch beschouwd. Toegegeven, in 1938 ontdekte Irene Curie een isotoop vergelijkbaar met lanthaan in de vervalproducten, maar ze had hier niet genoeg vertrouwen in en ze stond op het punt uraniumsplijting te ontdekken - zo'n verval dat onmogelijk leek. De energie die protonen en neutronen in de kern van een atoom bond, was zo groot dat het ondenkbaar leek dat slechts één neutron het zou kunnen overwinnen.
Hoe waren deze processen eigenlijk? Iets later werden ze opgelost, maar voorlopig zijn politieke kwesties naar voren gekomen. Neutronen en protonen moesten even vergeten worden, militaire marsen en oorlogszuchtige toespraken voorspelden weinig goeds. De joodse Lisa Meitner, een Oostenrijks staatsburger, werd na de Anschluss door de Duitse autoriteiten een paspoort geweigerd. Volgens de nazi-wet had ze ook geen recht om Duitsland te verlaten. De enige uitweg voor haar was vluchten. Hahn vroeg Niels Bohr om hulp. De Nederlandse regering stemde ermee in haar zonder paspoort te accepteren. Lise heeft de meest noodzakelijke spullen ingepakt en is "op vakantie" naar Nederland vertrokken.
Bezorgdheid en angst in verband met het vertrek van Meitner hebben Otto bijna de hele zomer van 1938 in beslag genomen. De herfst is aangebroken. Die herfst, toen Hahn en Strassmann de belangrijkste ontdekking deden. Experimenten en theoretische zoektochten werden hervat. De afwezigheid van Meitner werd acuut gevoeld: er ontbrak een redelijke adviseur en een strenge rechter, een theoreticus die complexe berekeningen zou uitvoeren.
Fritz Strassmann
Hahn nam zijn toevlucht tot de indicatormethode. Een verscheidenheid aan radioactieve tracers werd vele malen gebruikt, maar het resultaat was hetzelfde. De radioactieve stof die verscheen toen uranium werd gebombardeerd met langzame neutronen, leek qua eigenschappen op barium; het kon met geen enkele chemische methode van barium worden gescheiden. Dus Otto Hahn en Fritz Strassmann ontdekten eigenlijk de splijting van uraniumkernen. Strassmann was toen 37 en Hahn bereidde zich voor op zijn zestigste verjaardag.
Het artikel werd eind 1938 gepubliceerd. Tegelijkertijd stuurde Hahn de resultaten van de experimenten naar Meitner, in afwachting van haar evaluatie. Het nieuwe jaar bracht een nieuwe theorie. Volgens het zou de uraniumkern, wanneer bestraald met langzame neutronen, in twee delen moeten splitsen, in barium- en krypton-atomen. In dit geval verschijnen er afstotende krachten tussen de nieuw gevormde kernen, waarvan de energie tweehonderd miljoen elektronvolt bereikt. Dit is een kolossale energie die niet in andere processen kan worden verkregen. De natuurkunde heeft de term "splijting" ontleend aan de biologie, dit is hoe protozoa zich voortplanten. Een collega en neef van Meitner Frisch, die dringend een experiment uitvoerde met de splijting van uranium, bevestigde de theorie en beloofde een artikel te schrijven.
De resultaten van Hahn en Strassmann stonden zo haaks op de meningen van de meest gezaghebbende wetenschappers dat ze de onderzoekers zelf voor een raadsel stelden. Hahns brieven aan Meitner bevatten af en toe de woorden 'verbazingwekkend', 'uiterst verbazingwekkend', 'verbluffend', 'fantastische resultaten'. Om de juiste conclusie te trekken, die indruist tegen de ideeën van die tijd, had Otto niet alleen scherpzinnigheid nodig, maar ook buitengewone moed. Ze gaven Ghana vertrouwen in de zuiverheid van het experiment, d.w.z. in de betrouwbaarheid van de verkregen resultaten.
De gebeurtenissen van slechts een paar dagen, die plaatsvonden in de grootste wetenschappelijke centra van de Verenigde Staten van Amerika, kunnen heel goed dienen als scenario voor een spannende avonturenfilm.
Niet wetende dat de ontdekking van Hahn, Strassmann en Meitner geheim moet worden gehouden, arriveert Bora Rosenfelds naaste medewerker in Princeton (VS) en bevindt hij zich op een natuurkundigenfeest in de universiteitsclub. Hij wordt bestookt met vragen: wat is er nieuw in Europa? Rosenfeld vertelt over de experimenten van Hahn en Strassmann en de theoretische conclusies van Meitner en Frisch. Bij de vergadering is een medewerker van Fermi aanwezig; die nacht rijdt hij naar New York, breekt in bij Fermi's kantoor en brengt het nieuws. Binnen enkele minuten begon Fermi met het ontwikkelen van een project voor aankomende experimenten. Eerst moet je het proces van splijting van een uraniumkern reproduceren en vervolgens de vrijgekomen energie meten. Fermi realiseert zich wat hij vijf jaar geleden miste toen hij voor het eerst uranium bestookte met langzame neutronen.
Enrico Fermi
In de ondergrond van Columbia University wordt een uraniumkern gesplitst, niet wetende dat Frisch al een soortgelijk experiment heeft uitgevoerd. Haastig (in een haast om de ontdekking van iemand anders af te bakenen) wordt een bericht voorbereid voor het tijdschrift "Nature".
Bij het horen van het informatielek maakt Bohr zich zorgen dat iemand Meitner en Frisch zal ontlopen. Dan komen ze in de positie dat ze zich de ontdekking van iemand anders toe-eigenen. Op de conventie in Washington verneemt Bohr dat Fermi's experimenten met uraniumsplijting in volle gang zijn en stuurt hij telegrammen naar Kopenhagen naar Frisch om de resultaten van de experimenten onmiddellijk te publiceren. De volgende dag verscheen een nieuwe uitgave van het tijdschrift met een artikel van Hahn en Strassmann. Op dezelfde dag kwam er troostend nieuws - Frisch stuurde het artikel naar de pers. Nu is Bor rustig en kan hij iedereen vertellen over uraniumsplijting. Nog voordat hij zijn toespraak had beëindigd, verlieten verschillende mensen de zaal en renden bijna naar het Carnegie Institute, naar het krachtige gaspedaal. Het was noodzakelijk om onmiddellijk van doelwit te veranderen en de splijting van de uraniumkern te onderzoeken.
De volgende dag werden Bohr en Rosenfeld uitgenodigd in de Carnegie Institution. Voor het eerst zag Bohr het delingsproces op het scherm van de oscilloscoop.
Tegelijkertijd observeerden de Joliot-Curies in Parijs het verval van uranium- en thoriumkernen en noemden dit verval een 'explosie'. Het artikel van Frederick verscheen slechts twee weken na het artikel van Meitner en Frisch. Zo splijten vier laboratoria (in Kopenhagen, New York, Washington en Parijs) in minder dan een maand een uraniumkern en toonden aan dat er enorme energie vrijkomt. Maar weinig mensen wisten dat er ook een vijfde laboratorium was - aan het Polytechnisch Instituut in Leningrad, waar ook de theorie van uraniumsplijting werd ontwikkeld.
Referenties:
1. Gernek F. Pioniers van het atoomtijdperk. M.: Vooruitgang, 1974. S. 324-331.
2. Konstantinova S. Splitsen. // Uitvinder en vernieuwer. 1993. nr. 10. S. 18-20.
3. Tempels Yu-fysica. Biografisch naslagwerk. M.: Wetenschap. 1983. S. 74.
