Tragom zvezda

Njoj svet duguje Nobela

Objašnjenjem fenomena nuklearne fisije, fizičarka Liza Majtner je dala veliki doprinos nauci kojoj je posvetila ceo svoj život. Međutim, za svoj trud nikada neće biti adekvatno nagrađena. „Volim fiziku svim srcem… To je vrsta lične ljubavi kakva se ima prema nekome kome smo zahvalni zbog mnogih stvari”. Austrijski fizičari, Liza Majtner i Oto Robert Friš, objavili su 11. februara 1939. jednostrani članak u časopisu Nature, opisujući nemoguće: razbijanje atoma uranijuma na dva lakša elementa, barijum i kripton.

Liza Majtner

Ovaj proces su nazvali „fisija”, po analogiji sa sličnim procesima ćelijske deobe u biologiji, razbuktavši naglo interesovanje u laboratorijama nuklearne fizike širom sveta. Međutim, do otkrića je došlo u nezgodnom trenutku za Majtnerovu, a njena primarna uloga u eksperimentalnom i teoretskom otkriću nuklearne fisije nikada neće biti adekvatno nagrađena. Majtnerova (rođena 1878. u Austriji) odrastala je u porodici intelektualaca i u ranom uzrastu je pokazivala sklonost ka nauci i matematici. Ipak je njen upis na univerzitet bio odložen, jer Austrija nije dozvoljavala pristup ženama sve do 1897. „Iako sam vrlo rano pokazivala veoma izraženu sklonost ka matematici i fizici, nisam započela studije odmah posle završene škole”, pisala je Majtnerova kasnije. Prisećala se: „Može se sa zaprepašćenjem zaključiti koliko je onda problema postojalo u životu običnih mladih devojaka. Među najtežim od njih bila je mogućnost normalnog intelektualnog treninga”. Godine 1901, nakon dugogodišnjih intenzivnih priprema, Majtnerova je sa 23 godine položila prijemni ispit i upisala se na Univerzitet u Beču. Najsvetlija tačka njenih studija, prisećala se čak i decenijama kasnije, bila su predavanja poznatog fizičara, Ludviga Bolcmana. Slušala je sva Bolcmanova predavanja, od elektromagnetizma do termodinamike, i smatrala da su bila „nešto najlepše i najinspirativnije što je ikada čula”. Majtnerova je započela sa studijama fizike samo nekoliko godina nakon dva udarna otkrića koja su zauvek izmenila viđenje atoma kao nedeljivog – otkriće radioaktivnosti 1896. i elektrona 1897 – postavljajući osnovu za Lizin budući rad. Godine 1906, u 27. godini, Majtnerova je doktorirala na eksperimentalnom radu iz toplotne kondukcije. Bila je tek druga žena koja je stekla doktorat iz fizike na bečkom univerzitetu. Mnogi univerziteti i dalje nisu dozvoljavali ženama da predaju na fakultetima i imala je problem da osigura mesto u istraživačkoj laboratoriji, pogotovo da naplati svoj rad. Nakon završetka kratkoročnog istraživačkog projekta u oblastima optike i radioaktivnosti, shvatila je da Beč ne može ništa više da joj ponudi i preselila se u Berlin 1907. u potrazi za uvaženim fizičarem Maksom Plankom. Plank je najpre bio iznenađen njenom težnjom za daljim usavršavanjem znanja iz fizike. Pri jednoj od prvih poseta domu Maksa Planka, prisećala se da je rekao, „Ali, ti si već Doktor! Šta još želiš”? Ipak, Plank joj je dozvolio da prisustvuje njegovim predavanjima i konačno, započela je eksperimentalni rad sa Otom Hanom, dokazanim hemičarem u oblasti radioaktivnosti. Dotadašnje iskustvo Majtnerove u oblasti fizike imponovalo je Hanovoj stručnosti iz hemije i njihova saradnja je trajala narednu 31 godinu.

Proces nuklearne fisije

Tokom tog perioda imali su veoma plodonosnu saradnju pri proučavanju različitih radioaktivnih procesa raspadanja i otkriću elementa protaktinijuma. Na kraju su preselili laboratorije u novoizgrađen Kajzer-Wilhelm institut (KWI) za hemiju, jugozapadno od Berlina, a Majtnerova je imenovana za svoje prvo plaćeno radno mesto kao asistent Maksa Planka, ocenjujući ispite njegovih studenata. Priznanje je bilo od ključnog značaja za njeno samopouzdanje i osećaj nezavisnosti. „Dobro znam da je čoveku, posebno u godinama intelektualnog napredovanja, jako potrebno ohrabrenje kroz spoljašnje priznanje, da spozna da put kojim ide nije pogrešan”, razmišljala je u svojim sedamdesetim. Do 1919, napredovala je do pozicije profesora na KWI, vrlo verovatno prve žene u Nemačkoj koja je postigla ovu titulu. Međutim, antisemitizam u Nemačkoj se širio, a Majtnerova je imala jevrejsko poreklo. Mnogi od njenih kolega širom Nemačke su brzo pobegli, ali ona je ostala u Berlinu sve dok nije postalo skoro prekasno. Njena laboratorija i kolege značile su joj sve, a oblast nuklearne fizike je nastavila da zasenjuje novim otkrićima. Ernest Ruterford je objavio otkriće protona 1919. godine, a do 1932. neutron je bio takođe otkriven (zajedno sa pozitronom 1932. i deuterijumom 1931), kompletirajući osnovnu sliku atomskog jezgra. Sa ovako udarnim otkrićima, Majtnerovoj je verovatno bilo teško da razmatra odlazak. KWI je prvobitno bio bezbedna oaza za naucnike „ne-arijevskog” porekla i za one koji su zbog moralnih načela odbili da se pridruže nacističkoj partiji. Jedan od takvih je bio Fric Štrasman, hemičar koji se 1929. pridružio Majtnerovoj i Hanu u laboratoriji.

Godine 1934. njih troje su započeli ispitivanje uranijuma i potencijalno težih elemenata, bombardujući uranijum neutronima da izazovu nepoznate reakcije. Pet godina kasnije, njihovo zajedničko zalaganje kulminiralo je otkrićem nuklearne fisije. Ipak, u prvih nekoliko godina, njihovi eksperimenti sa bombardovanjem su zbunjivali Majtnerovu. Njena uloga kao fizičara bila je da objasni hemijske oglede prihvatljivim nizom reakcija, ali je bila zatečena sve većim brojem neverovatnih radioaktivnih procesa raspadanja. U početku su Majtnerova i Han bili ubeđeni da su dobili takozvane transuranske elemente (elemente teže od uranijuma), oslanjajući se na ustanovljenu tezu u fizici da se bombardovanjem jezgra neutronima može samo izmeniti atomski broj za nekoliko brojeva manje ili više. Novonastali elementi nisu ličili na elemente nešto lakše od uranijuma, tako da su zaključili da to moraju biti novi, teži elementi. To je bila teza koju su oni objavljivali od 1935. do 1938, ali je bilo sve teže dokazati je sa do tada poznatim reakcijama. Marta 1938. godine Nemačka je aneksirala Austriju, dovodeći iznenada Majtnerovu u situaciju da joj austrijsko državljanstvo i pasoš postanu nevažeći. Nije mogla da putuje sa takvim pasošem, a već joj je zbog jevrejskog porekla bilo nemoguće da dobije nemački pasoš. Hitno je morala da napusti Nemačku pre nego što upadne u zamku i u poslednjem trenutku uspela je da obezbedi mesto u Stokholmu. Kada je napustila Berlin, jula 1938, njeni eksperimenti su bili u razvoju, knjige na policama, a njeni studenti potpuno nesvesni njenog odlaska. Težeći da se prilagodi novom početku u Stokholmu, često se dopisivala sa Hanom i Štrasmanom krajem 1938., diskutujući o njihovim eksperimentima i pomažući im da interpretiraju rezultate.

Decembra 1938. pred Božić, Han je pisao Majtnerovoj o konačnom nizu eksperimenata, „Zapravo, postoji nešto u vezi sa “izotopima radijuma”, što je toliko fascinantno da za sada to govorimo samo tebi… Naši izotopi Ra se ponašaju kao Ba. Možda ćeš ti uspeti da dođeš do nekog zanimljivog objašnjenja. Ono što znamo je da se ne mogu posebnim eksperimentom razbiti u barijum”. Nakon bombardovanja uranijuma neutronima, umesto očekivanog Ra, Han i Štrasman su pronašli samo barijum (Ba), dosta lakši element. Nakon godina traganja za elementom samo neznatno težim ili lakšim od uranijuma, konačno su shvatili da je istina sasvim drugačija. Majtnerova, Han i Štrasman su omaškom razbili atom uranijuma, a prisustvo barijuma je bio dokaz tog eksperimenta. Prošlo je samo pet meseci kako je napustila laboratoriju, a Hanovo poverljivo pismo stavilo joj je do znanja da je još uvek deo tima. U stvari, ona je forsirala Hana da nastavi sa testovima koji ce dokazati radijum, umesto kojeg su otkrili barijum. Bez potpunog razumevanja za proces, utemeljenog na nacelima fizike, Han i Štrasman su podneli rezultate o pronalasku barijuma za publikaciju 22. decembra 1938. Ubrzo nakon što je primila Hanovo pismo, Majtnerova je otputovala na zapadnu obalu Švedske za božićni odmor, u društvu svog nećaka i fizičara Ota Friša. Oni su odmah započeli diskusiju u vezi sa otkrićem barijuma, pokušavajući da u fizici nađu objašnjenje. Prisećali su se da je Nils Bor sugerisao 1935. da se jezgro atoma može ponašati kao kap tečnosti i sa ovakvim slikovitim poredjenjem, ideja cepanja kapljice se brzo nametnula kao mogući odgovor. U svojim memoarima, Friš se prisećao snežne šetnje sa Majtnerovom, tokom koje su pokušavali da razreše osnovnu teoriju. „U ovom trenutku oboje sedimo na trupcu i počinjemo sa računanjem na komadićima papira. Elektrostatičko odbijanje u jezgru urana, zaključili smo, je zaista bilo toliko snažno da prevagne nad efektom površinskih sila privlačenja u potpunosti – tako da bi jezgro urana moglo zaista biti posmatrano kao klimava, nestabilna kapljica, spremna da se podeli pri najmanjoj provokaciji, (kao što je uticaj neutrona)”.

Majtnerova je takođe razrađivala kinetičke energije dva produkta dobijena deljenjem, koji su se ubrzavali daleko jedni od drugih i otkrila da ta energija može biti dobijena malom, ali očekivanom promenom mase, koja se pretvara u energiju po Ajnštajnovoj jednačini E=mc2. Ova fina teorija je iznenada dala smisao i u jednom potezu objasnila čudne rezultate i zamršene teorije. Željna da bude deo otkrića, a znajući da je iz političkih razloga nemoguće da ga objavi zajedno sa bivšim kolegama, Majtnerova i Friš su žurili da pripreme kratak članak za Nature. Pored teoretskog objašnjenja procesa fisije, Friš je odmah izveo nekoliko sličnih eksperimenata kojima su dobijeni energijom ubrzani proizvodi, koji su bili očekivani. Majtnerova i Friš su 16. januara 1939. predali rad o teoretskom objašnjenju fisije, zajedno sa Frišovim, odvojenim eksperimentalnim radom. U njihovom zajedničkom radu, Majtnerova je takođe predvidela drugu polovinu procesa fisije;ako se uranijum (sa 92 protona) podeli na dva dela, sa barijumom kao jednom polovinom (56 protona), onda bi druga polovina morao biti kripton (Kr) sa 36 protona, jer se sabiranjem protona Ba i Kr dobija broj protona u jezgru uranijuma. Ovaj rad neće biti objavljen u časopisu Nature do 11. februara 1939., ali u međuvremenu, laboratorije širom sveta su se upoznale sa Hanovim i Štrasmanovim radom i ushićeno započele sa izvođenjem sopstvenih eksperimenata. I Bor je slučajno obelodanio teoriju dok je putovao za Sjedinjene Države sredinom januara. Majtnerova je privatno razgovarala sa Borom o teoriji nuklearne kaplje, a on je radio na procesu fisije sa drugim fizičarem, zaboravljajuci da pomene da se rad još uvek čuva u poverljivosti. Kao rezultat, vest se brzo pročula i Friš se prisećao: „Već se dešava fantastična trka u mnogim američkim laboratorijama… Da bi se izveli isti lagani eksperimenti, koje sam ja već izvodio da bi detektovao fragmente fisije”. U pravi čas, publikacija Majtnerove i Friša se pojavila 11. februara, održavajući njihovu ulogu pionira u teoretskom objašnjenju i fizičkoj detekciji fisije.

Han i Štrasman su uskoro dokazali prisustvo kriptona i njegovih produkata raspadanja, ali nisu u potpunosti pripisali Majtnerovoj uspeh u predviđanju tog procesa i jedva da su pomenuli njen teoretski rad. Ona je bila povređena ovim omalovažavanjem i pisala je Hanu: „Bilo bi mi zaista drago da si samo napisao da smo mi, nezavisno od vaših sjajnih pronalazaka, došli do otkrića o nužnom nastanku Kr-Rb-Sr niza elemenata”. Han je nastavio da minimizuje njenu ulogu u nastajanju fisije, verovatno iz straha zbog rada pod nacističkim režimom i sam je 1944. primio Nobelovu nagradu iz hemije za otkriće fisije. Mnogi naučnici su osećali da je Majtnerova bila nepravedno zapostavljena i bilo je nekih naznaka da je proces selekcije bio pogrešan. Nobelov komitet je zapravo odložio nagradu iz hemije iz 1944. sa namerom da rekonstruiše doprinos Majtnerove i Friša, ali glasanje protiv 1945. je izmenilo njihovu odluku. Štrasman je takođe bio izuzet, uprkos njegovoj konstantnoj ulozi u eksperimentima. Uprkos kasnijim nominacijama, Majtnerova nikada nije dobila Nobelovu nagradu iz fizike. Ona je, međutim, primila mnoge druge nagrade kasnije u životu uključujući Maks Plank medalju, Oto Han nagradu (ironično) i neposredno pred smrt Enriko Fermi nagradu 1966. zajedno sa Frišom. Takođe je imala retku privilegiju da se jedan element nazove po njoj, majtnerijum, mada se ovo desilo mnogo kasnije, 1997. Lisa Majtner je umrla 1968. godine, u 89. godini, ostavljajući iza sebe nasleđe izvanrednih eksperimentalnih i teoretskih otkrića koja su zauvek promenila viđenje jezgra atoma. Ostala je savesna u vezi sa svojim radom. Kada je projekat Menhetn prvi put uspostavljen, odbila je da pomogne razvoju atomske bombe, govoreći kasnije da joj je bilo „žao zbog otkrića bombe”. Nakon njene smrti, Friš je upisao na njenom nadgrobnom spomeniku „Liza Majtner: fizičarka koja nikada nije izgubila humanost”. 76 godina nakon što je objavila rad o nuklearnoj fisiji, Majtnerova je priznata od strane Američkog Društva Fizičara (ADF), na martovskom skupu 2015. u San Antoniju, u okviru projekta koji je ostvaren uključivanjem svih društvenih medija. Majtnerova je izabrana popularnim glasanjem na @APSphysics nalogu tvitera, pridruživši se tako fizičarima Nikoli Tesli i Ričardu Fejnmanu koji su izabrani prošlih godina. ADF se nada da ce podići svest o izuzetnim i briljantnim fizičarima, koje je ona mogla da inspiriše.

RSS
Follow by Email
Facebook
Twitter