Senda inn spurningu
Sólin Sólin Rís 05:22 • sest 21:31 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 23:11 • Sest 05:11 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 06:38 • Síðdegis: 18:56 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 00:39 • Síðdegis: 12:46 í Reykjavík
Visit the English version

Flokkun:

Vísindavefur Dagatal vísindamanna
Náttúruvísindi og verkfræði Eðlisfræði: fræðileg

Hver var Lise Meitner og hvert var framlag hennar til eðlisfræðinnar?

Páll Theodórsson (1928-2018)

Lise Meitner var meðal þekktustu kjarneðlisfræðinga heims á fyrri hluta 20. aldar. Þá voru breytingar á kjarna atómanna og efnaeiginleikar þeirra eitt mikilvægasta viðfangsefni eðlisfræðinga og efnafræðinga.

Meitner fæddist í Vín 1878 og voru foreldrar hennar gyðingar, faðir hennar vel stæður lögfræðingur. Stúlkum var þá meinaður aðgangur að framhaldsskólum, en hún naut einkakennslu og gat lokið stúdentsprófi. Meitner innritaðist í háskólann í Vín árið 1901, lagði þar stund á eðlisfræði undir handleiðslu Ludwig Bolzmann (1844-1906) og lauk doktorsprófi 1907.

Lise Meitner hafði fengið brennandi áhuga á rannsóknum og hélt því til framhaldsnáms í Berlín og sótti þar fyrirlestra meðal annars hjá Max Planck (1858-1947). Fyrir góð orð hans fékk hún rannsóknaraðstöðu í kjallara Efnarannsóknastofnunar háskólans, sem var undir stjórn Emils Fischers (1852-1919), Nóbelsverðlaunahafa í efnafræði, þótt hann væri lítt hrifinn af því að konur legðu fyrir sig nám í vísindum og enn síður rannsóknir. Þau skilyrði fylgdu að hún færi ekki á efri hæðina þar sem nemendur unnu að rannsóknum. Þarna vann Meitner kauplaust í 7 ár, studd af föður sínum, og af Max Planck sem tókst að útvega henni nokkra styrki. Árin 1912-1915 var hún aðstoðarmaður hans.

Skömmu eftir komuna til Berlínar tók Meitner að vinna að verkefnum með ungum efnafræðingi, Otto Hahn (1879–1968), sem hafði þegar getið sér gott orð fyrir rannsóknir á geislavirkum efnum. Samvinna þeirra hélst í 30 ár og frá þeim kom fjöldi merkra greina. Þau fundu meðal annars frumefnið prótaktín, sem er næst á undan úrani í frumefnaröðinni.

Meitner vann einnig að ýmsum eðlisfræðirannsóknum, einkum á eiginleikum beta-geisla, en samfellt orkuróf þeirra var lengi torleyst gáta. Árið 1922 uppgötvaði hún svokölluð Auger-hrif. Orðstír Meitners óx með hverju ári og hlaut hún margvíslegar viðurkenningar. Árið 1914 var hún skipuð deildarstjóri við Kaiser-Wilhelm-Institut für Chemie (Efnafræðideild Stofnunar Vilhjálms keisara).

Árið 1934 hófst nýr kafli í kjarneðlisfræði með þremur uppgötvunum sem komu fram með stuttu millibili: Chadwick uppgötvaði nifteindina 1932, Pierre og Irene Jouliot-Curie uppgötvuðu örvaða geislavirkni 1933 og Enrico Fermi sýndi skömmu síðar fram á að mynda mátti geislavirk dótturefni af flestum frumefnum með nifteindum sem eru án hleðslu og komast því hindrunarlaust að kjörnum atómanna. Fermi beitti þessari aðferð meðal annars á úran og mynduðust þá geislavirk efni sem hann taldi vera ný frumefni með hærri sætistölu en úran, sem nefnd voru trans-úran efni á erlendum málum en hafa verið nefnd „efni handan úrans“ á íslensku. Tilvera þess konar efna var þó í raun einungis líkleg tilgáta.



Lise Meitner og Otto Hahn áttu langt og gott samstarf. Þessi mynd var tekin um 1925.

Hér blasti við áhugavert rannsóknarsvið fyrir vísindamenn með reynslu í aðskilnaði geislaefna. Næstu ár unnu Hahn og Meitner ásamt yngri efnafræðingi, Fritz Strassman (1902-1980), kappsamlega að þessum rannsóknum og birtu um þær greinar, og allt fram á haustið 1938 virtust niðurstöðurnar styðja kenningu Fermis um efni handan úrans.

Um þessar mundir var Lise Meitner komin í lífshættulega stöðu í landi nasismans. Í kjölfar kynþáttalöggjafar frá 1933 urðu Þjóðverjar af gyðingaættum nánast réttlausir í föðurlandi sínu og þeir sem gegndu opinberum störfum misstu atvinnuna. Þess má geta að bæði Hahn og Strassman voru staðfastir í andstöðu við stjórn nasista. Þúsundir vísindamanna forðuðu sér til annarra landa. Lögin snertu ekki Lise Meitner í fyrstu því hún var austurrískur ríkisborgari, en þegar Hitler innlimaði Austurríki í mars 1938 var henni ekki vært lengur í Þýskalandi. Í ágúst 1938 tókst í skipulegri aðgerð vina að koma Meitner með mikilli leynd til Hollands, en sænskur eðlisfræðingur, Nóbelsverðlaunahafinn Manne Siegbahn (1886-1978), tryggði henni síðan vinnu við nýja stofnun hans í Stokkhólmi.

Haustið 1938 birtust tvær greinar eftir Irene Joliot-Curie og samstarfsmann hennar sem beindu rannsóknunum á nýja braut. Í greinunum var skýrt frá því að við nifteindageislun úrans myndaðist geislavirkt efni sem líktist mjög frumefninu lantan, sem er nærri helmingi massaminna en úran. Hahn og Strassman voru vantrúaðir, töldu efnagreininguna ótrygga og sökktu sér nú æ dýpra í viðfangsefnið, meðal annars með bættri greiningaraðferð. Eftir ítarlega rannsókn kom í ljós að við nifteindageislun á úran mynduðust geislavirkir kjarnar nokkurra frumefna sem voru um helmingi massaminni en kjarni úrans, meðal annars barín, sem í París var talið vera lantan.

Úrankjarninn hlaut að hafa klofnað. Í grein þeirra félaga sem birtist 6. janúar 1939 stóð, stutt óvefengjanlegum rökum, að léttir kjarnar hafi myndast við geislun úransins. Þeir bentu þó ekki á hina augljósu skýringu, að úrankjarnarnir klofnuðu, en áður hafði slíkt verið talið útilokað. Þessari ráðgátu vísaði Hahn til Meitners, sem hann hafði haldið bréfasambandi við. Þann 19. desember, þegar Hahn var að ljúka við síðustu mælingarnar, skrifaði hann Meitner, sagði frá niðurstöðunum og bað hana sem eðlisfræðing að finna skýringu.



Fritz Strassmann, Lise Meitner og Otto Hahn, mynd frá 1956.

Lise Meitner var þá rétt að leggja af stað til Kungälv í Suður-Svíþjóð þar sem hún ætlaði að dveljast yfir jólin með systursyni sínum, Otto Frisch (1904-1979), sem var landflótta eðlisfræðingur og vann á stofnun Niels Bohrs í Kaupmannahöfn. Hún hafði bréfið með sér í skíðaferð fyrsta morguninn til að ræða þessa óvæntu niðurstöðu. Frisch taldi fyrst að einhver skekkja hlyti að vera í niðurstöðunum, en Meitner vissi hve vandvirkur Hahn var. Sitjandi á trjábol fundu þau saman einfalda skýringu á klofnun úrankjarnans sem byggðist á dropalíkani af atómkjarnanum sem Niels Bohr hafði sett fram. Þau sáu enn fremur að við klofnunina hlaut feiknarleg orka að losna. Þau skrifuðu nokkrum dögum síðar grein þar sem klofnun úrankjarnans var skýrð fræðilega og tveimur vikum síðar tókst Frisch að sanna þetta í tilraun og staðfesta hina miklu orkumyndun.

Fjöldi vísindamanna sneri sér nú að því að rannsaka klofnun úrankjarna. Nokkru eftir að heimsstyrjöldin skall á í september 1939 hófst í Bandaríkjunum með mikilli leynd risaátak til að smíða sprengju sem byggðist á klofnun úrankjarna. Árangurinn kom í ljós þegar atómsprengjum var varpað á Hiroshima og Nagasaki í ágúst 1945.

Hahn hlaut Nóbelsverðlaunin 1945 fyrir að uppgötva klofnun úrankjarnans, en saman hlutu þau þrjú − Hahn, Meitner og Strassman − hin virtu Enrico Fermi-verðlaun 1966.

Við Eðlisfræðistofnunina í Stokkhólmi fóru ekki fram rannsóknir á sérsviði Meitners og hún gat lítið fengist við rannsóknir þar. Eftir heimsstyrjöldina tók hún mikinn þátt í baráttunni gegn útbreiðslu kjarnavopna. Síðustu ár ævi sinnar bjó hún í Englandi, nálægt systursyni sínum, Otto Frisch. Lise Meitner lést í Cambridge 1968, þá nærri níræð.

Frekari fróðleikur á Vísindavefnum:

Myndir:

Höfundur

Páll Theodórsson (1928-2018)

eðlisfræðingur, vísindamaður emeritus við Raunvísindastofnun

Útgáfudagur

28.4.2011

Spyrjandi

Ritstjórn

Efnisorð

Tilvísun

Páll Theodórsson (1928-2018). „Hver var Lise Meitner og hvert var framlag hennar til eðlisfræðinnar?“ Vísindavefurinn, 28. apríl 2011. Sótt 24. apríl 2024. http://visindavefur.is/svar.php?id=59512.

Páll Theodórsson (1928-2018). (2011, 28. apríl). Hver var Lise Meitner og hvert var framlag hennar til eðlisfræðinnar? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=59512

Páll Theodórsson (1928-2018). „Hver var Lise Meitner og hvert var framlag hennar til eðlisfræðinnar?“ Vísindavefurinn. 28. apr. 2011. Vefsíða. 24. apr. 2024. <http://visindavefur.is/svar.php?id=59512>.

Chicago | APA | MLA

Þessi síða notar vafrakökur Nánari upplýsingar

Ég samþykki
Spyrja

Sendu inn spurningu LeiðbeiningarTil baka

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=

Senda grein til vinar

=

Hver var Lise Meitner og hvert var framlag hennar til eðlisfræðinnar?
Lise Meitner var meðal þekktustu kjarneðlisfræðinga heims á fyrri hluta 20. aldar. Þá voru breytingar á kjarna atómanna og efnaeiginleikar þeirra eitt mikilvægasta viðfangsefni eðlisfræðinga og efnafræðinga.

Meitner fæddist í Vín 1878 og voru foreldrar hennar gyðingar, faðir hennar vel stæður lögfræðingur. Stúlkum var þá meinaður aðgangur að framhaldsskólum, en hún naut einkakennslu og gat lokið stúdentsprófi. Meitner innritaðist í háskólann í Vín árið 1901, lagði þar stund á eðlisfræði undir handleiðslu Ludwig Bolzmann (1844-1906) og lauk doktorsprófi 1907.

Lise Meitner hafði fengið brennandi áhuga á rannsóknum og hélt því til framhaldsnáms í Berlín og sótti þar fyrirlestra meðal annars hjá Max Planck (1858-1947). Fyrir góð orð hans fékk hún rannsóknaraðstöðu í kjallara Efnarannsóknastofnunar háskólans, sem var undir stjórn Emils Fischers (1852-1919), Nóbelsverðlaunahafa í efnafræði, þótt hann væri lítt hrifinn af því að konur legðu fyrir sig nám í vísindum og enn síður rannsóknir. Þau skilyrði fylgdu að hún færi ekki á efri hæðina þar sem nemendur unnu að rannsóknum. Þarna vann Meitner kauplaust í 7 ár, studd af föður sínum, og af Max Planck sem tókst að útvega henni nokkra styrki. Árin 1912-1915 var hún aðstoðarmaður hans.

Skömmu eftir komuna til Berlínar tók Meitner að vinna að verkefnum með ungum efnafræðingi, Otto Hahn (1879–1968), sem hafði þegar getið sér gott orð fyrir rannsóknir á geislavirkum efnum. Samvinna þeirra hélst í 30 ár og frá þeim kom fjöldi merkra greina. Þau fundu meðal annars frumefnið prótaktín, sem er næst á undan úrani í frumefnaröðinni.

Meitner vann einnig að ýmsum eðlisfræðirannsóknum, einkum á eiginleikum beta-geisla, en samfellt orkuróf þeirra var lengi torleyst gáta. Árið 1922 uppgötvaði hún svokölluð Auger-hrif. Orðstír Meitners óx með hverju ári og hlaut hún margvíslegar viðurkenningar. Árið 1914 var hún skipuð deildarstjóri við Kaiser-Wilhelm-Institut für Chemie (Efnafræðideild Stofnunar Vilhjálms keisara).

Árið 1934 hófst nýr kafli í kjarneðlisfræði með þremur uppgötvunum sem komu fram með stuttu millibili: Chadwick uppgötvaði nifteindina 1932, Pierre og Irene Jouliot-Curie uppgötvuðu örvaða geislavirkni 1933 og Enrico Fermi sýndi skömmu síðar fram á að mynda mátti geislavirk dótturefni af flestum frumefnum með nifteindum sem eru án hleðslu og komast því hindrunarlaust að kjörnum atómanna. Fermi beitti þessari aðferð meðal annars á úran og mynduðust þá geislavirk efni sem hann taldi vera ný frumefni með hærri sætistölu en úran, sem nefnd voru trans-úran efni á erlendum málum en hafa verið nefnd „efni handan úrans“ á íslensku. Tilvera þess konar efna var þó í raun einungis líkleg tilgáta.



Lise Meitner og Otto Hahn áttu langt og gott samstarf. Þessi mynd var tekin um 1925.

Hér blasti við áhugavert rannsóknarsvið fyrir vísindamenn með reynslu í aðskilnaði geislaefna. Næstu ár unnu Hahn og Meitner ásamt yngri efnafræðingi, Fritz Strassman (1902-1980), kappsamlega að þessum rannsóknum og birtu um þær greinar, og allt fram á haustið 1938 virtust niðurstöðurnar styðja kenningu Fermis um efni handan úrans.

Um þessar mundir var Lise Meitner komin í lífshættulega stöðu í landi nasismans. Í kjölfar kynþáttalöggjafar frá 1933 urðu Þjóðverjar af gyðingaættum nánast réttlausir í föðurlandi sínu og þeir sem gegndu opinberum störfum misstu atvinnuna. Þess má geta að bæði Hahn og Strassman voru staðfastir í andstöðu við stjórn nasista. Þúsundir vísindamanna forðuðu sér til annarra landa. Lögin snertu ekki Lise Meitner í fyrstu því hún var austurrískur ríkisborgari, en þegar Hitler innlimaði Austurríki í mars 1938 var henni ekki vært lengur í Þýskalandi. Í ágúst 1938 tókst í skipulegri aðgerð vina að koma Meitner með mikilli leynd til Hollands, en sænskur eðlisfræðingur, Nóbelsverðlaunahafinn Manne Siegbahn (1886-1978), tryggði henni síðan vinnu við nýja stofnun hans í Stokkhólmi.

Haustið 1938 birtust tvær greinar eftir Irene Joliot-Curie og samstarfsmann hennar sem beindu rannsóknunum á nýja braut. Í greinunum var skýrt frá því að við nifteindageislun úrans myndaðist geislavirkt efni sem líktist mjög frumefninu lantan, sem er nærri helmingi massaminna en úran. Hahn og Strassman voru vantrúaðir, töldu efnagreininguna ótrygga og sökktu sér nú æ dýpra í viðfangsefnið, meðal annars með bættri greiningaraðferð. Eftir ítarlega rannsókn kom í ljós að við nifteindageislun á úran mynduðust geislavirkir kjarnar nokkurra frumefna sem voru um helmingi massaminni en kjarni úrans, meðal annars barín, sem í París var talið vera lantan.

Úrankjarninn hlaut að hafa klofnað. Í grein þeirra félaga sem birtist 6. janúar 1939 stóð, stutt óvefengjanlegum rökum, að léttir kjarnar hafi myndast við geislun úransins. Þeir bentu þó ekki á hina augljósu skýringu, að úrankjarnarnir klofnuðu, en áður hafði slíkt verið talið útilokað. Þessari ráðgátu vísaði Hahn til Meitners, sem hann hafði haldið bréfasambandi við. Þann 19. desember, þegar Hahn var að ljúka við síðustu mælingarnar, skrifaði hann Meitner, sagði frá niðurstöðunum og bað hana sem eðlisfræðing að finna skýringu.



Fritz Strassmann, Lise Meitner og Otto Hahn, mynd frá 1956.

Lise Meitner var þá rétt að leggja af stað til Kungälv í Suður-Svíþjóð þar sem hún ætlaði að dveljast yfir jólin með systursyni sínum, Otto Frisch (1904-1979), sem var landflótta eðlisfræðingur og vann á stofnun Niels Bohrs í Kaupmannahöfn. Hún hafði bréfið með sér í skíðaferð fyrsta morguninn til að ræða þessa óvæntu niðurstöðu. Frisch taldi fyrst að einhver skekkja hlyti að vera í niðurstöðunum, en Meitner vissi hve vandvirkur Hahn var. Sitjandi á trjábol fundu þau saman einfalda skýringu á klofnun úrankjarnans sem byggðist á dropalíkani af atómkjarnanum sem Niels Bohr hafði sett fram. Þau sáu enn fremur að við klofnunina hlaut feiknarleg orka að losna. Þau skrifuðu nokkrum dögum síðar grein þar sem klofnun úrankjarnans var skýrð fræðilega og tveimur vikum síðar tókst Frisch að sanna þetta í tilraun og staðfesta hina miklu orkumyndun.

Fjöldi vísindamanna sneri sér nú að því að rannsaka klofnun úrankjarna. Nokkru eftir að heimsstyrjöldin skall á í september 1939 hófst í Bandaríkjunum með mikilli leynd risaátak til að smíða sprengju sem byggðist á klofnun úrankjarna. Árangurinn kom í ljós þegar atómsprengjum var varpað á Hiroshima og Nagasaki í ágúst 1945.

Hahn hlaut Nóbelsverðlaunin 1945 fyrir að uppgötva klofnun úrankjarnans, en saman hlutu þau þrjú − Hahn, Meitner og Strassman − hin virtu Enrico Fermi-verðlaun 1966.

Við Eðlisfræðistofnunina í Stokkhólmi fóru ekki fram rannsóknir á sérsviði Meitners og hún gat lítið fengist við rannsóknir þar. Eftir heimsstyrjöldina tók hún mikinn þátt í baráttunni gegn útbreiðslu kjarnavopna. Síðustu ár ævi sinnar bjó hún í Englandi, nálægt systursyni sínum, Otto Frisch. Lise Meitner lést í Cambridge 1968, þá nærri níræð.

Frekari fróðleikur á Vísindavefnum:

Myndir:...