La fisión nuclear fue descubierta en diciembre de 1938 por los químicos Otto Hahn y Fritz Strassmann y los físicos Lise Meitner y Otto Robert Frisch . La fisión es una reacción nuclear o proceso de desintegración radiactiva en el que el núcleo de un átomo se divide en dos o más núcleos más pequeños y livianos y, a menudo, en otras partículas. El proceso de fisión a menudo produce rayos gamma y libera una gran cantidad de energía, incluso para los estándares energéticos de la desintegración radiactiva. Los científicos ya conocían la desintegración alfa y la desintegración beta , pero la fisión adquirió gran importancia porque el descubrimiento de que era posible una reacción nuclear en cadena condujo al desarrollo de la energía nuclear y las armas nucleares . Hahn recibió el Premio Nobel de Química en 1944 por el descubrimiento de la fisión nuclear .
Hahn y Strassmann, del Instituto de Química Kaiser Wilhelm de Berlín , bombardearon uranio con neutrones lentos y descubrieron que se había producido bario . Hahn sugirió una explosión del núcleo, pero no estaba seguro de cuál era la base física de los resultados. Informaron de sus hallazgos por correo a Meitner en Suecia , quien unos meses antes había huido de la Alemania nazi . Meitner y su sobrino Frisch teorizaron, y luego demostraron, que el núcleo de uranio se había dividido y publicaron sus hallazgos en Nature . Meitner calculó que la energía liberada por cada desintegración era de aproximadamente 200 megaelectronvoltios , y Frisch observó esto. Por analogía con la división de las células biológicas , llamó al proceso "fisión".
El descubrimiento se produjo después de cuarenta años de investigación sobre la naturaleza y las propiedades de la radiactividad y las sustancias radiactivas. El descubrimiento del neutrón por James Chadwick en 1932 creó un nuevo medio de transmutación nuclear . Enrico Fermi y sus colegas en Roma estudiaron los resultados del bombardeo de uranio con neutrones, y Fermi concluyó que sus experimentos habían creado nuevos elementos con 93 y 94 protones, que su grupo denominó ausenio y hesperio . Fermi ganó el Premio Nobel de Física en 1938 por sus "demostraciones de la existencia de nuevos elementos radiactivos producidos por la irradiación de neutrones y por su descubrimiento relacionado de las reacciones nucleares provocadas por neutrones lentos". [1] Sin embargo, no todos quedaron convencidos por el análisis de Fermi de sus resultados. Ida Noddack sugirió que en lugar de crear un nuevo elemento 93 más pesado, era concebible que el núcleo se hubiera roto en grandes fragmentos, y Aristid von Grosse sugirió que lo que el grupo de Fermi había encontrado era un isótopo de protactinio .
Esto impulsó a Hahn y Meitner, los descubridores del isótopo más estable del protactinio, a realizar una investigación de cuatro años sobre el proceso con su colega Strassmann. Después de mucho trabajo y muchos descubrimientos, determinaron que lo que estaban observando era fisión, y que los nuevos elementos que había encontrado Fermi eran productos de fisión . Su trabajo derribó creencias arraigadas en física y allanó el camino para el descubrimiento de los elementos reales 93 ( neptunio ) y 94 ( plutonio ), para el descubrimiento de la fisión en otros elementos y para la determinación del papel del uranio- Isótopo 235 en el del uranio. Niels Bohr y John Wheeler reelaboraron el modelo de la gota de líquido para explicar el mecanismo de fisión.
En los últimos años del siglo XIX, los científicos experimentaron frecuentemente con el tubo de rayos catódicos , que para entonces se había convertido en una pieza estándar del equipo de laboratorio. Una práctica común era apuntar los rayos catódicos a diversas sustancias y ver qué sucedía. Wilhelm Röntgen tenía una pantalla recubierta con platinocianuro de bario que emitiría fluorescencia cuando se expusiera a rayos catódicos. El 8 de noviembre de 1895, se dio cuenta de que, aunque su tubo de rayos catódicos no apuntaba a su pantalla, que estaba cubierta de cartón negro, la pantalla todavía emitía fluorescencia. Pronto se convenció de que había descubierto un nuevo tipo de rayos, que hoy se llaman rayos X. Al año siguiente, Henri Becquerel estaba experimentando con sales de uranio fluorescentes y se preguntaba si ellas también podrían producir rayos X. [2] El 1 de marzo de 1896 descubrió que efectivamente producían rayos, pero de un tipo diferente, e incluso cuando la sal de uranio se guardaba en un cajón oscuro, seguía produciendo una imagen intensa en una placa de rayos X, lo que indicaba que los rayos provenían del interior y no requerían una fuente de energía externa. [3]
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A diferencia del descubrimiento de Röntgen, que fue objeto de una curiosidad generalizada tanto entre los científicos como entre los profanos sobre la capacidad de los rayos X para hacer visibles los huesos dentro del cuerpo humano, el descubrimiento de Becquerel tuvo poco impacto en ese momento, y el propio Becquerel pronto pasó a otras investigaciones. [4] Marie Curie analizó muestras de tantos elementos y minerales como pudo encontrar en busca de signos de rayos Becquerel , y en abril de 1898 también los encontró en torio . Ella le dio al fenómeno el nombre de "radiactividad". [5] Junto con Pierre Curie y Gustave Bémont, comenzó a investigar la pechblenda , un mineral que contiene uranio, que resultó ser más radiactivo que el uranio que contenía. Esto indicó la existencia de elementos radiactivos adicionales. Uno era químicamente parecido al bismuto , pero fuertemente radiactivo, y en julio de 1898 publicaron un artículo en el que concluían que se trataba de un nuevo elemento, al que denominaron " polonio ". El otro era químicamente parecido al bario, y en un artículo de diciembre de 1898 anunciaron el descubrimiento de un segundo elemento hasta entonces desconocido, al que llamaron " radio ". Convencer a la comunidad científica era otra cuestión. Separar el radio del bario en el mineral resultó muy difícil. Les llevó tres años producir una décima parte de un gramo de cloruro de radio y nunca consiguieron aislar el polonio. [6]
En 1898, Ernest Rutherford observó que el torio desprendía un gas radiactivo. Al examinar la radiación, clasificó la radiación de Becquerel en dos tipos, a los que llamó radiación α (alfa) y β (beta). [7] Posteriormente, Paul Villard descubrió un tercer tipo de radiación Becquerel que, siguiendo el esquema de Rutherford, fueron llamados " rayos gamma ", y Curie observó que el radio también producía un gas radiactivo. Identificar el gas químicamente resultó frustrante; Rutherford y Frederick Soddy descubrieron que era inerte, muy parecido al argón . Posteriormente pasó a ser conocido como radón . Rutherford identificó los rayos beta como rayos catódicos (electrones) y planteó la hipótesis (y en 1909 con Thomas Royds lo demostró) de que las partículas alfa eran núcleos de helio . [8] [9] Al observar la desintegración radiactiva de los elementos, Rutherford y Soddy clasificaron los productos radiactivos según sus tasas características de desintegración, introduciendo el concepto de vida media . [8] [10] En 1903, Soddy y Margaret Todd aplicaron el término " isótopo " a átomos que eran química y espectroscópicamente idénticos pero que tenían vidas medias radiactivas diferentes. [11] [12] Rutherford propuso un modelo del átomo en el que un núcleo de protones muy pequeño, denso y con carga positiva estaba rodeado por electrones en órbita cargados negativamente (el modelo de Rutherford ). [13] Niels Bohr mejoró esto en 1913 conciliándolo con el comportamiento cuántico de los electrones (el modelo de Bohr ). [14] [15] [16]
Soddy y Kasimir Fajans observaron de forma independiente en 1913 que la desintegración alfa provocaba que los átomos se desplazaran dos lugares hacia abajo en la tabla periódica , mientras que la pérdida de dos partículas beta los devolvía a su posición original. En la reorganización resultante de la tabla periódica, el radio se colocó en el grupo II, el actinio en el grupo III, el torio en el grupo IV y el uranio en el grupo VI. Esto dejó una brecha entre el torio y el uranio. Soddy predijo que este elemento desconocido, al que se refirió (en honor a Dmitri Mendeleev ) como "ekatantalium", sería un emisor alfa con propiedades químicas similares al tantalio (ahora conocido como tantalio ). [17] [18] [19] No pasó mucho tiempo antes de que Fajans y Oswald Helmuth Göhring lo descubrieran como un producto de la desintegración de un producto emisor de beta del torio. Según la ley de desplazamiento radiactivo de Fajans y Soddy , se trataba de un isótopo del elemento faltante, al que denominaron "brevium" por su corta vida media. Sin embargo, era un emisor beta y, por tanto, no podía ser el isótopo madre del actinio. Tenía que ser otro isótopo. [17]
Dos científicos del Instituto Kaiser Wilhelm (KWI) de Berlín-Dahlem aceptaron el desafío de encontrar el isótopo perdido. Otto Hahn se había graduado como químico orgánico en la Universidad de Marburg , pero había sido investigador postdoctoral en el University College de Londres con Sir William Ramsay , y con Rutherford en la Universidad McGill , donde había estudiado isótopos radiactivos. En 1906 regresó a Alemania, donde se convirtió en asistente de Emil Fischer en la Universidad de Berlín . En McGill se había acostumbrado a trabajar estrechamente con un físico, por lo que se asoció con Lise Meitner , que había recibido su doctorado en la Universidad de Viena en 1906, y luego se había trasladado a Berlín para estudiar física con Max Planck en la Universidad Friedrich- Universidad Wilhelms . Meitner encontró a Hahn, que tenía su misma edad, menos intimidante que sus colegas mayores y más distinguidos. [20] Hahn y Meitner se trasladaron al recién creado Instituto de Química Kaiser Wilhelm en 1913, y en 1920 se habían convertido allí en jefes de sus propios laboratorios, con sus propios estudiantes, programas de investigación y equipos. [20] Los nuevos laboratorios ofrecían nuevas oportunidades, ya que los antiguos estaban demasiado contaminados con sustancias radiactivas para investigar sustancias débilmente radiactivas. Desarrollaron una nueva técnica para separar el grupo tantalio de la pechblenda, que esperaban aceleraría el aislamiento del nuevo isótopo. [17]
El trabajo fue interrumpido por el estallido de la Primera Guerra Mundial en 1914. Hahn fue llamado al ejército alemán y Meitner se convirtió en radiólogo voluntario en los hospitales del ejército austríaco. [21] Regresó al Instituto Kaiser Wilhelm en octubre de 1916. Hahn se unió a la nueva unidad de comando de gas en el Cuartel General Imperial en Berlín en diciembre de 1916 después de viajar entre los frentes occidental y oriental, Berlín y Leverkusen entre el verano de 1914 y finales de 1916. [22]
La mayoría de los estudiantes, ayudantes de laboratorio y técnicos habían sido llamados a filas, por lo que Hahn, que estuvo destinado en Berlín entre enero y septiembre de 1917, [23] y Meitner tuvieron que hacerlo todo ellos mismos. En diciembre de 1917 pudo aislar la sustancia y, después de más trabajos, pudo demostrar que efectivamente se trataba del isótopo que faltaba. Meitner presentó sus hallazgos y los de Hahn para su publicación en marzo de 1918 en el artículo científico Physikalischen Zeitschrift bajo el título Die Muttersubstanz des Actiniums; Un nuevo elemento radioactivo de larga duración . [17] [24]
Aunque Fajans y Göhring fueron los primeros en descubrir el elemento, la costumbre exigía que un elemento estuviera representado por su isótopo más longevo y abundante, y el brevium no parecía apropiado. Fajans estuvo de acuerdo con que Meitner y Hahn nombraran el elemento protactinio y le asignaran el símbolo químico Pa. En junio de 1918, Soddy y John Cranston anunciaron que habían extraído una muestra del isótopo, pero a diferencia de Hahn y Meitner no pudieron describir sus características. Reconocieron la prioridad de Hahn y Meitner y aceptaron el nombre. La conexión con el uranio seguía siendo un misterio, ya que ninguno de los isótopos de uranio conocidos se descomponía en protactinio. Permaneció sin resolver hasta que se descubrió el uranio-235 en 1929. [17] [25]
Por su descubrimiento, Hahn y Meitner fueron nominados repetidamente al Premio Nobel de Química en la década de 1920 por varios científicos, entre ellos Max Planck, Heinrich Goldschmidt y el propio Fajans. [26] [27] En 1949, la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada ( IUPAC ) nombró definitivamente al nuevo elemento protactinio y confirmó a Hahn y Meitner como descubridores. [28]
Patrick Blackett pudo lograr la transmutación nuclear de nitrógeno en oxígeno en 1925, utilizando partículas alfa dirigidas al nitrógeno. En notación moderna para los núcleos atómicos, la reacción fue:
Esta fue la primera observación de una reacción nuclear , es decir, una reacción en la que partículas de una desintegración se utilizan para transformar otro núcleo atómico. [29] En abril de 1932, Ernest Walton y John Cockcroft lograron una reacción nuclear y una transmutación nuclear totalmente artificiales , quienes utilizaron protones acelerados artificialmente contra el litio , para romper este núcleo en dos partículas alfa. La hazaña fue conocida popularmente como "división del átomo", pero no fue una fisión nuclear ; [30] [31] ya que no fue el resultado de iniciar un proceso interno de desintegración radiactiva . [32] Apenas unas semanas antes de la hazaña de Cockcroft y Walton, otro científico del Laboratorio Cavendish , James Chadwick , descubrió el neutrón , utilizando un ingenioso dispositivo elaborado con lacre , mediante la reacción del berilio con partículas alfa: [33] [34 ]
Irène Curie y Frédéric Joliot irradiaron papel de aluminio con partículas alfa y descubrieron que esto da como resultado un isótopo radiactivo de fósforo de vida corta con una vida media de alrededor de tres minutos:
que luego se descompone en un isótopo estable de silicio
Observaron que la radiactividad continuó después de que cesaron las emisiones de neutrones. No sólo habían descubierto una nueva forma de desintegración radiactiva en forma de emisión de positrones , sino que también habían transmutado un elemento en un isótopo radiactivo hasta ahora desconocido de otro, induciendo así radiactividad donde antes no la había. La radioquímica ya no se limitaba a determinados elementos pesados, sino que se extendía a toda la tabla periódica. [35] [36] [37]
Chadwick señaló que al ser eléctricamente neutros, los neutrones podrían penetrar el núcleo más fácilmente que los protones o las partículas alfa. [38] Enrico Fermi y sus colegas en Roma ( Edoardo Amaldi , Oscar D'Agostino , Franco Rasetti y Emilio Segrè) retomaron esta idea. [39] Rasetti visitó el laboratorio de Meitner en 1931, y nuevamente en 1932 después del descubrimiento del neutrón por parte de Chadwick. Meitner le mostró cómo preparar una fuente de neutrones de polonio-berilio. Al regresar a Roma, Rasetti construyó contadores Geiger y una cámara de niebla siguiendo el modelo de Meitner. Inicialmente, Fermi tenía la intención de utilizar polonio como fuente de partículas alfa, como habían hecho Chadwick y Curie. El radón era una fuente más fuerte de partículas alfa que el polonio, pero también emitía rayos beta y gamma, que causaron estragos en los equipos de detección del laboratorio. Pero Rasetti se fue de vacaciones de Pascua sin preparar la fuente de polonio-berilio, y Fermi se dio cuenta de que, dado que estaba interesado en los productos de la reacción, podía irradiar su muestra en un laboratorio y probarla en otro al final del pasillo. La fuente de neutrones fue fácil de preparar mezclándola con berilio en polvo en una cápsula sellada. Además, el radón se obtenía fácilmente; Giulio Cesare Trabacchi tenía más de un gramo de radio y estaba feliz de suministrar radón a Fermi. Con una vida media de sólo 3,82 días, de lo contrario sólo se desperdiciaría y el radio producía cada vez más. [39] [40]
Trabajando en línea de montaje, comenzaron irradiando agua y luego ascendieron en la tabla periódica a través del litio, el berilio, el boro y el carbono , sin inducir ninguna radiactividad. Cuando llegaron al aluminio y luego al flúor , obtuvieron sus primeros éxitos. La radiactividad inducida finalmente se descubrió mediante el bombardeo de neutrones de 22 elementos diferentes. [41] [42] Meitner formaba parte del grupo selecto de físicos a quienes Fermi envió por correo copias anticipadas de sus artículos, y pudo informar que había verificado sus hallazgos con respecto al aluminio, silicio, fósforo, cobre y zinc. [40] Cuando llegó una nueva copia de La Ricerca Scientifica al Instituto Niels Bohr de Física Teórica de la Universidad de Copenhague , su sobrino, Otto Frisch , como el único físico que sabía leer italiano, se vio solicitado por colegas que querían un traducción. El grupo de Roma no tenía muestras de metales de tierras raras , pero en el instituto de Bohr, George de Hevesy tenía un juego completo de sus óxidos que le había entregado la Auergesellschaft , por lo que De Hevesy y Hilde Levi llevaron a cabo el proceso con ellos. [43]
Cuando el grupo de Roma llegó al uranio, tuvo un problema: la radiactividad del uranio natural era casi tan grande como la de su fuente de neutrones. [44] Lo que observaron fue una mezcla compleja de vidas medias. Siguiendo la ley de desplazamiento, comprobaron la presencia de plomo , bismuto, radio, actinio, torio y protactinio (omitiendo los elementos cuyas propiedades químicas se desconocían), y (correctamente) no encontraron indicios de ninguno de ellos. [44] Fermi observó que la irradiación de neutrones causaba tres tipos de reacciones: emisión de una partícula alfa (n, α); emisión de protones (n, p); y emisión gamma (n, γ). Invariablemente, los nuevos isótopos se descomponían por emisión beta, lo que hacía que los elementos ascendieran en la tabla periódica. [45]
Basándose en la tabla periódica de la época, Fermi creía que el elemento 93 era ekarhenio (el elemento debajo del renio) con características similares al manganeso y al renio . Se encontró tal elemento, y Fermi concluyó tentativamente que sus experimentos habían creado nuevos elementos con 93 y 94 protones, [46] a los que denominó ausonio y hesperio . [47] [48] Los resultados se publicaron en Nature en junio de 1934. [46] Sin embargo, en este artículo Fermi advirtió que "aún no se ha llevado a cabo una búsqueda cuidadosa de partículas tan pesadas, ya que requieren para su observación que la "El producto activo debe estar en forma de una capa muy fina. Por lo tanto, parece prematuro formular hipótesis definitivas sobre la cadena de desintegraciones implicadas." [46] En retrospectiva, lo que habían detectado era de hecho un elemento desconocido similar al renio, el tecnecio , que se encuentra entre el manganeso y el renio en la tabla periódica. [44]
Leo Szilard y Thomas A. Chalmers informaron que los neutrones generados por los rayos gamma que actúan sobre el berilio eran capturados por el yodo, reacción que Fermi también había observado. Cuando Meitner repitió su experimento, descubrió que los neutrones de las fuentes de gamma-berilio eran capturados por elementos pesados como el yodo, la plata y el oro, pero no por los más ligeros como el sodio, el aluminio y el silicio. Concluyó que era más probable que se capturaran neutrones lentos que los rápidos, hallazgo que informó a Naturwissenschaften en octubre de 1934. [49] [50] Todo el mundo había estado pensando que se necesitaban neutrones energéticos, como era el caso de las partículas alfa y los protones. , pero eso era necesario para superar la barrera de Coulomb ; Los neutrones con carga neutra tenían más probabilidades de ser capturados por el núcleo si pasaban más tiempo en sus proximidades. Unos días más tarde, Fermi consideró una curiosidad que su grupo había notado: el uranio parecía reaccionar de manera diferente en diferentes partes del laboratorio; La irradiación de neutrones realizada sobre una mesa de madera indujo más radiactividad que sobre una mesa de mármol en la misma habitación. Fermi pensó en esto e intentó colocar un trozo de cera de parafina entre la fuente de neutrones y el uranio. Esto resultó en un aumento dramático de la actividad. Razonó que los neutrones se habían ralentizado por colisiones con átomos de hidrógeno en la parafina y la madera. [51] La partida de D'Agostino significó que el grupo de Roma ya no tenía un químico, y la posterior pérdida de Rasetti y Segrè redujo el grupo a solo Fermi y Amaldi, quienes abandonaron la investigación sobre la transmutación para concentrarse en explorar la física de neutrones lentos. [44]
El modelo actual del núcleo en 1934 fue el modelo de gota de líquido propuesto por primera vez por George Gamow en 1930. [52] Su modelo simple y elegante fue refinado y desarrollado por Carl Friedrich von Weizsäcker y, después del descubrimiento del neutrón, por Werner Heisenberg. en 1935 y Niels Bohr en 1936, coincidía estrechamente con las observaciones. En el modelo, los nucleones se mantenían unidos en el volumen más pequeño posible (una esfera) gracias a la fuerza nuclear fuerte , que era capaz de superar la repulsión eléctrica de Coulomb de mayor alcance entre los protones. El modelo se mantuvo en uso para ciertas aplicaciones hasta el siglo XXI, cuando atrajo la atención de los matemáticos interesados en sus propiedades, [53] [54] [55] pero en su forma de 1934 confirmó lo que los físicos pensaban que ya sabían: que los núcleos eran estáticos, y que las probabilidades de que una colisión desprendiera más que una partícula alfa eran prácticamente nulas. [56]
Fermi ganó el Premio Nobel de Física en 1938 por sus "demostraciones de la existencia de nuevos elementos radiactivos producidos por la irradiación de neutrones y por su descubrimiento relacionado de las reacciones nucleares provocadas por neutrones lentos". [1] Sin embargo, no todos quedaron convencidos por el análisis de Fermi de sus resultados. Ida Noddack sugirió en septiembre de 1934 que, en lugar de crear un elemento 93 nuevo y más pesado, que:
Se podría suponer igualmente que cuando se utilizan neutrones para producir desintegraciones nucleares, tienen lugar algunas reacciones nucleares claramente nuevas que no se han observado previamente con el bombardeo de núcleos atómicos con protones o partículas alfa. En el pasado se ha descubierto que las transmutaciones de núcleos sólo se producen con la emisión de electrones, protones o núcleos de helio, de modo que los elementos pesados cambian su masa sólo en pequeña medida para producir elementos próximos. Cuando los núcleos pesados son bombardeados por neutrones, es posible que el núcleo se rompa en varios fragmentos grandes, que por supuesto serían isótopos de elementos conocidos pero no serían vecinos del elemento irradiado. [57]
El artículo de Noddack fue leído por el equipo de Fermi en Roma, Curie y Joliot en París y Meitner y Hahn en Berlín. [44] Sin embargo, la objeción citada llega un poco más abajo y es solo una de las varias lagunas que observó en la afirmación de Fermi. [58] El modelo de gota de líquido de Bohr aún no se había formulado, por lo que no había una forma teórica de calcular si era físicamente posible que los átomos de uranio se rompieran en pedazos grandes. [59] Noddack y su marido, Walter Noddack , eran químicos de renombre que habían sido nominados al Premio Nobel de Química por el descubrimiento del renio, aunque en su momento también se vieron envueltos en una polémica por el descubrimiento del elemento 43, que llamado "masurium". El descubrimiento del tecnecio por Emilio Segrè y Carlo Perrier puso fin a su pretensión, pero no se produjo hasta 1937. Es poco probable que Meitner o Curie tuvieran algún prejuicio contra Noddack por su sexo, [60] pero Meitner no tuvo miedo de dile a Hahn Hähnchen, von Physik verstehst Du Nichts ("Querido Hahn, de física no entiendes nada"). [61] La misma actitud se extendió a Noddack, quien no propuso un modelo nuclear alternativo ni realizó experimentos para respaldar su afirmación. Aunque Noddack era una química analítica de renombre, carecía de experiencia en física para apreciar la enormidad de lo que estaba proponiendo. [58]
Noddack no fue el único crítico de la afirmación de Fermi. Aristid von Grosse sugirió que lo que Fermi había encontrado era un isótopo de protactinio. [64] [65] Meitner estaba ansiosa por investigar los resultados de Fermi, pero reconoció que se necesitaba un químico altamente calificado y quería al mejor que conocía: Hahn, aunque no habían colaborado durante muchos años. Al principio, Hahn no estaba interesado, pero la mención del protactinio por parte de von Grosse le hizo cambiar de opinión. [66] "La única pregunta", escribió más tarde Hahn, "parecía ser si Fermi había encontrado isótopos de elementos transuranianos, o isótopos del siguiente elemento inferior, el protactinio. En ese momento Lise Meitner y yo decidimos repetir los experimentos de Fermi en "Para saber si el isótopo de 13 minutos era un isótopo de protactinio o no. Fue una decisión lógica, habiendo sido los descubridores del protactinio." [67]
A Hahn y Meitner se unió Fritz Strassmann . Strassmann había recibido su doctorado en química analítica en la Universidad Técnica de Hannover en 1929, [68] y había venido al Instituto de Química Kaiser Wilhelm para estudiar con Hahn, creyendo que esto mejoraría sus perspectivas laborales. Disfrutaba tanto del trabajo y de la gente que se quedó allí después de que expiró su estipendio en 1932. Después de que el Partido Nazi llegó al poder en Alemania en 1933, rechazó una lucrativa oferta de empleo porque requería formación política y membresía en el Partido Nazi, y renunció a la Sociedad de Químicos Alemanes cuando pasó a formar parte del Frente Laboral Alemán Nazi . Como resultado, no pudo trabajar en la industria química ni obtener la habilitación necesaria para convertirse en investigador independiente en Alemania. Meitner convenció a Hahn para que contratara a Strassmann con dinero del fondo para circunstancias especiales del director. En 1935, Strassmann se convirtió en asistente con medio sueldo. Pronto se le acreditaría como colaborador de los artículos que produjeron. [69]
La Ley de 1933 para la Restauración de la Función Pública Profesional eliminó a los judíos de la función pública, que incluía la academia. Meitner nunca intentó ocultar su ascendencia judía, pero inicialmente estuvo exenta de su impacto por múltiples motivos: había trabajado antes de 1914, había servido en el ejército durante la Guerra Mundial, era ciudadana austriaca y no alemana, y el Kaiser Wilhelm El Instituto era una asociación entre el gobierno y la industria. [70] Sin embargo, fue despedida de su cátedra adjunta en la Universidad de Berlín con el argumento de que su servicio en la Primera Guerra Mundial no fue en el frente y no había completado su habilitación hasta 1922. [71] Carl Bosch , el director El presidente de IG Farben , uno de los principales patrocinadores del Instituto de Química Kaiser Wilhelm, aseguró a Meitner que su puesto allí era seguro y aceptó quedarse. [70] Meitner, Hahn y Strassmann se acercaron personalmente a medida que su política antinazi los alejaba cada vez más del resto de la organización, pero les dio más tiempo para la investigación, ya que la administración pasó a los asistentes de Hahn y Meitner. [69]
El grupo de Berlín empezó irradiando sal de uranio con neutrones de una fuente de radón-berilio similar a la que había utilizado Fermi. Lo disolvieron y le agregaron perrenato de potasio , cloruro de platino e hidróxido de sodio . Lo que quedó luego se acidificó con sulfuro de hidrógeno , lo que resultó en la precipitación de sulfuro de platino y sulfuro de renio. Fermi había observado cuatro isótopos radiactivos; el de vida más larga tenía vidas medias de 13 y 90 minutos, y se detectaron en el precipitado. Luego, el grupo de Berlín realizó pruebas de protactinio añadiendo protactinio-234 a la solución. Cuando esto se precipitó, se descubrió que estaba separado de los isótopos de vida media de 13 y 90 minutos, lo que demuestra que von Grosse estaba equivocado y que no eran isótopos de protactinio. Además, las reacciones químicas involucradas descartaron todos los elementos de la tabla periódica, desde el mercurio en adelante. [75] Pudieron precipitar la actividad de 90 minutos con sulfuro de osmio y la de 13 minutos con sulfuro de renio, lo que descartó que fueran isótopos del mismo elemento. Todo esto proporcionó pruebas contundentes de que efectivamente se trataba de elementos transuránicos, con propiedades químicas similares al osmio y al renio. [76] [77]
Fermi también había informado que los neutrones rápidos y lentos habían producido diferentes actividades. Esto indicó que se estaba produciendo más de una reacción. Cuando el grupo de Berlín no pudo replicar los hallazgos del grupo de Roma, comenzaron su propia investigación sobre los efectos de los neutrones rápidos y lentos. Para minimizar la contaminación radiactiva en caso de accidente, se llevaron a cabo diferentes fases en diferentes salas, todas ellas en la sección Meitner de la planta baja del Instituto Kaiser Wilhelm. En un laboratorio se realizó la irradiación de neutrones, en otro la separación química y en un tercero se realizaron mediciones. El equipo que utilizaron era sencillo y en su mayoría hecho a mano. [78]
En marzo de 1936, habían identificado diez vidas medias diferentes, con distintos grados de certeza. Para explicarlos, Meitner tuvo que plantear la hipótesis de una nueva clase de reacción (n, 2n) y la desintegración alfa del uranio, de las cuales ninguna de las dos se había informado antes y para las cuales faltaba evidencia física. Entonces, mientras Hahn y Strassmann perfeccionaban sus procedimientos químicos, Meitner ideó nuevos experimentos para arrojar más luz sobre los procesos de reacción. En mayo de 1937, publicaron informes paralelos, uno en Zeitschrift für Physik con Meitner como autor principal y otro en Chemische Berichte con Hahn como autor principal. [78] [79] [80] Hahn concluyó el suyo afirmando enfáticamente: Vor allem steht ihre chemische Verschiedenheit von allen bisher bekannten Elementen außerhalb jeder Diskussion ("Sobre todo, su distinción química de todos los elementos previamente conocidos no necesita más discusión". [ 80] ) Meitner estaba cada vez más inseguro. Ahora habían construido tres reacciones (n, γ):
Meitner estaba seguro de que tenían que ser reacciones (n, γ), ya que los neutrones lentos carecían de energía para desprender protones o partículas alfa. Consideró la posibilidad de que las reacciones fueran de diferentes isótopos de uranio; se conocían tres: uranio-238, uranio-235 y uranio-234. Sin embargo, cuando calculó la sección transversal de neutrones , era demasiado grande para ser otra cosa que el isótopo más abundante, el uranio-238. Concluyó que debía ser un caso de isomería nuclear , que había sido descubierta en el protactinio por Hahn en 1922. La isomería nuclear había recibido una explicación física de von Weizsäcker, que había sido asistente de Meitner en 1936, pero que desde entonces había asumido un puesto en el Instituto Kaiser Wilhelm de Física. Los diferentes isómeros nucleares del protactinio tenían diferentes vidas medias, y este también podría ser el caso del uranio, pero de ser así, de alguna manera estaba siendo heredado por los productos hijo y nieta, lo que parecía llevar el argumento hasta el punto de ruptura. Luego estaba la tercera reacción, una (n, γ), que ocurrió sólo con neutrones lentos. [81] Por lo tanto, Meitner terminó su informe con una nota muy diferente a la de Hahn, informando que: "El proceso debe ser la captura de neutrones por el uranio-238, lo que conduce a tres núcleos isoméricos de uranio-239. Este resultado es muy difícil de conciliar con conceptos actuales del núcleo." [79] [82]
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Después de esto, el grupo de Berlín pasó a trabajar con torio, como dijo Strassmann, "para recuperarse del horror del trabajo con uranio". [83] Sin embargo, no era más fácil trabajar con torio que con uranio. Para empezar, tenía un producto de desintegración, el radiotorio (228
90Th ) que superó la actividad inducida por neutrones más débiles. Pero Hahn y Meitner tenían una muestra de la que habían eliminado periódicamente su isótopo madre, el mesotorio (228
88Ra ), durante un período de varios años, permitiendo que el radiotorio se desintegre. Incluso entonces, era aún más difícil trabajar con él porque sus productos de desintegración inducida por la irradiación de neutrones eran isótopos de los mismos elementos producidos por la propia desintegración radiactiva del torio. Lo que encontraron fueron tres series de desintegración diferentes, todas ellas emisores alfa, una forma de desintegración que no se encuentra en ningún otro elemento pesado y para la cual Meitner una vez más tuvo que postular múltiples isómeros. Sí encontraron un resultado interesante: estas series de desintegración (n, α) ocurrieron simultáneamente cuando la energía de los neutrones incidentes era inferior a 2,5 MeV ; cuando tenían más, se formó una reacción (n, γ)233
90Esto fue favorecido. [84]
En París, Irene Curie y Pavel Savitch también se propusieron replicar los hallazgos de Fermi. En colaboración con Hans von Halban y Peter Preiswerk, irradiaron torio y produjeron el isótopo con una vida media de 22 minutos que había observado Fermi. En total, el grupo de Curie detectó ocho vidas medias diferentes en el torio irradiado. Curie y Savitch detectaron una sustancia radiactiva con una vida media de 3,5 horas. [44] [38] [85] El grupo de París propuso que podría ser un isótopo de torio. Meitner pidió a Strassmann, que ahora hacía la mayor parte del trabajo de química, que lo comprobara. No detectó señales de torio. Meitner escribió a Curie con sus resultados y sugirió una retractación silenciosa. [86] No obstante, Curie persistió. Investigaron la química y descubrieron que la actividad de 3,5 horas provenía de algo que parecía ser químicamente similar al lantano (que en realidad lo era), que intentaron aislar sin éxito con un proceso de cristalización fraccionada . (Es posible que su precipitado estuviera contaminado con itrio , que es químicamente similar). Al utilizar contadores Geiger y omitir la precipitación química, Curie y Savitch detectaron la vida media de 3,5 horas en el uranio irradiado. [87]
Con el Anschluss , la unificación de Alemania con Austria el 12 de marzo de 1938, Meitner perdió su ciudadanía austriaca. [88] James Franck se ofreció a patrocinar su inmigración a los Estados Unidos, y Bohr le ofreció un lugar temporal en su instituto, pero cuando fue a la embajada danesa para obtener una visa, le dijeron que Dinamarca ya no reconocía su pasaporte austriaco como válido. . [89] El 13 de julio de 1938, Meitner partió hacia los Países Bajos con el físico holandés Dirk Coster . Antes de irse, Otto Hahn le regaló un anillo de diamantes que había heredado de su madre para venderlo si fuera necesario. Llegó a un lugar seguro, pero sólo con su ropa de verano. Meitner dijo más tarde que se fue de Alemania para siempre con 10 marcos en su bolso. Con la ayuda de Coster y Adriaan Fokker , voló a Copenhague, donde fue recibida por Frisch y se quedó con Niels y Margrethe Bohr en su casa de vacaciones en Tisvilde . El 1 de agosto tomó el tren a Estocolmo , donde la recibió Eva von Bahr . [90]
El grupo de París publicó sus resultados en septiembre de 1938. [87] Hahn descartó el isótopo con una vida media de 3,5 horas como contaminación, pero después de observar los detalles de los experimentos del grupo de París y las curvas de desintegración, Strassmann se preocupó. Decidió repetir el experimento, utilizando su método más eficaz para separar el radio. Esta vez, encontraron lo que pensaban que era radio, que Hahn sugirió que era el resultado de dos desintegraciones alfa:
A Meitner esto le resultaba muy difícil de creer. [91] [92]
En noviembre, Hahn viajó a Copenhague, donde se reunió con Bohr y Meitner. Le dijeron que estaban muy descontentos con los isómeros de radio propuestos. Siguiendo instrucciones de Meitner, Hahn y Strassmann comenzaron a rehacer los experimentos, incluso cuando Fermi estaba recogiendo su Premio Nobel en Estocolmo. [93] Con la ayuda de Clara Lieber e Irmgard Bohne, aislaron los tres isótopos de radio (verificados por sus vidas medias) y utilizaron cristalización fraccionada para separarlos del portador de bario añadiendo cristales de bromuro de bario en cuatro pasos. Dado que el radio precipita preferentemente en una solución de bromuro de bario, en cada paso la fracción extraída contendría menos radio que la anterior. Sin embargo, no encontraron diferencias entre cada una de las fracciones. En caso de que su proceso tuviera algún defecto, lo verificaban con isótopos de radio conocidos; el proceso estuvo bien. El 19 de diciembre, Hahn le escribió a Meitner informándole que los isótopos de radio se comportaban químicamente como el bario. Ansiosos por terminar antes de las vacaciones de Navidad, Hahn y Strassmann presentaron sus conclusiones a Naturwissenschaften el 22 de diciembre sin esperar la respuesta de Meitner. [94] Hahn entendió que se había producido una "explosión" de los núcleos atómicos, [95] [96] pero no estaba seguro de esa interpretación. Hahn concluye el artículo en "Naturwissenschaften" diciendo: "Como químicos... deberíamos sustituir Ra, Ac, Th por los símbolos Ba, La, Ce. Como 'químicos nucleares' bastante cercanos a la física, todavía no podemos decidirnos a aceptar esto paso que contradice toda experiencia previa en física." [97]
Frisch normalmente celebraba la Navidad con Meitner en Berlín, pero en 1938 aceptó una invitación de Eva von Bahr para pasarla con su familia en Kungälv , y Meitner le pidió a Frisch que la acompañara allí. Meitner recibió la carta de Hahn describiendo su prueba química de que parte del producto del bombardeo de uranio con neutrones era bario. El bario tenía una masa atómica un 40% menor que el uranio, y ningún método de desintegración radiactiva conocido anteriormente podía explicar una diferencia tan grande en la masa del núcleo. [98] [99]
Sin embargo, inmediatamente respondió a Hahn para decirle: "En este momento, la suposición de una ruptura tan completa me parece muy difícil, pero en la física nuclear hemos experimentado tantas sorpresas que no se puede decir incondicionalmente: 'Es imposible'. .'" [100] Meitner consideró que Hahn era un químico demasiado cuidadoso como para cometer un error elemental, pero encontró que los resultados eran difíciles de explicar. Todas las reacciones nucleares que se habían documentado implicaban la extracción de protones o partículas alfa del núcleo. Romperlo parecía mucho más difícil. Sin embargo, el modelo de gota de líquido que había postulado Gamow sugería la posibilidad de que un núcleo atómico pudiera alargarse y superar la tensión superficial que lo mantenía unido. [101]
Según Frisch:
En ese momento nos sentamos los dos en el tronco de un árbol (toda esa discusión había tenido lugar mientras caminábamos por el bosque en la nieve, yo con los esquís puestos, Lise Meitner haciendo valer su afirmación de que podía caminar igual de rápido sin ellos), y comencé a calcular en trozos de papel. Descubrimos que la carga de un núcleo de uranio era lo suficientemente grande como para superar casi por completo el efecto de la tensión superficial; por lo tanto, el núcleo de uranio podría parecerse a una gota inestable y muy tambaleante, lista para dividirse a la menor provocación, como el impacto de un solo neutrón.
Pero había otro problema. Después de la separación, las dos gotas se separarían por su repulsión eléctrica mutua y adquirirían una gran velocidad y, por tanto, una energía muy grande, alrededor de 200 MeV en total; ¿De dónde podría venir esa energía? Afortunadamente, Lise Meitner recordó la fórmula empírica para calcular las masas de los núcleos y descubrió que los dos núcleos formados por la división de un núcleo de uranio serían más ligeros que el núcleo de uranio original en aproximadamente una quinta parte de la masa de un protón. Ahora cada vez que desaparece masa se crea energía, según la fórmula de Einstein , y una quinta parte de la masa de un protón equivalía justamente a 200 MeV. Así que aquí estaba la fuente de esa energía; ¡todo encajaba! [101]
Meitner y Frisch habían interpretado correctamente los resultados de Hahn en el sentido de que el núcleo de uranio se había dividido aproximadamente por la mitad. Las dos primeras reacciones que observó el grupo de Berlín fueron elementos ligeros creados por la ruptura de núcleos de uranio; el tercero, el de 23 minutos, fue una decadencia en el elemento real 93. [102] Al regresar a Copenhague, Frisch informó a Bohr, quien se dio una palmada en la frente y exclamó "¡Qué idiotas hemos sido!" [103] Bohr prometió no decir nada hasta que tuvieran un artículo listo para su publicación. Para acelerar el proceso, decidieron enviar una nota de una página a Nature . En ese momento, la única evidencia que tenían era el bario. Lógicamente, si se formó bario, el otro elemento debía ser criptón , [104] aunque Hahn creía erróneamente que las masas atómicas debían sumar 239 en lugar de que los números atómicos sumaran 92, y pensó que era masurio (tecnecio), y por eso no lo comprobó: [105]
A través de una serie de llamadas telefónicas de larga distancia, Meitner y Frisch idearon un experimento simple para reforzar su afirmación: medir el retroceso de los fragmentos de fisión, utilizando un contador Geiger con el umbral establecido por encima del de las partículas alfa. Frisch realizó el experimento el 13 de enero de 1939 y encontró los pulsos causados por la reacción tal como lo habían predicho. [104] Decidió que necesitaba un nombre para el proceso nuclear recién descubierto. Habló con William A. Arnold, un biólogo estadounidense que trabajaba con De Hevesy y le preguntó cómo llamaban los biólogos al proceso mediante el cual las células vivas se dividían en dos células. Arnold le dijo que los biólogos lo llamaban fisión . Frisch luego aplicó ese nombre al proceso nuclear en su artículo. [106] Frisch envió por correo tanto la nota de autoría conjunta sobre la fisión como su artículo sobre el experimento de retroceso a Nature el 16 de enero de 1939; el primero apareció impreso el 11 de febrero y el segundo el 18 de febrero. [107] [108] En su segunda publicación sobre la fisión nuclear en febrero de 1939, Hahn y Strassmann utilizaron el término Uranspaltung (fisión del uranio) por primera vez y predijeron la existencia y liberación de neutrones adicionales durante el proceso de fisión, abriendo el posibilidad de una reacción nuclear en cadena . [109]
Antes de partir hacia los Estados Unidos el 7 de enero de 1939 con su hijo Erik para asistir a la Quinta Conferencia de Washington sobre Física Teórica, Bohr le prometió a Frisch que no mencionaría la fisión hasta que los artículos aparecieran impresos, pero durante el cruce del Atlántico en el SS Drottningholm . Bohr discutió el mecanismo de fisión con Leon Rosenfeld y no le informó que la información era confidencial. A su llegada a la ciudad de Nueva York el 16 de enero, fueron recibidos por Fermi y su esposa Laura Capon , y por John Wheeler , que había sido miembro del Instituto Bohr en 1934-1935. Dio la casualidad de que esa noche había una reunión del Physics Journal Club de la Universidad de Princeton , y cuando Wheeler preguntó a Rosenfeld si tenía alguna noticia que informar, Rosenfeld se las contó. [110] Un Bohr avergonzado envió una nota a Nature defendiendo el reclamo de Meitner y Frisch sobre la prioridad del descubrimiento. [111] A Hahn le molestó que, si bien Bohr mencionaba su trabajo y el de Strassmann en la nota, citaba sólo a Meitner y Frisch. [112]
Rápidamente se difundió la noticia del nuevo descubrimiento, que se consideró correctamente como un efecto físico completamente nuevo con grandes posibilidades científicas (y potencialmente prácticas). Isidor Isaac Rabi y Willis Lamb , dos físicos de la Universidad de Columbia que trabajaban en Princeton, escucharon la noticia y la llevaron de regreso a Columbia. Rabi dijo que le dijo a Fermi; Fermi le dio crédito a Lamb. Para Fermi la noticia fue una profunda vergüenza, ya que los elementos transuránicos por los que había sido galardonado en parte con el Premio Nobel no eran en absoluto elementos transuránicos, sino productos de fisión . Añadió una nota a pie de página en este sentido en su discurso de aceptación del Premio Nobel. Poco después, Bohr fue de Princeton a Columbia para ver a Fermi. Al no encontrar a Fermi en su oficina, Bohr bajó al área del ciclotrón y encontró a Herbert L. Anderson . Bohr lo agarró por el hombro y le dijo: "Joven, déjame explicarte algo nuevo y apasionante en física". [113]
Para muchos científicos de Columbia estaba claro que debían intentar detectar la energía liberada en la fisión nuclear del uranio a partir del bombardeo de neutrones. El 25 de enero de 1939, un grupo de la Universidad de Columbia llevó a cabo el primer experimento de fisión nuclear en los Estados Unidos, [114] que se realizó en el sótano de Pupin Hall . El experimento consistió en colocar óxido de uranio dentro de una cámara de ionización , irradiarlo con neutrones y medir la energía así liberada. Al día siguiente, comenzó en Washington, DC la Quinta Conferencia de Washington sobre Física Teórica , bajo los auspicios conjuntos de la Universidad George Washington y la Institución Carnegie de Washington . A partir de ahí, las noticias sobre la fisión nuclear se difundieron aún más, lo que fomentó muchas más demostraciones experimentales. [115]
Bohr y Wheeler revisaron el modelo de la gota de líquido para explicar el mecanismo de la fisión nuclear, con notable éxito. [116] Su artículo apareció en Physical Review el 1 de septiembre de 1939, el día en que Alemania invadió Polonia , iniciando la Segunda Guerra Mundial en Europa. [117] A medida que los físicos experimentales estudiaron la fisión, descubrieron resultados más desconcertantes. George Placzek preguntó a Bohr por qué el uranio se fisionaba con neutrones tanto muy rápidos como muy lentos. Al ir a una reunión con Wheeler, Bohr tuvo la idea de que la fisión a bajas energías se debía al isótopo de uranio-235, mientras que a altas energías se debía principalmente al isótopo de uranio-238, mucho más abundante . [118] Esto se basó en las mediciones de Meitner de 1937 de las secciones transversales de captura de neutrones. [119] Esto se verificaría experimentalmente en febrero de 1940, después de que Alfred Nier fuera capaz de producir suficiente uranio-235 puro para que John R. Dunning , Aristid von Grosse y Eugene T. Booth lo probaran. [111]
Otros científicos reanudaron la búsqueda del esquivo elemento 93, que parecía sencilla, ya que ahora sabían que era el resultado de su vida media de 23 minutos. En el Laboratorio de Radiación de Berkeley, California , Emilio Segrè y Edwin McMillan utilizaron el ciclotrón para crear el isótopo. Luego detectaron una actividad beta con una vida media de dos días, pero tenía características químicas de elementos de tierras raras y se suponía que el elemento 93 tenía una química similar a la del renio. Por lo tanto, se pasó por alto como un producto más de la fisión. Pasó otro año antes de que McMillan y Philip Abelson determinaran que el elemento con vida media de dos días era el del esquivo elemento 93, al que denominaron " neptunio ". Allanaron el camino para el descubrimiento por parte de Glenn Seaborg , Emilio Segrè y Joseph W. Kennedy del elemento 94, al que denominaron " plutonio " en 1941. [120] [121]
Otra vía de investigación, encabezada por Meitner, fue determinar si otros elementos podían fisionarse después de ser irradiados con neutrones. Pronto se determinó que el torio y el protactinio sí podían hacerlo. También se midieron la cantidad de energía liberada. [20] Hans von Halban, Frédéric Joliot-Curie y Lew Kowarski demostraron que el uranio bombardeado por neutrones emitía más neutrones de los que absorbía, lo que sugiere la posibilidad de una reacción nuclear en cadena. [122] Fermi y Anderson también lo hicieron unas semanas más tarde. [123] [124] Para muchos científicos era evidente que, al menos en teoría, se podía crear una fuente de energía extremadamente poderosa, aunque la mayoría todavía consideraba que una bomba atómica era imposible. [125]
Tanto Hahn como Meitner habían sido nominados muchas veces para el premio Nobel de química y física, incluso antes del descubrimiento de la fisión nuclear, por sus trabajos sobre isótopos radiactivos y protactinio. Siguieron varias nominaciones más por el descubrimiento de la fisión entre 1940 y 1943. [26] [27] Las nominaciones al Premio Nobel fueron examinadas por comités de cinco, uno para cada premio. Aunque tanto Hahn como Meitner recibieron nominaciones por física, la radiactividad y los elementos radiactivos se habían considerado tradicionalmente como dominio de la química, por lo que el Comité Nobel de Química evaluó las nominaciones en 1944. [126]
El comité recibió informes de Theodor Svedberg en 1941 y Arne Westgren en 1942. Estos químicos quedaron impresionados por el trabajo de Hahn, pero sintieron que el trabajo experimental de Meitner y Frisch no era extraordinario. No entendían por qué la comunidad física consideraba su trabajo fundamental. En cuanto a Strassmann, aunque su nombre aparecía en los documentos, existía una política de larga data de otorgar premios al científico de mayor rango en una colaboración. En 1944, el Comité Nobel de Química votó a favor de recomendar que se concediera solo a Hahn el Premio Nobel de Química de 1944. [126] Sin embargo, a los alemanes se les había prohibido aceptar premios Nobel después de que el Premio Nobel de la Paz fuera otorgado a Carl von Ossietzky en 1936. [127] La recomendación del comité fue rechazada por la Real Academia Sueca de Ciencias , que decidió aplazar el premio por un año. [126]
La guerra había terminado cuando la Academia reconsideró el premio en septiembre de 1945. El Comité Nobel de Química se había vuelto ahora más cauteloso, ya que era evidente que muchas investigaciones habían sido realizadas en secreto por el Proyecto Manhattan en los Estados Unidos, y sugirió aplazar un año más el Premio Nobel de Química de 1944. La academia se dejó convencer por Göran Liljestrand , quien argumentó que era importante para la academia afirmar su independencia de los aliados de la Segunda Guerra Mundial y otorgar el Premio Nobel de Química a un alemán, [128] como lo había hecho después de la Guerra Mundial. Yo cuando se lo había concedido a Fritz Haber . Por tanto, Hahn se convirtió en el único ganador del Premio Nobel de Química de 1944 "por su descubrimiento de la fisión de los núcleos pesados". [129]
Meitner escribió en una carta a su amiga Birgit Broomé-Aminoff el 20 de noviembre de 1945:
Seguramente Hahn merecía plenamente el Premio Nobel de Química. Realmente no hay duda al respecto. Pero creo que Otto Robert Frisch y yo contribuimos con algo nada despreciable al esclarecimiento del proceso de fisión del uranio: cómo se origina y por qué produce tanta energía, y eso era algo muy lejano a Hahn. Por eso me pareció un poco injusto que en los periódicos me llamaran Mitarbeiterin [ subordinado] de Hahn en el mismo sentido que Strassmann. [130]
En 1946, el Comité Nobel de Física examinó las nominaciones para Meitner y Frisch recibidas de Max von Laue , Niels Bohr, Oskar Klein , Egil Hylleraas y James Franck. Los informes fueron escritos para el comité por Erik Hulthén, quien ocupó la cátedra de física experimental en la Universidad de Estocolmo , en 1945 y 1946. Hulthén argumentó que la física teórica debería considerarse digna de premio sólo si inspiraba grandes experimentos. No se entendió el papel de Meitner y Frisch al ser los primeros en comprender y explicar la fisión. También puede haber factores personales: al presidente del comité, Manne Siegbahn , no le agradaba Meitner y tenía una rivalidad profesional con Klein. [126] [131] Meitner y Frisch continuarían siendo nominados regularmente durante muchos años, pero nunca recibirían un Premio Nobel. [27] [126] [132]
Al final de la guerra en Europa, Hahn fue detenido y encarcelado en Farm Hall con otros nueve científicos de alto nivel, todos los cuales, excepto Max von Laue, habían estado involucrados en el programa de armas nucleares alemán , y todos, excepto Hahn y Paul Harteck, estaban físicos. Fue aquí donde conocieron la noticia de los bombardeos atómicos de Hiroshima y Nagasaki . No dispuestos a aceptar que estaban años por detrás de los estadounidenses y sin saber que sus conversaciones estaban siendo grabadas, muchos de ellos dijeron en las conversaciones que, en primer lugar, nunca habían querido que su programa de armas nucleares tuviera éxito. Hahn no les creyó. Hahn todavía estaba allí cuando se anunció su premio Nobel en noviembre de 1945. Los científicos de Farm Hall pasarían el resto de sus vidas intentando rehabilitar la imagen de la ciencia alemana que había quedado empañada por el período nazi. [133] [134] Detalles incómodos como los miles de trabajadoras esclavas del campo de concentración de Sachsenhausen que extraían mineral de uranio para sus experimentos fueron barridos bajo la alfombra. [135]
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Para Hahn, esto implicaba necesariamente hacer valer su afirmación del descubrimiento de la fisión para él mismo, para la química y para Alemania. Usó su discurso de aceptación del Premio Nobel para afirmar esta narrativa, [133] [134] por lo que mencionó la participación de Meitner y Straßmann en su conferencia Nobel. El mensaje de Hahn resonó fuertemente en Alemania, donde era reverenciado como el proverbial buen alemán , un hombre decente que había sido un acérrimo oponente del régimen nazi, pero que había permanecido en Alemania, donde se había dedicado a la ciencia pura. Como presidente de la Sociedad Max Planck de 1946 a 1960, proyectó una imagen de la ciencia alemana intacta en brillo y no contaminada por el nazismo ante una audiencia que quería creerla. [74] Después de la Segunda Guerra Mundial, Hahn se pronunció firmemente en contra del uso de la energía nuclear con fines militares. Consideró que la aplicación de sus descubrimientos científicos a tales fines era un mal uso o incluso un delito. Lawrence Badash escribió: "Su reconocimiento en tiempos de guerra de la perversión de la ciencia para la construcción de armas y su actividad de posguerra en la planificación de la dirección de los esfuerzos científicos de su país ahora lo inclinaban cada vez más hacia ser un portavoz de la responsabilidad social". [136]
Por el contrario, inmediatamente después de la guerra, Meitner y Frisch fueron aclamados como los descubridores de la fisión en los países de habla inglesa. Japón era visto como un estado títere de Alemania y la destrucción de Hiroshima y Nagasaki como una justicia poética por la persecución del pueblo judío. [137] [138] En enero de 1946, Meitner realizó una gira por los Estados Unidos, donde dio conferencias y recibió títulos honoríficos . Asistió a un cóctel para la teniente general Leslie Groves , directora del Proyecto Manhattan (quien le dio el mérito exclusivo del descubrimiento de la fisión en sus memorias de 1962), y fue nombrada Mujer del Año por el Women's National Press Club . En la recepción de este premio se sentó junto al presidente de los Estados Unidos , Harry S. Truman . Pero a Meitner no le gustaba hablar en público, especialmente en inglés, ni le gustaba el papel de una celebridad, y rechazó la oferta de una cátedra visitante en Wellesley College . [139] [140] Hahn nominó a Meitner y Frisch para el Premio Nobel de Física en 1948. [141] Él y Meitner siguieron siendo amigos cercanos después de la guerra. [142]
En 1966, la Comisión de Energía Atómica de Estados Unidos otorgó conjuntamente el Premio Enrico Fermi a Hahn, Strassmann y Meitner por su descubrimiento de la fisión. La ceremonia se celebró en el palacio Hofburg de Viena. [143] Era la primera vez que el Premio Enrico Fermi se otorgaba a no estadounidenses y la primera vez que se entregaba a una mujer. [144] El diploma de Meitner llevaba las palabras: "Por la investigación pionera en las radiactividades naturales y los extensos estudios experimentales que conducen al descubrimiento de la fisión". [145] El diploma de Hahn era ligeramente diferente: "Por la investigación pionera en las radiactividades naturales y extensos estudios experimentales que culminaron en el descubrimiento de la fisión". [146] Hahn y Strassmann estuvieron presentes, pero Meitner estaba demasiado enfermo para asistir, por lo que Frisch aceptó el premio en su nombre. [147]
Durante las celebraciones combinadas en Alemania del centenario de Einstein, Hahn, Meitner y von Laue en 1978, la narrativa de Hahn sobre el descubrimiento de la fisión comenzó a desmoronarse. Hahn y Meitner habían muerto en 1968, pero Strassmann todavía estaba vivo, y afirmó la importancia de su química analítica y la física de Meitner en el descubrimiento, y su papel como algo más que simples asistentes. En 1981, un año después de su muerte, apareció una biografía detallada de Strassmann, y en 1986 apareció una biografía premiada de Meitner para jóvenes adultos. Los científicos cuestionaron el enfoque centrado en la química, los historiadores cuestionaron la narrativa aceptada del período nazi y las feministas vieron a Meitner como otro ejemplo más del efecto Matilda , donde una mujer había sido retocada con aerógrafo de las páginas de la historia. En 1990, Meitner había regresado a la narrativa, aunque su papel seguía siendo controvertido, particularmente en Alemania. [74]
Weizsäcker , colega de Hahn y Meitner durante su estancia en Berlín, y compañero de prisión de Hahn en Farm Hall, apoyó firmemente el papel de Hahn en el descubrimiento de la fisión nuclear. [96] Le dijo a una audiencia que se había reunido para la ceremonia de inclusión de un busto de Meitner en el Ehrensaal (Salón de la Fama) en el Deutsches Museum de Munich el 4 de julio de 1991 que ni Meitner ni la física habían contribuido al descubrimiento de la fisión, lo cual, declaró, era "un descubrimiento de Hahn y no de Lise Meitner". [74]
