Uutiset Hiroshiman ja Nagasakin pommituksista aiheuttivat uraanin halkeamisen keksijälle Otto Hahnille niin järkytyksen, että hänen ystäviensä täytyi olla päivystyksessä ympäri vuorokauden itsemurhan pelossa.
Otto Hahn syntyi 8. maaliskuuta 1879 Frankfurt am Mainissa. Hänen isänsä oli käsityöläinen, sitten hänestä tuli pienen tehtaan omistaja ja kaupunginvaltuuston varajäsen. Perhe ei elänyt köyhyydessä, mutta neljästä pojasta vain vanhin Karl pystyi lähettämään kuntosalille. Kolme nuorinta ja nuorin Otto menivät ammattikouluun.
Teini -ikäisenä Gan kiinnostui spiritualismista. Mutta lukiessaan monia okkultistisia kirjoituksia hän vakuuttui niiden merkityksettömyydestä eikä palannut niihin. Ehkä juuri silloin hän kehitti syvää epäluottamusta kaikenlaiseen spekulatiiviseen tietoon, joka uhmaa objektiivista todentamista. Gan oli koko elämänsä välinpitämätön metafyysisille ja uskonnollisille kysymyksille.
Hänen todelliset intressinsä selvitettiin myöhään. Elossa, kekseliäs kepponen, Otto ei juurikaan ajatellut ammatinvalintaa. Hän päätti tulla kemistiksi vain vanhemmassa luokassaan tuolloin kuuluisan tutkijan M. Freundin luentojen vaikutuksesta.
Vuonna 1897 Hahn tuli Marburgin yliopistoon, vuonna 1901 hän puolusti väitöskirjaansa orgaanisesta kemiasta. Yliopistoa seurasi asepalvelus, josta Otto ei osoittanut pienintäkään intoa. Pian palvelun jälkeen erään tehtaan johto päättää palkata hyvin koulutetun ja hyväntapaisen nuoren miehen työskentelemään ulkomailla. Vuonna 1904 Hahn meni Lontooseen ja aikoi samalla opiskella kemiaa V. Ramsayn kanssa.
Ramsay tutki tuolloin radioaktiivisia alkuaineita ja neuvoi Ottoa hankkimaan voimakkaan radiumivalmisteen bariumsuolasta. Kokeilun tulos määräsi kaikki Ghanan jatkotoimet. Aloitteleva noviisi, yllättäen itselleen ja kollegoilleen, löysi uuden radioaktiivisen aineen, jota hän kutsui radiotoriumiksi. Kuuden kuukauden kuluttua Lontoossa oleskelunsa päättyi, Ramsay ehdotti, että Ghan luopuisi teollisesta työstä ja omistautuisi kokonaan uudelle, vähän tunnetulle alalle - radiokemialle. Siten alkoi uusi ajanjakso Otto Hahnin elämässä, joka vielä ajautui virran mukana. Syvällä sisimmässään hän piti itseoppimistaan ja päätti suorittaa harjoittelun radioaktiivisuuden johtavan tutkijan E. Rutherfordin kanssa ennen paluuta Berliiniin. Oton suhde tieteeseen on aina ollut vapaa oman edun nimistä. Lisäksi hän työskenteli noina vuosina ilmaiseksi Rutherfordin palveluksessa: kursseja ei ollut, eikä harjoittelijoilla ollut oikeutta stipendiin. Hän sai ensimmäisen kokopäiväisen tehtävänsä 33-vuotiaana. Ennen sitä hänen vanhempansa ja veljensä tukivat häntä ja maksoivat myös kokeiden kustannukset.
Rutherford otti Ghanan ystävällisesti vastaan, mutta totesi, ettei usko radiotoriumin olemassaoloon. Vastauksena Otto teki samanlaisia kokeita muiden aineiden kanssa, jotka emittoivat alfahiukkasia, ja löysi toisen aineen - torium C: n, sitten radioaktiinin. Montrealissa, lähellä Rutherfordia, Hahn vihdoin päätti sitoutua radioaktiivisuuden tutkimukseen. Ja asia ei ole niinkään siinä, että täällä hän tutustui fyysisiin ongelmiin ja menetelmiin, kuten viestinnässä Rutherfordin kanssa. Loistavasta, demokraattisesta ja usein meluisasta Rutherfordista, ei vähäisimpäänkään kuin arvokkaat saksalaiset professorit, tuli Otto -ideaali. Ja laboratorioympäristöstä, työn vakavuudesta, vapaasta keskustelusta, tuomitsemattomuudesta ja avoimesta virheiden tunnustamisesta tuli malli nuorelle tutkijalle, jonka saavuttamiseksi hän myöhemmin pyrki instituutissaan.
Palattuaan Berliiniin vuonna 1906 Hahn tuli Berliinin yliopiston kemian laboratorioon professori Z. Fischerin valvonnassa. Fischer piti vanhaa orgaanista kemistiä tutkijan luotettavimpana välineenä "omaa nenäänsä" eikä laskuria, joka rekisteröi salaperäisiä säteitä. Toisaalta Hahn ystävystyi nopeasti nuorten Berliinin fyysikoiden kanssa. Täällä 28. syyskuuta 1907 hän, kekseliäs kemisti, tapasi teoreettisen fyysikon Lise Meitnerin. Siitä lähtien he ovat työskennelleet yhdessä kolmen vuosikymmenen ajan. Hahn-Meitner-yhdistelmästä on tullut yksi atomitutkimuksen menestyneimmistä ja hedelmällisimmistä.
Otto Hahn ja Lise Meitner
Vuonna 1912 Hahn siirtyi Kaiser Wilhelm -yhdistyksen vastikään perustettuun kemian instituuttiin (myöhemmin Hahnista tuli tämän instituutin johtaja). Oton saavutukset vuosien varrella ovat vaikuttavia. Vuonna 1907 löydettiin uusi elementti - mesotorium. Vuonna 1909 tehtiin tärkeitä kokeita taaksepäin suuntautuvien ilmiöiden tutkimiseksi. Vuonna 1913 hän löysi Meitnerin läsnä ollessa uraani X2: n. Loistavasta työstä huolimatta vanha ja ahdas puinen työpajarakennus toimi laboratorion huoneena. Ja tie akateemiselle uralle Ghanassa oli suljettu pitkään. Vaikka hänet ylennettiin professoriksi vuonna 1910, radiokemia ei kuulunut Saksan yliopistoissa opetettaviin aineisiin ennen vuotta 1919.
Elokuussa 1914 Ghana kutsuttiin armeijaan. Tuolloin tarve taistella ei aiheuttanut ristiriitoja hänen omatuntonsa kanssa. Luultavasti siihen vaikutti nationalististen ja uskollisten tunteiden nousu, kotiopetus, joka nosti absoluuttiseksi velvollisuuksien tiukan täyttämisen keisaria ja kansaa kohtaan ja mahdollisesti romanttinen ajatus sodasta. Sodan ensimmäisinä kuukausina Ghanassa hänen opiskeluvuosiensa huolimattomuus näytti heräävän, varsinkin kun hänen osansa ei osallistunut suoraan vihollisuuksiin. Vuoden 1915 alussa häntä pyydettiin aloittamaan myrkyllisten aineiden kehittäminen, ja lyhyen epäröinnin jälkeen hän suostui ja uskoi väitteisiin uuden aseen inhimillisyydestä, mikä väitetysti toisi sodan lopun. Suurin osa hänen kollegoistaan teki samoin. (Totta, ei kaikki: esimerkiksi saksalainen kemisti, vuoden 1915 Nobel -palkinnon saaja R. Willstatter kieltäytyi.) Vasta myöhemmin Otto totesi tuskallisesti:”Pohjimmiltaan se, mitä teimme silloin, oli kauheaa. Mutta se oli."
Kuten näette, Otto ja hänen kollegansa eivät moittineet häntä, koska hän piti hänen luovaansa loistavien menestysten ketjana, jatkuva nousu totuuteen. M. von Lauen (saksalainen fyysikko, Nobelin palkinnon saaja) mukaan Hahnin uraa voidaan "verrata käyrään, joka korkeasta pisteestä alkaen - säteilyn löytämisen myötä - nousee yhä korkeammalle - kohti mesotorium, saavuttaa maksiminsa ydinfissiouraanin löytämisen hetkellä ".
Samanlaisia kokeita suoritti Pariisissa Irene Curie.
Hahn, Meitner ja nuori työntekijä Strassmann tutkivat useita radioaktiivisia isotooppeja, jotka saatiin pommittamalla uraania tai toriumia neutroneilla, ja paransivat siten kokeellista menetelmää, että vain muutamassa minuutissa he pystyivät eristämään halutun radioaktiivisen isotoopin. Kilpailuja järjestetty. Meitner piti sekuntikelloa kädessään, kun taas Hahn ja Strassmann ottivat säteilytetyn valmisteen, liuotettiin, saostettiin, suodatettiin, erotettiin sakka ja siirrettiin se laskurille. Alle kahdessa minuutissa he tekivät sen, mikä normaalisti kestäisi 2-3 tuntia. Kaikki Hahnin laboratoriossa luotu oli maailman atomien edunvalvojien mielestä kiistaton totuus, he käyttivät Hahnin terminologiaa (muuten lainattu D. Mendelejevin teoksista). Maailman kolmen suurimman laboratorion - Berliinin, Rooman (Fermi) ja Pariisin - tutkimus ei näyttänyt jättävän epäilystäkään siitä, että kun uraania säteilytettiin neutroneilla, hajoamistuotteet sisälsivät ek -reniumia ja eka -osmiumia. Oli tarpeen tulkita niiden muutosten polut, määrittää puoliintumisajat. Näitä elementtejä pidettiin transuraanisina. Totta, vuonna 1938 Irene Curie löysi hajoamistuotteista lantaanin kaltaisen isotoopin, mutta hänellä ei ollut riittävästi luottamusta tähän, ja hän oli löytämässä uraanin halkeamista - sellaista hajoamista, joka näytti mahdottomalta. Energia, joka sitoi protoneja ja neutroneja atomin ytimeen, oli niin suuri, että tuntui mahdottomalta kuvitella, että vain yksi neutroni voisi voittaa sen.
Millaisia nämä prosessit todella olivat? Ne selvitettiin hieman myöhemmin, mutta toistaiseksi poliittiset kysymykset ovat nousseet esiin. Neutronit ja protonit oli unohdettava hetkeksi, sotilaalliset marssit ja sotaiset puheet eivät lupaaneet hyvää. Saksan viranomaiset kielsivät passin juutalaisnaiselta Lisa Meitneriltä, Itävallan kansalaiselta, Anschlussin jälkeen. Natsien lain mukaan hänellä ei myöskään ollut oikeutta lähteä Saksasta. Ainoa tie ulos hänelle oli lento. Hahn pyysi apua Niels Bohrilta. Alankomaiden hallitus suostui hyväksymään hänet ilman passia. Lise pakkasi tarvittavat tavarat ja lähti "lomalle" Hollantiin.
Meitnerin lähtöön liittyvä huoli ja ahdistus kuluttivat Ottoa lähes koko kesän 1938. Syksy on tullut. Sinä syksynä Hahn ja Strassmann tekivät tärkeimmän löydön. Kokeet ja teoreettiset haut jatkuivat. Meitnerin poissaolo tuntui voimakkaasti: puuttui kohtuullinen neuvonantaja ja tiukka tuomari, teoreetikko, joka suorittaisi monimutkaisia laskelmia.
Fritz Strassmann
Hahn turvautui indikaattorimenetelmään. Useita radioaktiivisia merkkiaineita käytettiin monta kertaa, mutta tulos oli sama. Radioaktiivinen aine, joka ilmestyi, kun uraania pommitettiin hitailla neutroneilla, muistutti ominaisuuksiltaan bariumia; sitä ei voitu erottaa bariumista millään kemiallisella menetelmällä. Joten Otto Hahn ja Fritz Strassmann löysivät itse asiassa uraanin ytimien halkeamisen. Strassmann oli tuolloin 37 -vuotias, ja Hahn valmistautui juhlimaan kuusikymmentä syntymäpäiväänsä.
Artikkeli julkaistiin vuoden 1938 lopussa. Samaan aikaan Hahn lähetti kokeiden tulokset Meitnerille odottaen arviointia. Uusi vuosi toi uuden teorian. Sen mukaan hitailla neutroneilla säteilytettynä uraanin ytimen tulisi jakautua kahteen osaan, barium- ja kryptoniatomeihin. Tässä tapauksessa äskettäin muodostettujen ytimien väliin ilmestyy vastenmielisiä voimia, joiden energia saavuttaa kaksisataa miljoonaa elektronivolttia. Tämä on valtava energia, jota ei voida saada muissa prosesseissa. Fysiikka lainasi termin "fissio" biologiasta, näin alkueläimet lisääntyvät. Kollega ja veljenpoika Meitner Frischistä, joka teki kiireellisesti kokeilun uraanin halkeamisesta, vahvisti teorian ja sitoutui kirjoittamaan artikkelin.
Hahnin ja Strassmannin saamat tulokset olivat niin jyrkästi ristiriidassa arvovaltaisimpien tutkijoiden mielipiteiden kanssa, että he hämmästyttivät itse tutkijoita. Hahnin kirjeet Meitnerille sisältävät silloin tällöin sanat "hämmästyttävä", "erittäin hämmästyttävä", "upea", "upeat tulokset". Oikean johtopäätöksen tekemiseksi, joka on vastoin ajan ajatuksia, Otto vaati paitsi tarkkuutta myös poikkeuksellista rohkeutta. Ne antoivat Ghanalle luottamuksen kokeen puhtauteen, ts. saatujen tulosten luotettavuudessa.
Vain muutaman päivän tapahtumat, jotka järjestettiin Yhdysvaltojen suurimmissa tieteellisissä keskuksissa, voivat hyvinkin toimia skenaariona jännittävälle seikkailuelokuvalle.
Tietämättä, että Hahnin, Strassmannin ja Meitnerin löytö on pidettävä salassa, Bora Rosenfeldin lähin avustaja saapuu Princetoniin (USA) ja löytää itsensä fyysikkojuhlille yliopistokerhossa. Häntä pommitetaan kysymyksillä: mitä uutta Euroopassa on? Rosenfeld puhuu Hahnin ja Strassmannin kokeista ja Meitnerin ja Frischin teoreettisista johtopäätöksistä. Fermin työntekijä on läsnä kokouksessa; sinä yönä hän ajaa New Yorkiin, murtautuu Fermin toimistoon ja jakaa uutiset. Muutamassa minuutissa Fermi alkoi kehittää projektia tulevia kokeita varten. Ensin sinun on toistettava uraanin ytimen halkeamisprosessi ja mitattava sitten vapautunut energia. Fermi ymmärtää, mitä hän kaipasi viisi vuotta sitten, kun hän ensimmäisen kerran pommitti uraania hitailla neutroneilla.
Enrico Fermi
Columbian yliopiston maanalaisessa uraanin ydin halkeaa, tietämättä, että Frisch on jo tehnyt samanlaisen kokeen. Hätäisesti (kiirehtiäkseen jonkun toisen löydön esille tuomista) valmistellaan viestiä Nature -lehdelle.
Saavutettuaan tietovuodon Bohr pelkää, että joku ajaa ohi Meitnerin ja Frischin. Sitten he joutuvat omaksumaan jonkun toisen löydön. Washingtonissa pidetyssä kokouksessa Bohr saa tietää, että Fermin uraanin halkeamiskokeet ovat täydessä vauhdissa, ja lähettää telegrammeja Kööpenhaminaan Frischille julkaisemaan välittömästi kokeiden tulokset. Seuraavana päivänä ilmestyi uusi lehden numero Hahnin ja Strassmannin artikkelilla. Samana päivänä saapui lohduttavia uutisia - Frisch lähetti artikkelin lehdistölle. Nyt Bor on rauhallinen ja voi kertoa kaikille uraanin halkeamisesta. Jo ennen kuin hän lopetti puheensa, useat ihmiset lähtivät salista ja melkein juoksivat Carnegie -instituuttiin, voimakkaan kiihdyttimen luo. Oli tarpeen muuttaa kohteita välittömästi ja tutkia uraanin ytimen halkeamista.
Seuraavana päivänä Bohr ja Rosenfeld kutsuttiin Carnegie Institutioniin. Bohr näki ensimmäistä kertaa jakoprosessin oskilloskoopin näytöllä.
Samaan aikaan Pariisissa Joliot-Curies havaitsi uraanin ja toriumin ytimien hajoamista ja kutsui tätä hajoamista "räjähdykseksi". Frederickin artikkeli ilmestyi vain kaksi viikkoa Meitnerin ja Frischin artikkelin jälkeen. Siten alle kuukaudessa neljä laboratoriota (Kööpenhaminassa, New Yorkissa, Washingtonissa ja Pariisissa) halkaisi uraanin ytimen ja osoitti, että valtavaa energiaa vapautuu. Mutta harvat tiesivät, että siellä oli myös viides laboratorio - Leningradin ammattikorkeakoulussa, jossa kehitettiin myös uraanin halkeamisteoriaa.
Viitteet:
1. Gernek F. Atomikauden pioneerit. M.: Progress, 1974. S. 324-331.
2. Konstantinova S. Halkaisu. // Keksijä ja keksijä. 1993. nro 10. S. 18-20.
3. Temppelit Yu Fysiikka. Elämäkertainen opaskirja. M: Tiede. 1983. S. 74.
