Получение энергии. Лиза Мейтнер. Расщепление ядра

Коллектив авторов

Со временем взаимное уважение Планка и Мейтнер росло. Планк помогал Лизе в ее восхождении по карьерной лестнице, он всегда старался, чтобы она получала за свою работу достойное вознаграждение, в связи с чем несколько раз выдвигал ее на Нобелевскую премию. Мейтнер, в свою очередь, отмечала «чистоту характера» Планка, и ее уважение к нему как к ученому постоянно росло. Она даже близко подружилась с близнецами — дочерьми Планка.

В физике мы работаем не ради одного дня, не ради сиюминутного успеха, мы работаем для вечности.

Макс Планк

Мейтнер

не планировала задержаться в Берлине дольше чем на два года, поэтому стремилась использовать отпущенный самой себе короткий срок максимально эффективно. В первую очередь Лиза постаралась получить собственную лабораторию, чтобы продолжать исследования радиоактивности. Для этого она отправилась к Генриху Рубенсу, директору по экспериментальной физике университета. «Для меня не было места», — таким был неутешительный итог этого визита. Рубенс предложил Мейтнер поработать в его собственной лаборатории и под его руководством, но Лизу это предложение не привлекло. У нее уже была одна опубликованная работа, и она знала, что должна продолжить собственные исследования.

Все тот же Рубенс рассказал Мейтнер о молодом химике, научные интересы которого совпадали с интересами Мейтнер и который даже хотел с ней познакомиться. Так Лиза встретилась с Отто Ганом.

МАКС ПЛАНК

Макс Карл Эрнст Людвиг Планк родился в Киле (Германия) в 1858 году. Вскоре его семья переехала в Мюнхен. Там в университете Планк изучал физику и в возрасте 21 года защитил диссертацию по второму началу термодинамики в 1879 году. После этого он стал доцентом университета в Киле. В 1887 году умер Густав Кирхгофф, знаменитый профессор Берлинского университета, его место вначале предложили Больцману, а когда тот отказался (о чем после сожалел) — Планку. Для Планка это назначение было большой честью, в том числе потому, что ему предстояло работать вместе с Гельмгольцем, легендой физики XIX века. В Берлинском университете Планк оставался до конца своей научной карьеры. Он представил Прусской академии наук 14 декабря 1900 года результаты своих исследований по энергетическому взаимообмену матери — надо сказать, очень неудобные результаты.

Был единственный способ примирить наблюдения с теорией — признать, что энергия распределялась в форме пакетов, которые Планк назвал квантами энергии. Это утверждение опровергало законы электромагнитного излучения, установленные Максвеллом в середине XIX века, и сам Планк не был до конца уверен в своей идее. По сути немецкий физик считал, что его решение — это некий формальный шаг. Он и сам не верил в существование квантов и ожидал, что дальнейшие исследования в этом направлении позволят на основании новых физических знаний получить корректную модель. Науке нужно было подождать до 1905 года, когда Альберт Эйнштейн подтвердит идею о существовании энергии в форме пакетов и объяснит с ее помощью фотоэффект. Затем последовала работа датского физика Нильса Бора, основанная на принципе квантования энергии и призванная объяснить характерные для каждого вещества спектральные линии поглощения. Окончательно упрочила положение квантов энергии новая модель атома.

Макс Планк в 1901 году.

ГАН ДО ЗНАКОМСТВА С МЕЙТНЕР

Отто Ган родился во Франкфурте (Германия)

в 1879 году. Он был младшим из трех детей в семье довольно скромного происхождения. Однако дела его отца шли успешно, и они не испытывали финансовых ограничений. Как писал в автобиографии Отто, его отец желал для сына карьеры архитектора, хотя сам Ган не чувствовал в себе способностей к этому делу:

«У меня отсутствовала какая бы то ни было склонность к рисованию. [...] У меня не было артистического воображения, в целом я совершенно не был приспособлен к этой профессии».

В юношеские годы Отто превратил прачечную в своем доме в импровизированную химическую лабораторию и так увлекся экспериментами, что твердо решил стать химиком.

В 1897 году он поступил в Марбургский университет, но, как сам говорил впоследствии, «наше внимание к науке было не слишком заметным». В тот период Гана скорее привлекали развлечения, а не наука:

«Я не планировал превращаться в ученого, мне быстро стало понятно, что для работы в промышленности достаточно освоить основы».

Он понимал, что после окончания обучения ему несложно будет найти работу в немецкой химической промышленности, переживавшей бурное развитие, поэтому в университетские годы много времени проводил в тавернах вместе с друзьями, и это были «беззаботные и счастливые часы». Однако по предметам, напрямую связанным с химией, Ган получал высшие оценки.

После окончания учебы он прошел обязательную военную службу, а затем стал ассистентом одного из профессоров Марбургского университета. Для получения работы в промышленности Гану требовалось иметь опыт работы за рубежом и знать иностранные языки. Отто решил, что для расширения полученных знаний лучше всего отправиться в Лондон. Этот простой план имел неожиданные результаты.

В 1904 году Ган прибыл в Лондон, чтобы работать вместе с шотландским химиком и экспертом по благородным газам Уильямом Рамзаем (1852-1916). Тот открыл, среди прочего, газ гелий и в этом же году получил Нобелевскую премию. Исследования Рамзая были посвящены радиоактивности, он находился на пике своей научной карьеры. Увы, через несколько лет химик занялся проектом добычи золота из морской воды, и в связи с этим его карьера пошла на спад. Для Гана сотрудничество с Рамзаем открывало множество возможностей, которыми он не преминул воспользоваться.

У Гана есть институт для открытия новых элементов.

Эрнест Резерфорд

«Это был год моей «трансмутации» из специалиста по органической химии в радиохимика», — вспоминал Ган. Его знания по радиоактивности были скудными, а опыта у него не было совсем. Однако Рамзай считал, что отсутствие знаний может стать преимуществом: такой исследователь свободен от предрассудков. Скоро изучение радия, открытого Кюри в начале века, привело Гана к выводу, что он обнаружил новый радиоактивный элемент. Отто назвал его радиоторием, так как его связь с торием была очевидна. Рамзай заметил способности Гана, сулившие блестящую карьеру исследователя, и попросил своего новоиспеченного помощника продолжать исследования в области радиоактивности. Позднее сам Ган признавал:

«Как это вещество [радиоторий] попало в образец радия? Объяснение состояло в том, что образец был взят не из жилы чистого урана, а из торианита, который залегает на Цейлоне [сегодня Шри-Ланка] и содержит, кроме урана, большой процент тория. Строго говоря, открытие радиотория было делом удачи».

Пребывание в Лондоне подходило к концу. Гана ожидало крупное химическое предприятие, занимавшее прочные позиции в экономике страны и обещавшее юноше широкие перспективы. Это была стабильная и хорошо оплачиваемая работа.