Fritz Strassman, 22 Şubat 1902'de Almanya'nın Boppard kentinde doğdu. Strassman, Hannover Teknik Üniversitesi'nde fizik okudu ve 1929'da doktorasını aldı.
Strassman, jeokronolojide kullanılan rubidyum-stronsiyum tarihleme yönteminin geliştirilmesine yardımcı oldu. Kaiser Wilhelm Kimya Enstitüsü'nde Otto Hahn ve Lise Meitner'e katıldı ve 1938'de uranyum çekirdeklerinin nötronlarla bombardıman edildiğinde bölündüğünü keşfetti.
1938'de Lise Meitner, Almanya'daki diğer Yahudiler gibi üniversite görevinden atıldı. İsveç'e taşındı ve 1939'da yeğeni Otto Frisch ile nükleer fisyon üzerine bir makale yazdı ve burada atomu parçalayarak birkaç kilo uranyum kullanarak binlerce kiloluk patlayıcı ve yıkıcı gücü yaratmanın mümkün olduğunu savundular. dinamitten.
İkinci Dünya Savaşı sırasında Strassman ve Otto Hahn nükleer fizik alanında çalışmaya devam ettiler, ancak bilgilerini askeri bir silaha dönüştürmek için hiçbir girişimde bulunmadılar. Hahn'ın Adolf Hitler ve hükümetine karşı güçlü bir nefreti vardı ve bir arkadaşına şöyle dedi: "Eğer çalışmam Hitler'in atom bombasına sahip olmasına yol açarsa kendimi öldürürdüm."
Savaştan sonra Strassman, Mainz Üniversitesi'nde inorganik ve nükleer kimya profesörü oldu. Ayrıca Max Planck Kimya Enstitüsü'nde kimya bölümünün direktörüydü. Fritz Strassman, 22 Nisan 1980'de Mainz, Batı Almanya'da öldü.
İlk İnsan Yapımı Nükleer Reaktör Bilimi ve Toplumu Nasıl Yeniden Şekillendirdi?
75 yıl önce, Chicago Üniversitesi'ndeki bir futbol sahasının tribünlerinin altında, bilim adamları nükleer fisyon zincirleme reaksiyonunun gücünden yararlanmak için ilk adımı attılar. Araştırmaları Atom Çağı'nı başlattı ve Manhattan Projesi'nin tasavvur edilemez güçte bir silaha yönelik yarışını ciddi bir şekilde başlattı. Daha sonra, tam olarak aynı teknik, bugün Amerika'nın enerjisinin yüzde 20'sini sağlayan nükleer santrallerin inşasını teşvik edecekti. Tıptan sanata, atomu parçalamanın müthiş ve korkunç potansiyeli, hayatımızın çok az yönüne dokunulmadı.
Hikaye 1938'in sonlarında, kimyagerler Otto Hahn, Fritz Strassman ve Lise Meitner'ın çalışmalarının, adının Yunanca "bölünmez" anlamına gelen "atomun" gerçekten de parçalanabileceğini keşfetmesiyle başlar. . İsveç'in Stockholm kentine yerleşen Nazi Almanyası'ndan bir Yahudi mülteci olan Hahn ve Strassman, Meitner ile uzaktan işbirliği yaparak, Berlin Üniversitesi'nde büyük, kararsız uranyum atomlarını küçük nötronlarla bombaladı. Şaşırtıcı bir şekilde, sürecin uranyumdan çok daha hafif bir element olan baryum üretebileceğini keşfettiler. Bu, uranyum çekirdeklerini daha az kütleli, kimyasal olarak farklı bileşenlere ayırmanın mümkün olduğunu ortaya çıkardı.
Üç araştırmacı, büyük bir şeyin peşinde olduklarını anında anladılar. Bir elementin kimliğini değiştirmek bir zamanlar simyacıların hayaliydi: şimdi ise bilimsel gerçeklikti. Yine de o zamanlar, keşiflerinin kıvılcım çıkaracağı birçok bilimsel ve kültürel devrime dair yalnızca bir sezgileri vardı.
Meitner ve yeğeni Otto Frisch tarafından üstlenilen teorik çalışma, Ocak 1939'da Nature'da yayınlanan bu ilk bulguyu hızla genişletti. Ağır uranyum çekirdekleri, kararsız yüksek enerji durumlarından kararlı düşük enerji durumlarına geçiş yaparak patlarken, muazzam miktarda enerji açığa çıkardılar. Dahası, yarık atomlar, kendileri de yakındaki diğer çekirdeklerde fisyon tetikleyebilen başıboş nötronları tükürdü.
Columbia Üniversitesi'ndeki bir Amerikan ekibi, Berlin sonucunu derhal tekrarladıktan sonra, atom parçalamanın gücünün şaka olmadığı açıktı. Zamanın sıkıntılı jeopolitik iklimi göz önüne alındığında, bu yeni teknolojiden yararlanma telaşı muazzam bir önem kazandı. Dünyanın kendisi, kendi kendini yok etmenin eşiğindeki kararsız bir atoma benziyordu. Amerika Birleşik Devletleri'nde, Başkan Franklin Roosevelt, denizaşırı karizmatik zorbaların yükselişiyle giderek daha fazla endişe duyuyordu.
Hacimli reaktör Staggs Field'daki stantların altına dikildi. (Chicago Üniversitesi)
Bazı kimyagerler ve fizikçiler için durum daha da vahimdi. Chicago Üniversitesi'nden fizik profesörü Eric Isaacs, "Bazıları [Albert Einstein ve Macar fizikçi Leo Szil'in de dahil olduğu] faşist Avrupa'dan mülteci olan bilim adamları neyin mümkün olduğunu biliyordu" diyor. “Adolf Hitler'i tanıyorlardı. Ve burada Amerika'daki meslektaşları ve meslektaşlarıyla birlikte, şimdi fisyon yaşadığımıza göre, bu enerjiyi hain şekillerde kullanmanın kesinlikle mümkün olacağını çok çabuk anladılar.”
Özellikle korkutucu olan, gerçek yıkıma neden olacak yeterli enerjiyi üretmek için bir fisyon reaksiyonları zincirini bir araya getirme olasılığıydı. 1939 Ağustos'unda, bu endişe Einstein ve Szil'i buluşup Roosevelt'e bir mektup yazmaya, Almanya'nın nükleer bomba yaratma tehlikesine karşı uyarmaya ve onu ABD Einstein'da yoğun bir yerli araştırma programı başlatmaya teşvik etmeye sevk etti. Lise Meitner, anti-Semitik duyguların hakim olduğu Almanya'daki profesörlüğünü bırakmış gibi, ciddi mesajı onaylayarak cumhurbaşkanı üzerinde derin bir etki bırakacağını garanti etti.
Bir ay sonra, Hitler'in ordusu Polonya'ya girerek II. Dünya Savaşı'nı ateşledi. Isaacs'ın tanımladığı gibi, isteksiz bir Roosevelt kısa süre sonra Szil'in düşünce tarzına geldi ve Müttefiklerin Almanya'yı nükleer bir silah için yenmesi gerektiğini gördü. Bu amaca ulaşmak için, kendini adamış, son derece yetenekli bir nükleer araştırmacı grubunun resmi olarak yardımını aldı. Roosevelt, Einstein'a yazdığı bir takip mektubunda “bir kurul topladım”, diye yazdı, “uranyum elementiyle ilgili önerinizin olasılıklarını iyice araştırmak için.”
Isaacs, “Einstein’'nin mektubunun oturması biraz zaman aldı,” diyor, “ama bir kez yapıldığında, finansman başladı. Ve Chicago Üniversitesi fizik bölümünün başkanı olan Arthur Holly Compton, 1941 yılına kadar üniversitede bilim adamlarının 812kimyacı, fizikçi, metalürjistlerinden oluşan bir rüya ekibi toplamayı başardı. Enrico Fermi de dahil, Szil'in de aralarında bulunduğu 225. Tam burada, kampüste. Ve orası da deneyi yaptıkları yer.
Şimdi CP-1'i anan anıt dörtgenin havadan görünümü. Merkezinde (veya çekirdeğinde) Henry Moore'un "Nükleer Enerji" adlı soğanlı heykeli bulunur. Çevredeki siyah dallar, Ogrydziak Prillinger Architects tarafından "Nuclear Thresholds" adlı geçici bir kurulumdan oluşuyor. (Chicago Üniversitesi)
Rüya ekibin amacı, kontrollü bir ortamda kendi kendine devam eden bir dizi fisyon olayı üretmekti: başka bir deyişle, bir nükleer zincir reaksiyonu. Hahn ve Strassman, birkaç izole atomda fisyon gözlemlemişti. Şimdi Compton, Fermi ve Szil's, milyarlarca fisyonu bir araya getirmek istediler ve bir reaksiyon tarafından salınan nötronlar sonraki birkaçını tetikledi. Etki katlanarak büyüyecek ve enerji çıkışı da artacaktır.
Deneyi gerçekleştirmek için, dünyanın ilk insan yapımı nükleer reaktörünü, yaklaşık 60 fit uzunluğunda ve 30 fit genişliğinde ve boyunda, grafit tuğla ve ahşaptan kutu şeklinde bir cihaz yaratmaları gerekecekti. Cihaz içinde, kadmiyum kontrol çubukları, fisyon reaksiyonlarından aşırı nötronları emerek, feci bir kontrol kaybını önledi. Üniversitenin Stagg Field'daki stantların altındaki nişinde, tek bir ay gibi bir sürede planlanıp imal edilen reaktör, nükleer bir zincirleme reaksiyonu başarıyla tetikledi ve güç üretmek için bundan yararlandı.
Chicago all-star bilim ekibinin çalışması, Manhattan Projesi'nin Eksen'den önce bir nükleer bomba geliştirme hedefine doğru kritik ilk adımı oluşturdu. Bu hedef 1945'te, Amerika Birleşik Devletleri Hiroşima ve Nagazaki'ye atom bombası atarak savaşa ölümcül ve kışkırtıcı bir son verdiğinde gerçekleşecekti. ("Vay canına," Einstein'ın haberi duyduğunda söylediği bildiriliyor.) Yine de, CP-1 lakaplı "Chicago Pile-1"in atılımı, daha büyük bir orduya doğru atılan bir adımdan fazlasını temsil ediyordu. ABD için güç İnsanlığın yakıt için atomların kalbine girme kapasitesini gösterdi.
CP-1 deneyinin en belirgin miraslarından biri, fizikçi Enrico Fermi'nin Chicago'daki gizli araştırma ekibiyle geçirdiği zamandan sonra harekete geçmesinde etkili olduğu nükleer enerji endüstrisinin büyümesidir. Isaacs, “Fermi'nin uzun vadede silahlara gerçekten ilgi duymadığını söylüyor. “Elbette Manhattan Projesi üzerinde çalıştı ve kendini tamamen adadı—ama savaş bittiğinde, sivil kullanım için, elektrik üretimi için kullanılacağı düşüncesiyle reaktörler inşa etmeye devam etti.”
Henry Moore'un "Nükleer Enerjisi" yandan bakıldığında. Arka planda Joe ve Rika Mansueto Kütüphanesi'nin kubbesi görünüyor. (Chicago Üniversitesi)
Isaacs, CP-1 ile gösterilen kontrollü fisyonun, nükleer teknolojinin tıbba (x-ışınları, BT taramaları ve diğer teşhis araçlarının yanı sıra kanser tedavilerini düşünün) ve tarıma (Isaacs bunlardan biri olarak bahseder) dahil edilmesinin yolunu açtığını belirtiyor. örneğin, genlerinin taktiksel ışınlanması yoluyla muzları genetik olarak çeşitlendirmek için devam eden bir çaba). Yine de CP-1'in en büyük ölçekli etkilerinden biri bilim pratiğinin kendisi üzerindeydi.
“Savaştan hemen sonra olanları düşünürseniz,” diyor Isaacs, "yaratılan ilk şeylerden bazıları, bu ülkede araştırmaları finanse eden federal kurumlardı: Atom Enerjisi Komisyonu, şimdiki adıyla Atom Enerjisi Komisyonu. Enerji Bakanlığı ve yıllar sonra, Ulusal Sağlık Enstitüleri ve Ulusal Bilim Vakfı.' Bu kurumlar, CP-1'in başarısından sonra ortaya çıktı ve Manhattan Projesi daha geniş bir şekilde, bilime ve bilime olan yenilenmiş bir kamu inancının yolunu açtı. teknoloji.
Prestige “rüya takımı” bilimsel işbirliği de CP-1 çalışmaları sonucunda ön plana çıktı. Isaacs, örneğin, günümüzde üniversiteler arası kanser araştırmalarını Manhattan Projesi modelinin doğal bir uzantısı olarak görüyor: ülkenin dört bir yanından en parlak beyinleri bir araya getirin ve sihrin gerçekleşmesine izin verin. İnternet sayesinde, modern araştırmacılar genellikle verileri ve hipotezleri fiziksel olarak değil, dijital olarak paylaşırlar, ancak Chicago Pile-1 günlerinin hızlı, hedefe yönelik düşüncesi ve prototiplemesi çok canlı ve iyidir.
Stagg Field 1957'de kapatıldı, bir zamanlar dünyanın ilk yapay nükleer reaktörünü barındıran tribünler bir anda yıkıldı. Alan şimdi, üniversite araştırma tesisleri ve kütüphaneleri tarafından çevrelenen mütevazı gri bir dörtgendir. Bu açık alanın kalbinde, yuvarlak kabuklu, sade bir bronz heykel, atomik atılımları anmaktadır. Şekli ya koruyucu bir kalkan ya da bir mantar bulutunun tepesi olarak yorumlanabilir. “Nuclear Energy” başlıklı eser, soyut heykeltıraş Henry Moore'dan özel olarak sipariş edildi.
Chicago Üniversitesi sanat tarihi başkanı Christine Mehring, Moore'un şifreli heykeline 'çözünüyor mu?'8221 diye soruyor, 'yoksa gelişiyor mu?' yıllar önce, bu tür sorular bizi sonsuza kadar rahatsız edecek gibi görünüyor.
Ryan P. Smith hakkında
Ryan, Stanford Üniversitesi'nden Bilim, Teknoloji ve Toplum bölümünden mezun oldu ve şimdi her ikisi için de yazıyor. Smithsonian Magazine ve Dünya Bankası'nın Connect4Climate bölümü. Aynı zamanda yayımlanmış bir bulmaca oluşturucu ve doymak bilmez bir film ve video oyunu tüketicisidir.
Yaşam ve kariyer
Boppard'da doğdu, kimya çalışmalarına 1920 yılında Hannover Teknik Üniversitesi'nde başladı ve doktora derecesini aldı. 1929'da doktorasını yaptı. iyot gazı karbonik asidin çözünürlüğü üzerinde çalışın. Strassmann akademik bir kariyere başladı çünkü kimya endüstrisindeki istihdam durumu o zamanlar üniversitelerdekinden çok daha kötüydü.
Strassmann, 1929'dan itibaren Berlin-Dahlem'deki Kaiser Wilhelm Kimya Enstitüsü'nde çalıştı.
1933'te, Nazi kontrolündeki bir kamu kuruluşunun parçası olunca Alman Kimyagerler Derneği'nden istifa etti. Kara listeye alındı. Hahn ve Meitner ona yarım maaşla bir asistanlık buldular. Strassmann kendini şanslı sayıyordu, çünkü "kimyaya olan ilgime rağmen, kişisel özgürlüğüme o kadar değer veriyorum ki, onu korumak için yaşamak için taş kırardım." aylarca kendilerini ve üç yaşındaki oğullarını riske atıyorlar.
Strassmann'ın analitik kimyadaki uzmanlığı, Otto Hahn ve Lise Meitner tarafından nötronlar tarafından bombalanan uranyum ürünlerine ilişkin araştırmalarında kullanıldı. Aralık 1938'de Hahn ve Strassmann, Naturwissenschaften uranyumu nötronlarla bombaladıktan sonra baryum elementini tespit ettiklerini bildirdiler. Hahn ve F. Strassmann Über den Nachweis ve das Verhalten der Bei der Bestrahlung des Urans mittels Neutronen entstehenden Erdalkalimetalle (Uranyumun nötronlarla ışınlanmasıyla oluşan toprak alkali metallerin tespiti ve özellikleri üzerine), Naturwissenschaften Cilt 27, Sayı 1, 11-15 (1939). Yazarların Berlin-Dahlem'deki Kaiser-Wilhelm-Institut für Chemie'de olduğu belirlendi. 22 Aralık 1938'de alındı. Eş zamanlı olarak, bu sonuçları o yılın başlarında Almanya'dan kaçan ve o sırada İsveç'te bulunan Meitner'e ilettiler. Ruth Lewin Sime Lise Meitner'in Almanya'dan Kaçışı, Amerikan Fizik Dergisi Cilt 58, Sayı 3, 263-267 (1990). Meitner ve yeğeni Otto Robert Frisch, bu sonuçları nükleer fisyon olarak doğruladılar ve fenomenin ilk teorik açıklamasını sundular.Lise Meitner ve O. R. Frisch Uranyumun Nötronlar Tarafından Parçalanması: Yeni Bir Nükleer Reaksiyon Türü, Doğa, Cilt 143, Sayı 3615, 239-240 . Makale 16 Ocak 1939 tarihli. Meitner'ın Stockholm Bilimler Akademisi Fizik Enstitüsü'nde olduğu belirlendi. Frisch'in Kopenhag Üniversitesi Teorik Fizik Enstitüsü'nde olduğu belirlendi. Frisch bunu 13 Ocak 1939'da deneysel olarak doğruladı. R. Frisch Nötron Bombardımanı Altındaki Ağır Çekirdeklerin Bölünmesi İçin Fiziksel Kanıtlar, Doğa, Cilt 143, Sayı 3616, 276-276 . Makale 17 Ocak 1939 tarihlidir. [Editöre gönderilen bu mektup için yapılan deney 13 Ocak 1939'da yapılmıştır, bkz. Richard Rhodes Atom Bombasının Yapılışı 263 ve 268 (Simon ve Schuster, 1986).] 1944'te Hahn, nükleer fisyon keşfinden dolayı Nobel Kimya Ödülü'nü aldı. (Bazı tarihçiler nükleer fisyonun keşfinin tarihini belgelediler ve Meitner'ın Hahn ile birlikte Nobel Ödülü'ne de layık görülmesi gerektiğine inanıyorlar. Ruth Lewin Sime Olağanüstü Önemden Öne Çıkan İstisnaya: Kaiser Wilhelm Kimya Enstitüsü'nde Lise Meitner Forschungsprogramm Geschichte der Kaiser-Wilhelm-Gesellschaft im Nationalsozialismus (2005).Ruth Lewin Sime Lise Meitner: Fizikte Bir Yaşam (Kaliforniya Üniversitesi, 1997).Elisabeth Crawford, Ruth Lewin Sime ve Mark Walker Savaş Sonrası Adaletsizliğin Nobel Öyküsü, Bugün Fizik Cilt 50, Sayı 9, 26-32 (1997).)
1946'da Mainz Üniversitesi'nde inorganik kimya profesörü ve yeni kurulan Max Planck Kimya Enstitüsü'nün 1948 direktörü oldu. Daha sonra Nükleer Kimya Enstitüsü'nü kurdu.
1957'de Adenauer hükümetinin Batı Almanya'nın Bundeswehr ordusunu taktik nükleer silahlarla donatma planlarını protesto eden Göttinger 18'den biriydi.
Başkan Johnson, Hahn, Meitner ve Strassmann 1966'yı Enrico Fermi Ödülü ile onurlandırdı. Uluslararası Astronomi Birliği bir asteroide onun adını verdi: 19136 Strassmann.
Strassmann'lar: Çalkantılı Zamanlarda Bilim, Politika ve Göç (1793-1993)
Altı kuşak ve iki yüz yıl boyunca bu kitap, Polonya'nın Rawicz kentinden önce Prusya Berlin'e ve son olarak da Amerika'ya göç eden Alman-Yahudi bir ailenin hikayesini anlatıyor. Berlin'de siyaset, tıp bilimi, tiyatro ve havacılıkta başarı buldular ve kendilerini Alman vatanseverleri olarak gördüler. Birinci Dünya Savaşı'nın felaketi ve sonrasında, yurttaşları Nazizm tarafından sersemledikçe, Strassmann'ları yurt dışına sürgüne zorlarken, yeniden damgasını vurdukları ve başarılı kariyerlerini yeniden inşa ettikleri için reddedildiler, tehditler ve zulüm gördüler. Bu kitap, tek liberal Nazi karşıtı direniş hareketini yöneten Ernst ve ünlü bir aktris ve transatlantik spor pilotu Antonie tarafından kentsel reforma öncülük eden 1848'in hükümlü devrimcisi Wolfgang gibi olağanüstü karakterlerle dolu. Strassmann, dünya tarihinde bu dönemin hem büyük ölçekli hem de çok kişisel dramalarını vurgular. Kitap, dikkate değer bir ailenin kaderinin büyüleyici bir belgesini sunan birçok fotoğrafla zenginleştirilmiştir.
Fritz Strassmann - Tarih
Haberleri fisyon Otto Hahn ve Fritz Strassmann'ın deneyleri ve bunları doğrulayan Meitner-Frisch hesaplamaları hızla yayıldı. Meitner ve Frisch, sonuçlarını Kopenhag'da İsveç ve İngiltere üzerinden Amerika Birleşik Devletleri'ne hareket etmeye hazırlanan Niels Bohr'a ilettiler. Bohr, 16 Ocak 1939'da New York'a giderken, bulguların geçerliliğini doğruladı. On gün sonra Bohr, refakatinde Enrico Fermi, Washington DC'deki teorik fizik konulu bir konferansın açılış oturumunda, kendisinden önce bu ülkeye gelmiş bazı Avrupalı u200bu200bgöçmen bilim adamlarına ve Amerikan bilim camiasının üyelerine en son gelişmeleri iletti.
Amerikalı fizikçiler 1930'larda kendilerine ait başarılı bir bilimsel topluluk geliştirerek Bohr'un mesajının önemini çabucak kavradılar. Amerikalılar önemli teorik çalışmalara dahil olmalarına rağmen, en önemli katkılarını laboratuvar araştırmalarında ekip çalışmasının bireyselliğin yerini aldığı deneysel fizikte yaptılar. Amerikalı fizikçilerin "yapabilirim" tutumunu hiç kimse ondan daha iyi özetleyemedi. Ernest O. Lawrence, yaratıcılığı ve sürüşü Berkeley Radyasyon Laboratuvarı, Amerika Birleşik Devletleri'nde nükleer fiziğin resmi olmayan başkenti. Lawrence, ilkini kurduğunda Amerikan liderliği üzerindeki iddiasını ortaya koydu. parçacık hızlandırıcı, NS siklotron, 1930'da. Van de Graaff 1931'de jeneratörü ile izledi ve o andan itibaren Amerikalılar nükleer fizik ve yüksek enerjili fizik araştırmaları için ekipman üretmenin yolunu açtı.
Amerikalı bilim adamları, 1939'da nükleer fiziğe egemen olan Hahn ve Strassmann'ın sonuçlarını doğrulama ve genişletme girişimlerinde aktif katılımcılar oldular. Bohr ve John A. Wheeler, Princeton Üniversitesi'nde yapılan önemli teorik çalışmalarda fisyon teorisini geliştirdiler, Fermi ve Leo Szilard Walter H. Zinn ve Herbert L. Anderson ile işbirliği yaptı (aşağıdaki fotoğrafa bakın) Kolombiya Üniversitesi nükleer üretme olasılığının araştırılmasında zincirleme tepki. Verilen uranyum yayılan nötronlar (genellikle iki) fisyona uğradığında, soru uranyumda bir zincirleme reaksiyonun mümkün olup olmadığı ve eğer öyleyse, nadir metalin üç izotopundan hangisinde meydana gelme olasılığının en yüksek olduğu sorusu haline geldi. Mart 1940'a kadar, John R. Dunning ve Columbia Üniversitesi'ndeki meslektaşları, Minnesota Üniversitesi'nden Alfred Nier ile işbirliği yaparak, 140 parça doğal uranyumda sadece 1'de bulunan uranyum-235'in, parçalanan izotop olduğunu kesin olarak göstermişlerdi. yavaş nötronlar, Fermi'nin tahmin ettiği gibi daha bol uranyum-238 değil. Bu bulgu önemliydi, çünkü biraz daha hafif olan uranyum-235'in kullanıldığı bir zincirleme reaksiyonun mümkün olduğu anlamına geliyordu, ancak bu ancak izotopun uranyum-238'den ayrılıp bir uranyum-238'e konsantre edilmesiyle mümkün olabilirdi. Kritik kitleciddi sorunlar yaratan bir süreçti. Fermi, yığın oluşumunda büyük miktarlarda doğal uranyum kullanarak bir zincirleme reaksiyon elde etmeye çalışmaya devam etti. Dunning'in ve Nier'in gösterisi nükleer güç vaat ediyordu ama mutlaka bir bomba değil. Bir bombanın hızlı nötronlar tarafından parçalanmasını gerektireceği zaten biliniyordu, yavaş nötronların kullanıldığı bir zincirleme reaksiyon, metalin kendisini parçalamasına ve eğer varsa, çok az hasara neden olana kadar çok fazla ilerlemeyebilir. Uranyum-238, hızlı nötronlarla parçalandı, ancak daha yüksek enerjili nötronlara ihtiyaç duyduğu için zincirleme reaksiyonu sürdüremedi (solda). En önemli soru, uranyum-235'in hızlı nötronlarla zincir reaksiyonlu bir şekilde parçalanıp parçalanamayacağıydı, ancak zenginleştirilmiş uranyum-235 örnekleri olmadan bilim adamları gerekli deneyleri yapamazlardı.
Bir atom patlaması olasılığı, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki bazı bilim adamlarını alarma geçirdi. Nazi Almanyası'nın genişlemesi nedeniyle kendi ülkelerinden kaçan göçmen fizikçiler özellikle ihtiyatlı davrandılar ve çabalarını devam eden nükleer araştırmaları gizli tutmaya ve daha fazla araştırma için hükümet desteği almaya yönelttiler. Bilim, ücretsiz bilgi alışverişi üzerine inşa edilmişti, ancak Fermi ve Macar üçlüsü Szilard, Eugene Wigner ve Edward Teller dahil olmak üzere bir grup önde gelen bilim insanı, Amerikan ve İngiliz bilim camiasının çoğunu gönüllü olarak gelecekteki bilgi yayınını durdurmaya ikna etti. Bu, bir Nazi atom bombası programına yardımcı olabilir. Bu otosansür girişimi, Fransız fizikçi Frederic Joliot-Curie işbirliği yapmayı reddettiğinde büyük ölçüde çöktü. Kendi araştırmasını yayınlama kararlılığı, diğer ülkelerdeki bilim adamlarını da aynı şekilde yapmaya devam etmeye teşvik etti. Avrupalı bilim adamlarının hükümetin ilgi ve desteğini almayı başardıkları 1940'ların sonlarına kadar, nükleer araştırmalarla ilgili yayınlar genellikle durduruldu.
Öncesi
Bu sayfanın metni, Office of History and Heritage Resources yayınından uyarlanmış ve bazı bölümleri doğrudan şu yayından alınmıştır: F. G. Gosling, Manhattan Projesi: Atom Bombası Yapımı (DOE/MA-0001 Washington: Tarih Bölümü, Enerji Bakanlığı, Ocak 1999), 3-4. Amerika Birleşik Devletleri'ndeki bilim topluluğu tarafından uygulanan otosansür hakkında daha fazla bilgi için bkz. Vincent C. Jones, Manhattan: Ordu ve Atom Bombası, İkinci Dünya Savaşında Birleşik Devletler Ordusu (Washington: Askeri Tarih Merkezi, Birleşik Devletler Ordusu, 1988), 11-12. NS fisyon zincir reaksiyonu grafik, orijinal olarak Washington Eyaleti Sağlık Bakanlığı tarafından üretilen bir grafikten uyarlanmıştır. Değişiklikler, Enerji Bakanlığı'nın Tarih ve Miras Kaynakları Dairesi'nin orijinalidir. 60 inçlik fotoğrafı siklotron (Ulusal Arşivler aracılığıyla) Enerji Bakanlığı'nın izniyle. Tıklamak çizgi roman resmi hakkında daha fazla bilgi için buraya. İki ana izotopu gösteren grafik uranyum orijinal olarak ortaya çıkan görüntülerden uyarlanmıştır. Harnessed Atom: Nükleer Enerji ve Elektrik (DOE/NE-0072 Washington: Office of Program Support, Department of Energy, 1986), 18. Tıklayın Enrico Fermi, Leo Szilard ve diğerlerinin grup fotoğrafı hakkında daha fazla bilgi için buraya.
NOTLAR
1. Bkz. Lise Meitner, “Wege und Irrwege zur Kernenergie”, Naturwissenschafiliche Rundschau16 (1963), 167–169 ve Max von Laue'ye yazdığı 4 Eylül 1941 tarihli mektubu, K. E. Boeters ve J. Lemerich, ed., Gedächtnisausstellung zum 100. Geburtstag von Albert Einstein, Otto Hahn, Max von Laue, Lise Meitner in der Staatsbibliothek Preussischer Kulturbesitz. Berlin, vom t. Mat-12. Nisan 1979 (Kötü Honnef, 1979), 116.
2. Ida Noddack, “Über das Element 93”, içinde Angewandte Kimya, 47 (1934), 653f. Enrico Fermi'ye karşı, "Atom Numarası 92'den Büyük Elementlerin Olası Üretimi", Doğa, 133 (1934), 898f. ve Enrico Fermi, Edoardo Amaldi, Oscar d'Agostino, Franco Rasetti ve Emilio Segre, “Nötron Bombardımanı Tarafından Üretilen Yapay Radyoaktivite”, Kraliyet Cemiyeti BildirileriA146 (1934), 483–500.
3. Lise Meitner ve Otto Hahn. “Neue Umwandlungsprozesse bei Bestrahlung des Urans mit Neutronen”, Naturwissenschaften ölmek, 24 (1936), 158f. alıntı, 159.
4. Lise Meitner, Fritz Strassmann ve Otto Hahn, “Künstliche Umwandlungsprozesse bei Bestrahlung des Thoriums mit Neutronen Auftreten isomerer Reihen durch Abspaltung von α-Strahlen”, içinde Fizik için Zeitschrift, 109 (1938), 538–552.
5. Otto Hahn ve Lise Meitner, “Die künstliche Umwandlung des Thorium durch Neutronen: Bildung der bisher fehlenden radioakriven 4n + l-Reihe”, içinde Naturwissenschaften ölmek, 23 (1935), 320f.: ve, “F. Strassmann'ın deneysel işbirliğiyle”. "Künstliche radyoaktif Atomarten aus Uran und Thor", Angewandte Kimya, 49 (1936), 127f.
6.Doğa, 140 (1937), 682.
7. Bkz. Strassmann, Kernspaltung. . . . P. 17.
8. Hahn, Meitner ve Strassmann'ın deneysel araştırmalarla ilgili mektuplarının çoğu Krafft'ta yer almaktadır. Ben Schatten'im . . . . kronolojik olarak düzenlenmiştir. Ayrıca, 1938-1939 yazışmaları için (bazı eksikliklerle birlikte), Dietrich Hahn, ed., Otto Hahn, Erlebnisse ve Erkenntnisse (Düsseldorf ve Viyana, 1975).
Strassmann'lar: Çalkantılı Zamanlarda Bilim, Politika ve Göç (1793-1993)
Altı kuşak ve iki yüz yıl boyunca bu kitap, Polonya'nın Rawicz kentinden önce Prusya Berlin'e ve son olarak da Amerika'ya göç eden Alman-Yahudi bir ailenin hikayesini anlatıyor. Berlin'de siyaset, tıp bilimi, tiyatro ve havacılıkta başarı buldular ve kendilerini Alman vatanseverleri olarak gördüler. Birinci Dünya Savaşı'nın felaketi ve sonrasında, yurttaşları Nazizm tarafından sersemledikçe, Strassmann'ları yurt dışına sürgüne zorlarken, yeniden damgasını vurdukları ve başarılı kariyerlerini yeniden inşa ettikleri için reddedildiler, tehditler ve zulüm gördüler. Bu kitap, tek liberal Nazi karşıtı direniş hareketini yöneten Ernst ve ünlü bir aktris ve transatlantik spor pilotu Antonie tarafından kentsel reforma öncülük eden 1848'in hükümlü devrimcisi Wolfgang gibi olağanüstü karakterlerle dolu. Strassmann, dünya tarihinde bu dönemin hem büyük ölçekli hem de çok kişisel dramalarını vurgular. Kitap, dikkate değer bir ailenin kaderinin büyüleyici bir belgesini sunan birçok fotoğrafla zenginleştirilmiştir.
İçindekiler
Radyoaktivite Düzenle
19. yüzyılın son yıllarında, bilim adamları, o zamana kadar standart bir laboratuvar ekipmanı haline gelen katot ışını tüpü ile sık sık deneyler yaptılar. Yaygın bir uygulama, katot ışınlarını çeşitli maddelere yöneltmek ve ne olduğunu görmekti. Wilhelm Röntgen, katot ışınlarına maruz kaldığında floresan olan baryum platinosiyanür ile kaplanmış bir ekrana sahipti. 8 Kasım 1895'te, katot ışını tüpünün siyah kartonla kaplı ekranına doğrultulmamasına rağmen ekranın hala flüoresan olduğunu fark etti. Kısa süre sonra, bugün X-ışınları olarak adlandırılan yeni bir ışın türü keşfettiğine ikna oldu. Ertesi yıl Henri Becquerel floresan uranyum tuzları ile deneyler yapıyordu ve onların da X-ışınları üretip üretemeyeceklerini merak etti. [2] 1 Mart 1896'da gerçekten de ışınlar ürettiklerini keşfetti, ancak farklı türde ve uranyum tuzu karanlık bir çekmecede tutulduğunda bile, X-ışını plakasında hala yoğun bir görüntü oluşturuyordu, bu da şunu gösteriyordu: ışınlar içeriden geldi ve harici bir enerji kaynağına ihtiyaç duymadı. [3]
Röntgen'in, bilim adamlarının yaygın merakının nesnesi olan ve X-ışınlarının insan vücudundaki kemikleri görünür kılma yeteneği konusunda insanları benzer şekilde bekleyen keşfinden farklı olarak, Becquerel'in keşfi o zaman çok az etki yarattı ve kısa süre sonra Becquerel'in kendisi diğer araştırma. [4] Marie Curie, Becquerel ışınlarının belirtileri için bulabildiği kadar çok element ve mineral örneğini test etti ve Nisan 1898'de onları toryumda da buldu. Fenomene "radyoaktivite" adını verdi. [5] Pierre Curie ve Gustave Bémont ile birlikte, içerdiği uranyumdan daha radyoaktif olduğu tespit edilen uranyum içeren bir cevher olan pitchblend'i araştırmaya başladı. Bu, ek radyoaktif elementlerin varlığını gösterdi. Biri kimyasal olarak bizmut'a benziyordu, ancak güçlü bir şekilde radyoaktifti ve Temmuz 1898'de "polonyum" adını verdikleri yeni bir element olduğu sonucuna vardıkları bir makale yayınladılar. Diğeri kimyasal olarak baryum gibiydi ve Aralık 1898 tarihli bir makalede, "radyum" adını verdikleri, şimdiye kadar bilinmeyen ikinci bir elementin keşfini duyurdular. Bilim camiasını ikna etmek başka bir konuydu. Cevherdeki baryumdan radyumu ayırmak çok zor oldu. Onda bir gram radyum klorür üretmeleri üç yıl sürdü ve polonyumu asla izole edemediler. [6]
1898'de Ernest Rutherford, toryumun radyoaktif bir gaz yaydığını kaydetti. Radyasyonu incelerken Becquerel radyasyonunu α (alfa) ve β (beta) radyasyonu olarak adlandırdığı iki türe ayırdı. [7] Daha sonra, Paul Villard, Rutherford'un şemasına göre "gama ışınları" olarak adlandırılan üçüncü bir Becquerel radyasyonu türü keşfetti ve Curie, radyumun da radyoaktif bir gaz ürettiğini kaydetti. Gazı kimyasal olarak tanımlamanın sinir bozucu olduğu kanıtlandı Rutherford ve Frederick Soddy, gazın argon gibi hareketsiz olduğunu buldu. Daha sonra radon olarak bilinmeye başladı. Rutherford, beta ışınlarını katot ışınları (elektronlar) olarak tanımladı ve varsayımda bulundu - ve 1909'da Thomas Royds ile kanıtladı - alfa parçacıklarının helyum çekirdeği olduğunu. [8] [9] Elementlerin radyoaktif bozunmasını gözlemleyen Rutherford ve Soddy, radyoaktif ürünleri karakteristik bozunma oranlarına göre sınıflandırarak yarı ömür kavramını ortaya koydular. [8] [10] 1903'te Soddy ve Margaret Todd, "izotop" terimini, kimyasal ve spektroskopik olarak aynı olan ancak farklı radyoaktif yarı ömürleri olan atomlara uyguladılar. [11] [12] Rutherford, çok küçük, yoğun ve pozitif yüklü proton çekirdeğinin yörüngede dönen negatif yüklü elektronlarla çevrili olduğu bir atom modeli önerdi (Rutherford modeli). [13] Niels Bohr, 1913'te elektronların kuantum davranışıyla (Bohr modeli) uzlaştırarak bunu geliştirdi. [14] [15] [16]
Protaktinyum Düzenle
Soddy ve Kasimir Fajans, 1913'te bağımsız olarak, alfa bozunmasının atomların periyodik tabloda iki basamak aşağı kaymasına neden olduğunu, iki beta parçacığının kaybının ise onu orijinal konumuna geri getirdiğini gözlemlediler. Periyodik tablonun yeniden düzenlenmesi sonucunda II. gruba radyum, III. gruba aktinyum, IV. gruba toryum ve VI. gruba uranyum yerleştirildi. Bu, toryum ve uranyum arasında bir boşluk bıraktı. Soddy, (Dmitri Mendeleev'den sonra) "ekatantalium" olarak adlandırdığı bu bilinmeyen elementin, tantalyuma (şimdi tantal olarak bilinir) benzer kimyasal özelliklere sahip bir alfa yayıcı olacağını öngördü. [17] [18] [19] Fajans ve Oswald Helmuth Göhring'in bunu toryumun beta yayan bir ürününün bozunma ürünü olarak keşfetmesinden çok önce değildi. Fajans ve Soddy'nin radyoaktif yer değiştirme yasasına dayanarak, bu, kısa yarı ömründen sonra "brevium" adını verdikleri eksik elementin bir izotopuydu. Bununla birlikte, bir beta yayıcıydı ve bu nedenle aktinyumun ana izotopu olamazdı. Bu başka bir izotop olmalıydı. [17]
Berlin-Dahlem'deki Kaiser Wilhelm Enstitüsü'ndeki (KWI) iki bilim adamı, kayıp izotopu bulma görevini üstlendi. Otto Hahn, Marburg Üniversitesi'nden organik kimyager olarak mezun olmuştu, ancak Londra Üniversitesi Koleji'nde Sir William Ramsay yönetiminde ve radyoaktif izotoplar üzerinde çalıştığı McGill Üniversitesi'nde Rutherford'da doktora sonrası araştırmacıydı. 1906'da Almanya'ya döndü ve burada Berlin Üniversitesi'nde Emil Fischer'in asistanı oldu. McGill'de bir fizikçiyle yakın çalışmaya alışmıştı, bu yüzden 1906'da Viyana Üniversitesi'nden doktorasını almış olan Lise Meitner ile birlikte çalıştı ve daha sonra Friedrich- Wilhelms-Universität. Meitner, kendi yaşındaki Hahn'ı, daha yaşlı ve daha seçkin meslektaşlarından daha az korkutucu buldu. [20] Hahn ve Meitner, 1913'te yeni kurulan Kaiser Wilhelm Kimya Enstitüsü'ne taşındılar ve 1920'de kendi öğrencileri, araştırma programları ve ekipmanlarıyla oradaki kendi laboratuvarlarının başkanı oldular. [20] Eski laboratuvarlar, zayıf radyoaktif maddeleri araştırmak için çok radyoaktif maddelerle kirlendiğinden, yeni laboratuvarlar yeni fırsatlar sundu. Tantal grubunu pitchblend'den ayırmak için yeni bir izotopun izolasyonunu hızlandıracağını umdukları yeni bir teknik geliştirdiler. [17]
Çalışma 1914'te Birinci Dünya Savaşı'nın patlak vermesiyle kesintiye uğradı. Hahn Alman Ordusu'na çağrıldı ve Meitner Avusturya Ordusu hastanelerinde gönüllü radyograf oldu. [21] Ekim 1916'da sadece Hahn'ın değil, öğrencilerin, laboratuvar asistanlarının ve teknisyenlerin çoğunun çağrıldığı Kaiser Wilhelm Enstitüsü'ne döndü. Meitner bu nedenle her şeyi kendisi yapmak zorunda kaldı, Hahn izinli olarak eve geldiğinde sadece kısa bir süre yardım etti. Aralık 1917'ye kadar maddeyi izole edebildi ve daha fazla çalışmadan sonra bunun gerçekten de kayıp izotop olduğunu kanıtlayabildi. Bulgularını Mart 1918'de yayınlanmak üzere sundu. [17]
Elementi ilk keşfedenler Fajans ve Göhring olmasına rağmen, gelenek bir elementin en uzun ömürlü ve en bol izotopuyla temsil edilmesini gerektiriyordu ve brevium uygun görünmüyordu. Fajans, Meitner'ın elementi protaktinyum olarak adlandırmasını ve ona kimyasal sembol Pa'yı atamasını kabul etti. Haziran 1918'de Soddy ve John Cranston, izotopun bir örneğini çıkardıklarını açıkladılar, ancak Meitner'in aksine özelliklerini tanımlayamadılar. Meitner'ın önceliğini kabul ettiler ve ismi kabul ettiler. Bilinen uranyum izotoplarının hiçbiri protaktinyuma dönüşmediği için uranyumla olan bağlantı bir sır olarak kaldı. 1929'da uranyum-235 keşfedilene kadar çözümsüz kaldı. [17] [22]
Patrick Blackett, 1925'te nitrojene yönelik alfa parçacıkları kullanarak nitrojenin oksijene nükleer dönüşümünü başardı. Atom çekirdeği için modern gösterimde, reaksiyon şöyleydi:
Bu, bir nükleer reaksiyonun, yani bir bozunmadan gelen parçacıkların başka bir atom çekirdeğini dönüştürmek için kullanıldığı bir reaksiyonun ilk gözlemiydi. [23] Nisan 1932'de Ernest Walton ve John Cockcroft tarafından lityuma karşı yapay olarak hızlandırılmış protonlar kullanılarak bu çekirdeği iki alfa parçacığına bölmek için tamamen yapay bir nükleer reaksiyon ve nükleer dönüşüm elde edildi. Bu başarı halk arasında "atomu bölmek" olarak biliniyordu, ancak nükleer fisyon değildi [24] [25], çünkü bir dahili radyoaktif bozunma sürecini başlatmanın sonucu değildi. [26] Cockcroft ve Walton'ın başarısından sadece birkaç hafta önce, Cavendish Laboratuvarı'ndaki bir başka bilim adamı olan James Chadwick, berilyumun alfa parçacıklarıyla reaksiyonu yoluyla mühür mumu ile yapılmış ustaca bir cihaz kullanarak nötronu keşfetti: [27] [28 ]
Irène Curie ve Frédéric Joliot, alüminyum folyoyu alfa parçacıklarıyla ışınladı ve bunun, yarı ömrü yaklaşık üç dakika olan kısa ömürlü bir radyoaktif fosfor izotopuyla sonuçlandığını buldu:
daha sonra kararlı bir silikon izotopuna bozunur
Nötron emisyonları durduktan sonra radyoaktivitenin devam ettiğini kaydettiler. Sadece pozitron emisyonu biçiminde yeni bir radyoaktif bozunma biçimi keşfetmekle kalmadılar, bir elementi şimdiye kadar bilinmeyen bir başka bir radyoaktif izotopa dönüştürdüler, böylece daha önce hiç olmadığı yerde radyoaktiviteyi indüklediler. Radyokimya artık belirli ağır elementlerle sınırlı değildi, tüm periyodik tabloya yayıldı. [29] [30] [31]
Chadwick, elektriksel olarak nötr oldukları için nötronların çekirdeğe protonlardan veya alfa parçacıklarından daha kolay nüfuz edebileceğini kaydetti. [32] Enrico Fermi ve Roma'daki meslektaşları -Edoardo Amaldi, Oscar D'Agostino, Franco Rasetti ve Emilio Segrè- bu fikri benimsediler. [33] Rasetti, 1931'de ve Chadwick'in nötronu keşfetmesinden sonra 1932'de Meitner'in laboratuvarını ziyaret etti. Meitner ona bir polonyum-berilyum nötron kaynağının nasıl hazırlanacağını gösterdi. Roma'ya döndüğünde, Rasetti Geiger sayaçları ve Meitner'den sonra modellenen bir bulut odası inşa etti. Fermi, Chadwick ve Curie'nin yaptığı gibi, başlangıçta polonyumu alfa parçacıkları kaynağı olarak kullanmayı amaçladı. Radon, polonyumdan daha güçlü bir alfa parçacıkları kaynağıydı, ancak aynı zamanda laboratuvardaki algılama ekipmanına zarar veren beta ve gama ışınları yaydı. Ancak Rasetti, Paskalya tatiline polonyum-berilyum kaynağını hazırlamadan gitti ve Fermi, reaksiyonun ürünleriyle ilgilendiğinden, örneğini bir laboratuvarda ışınlayıp koridorun aşağısındaki başka bir laboratuvarda test edebileceğini fark etti. Nötron kaynağının, sızdırmaz bir kapsül içinde toz haline getirilmiş berilyum ile karıştırılarak hazırlanması kolaydı. Dahası, radon kolayca elde edildi Giulio Cesare Trabacchi bir gramdan fazla radyuma sahipti ve Fermi'ye radon sağlamaktan mutluydu. Yalnızca 3,82 günlük bir yarılanma ömrüyle, aksi takdirde yalnızca boşa gidecek ve radyum sürekli olarak daha fazlasını üretecektir. [33] [34]
Montaj hattı tarzında çalışarak, suyu ışınlayarak başladılar ve daha sonra herhangi bir radyoaktiviteye neden olmadan periyodik tabloyu lityum, berilyum, bor ve karbon aracılığıyla ilerlettiler. Alüminyuma ve ardından flora ulaştıklarında ilk başarılarını elde ettiler.İndüklenmiş radyoaktivite, sonuçta 22 farklı elementin nötron bombardımanı yoluyla bulundu. [35] [36] Meitner, Fermi'nin makalelerinin ön kopyalarını postaladığı seçkin fizikçilerden biriydi ve Fermi, onun alüminyum, silikon, fosfor, bakır ve çinko ile ilgili bulgularını doğruladığını bildirebildi. [34] Yeni bir kopyası La Ricerca Scientifica Niels Bohr'un Kopenhag Üniversitesi'ndeki Teorik Fizik Enstitüsü'ne geldiğinde, yeğeni Otto Frisch, orada İtalyanca okuyabilen tek fizikçi olarak, çeviri isteyen meslektaşlarından talep gördü. Roma grubunda nadir toprak metallerinden hiçbir numune yoktu, ancak Bohr'un enstitüsünde George de Hevesy, Auergesellschaft tarafından kendisine verilen oksitlerin eksiksiz bir setine sahipti, bu yüzden de Hevesy ve Hilde Levi süreci onlarla birlikte gerçekleştirdi. [37]
Roma grubu uranyuma ulaştığında bir sorunları vardı: Doğal uranyumun radyoaktivitesi neredeyse nötron kaynaklarınınki kadar büyüktü. [38] Gözlemledikleri, yarı ömürlerin karmaşık bir karışımıydı. Yer değiştirme yasasını takiben, kurşun, bizmut, radyum, aktinyum, toryum ve protaktinyum (kimyasal özellikleri bilinmeyen elementleri atlayarak) varlığını kontrol ettiler ve (doğru) hiçbirine dair hiçbir belirti bulamadılar. [38] Fermi, nötron ışımasının neden olduğu üç tip reaksiyona dikkat çekti: bir alfa parçacığının emisyonu (n, α), proton emisyonu (n, p) ve gama emisyonu (n, γ). Değişmez bir şekilde, yeni izotoplar, elementlerin periyodik tabloda yukarı hareket etmesine neden olan beta emisyonu tarafından bozuldu. [39]
Zamanın periyodik tablosuna dayanarak Fermi, element 93'ün manganez ve renyuma benzer özelliklere sahip ekarhenyum (renyumun altındaki element) olduğuna inanıyordu. Böyle bir element bulundu ve Fermi geçici olarak deneylerinin 93 ve 94 protonlu [40] ausonyum ve hesperyum adını verdiği yeni elementler yarattığı sonucuna vardı. [41] [42] Sonuçlar şurada yayınlandı: Doğa [40] Bununla birlikte, bu yazıda Fermi, "aktif ürünün çok ince bir tabaka şeklinde olması gerektiğini gözlemlemeleri gerektiğinden, bu tür ağır partiküller için henüz dikkatli bir araştırma yapılmadığı konusunda uyarıda bulundu. Bu nedenle, söz konusu çözülmeler zinciri hakkında herhangi bir kesin hipotez oluşturmak için şu anda erken görünüyor." [40] Geriye dönüp baktıklarında, periyodik tablodaki manganez ve renyum arasında yer alan teknesyum, bilinmeyen bir renyum benzeri element olduğunu saptadılar. [38]
Leo Szilard ve Thomas A. Chalmers, berilyum üzerinde etkili olan gama ışınları tarafından üretilen nötronların, Fermi'nin de belirttiği bir reaksiyon olan iyot tarafından yakalandığını bildirdi. Meitner deneyini tekrarladığında, gama-berilyum kaynaklarından gelen nötronların iyot, gümüş ve altın gibi ağır elementler tarafından yakalandığını, ancak sodyum, alüminyum ve silikon gibi daha hafif elementler tarafından yakalanmadığını buldu. Yavaş nötronların, hızlı nötronlara göre yakalanma olasılığının daha yüksek olduğu sonucuna vardı. Naturwissenschaften [43] [44] Herkes, alfa parçacıkları ve protonlarda olduğu gibi enerjik nötronların gerekli olduğunu düşünüyordu, ancak Coulomb engelini aşmak için bu gerekliydi, nötr olarak yüklü nötronların yakalanması daha olasıydı. çekirdek, çevresinde daha fazla zaman harcarlarsa. Birkaç gün sonra Fermi, grubunun fark ettiği bir merakı düşündü: uranyum, laboratuvarın farklı bölümlerinde farklı tepki veriyor gibiydi, ahşap bir masa üzerinde yürütülen nötron ışıması, aynı odadaki mermer bir masaya göre daha fazla radyoaktiviteye neden oldu. Fermi bunu düşündü ve nötron kaynağı ile uranyum arasına bir parça parafin mumu yerleştirmeye çalıştı. Bu, aktivitede çarpıcı bir artışa neden oldu. Nötronların, parafin ve tahtadaki hidrojen atomlarıyla çarpışmalar nedeniyle yavaşladığını düşündü. [45] D'Agostino'nun ayrılması, Roma grubunun artık bir kimyagerinin olmadığı anlamına geliyordu ve ardından Rasetti ve Segrè'nin kaybı, grubu yalnızca Fermi ve Amaldi'ye indirdi, onlar da dönüşüm araştırmasını terk ederek, fiziği keşfetmeye konsantre oldular. yavaş nötronlar [38]
Çekirdeğin 1934'teki mevcut modeli, ilk olarak 1930'da George Gamow tarafından önerilen sıvı damla modeliydi. [46] Basit ve zarif modeli, Carl Friedrich von Weizsäcker ve nötronun keşfinden sonra Werner Heisenberg tarafından rafine edildi ve geliştirildi. 1935'te ve Niels Bohr 1936'da gözlemlerle yakın bir anlaşmaya vardı. Modelde, nükleonlar, protonlar arasındaki daha uzun menzilli Coulomb elektriksel itme kuvvetinin üstesinden gelebilecek güçlü nükleer kuvvet tarafından mümkün olan en küçük hacimde (bir küre) bir arada tutuldu. Model, özellikleriyle ilgilenen matematikçilerin dikkatini çektiği 21. yüzyıla kadar belirli uygulamalar için kullanılmaya devam etti, [47] [48] [49] ancak 1934 biçiminde fizikçilerin zaten bildiklerini düşündükleri şeyi doğruladı: çekirdekler statikti ve bir çarpışmanın bir alfa parçacığından daha fazla parçalanma ihtimali neredeyse sıfırdı. [50]
İtirazlar Düzenle
Fermi, 1938 Nobel Fizik Ödülü'nü "nötron ışınımı tarafından üretilen yeni radyoaktif elementlerin varlığının gösterilmesi ve yavaş nötronların neden olduğu nükleer reaksiyonların keşfi için" kazandı. [1] Ancak, Fermi'nin sonuçlarıyla ilgili analizi herkes ikna olmadı. Ida Noddack Eylül 1934'te yeni, daha ağır bir element 93 yaratmak yerine şunu önerdi:
Nötronlar nükleer parçalanmalar üretmek için kullanıldığında, atom çekirdeğinin proton veya alfa-parçacık bombardımanı ile daha önce gözlemlenmemiş olan bazı belirgin yeni nükleer reaksiyonların meydana geldiği de aynı derecede iyi varsayılabilir. Geçmişte, çekirdeklerin dönüşümlerinin yalnızca elektronların, protonların veya helyum çekirdeklerinin emisyonu ile gerçekleştiğini, böylece ağır elementlerin, komşu elementleri üretmek için kütlelerini sadece küçük bir miktarda değiştirdiğini keşfetti. Ağır çekirdekler nötronlar tarafından bombardımana tutulduğunda, çekirdeğin elbette bilinen elementlerin izotopları olacak ama ışınlanmış elementin komşusu olmayacak olan birkaç büyük parçaya ayrılması düşünülebilir. [51]
Noddack'ın makalesi Roma'da Fermi'nin ekibi, Paris'te Curie ve Joliot, Berlin'de Meitner ve Hahn tarafından okundu. [38] Bununla birlikte, alıntılanan itiraz biraz aşağıdan geliyor ve Fermi'nin iddiasında belirttiği birkaç boşluktan sadece biri. [52] Bohr'un sıvı damla modeli henüz formüle edilmemişti, bu nedenle uranyum atomlarının büyük parçalara ayrılmasının fiziksel olarak mümkün olup olmadığını hesaplamanın teorik bir yolu yoktu. [53] Noddack ve kocası Walter Noddack, renyum keşfi için Kimyada Nobel Ödülü'ne aday gösterilen ünlü kimyagerlerdi, ancak o sırada 43. "masurium" denir. Teknesyumun Emilio Segrè ve Carlo Perrier tarafından keşfi, iddialarına bir son verdi, ancak 1937'ye kadar gerçekleşmedi. Meitner veya Curie'nin, cinsiyetinden dolayı Noddack'a karşı herhangi bir önyargısı olması pek olası değildir, [54] ancak Meitner bundan korkmadı. Hahn'a söyle Hähnchen, von Physik verstehst Du Nichts ("Hahn canım, fizikten hiçbir şey anlamıyorsun"). [55] Aynı tutum, alternatif bir nükleer model önermeyen ve iddiasını destekleyecek deneyler yapmayan Noddack'a da taşındı. Noddack tanınmış bir analitik kimyager olmasına rağmen, önerdiği şeyin büyüklüğünü takdir etmek için fizikte geçmişe sahip değildi. [52]
Fermi'nin iddiasını eleştiren tek kişi Noddack değildi. Aristid von Grosse, Fermi'nin bulduğu şeyin bir protaktinyum izotopu olduğunu öne sürdü. [58] [59] Meitner, Fermi'nin sonuçlarını araştırmaya hevesliydi, ancak çok yetenekli bir kimyager gerektiğini fark etti ve bildiği en iyisini istedi: Hahn, her ne kadar yıllardır işbirliği yapmasalar da. Başlangıçta Hahn ilgilenmedi, ancak von Grosse'nin protaktinyumdan bahsetmesi fikrini değiştirdi. [60] Hahn daha sonra şöyle yazmıştı: "Tek soru, Fermi'nin uranötesi elementlerin izotoplarını mı yoksa bir sonraki alt element olan protaktinyumun izotoplarını mı bulmuş olduğuydu. O sırada Lise Meitner ve ben Fermi'nin 13 dakikalık izotopun bir protaktinyum izotopu olup olmadığını bulmak için. Protaktinium'u keşfedenler mantıklı bir karardı." [61]
Hahn ve Meitner'a Fritz Strassmann katıldı. Strassmann, analitik kimya alanında doktorasını 1929'da Hannover Teknik Üniversitesi'nden almıştı [62] ve bunun onun istihdam beklentilerini iyileştireceğine inanarak Hahn'ın yanında çalışmak için Kaiser Wilhelm Kimya Enstitüsü'ne gelmişti. İşi ve insanları o kadar çok seviyordu ki, maaşı 1932'de sona erdikten sonra burada kaldı. 1933'te Almanya'da Nazi Partisi iktidara geldikten sonra, siyasi eğitim ve Nazi Partisi üyeliği gerektirdiği için kazançlı bir iş teklifini reddetti ve Nazi Alman İşçi Cephesi'nin bir parçası olduğunda Alman Kimyagerler Derneği'nden istifa etti. Sonuç olarak, ne kimya endüstrisinde çalışabildi ne de Almanya'da bağımsız bir araştırmacı olmak için gerekli olan habilitasyonunu alamadı. Meitner, Hahn'ı yönetmenin özel durumlar fonundan gelen parayı kullanarak Strassmann'ı işe almaya ikna etti. 1935'te Strassmann yarım maaşla asistan oldu. Yakında, ürettikleri kağıtlarda işbirlikçi olarak kredilendirilecekti. [63]
1933 Profesyonel Kamu Hizmetinin Restorasyonu Yasası, Yahudileri akademiyi de içeren kamu hizmetinden çıkardı. Meitner hiçbir zaman Yahudi kökenini gizlemeye çalışmadı, ancak başlangıçta birçok nedenden dolayı etkisinden muaftı: 1914'ten önce istihdam edilmişti, Dünya Savaşı sırasında orduda görev yapmıştı, bir Alman vatandaşından ziyade bir Avusturyalıydı ve Kaiser Wilhelm Enstitü bir devlet-sanayi ortaklığıydı. [64] Ancak, Berlin Üniversitesi'ndeki yardımcı doçentlikten, Birinci Dünya Savaşı'ndaki askerliğinin cephede olmadığı ve 1922'ye kadar habilitasyonunu tamamlamadığı gerekçesiyle ihraç edildi. [65] Carl Bosch, müdür Kaiser Wilhelm Kimya Enstitüsü'nün ana sponsorlarından biri olan IG Farben, Meitner'a oradaki pozisyonunun güvenli olduğuna dair güvence verdi ve Meitner kalmayı kabul etti. [64] Meitner, Hahn ve Strassmann, Nazi karşıtı politikaları onları örgütün geri kalanından giderek uzaklaştırdığı için kişisel olarak birbirlerine daha da yaklaştılar, ancak yönetim Hahn ve Meitner'ın yardımcılarına devredildiği için araştırma için daha fazla zaman verdi. [63]
Araştırma Düzenleme
Berlin grubu işe uranyum tuzunu Fermi'nin kullandığına benzer bir radon-berilyum kaynağından gelen nötronlarla ışınlayarak başladı. Çözdüler ve potasyum perhenat, platin klorür ve sodyum hidroksit eklediler. Kalanlar daha sonra hidrojen sülfür ile asitleştirildi ve platin sülfür ve renyum sülfür çökelmesine neden oldu. Fermi, en uzun ömürlü 13 ve 90 dakikalık yarılanma ömrüne sahip dört radyoaktif izotop kaydetti ve bunlar çökeltide tespit edildi. Berlin grubu daha sonra çözeltiye protaktinyum-234 ekleyerek protaktinyum için test yaptı. Bu çökeltildiğinde, 13 ve 90 dakikalık yarı ömür izotoplarından ayrıldığı bulundu, bu da von Grosse'nin yanlış olduğunu ve bunların protaktinyum izotopları olmadığını gösterdi. Ayrıca, ilgili kimyasal reaksiyonlar, periyodik tablodaki tüm elementleri cıva ve üstü hariç tuttu. [67] 90 dakikalık aktiviteyi osmiyum sülfit ile ve 13 dakikalık aktiviteyi renyum sülfür ile çökeltebildiler, bu da onların aynı elementin izotopları olduklarını ekarte etti. Bütün bunlar, gerçekten de osmiyum ve renyuma benzer kimyasal özelliklere sahip uranyumötesi elementler olduklarına dair güçlü kanıtlar sağladı. [68] [69]
Fermi ayrıca hızlı ve yavaş nötronların farklı aktiviteler ürettiğini bildirmişti. Bu, birden fazla reaksiyonun gerçekleştiğini gösterdi. Berlin grubu, Roma grubunun bulgularını tekrarlayamadığında, hızlı ve yavaş nötronların etkileri üzerine kendi araştırmalarına başladılar. Bir kaza olması durumunda radyoaktif kontaminasyonu en aza indirmek için, hepsi Kaiser Wilhelm Enstitüsü'nün zemin katındaki Meitner bölümünde olmak üzere farklı odalarda farklı aşamalar gerçekleştirildi. Bir laboratuvarda nötron ışınlaması, diğerinde kimyasal ayırma ve üçüncü bir laboratuvarda ölçümler yapıldı. Kullandıkları ekipman basitti ve çoğunlukla el yapımıydı. [70]
Mart 1936'ya kadar, değişen derecelerde kesinlik ile on farklı yarı ömür tanımlamışlardı. Bunları açıklamak için Meitner, yeni bir (n, 2n) tepkime sınıfı ve uranyumun alfa bozunması hakkında varsayımda bulunmak zorunda kaldı; bunların hiçbiri daha önce rapor edilmemişti ve fiziksel kanıtları eksikti. Hahn ve Strassmann kimyasal prosedürlerini geliştirirken Meitner, reaksiyon süreçlerine daha fazla ışık tutmak için yeni deneyler tasarladı. Mayıs 1937'de paralel raporlar yayınladılar. Fizik için Zeitschrift baş yazar olarak Meitner ve bir Chemische Berichte baş yazar olarak Hahn ile. [70] [71] [72] Hahn, sözlerini vurgulayarak şöyle sonlandırdı: En iyi ve en iyi chemische Verschiedenheit von allen bisher bekannten Elementen außerhalb jeder Diskussion ("Her şeyden önce, daha önce bilinen tüm elementlerden kimyasal ayrımlarının daha fazla tartışmaya ihtiyacı yok." [72] ) Meitner giderek daha belirsizdi. Şimdi üç (n, γ) reaksiyon oluşturmuşlardı:
- 238
92 U + n → 239
92 U (10 saniye) → 239
93 ekaRe (2.2 dakika) → 239
94 ekaOs (59 dakika) → 239
95 ekair (66 saat) → 239
96 ekaPt (2,5 saat) → 239
97 ekAu (?)
- 238
92 U + n → 239
92 U (40 saniye) → 239
93 ekaRe (16 dakika) → 239
94 ekaOs (5.7 saat) → 239
95 ekar (?)
- 238
92 U + n → 239
92 U (23 dakika) → 239
93 ekaRe
Yavaş nötronlar, protonları veya alfa parçacıklarını parçalayacak enerjiden yoksun olduğundan, Meitner bunların (n, γ) reaksiyonlar olması gerektiğinden emindi. Reaksiyonların bilinen üç uranyum izotopundan olma olasılığını düşündü: uranyum-238, uranyum-235 ve uranyum-234. Bununla birlikte, nötron kesitini hesapladığında, en bol bulunan izotop olan uranyum-238'den başka bir şey olamayacak kadar büyüktü. Bunun, 1922'de Hahn tarafından protaktinyumda keşfedilen bir nükleer izomerizm vakası olması gerektiği sonucuna vardı. Nükleer izomerizm, 1936'da Meitner'in asistanı olan, ancak o zamandan beri bir pozisyon almış olan von Weizsäcker tarafından fiziksel bir açıklama yapmıştı. Kaiser Wilhelm Fizik Enstitüsü. Protaktinyumun farklı nükleer izomerlerinin farklı yarı ömürleri vardı ve bu uranyum için de geçerli olabilirdi, ancak eğer öyleyse bir şekilde kız ve torun ürünleri tarafından miras alınıyordu, bu da tartışmayı kırılma noktasına kadar uzatıyor gibiydi. Daha sonra, yalnızca yavaş nötronlarla meydana gelen bir (n, γ) olan üçüncü reaksiyon vardı. [73] Meitner bu nedenle Hahn'a çok farklı bir notla ilgili raporunu sonlandırdı ve şunları bildirdi: "Süreç, uranyum-238 tarafından nötron yakalanması olmalı, bu da uranyum-239'un üç izomerik çekirdeğine yol açmalıdır. Bu sonucun uzlaştırılması çok zordur. çekirdeğin güncel kavramları." [71] [74]
Bundan sonra, Berlin grubu, Strassmann'ın dediği gibi, "uranyumla çalışmanın dehşetinden kurtulmak için" toryum ile çalışmaya devam etti. [75] Bununla birlikte, toryumla çalışmak uranyumdan daha kolay değildi. Başlangıç olarak, bir bozunma ürünü vardı, radyotoryum (228
90 Th ) zayıf nötron kaynaklı aktiviteyi bastırdı. Ancak Hahn ve Meitner, ana izotopu mesothorium'u düzenli olarak çıkardıkları bir örneğe sahipti (228
88 Ra ), birkaç yıllık bir süre boyunca radyotoryumun bozunmasına izin verir. O zaman bile, nötron ışımasından kaynaklanan bozunma ürünleri toryumun kendi radyoaktif bozunması tarafından üretilen aynı elementlerin izotopları olduğu için çalışmak daha da zordu. Buldukları şey, tümü alfa yayıcıları olan üç farklı bozunma serisiydi - başka hiçbir ağır elementte bulunmayan ve Meitner'ın bir kez daha çoklu izomerleri varsaymak zorunda kaldığı bir bozunma biçimi. İlginç bir sonuç buldular: bu (n, α) bozunma serileri, gelen nötronların enerjisi 2,5 MeV'den az olduğunda, daha fazlasına sahipken aynı anda meydana geldi, 233 oluşturan bir (n, γ) reaksiyonu.
90 Th tercih edildi. [76]
Paris'te, Irene Curie ve Pavel Savitch de Fermi'nin bulgularını tekrarlamaya koyuldular. Hans von Halban ve Peter Preiswerk ile işbirliği içinde, toryumu ışınladılar ve Fermi'nin kaydettiği 22 dakikalık yarı ömre sahip izotopu ürettiler. Toplamda, Curie'nin grubu ışınlanmış toryumlarında sekiz farklı yarı ömür tespit etti. Curie ve Savitch, 3.5 saatlik yarı ömre sahip bir radyoaktif madde tespit ettiler. [38] [32] [77] Paris grubu, bunun bir toryum izotopu olabileceğini öne sürdü. Meitner, şu anda kimya çalışmalarının çoğunu yapmakta olan Strassmann'dan kontrol etmesini istedi. Toryum belirtisi tespit etmedi. Meitner, sonuçlarıyla birlikte Curie'ye yazdı ve sessiz bir geri çekilme önerdi. [78] Yine de Curie ısrar etti. Kimyayı araştırdılar ve 3.5 saatlik aktivitenin, lantana kimyasal olarak benzer görünen bir şeyden (aslında öyleydi) geldiğini ve fraksiyonel kristalizasyon işlemiyle başarısız bir şekilde izole etmeye çalıştıklarını buldular. (Çökeltilerinin kimyasal olarak benzer olan itriyum ile kirlenmiş olması mümkündür.) Curie ve Savitch, Geiger sayaçlarını kullanarak ve kimyasal çökelmeyi atlayarak, ışınlanmış uranyumda 3.5 saatlik yarı ömrü tespit ettiler. [79]
İle Anschluss, Almanya'nın 12 Mart 1938'de Avusturya ile birleşmesi, Meitner Avusturya vatandaşlığını kaybetti. [80] James Franck, Amerika Birleşik Devletleri'ne göç etmesine sponsor olmayı teklif etti ve Bohr enstitüsünde geçici bir yer teklif etti, ancak vize için Danimarka büyükelçiliğine gittiğinde, Danimarka'nın artık Avusturya pasaportunu geçerli olarak tanımadığı söylendi. . [81] 13 Temmuz 1938'de Meitner, Hollandalı fizikçi Dirk Coster ile birlikte Hollanda'ya gitti. O gitmeden önce Otto Hahn, gerekirse satması için ona annesinden miras kalan bir elmas yüzüğü verdi. Güvenliğe ulaştı ama sadece yazlık kıyafetleriyle. Meitner daha sonra çantasında 10 markla Almanya'yı sonsuza dek terk ettiğini söyledi. Coster ve Adriaan Fokker'in yardımıyla, Frisch tarafından karşılandığı Kopenhag'a uçtu ve Niels ve Margrethe Bohr ile Tisvilde'deki tatil evlerinde kaldı. 1 Ağustos'ta Stockholm'e giden trene bindi ve burada Eva von Bahr tarafından karşılandı. [82]
Yorum Düzenle
Paris grubu, sonuçlarını Eylül 1938'de yayınladı. [79] Hahn, 3.5 saatlik yarı ömre sahip izotopu kontaminasyon olarak reddetti, ancak Paris grubunun deneylerinin ayrıntılarına ve bozunma eğrilerine baktıktan sonra, Strassmann endişelendi. Daha verimli olan radyumu ayırma yöntemini kullanarak deneyi tekrarlamaya karar verdi.Bu sefer, Hahn'ın iki alfa bozunmasından kaynaklandığını öne sürdüğü radyum olduğunu düşündükleri şeyi buldular:
Meitner buna inanmakta güçlük çekti. [83] [84]
Kasım ayında Hahn, Bohr ve Meitner ile tanıştığı Kopenhag'a gitti. Ona önerilen radyum izomerlerinden çok mutsuz olduklarını söylediler. Fermi Stockholm'de Nobel Ödülü'nü toplarken bile, Meitner'ın talimatlarıyla Hahn ve Strassmann deneyleri yeniden yapmaya başladılar. [85] Clara Lieber ve Irmgard Bohne'nin yardımıyla, üç radyum izotopunu izole ettiler (yarı ömürleri ile doğrulandı) ve dört adımda baryum bromür kristalleri ekleyerek onları baryum taşıyıcısından ayırmak için fraksiyonel kristalizasyon kullandılar. Radyum tercihen bir baryum bromür çözeltisi içinde çökeldiğinden, her adımda çekilen kısım bir öncekinden daha az radyum içerecektir. Ancak, kesirlerin her biri arasında hiçbir fark bulamadılar. İşlemlerinin bir şekilde hatalı olması durumunda, işlemin iyi olduğunu bilinen radyum izotoplarıyla doğruladılar. 19 Aralık'ta Hahn, Meitner'a radyum izotoplarının kimyasal olarak baryum gibi davrandığını bildiren bir mektup yazdı. Noel tatilinden önce bitirmek için endişelenen Hahn ve Strassmann bulgularını Naturwissenschaften 22 Aralık'ta Meitner'in yanıt vermesini beklemeden. [86] Hahn şu sonuca varmıştır: "Kimyagerler olarak. Ra, Ac, Th yerine Ba, La, Ce sembollerini koymalıyız. 'Nükleer kimyagerler' fiziğe oldukça yakın oldukları için, öncekilerin tümü ile çelişen bu adımı atmaya henüz kendimizi ikna edemiyoruz. fizik deneyimi." [87]
Frisch normalde Noel'i Berlin'de Meitner ile kutladı, ancak 1938'de Eva von Bahr'ın Kungälv'de ailesiyle birlikte geçirme davetini kabul etti ve Meitner Frisch'ten kendisine orada katılmasını istedi. Meitner, Hahn'dan, uranyumun nötronlarla bombalanmasının ürününün bir kısmının baryum olduğuna dair kimyasal kanıtını açıklayan mektubu aldı. Baryumun atom kütlesi uranyumdan %40 daha azdı ve daha önce bilinen hiçbir radyoaktif bozunma yöntemi, çekirdeğin kütlesindeki bu kadar büyük bir farkı açıklayamazdı. [88] [89] Yine de, hemen Hahn'a şöyle yazmıştı: "Şu anda böylesine kapsamlı bir ayrılık varsayımı bana çok zor görünüyor, ancak nükleer fizikte o kadar çok sürpriz yaşadık ki, koşulsuz olarak yapamazsınız. 'İmkansız' deyin." [90] Meitner, Hahn'ın basit bir hata yapamayacak kadar dikkatli bir kimyager olduğunu hissetti, ancak sonuçları açıklamayı zor buldu. Belgelenen tüm nükleer reaksiyonlar, çekirdekten protonların veya alfa parçacıklarının parçalanmasını içeriyordu. Onu kırmak çok daha zor görünüyordu. Bununla birlikte, Gamow'un varsaydığı sıvı damla modeli, bir atom çekirdeğinin uzama ve onu bir arada tutan yüzey geriliminin üstesinden gelme olasılığını ortaya koydu. [91]
O sırada ikimiz de bir ağaç gövdesine oturduk (bütün o tartışmalar biz karda ormanda yürürken olmuştu, ben kayaklarımı giydim, Lise Meitner onsuz da hızlı yürüyebileceğini iddia etti), ve kağıt parçaları üzerinde hesaplamaya başladı. Bulduğumuz bir uranyum çekirdeğinin yükü, yüzey geriliminin etkisinin neredeyse tamamen üstesinden gelecek kadar büyüktü, bu yüzden uranyum çekirdeği gerçekten de, çarpma gibi en ufak bir provokasyonda kendisini bölmeye hazır, çok titrek kararsız bir damlaya benzeyebilirdi. tek bir nötrondan.
Ama başka bir sorun vardı. Ayrıldıktan sonra, iki damla karşılıklı elektrik itmeleriyle ayrılacak ve yüksek hız ve dolayısıyla çok büyük bir enerji elde edecek, toplamda yaklaşık 200 MeV bu enerji nereden gelebilir? Neyse ki Lise Meitner çekirdek kütlelerini hesaplamak için kullanılan ampirik formülü hatırladı ve bir uranyum çekirdeğinin birlikte bölünmesiyle oluşan iki çekirdeğin, orijinal uranyum çekirdeğinden bir protonun kütlesinin yaklaşık beşte biri kadar daha hafif olacağını buldu. Şimdi, ne zaman kütle kaybolsa, Einstein'ın E = m c 2
> formülüne göre enerji yaratılır ve bir proton kütlesinin beşte biri sadece 200 MeV'ye eşittir. İşte her şeye uyan o enerjinin kaynağı buradaydı! [91]
Meitner ve Frisch, Hahn'ın sonuçlarını, uranyum çekirdeğinin kabaca yarıya bölünmüş olduğu anlamına gelecek şekilde doğru bir şekilde yorumlamıştı. Berlin grubunun gözlemlediği ilk iki reaksiyon, uranyum çekirdeğinin parçalanmasıyla oluşan hafif elementlerdi, üçüncüsü, 23 dakikalık olan, gerçek element 93'e bozunmaydı. [92] Kopenhag'a döndüğünde Frisch, Bohr'a şunları söyledi: alnını tokatlayan ve "Ne aptallarmışız!" diye haykıran. [93] Bohr, yayına hazır bir makaleleri olana kadar hiçbir şey söylemeyeceğine söz verdi. Süreci hızlandırmak için tek sayfalık bir not göndermeye karar verdiler. Doğa. Bu noktada, sahip oldukları tek kanıt baryumdu. Mantıksal olarak, eğer baryum oluştuysa, diğer element kripton olmalıdır, [94] Hahn yanlışlıkla atom numaralarının toplamının 92'ye değil de 239'a kadar olması gerektiğine inanmış ve bunun masuryum (teknesyum) olduğunu düşünmüştür. ve bu yüzden kontrol etmedi: [95]
Meitner ve Frisch, bir dizi uzun mesafeli telefon görüşmesinden sonra, iddialarını desteklemek için basit bir deney yaptılar: eşiği alfa parçacıklarınınkinin üzerine ayarlanmış bir Geiger sayacı kullanarak fisyon parçalarının geri tepmesini ölçmek. Frisch deneyi 13 Ocak 1939'da yaptı ve reaksiyonun neden olduğu darbeleri tahmin ettikleri gibi buldu. [94] Yeni keşfedilen nükleer süreç için bir isme ihtiyacı olduğuna karar verdi. De Hevesy ile birlikte çalışan Amerikalı biyolog William A. Arnold ile konuştu ve ona canlı hücrelerin iki hücreye bölündüğü sürece hangi biyologların dediklerini sordu. Arnold ona biyologların buna fisyon adını verdiğini söyledi. Frisch daha sonra bu adı makalesinde nükleer sürece uyguladı. [96] Frisch, hem fisyon üzerine ortaklaşa yazılan notu hem de geri tepme deneyi hakkındaki makalesini postaladı. Doğa 16 Ocak 1939'da ilki 11 Şubat'ta ve ikincisi 18 Şubat'ta basıldı. [97] [98]
Bohr haberi Amerika'ya getiriyor Düzenle
7 Ocak 1939'da oğlu Erik ile Beşinci Washington Teorik Fizik Konferansı'na katılmak üzere Amerika Birleşik Devletleri'ne gitmeden önce, Bohr Frisch'e, kağıtlar basılıncaya kadar fisyondan bahsetmeyeceğine, ancak SS'deki Atlantik geçişi sırasında fisyondan söz etmeyeceğine söz verdi. DrottningholmBohr, Leon Rosenfeld ile fisyon mekanizmasını tartıştı ve bilginin gizli olduğunu ona bildirmedi. 16 Ocak'ta New York'a vardıklarında, Fermi ve eşi Laura Capon ve 1934-1935'te Bohr'un enstitüsünde bir arkadaş olan John Wheeler tarafından karşılandılar. Olduğu gibi, o akşam Princeton Üniversitesi Fizik Dergisi Kulübü'nün bir toplantısı vardı ve Wheeler, Rosenfeld'e bildirecek bir haberi olup olmadığını sorduğunda, Rosenfeld onlara söyledi. [99] Utanmış bir Bohr, Doğa Meitner ve Frisch'in keşfin önceliği iddiasını savunmak. [100] Hahn, Bohr'un notta kendisinin ve Strassmann'ın çalışmalarından bahsederken, sadece Meitner ve Frisch'ten bahsetmesinden rahatsız oldu. [101]
Büyük bilimsel -ve potansiyel olarak pratik- olasılıklara sahip tamamen yeni bir fiziksel etki olarak doğru bir şekilde görülen yeni keşiften haberler hızla yayıldı. Princeton'da çalışan Columbia Üniversitesi'nden iki fizikçi olan Isidor Isaac Rabi ve Willis Lamb, haberi duydu ve Columbia'ya geri taşıdı. Rabi, Fermi'ye Fermi'nin Lamb'e kredi verdiğini söylediğini söyledi. Fermi için bu haber derin bir utanç kaynağı oldu, çünkü keşfettiği için kısmen Nobel Ödülü'ne layık görülen transuranik elementler aslında transuranik elementler değil, fisyon ürünleriydi. Nobel Ödülü kabul konuşmasına bu yönde bir dipnot ekledi. Bohr kısa süre sonra Fermi'yi görmek için Princeton'dan Columbia'ya gitti. Fermi'yi ofisinde bulamayan Bohr, siklotron alanına indi ve Herbert L. Anderson'ı buldu. Bohr onu omzundan tuttu ve şöyle dedi: "Genç adam, sana fizikte yeni ve heyecan verici bir şeyi açıklamama izin ver." [102]
Daha fazla araştırma Düzenle
Columbia'daki pek çok bilim insanı, uranyumun nükleer fisyonunda nötron bombardımanından salınan enerjiyi tespit etmeye çalışmaları gerektiği konusunda açıktı. 25 Ocak 1939'da, Columbia Üniversitesi'nden bir grup, Amerika Birleşik Devletleri'nde, Pupin Hall'un bodrumunda yapılan ilk nükleer fisyon deneyini [103] gerçekleştirdi. Deney, uranyum oksitin bir iyonizasyon odasının içine yerleştirilmesini ve nötronlarla ışınlanmasını ve bu şekilde salınan enerjinin ölçülmesini içeriyordu. Ertesi gün, George Washington Üniversitesi ve Washington Carnegie Enstitüsü'nün ortak himayesinde Washington DC'de Beşinci Washington Teorik Fizik Konferansı başladı. Oradan, nükleer fisyon hakkındaki haberler daha da yayıldı ve bu da daha birçok deneysel gösteriyi teşvik etti. [104]
Bohr ve Wheeler, nükleer fisyon mekanizmasını açıklamak için sıvı damla modelini gözle görülür bir başarıyla elden geçirdi. [105] Gazeteleri çıktı Fiziksel İnceleme 1 Eylül 1939, Almanya'nın Polonya'yı işgal ettiği ve Avrupa'da İkinci Dünya Savaşı'nın başladığı gün. [106] Deneysel fizikçiler fisyon üzerinde çalışırken, daha şaşırtıcı sonuçlar ortaya çıkardılar. George Placzek (1934'te Bohr'un Nobel Ödülü madalyasını [99] kullanarak altının yavaş nötron emilimini ölçen kişi) Bohr'a uranyumun hem çok hızlı hem de çok yavaş nötronlarla neden bölündüğünü sordu. Wheeler ile bir toplantıya giderken Bohr, düşük enerjilerde fisyonun uranyum-235 izotopundan kaynaklandığını, yüksek enerjilerde ise esas olarak çok daha bol uranyum-238 izotopundan kaynaklandığını anladı. [107] Bu, Meitner'in 1937'deki nötron yakalama kesitleri ölçümlerine dayanıyordu. [108] Bu, Alfred Nier'in John R. Dunning, Aristid von Grosse ve Eugene T. Booth'un test etmesi için yeterli miktarda saf uranyum-235 üretebilmesinden sonra Şubat 1940'ta deneysel olarak doğrulanacaktı. [100]
Diğer bilim adamları, 23 dakikalık yarı ömürden kaynaklandığını bildikleri için basit görünen 93 numaralı zor elementi aramaya devam ettiler. Berkeley, California'daki Radyasyon Laboratuvarında, Emilio Segrè ve Edwin McMillan, izotopu oluşturmak için siklotronu kullandı. Daha sonra 2 günlük yarı ömre sahip bir beta aktivitesi tespit ettiler, ancak nadir toprak elementinin kimyasal özelliklerine sahipti ve element 93'ün renyuma benzer bir kimyaya sahip olması gerekiyordu. Bu nedenle, başka bir fisyon ürünü olarak göz ardı edildi. McMillan ve Philip Abelson'ın 2 günlük yarı ömür öğesinin "neptunyum" adını verdikleri anlaşılması zor element 93'ünki olduğunu belirlemelerinden bir yıl daha geçti. Glenn Seaborg, Emilio Segrè ve Joseph W. Kennedy'nin 1941'de "plütonyum" adını verdikleri element 94'ü keşfetmelerinin yolunu açtılar. [109] [110]
Meitner'in öncülük ettiği bir başka araştırma yolu, diğer elementlerin nötronlarla ışınlandıktan sonra bölünüp parçalanamayacağını belirlemekti. Yakında toryum ve protactinium'un yapabileceği belirlendi. Ayrıca açığa çıkan enerji miktarı da ölçülmüştür. [20] Hans von Halban, Frédéric Joliot-Curie ve Lew Kowarski, nötronlar tarafından bombalanan uranyumun, emdiğinden daha fazla nötron yaydığını göstererek, bir nükleer zincir reaksiyonu olasılığını ortaya koydu. [111] Fermi ve Anderson da birkaç hafta sonra bunu yaptılar. [112] [113] Pek çok bilim insanı için, en azından teoride, son derece güçlü bir enerji kaynağının yaratılabileceği açıktı, ancak çoğu hala bir atom bombasını imkansız olarak görüyordu. [114]
Nobel Ödülü Düzenle
Hem Hahn hem de Meitner, radyoaktif izotoplar ve protaktinyum üzerindeki çalışmaları nedeniyle nükleer fisyonun keşfinden önce bile kimya ve fizik Nobel Ödüllerine birçok kez aday gösterilmişti. Bunu 1940 ve 1943 arasında fisyon keşfi için birkaç aday daha izledi. [115] [116] Nobel Ödülü adayları, her ödül için bir tane olmak üzere beş kişilik komiteler tarafından incelendi. Hem Hahn hem de Meitner fizik için adaylar alsalar da, radyoaktivite ve radyoaktif elementler geleneksel olarak kimyanın alanı olarak görülüyordu ve bu nedenle Nobel Kimya Komitesi 1944'te adayları değerlendirdi. [117]
Komite 1941'de Theodor Svedberg'den ve 1942'de Arne Westgren'den [sv] raporlar aldı. Bu kimyagerler Hahn'ın çalışmasından etkilendiler, ancak Meitner ve Frisch'in deneysel çalışmasının olağanüstü olmadığını hissettiler. Fizik topluluğunun çalışmalarını neden ufuk açıcı olarak gördüğünü anlamadılar. Strassmann'a gelince, adı gazetelerde geçmesine rağmen, en kıdemli bilim insanına bir işbirliği içinde ödüller verme konusunda uzun süredir devam eden bir politika vardı. 1944'te Nobel Kimya Komitesi, 1944 Nobel Kimya Ödülü'nün yalnızca Hahn'a verilmesini önermek için oy kullandı. [117] Ancak, 1936'da Nobel Barış Ödülü Carl von Ossietzky'ye verildikten sonra, Almanların Nobel Ödüllerini kabul etmeleri yasaklanmıştı. [118] Komitenin tavsiyesi İsveç Kraliyet Bilimler Akademisi tarafından reddedildi ve ödülü bir yıl ertelemeye karar verdi. [117]
Akademi, 1945 Eylül'ünde ödülü yeniden gözden geçirdiğinde savaş sona ermişti. Nobel Kimya Komitesi, Amerika Birleşik Devletleri'nde Manhattan Projesi tarafından gizlice yürütülen çok fazla araştırma olduğu açık olduğundan, artık daha temkinli davranmıştı ve ertelemeyi önerdi. 1944 Nobel Kimya Ödülü bir yıl daha. Akademi, İkinci Dünya Savaşı Müttefiklerinden bağımsızlığını ilan etmesinin ve Dünya Savaşı'ndan sonra yaptığı gibi, [119] Nobel Kimya Ödülü'nü bir Alman'a vermenin önemli olduğunu savunan Göran Liljestrand tarafından etkilendi. Onu Fritz Haber'e verdiğinde ben. Hahn bu nedenle "ağır çekirdeklerin fisyonunu keşfettiği için" 1944 Nobel Kimya Ödülü'nün tek sahibi oldu. [120]
Meitner, 20 Kasım 1945'te arkadaşı Birgit Broomé-Aminoff'a bir mektupta şunları yazdı:
Elbette Hahn, kimyada Nobel Ödülü'nü tamamen hak etti. Bunda gerçekten hiç şüphe yok. Ancak, Otto Robert Frisch ve benim, uranyum fisyon sürecinin - nasıl ortaya çıktığı ve çok fazla enerji ürettiğinin - açıklığa kavuşturulmasına önemsiz olmayan bir şey katkıda bulunduğumuza inanıyorum ve bu, Hahn'dan çok uzak bir şeydi. Bu nedenle gazetelerde bana laik denilmesini biraz haksız buldum. mitarbeiterin Hahn'ın [astı] Strassmann ile aynı anlamda. [121]
1946'da Nobel Fizik Komitesi, Meitner ve Frisch için Max von Laue, Niels Bohr, Oskar Klein, Egil Hylleraas ve James Franck'in adaylıklarını değerlendirdi. 1945 ve 1946'da Stockholm Üniversitesi'nde deneysel fizik başkanlığını yürüten Erik Hulthén tarafından komite için raporlar yazıldı. Hulthén, teorik fiziğin ancak büyük deneylere ilham vermesi durumunda ödüle layık görülmesi gerektiğini savundu. Meitner ve Frisch'in fisyon kavramını ilk anlayan ve açıklayan kişiler olmalarındaki rolü anlaşılamadı. Kişisel faktörler de olabilir: komite başkanı Manne Siegbahn, Meitner'den hoşlanmadı ve Klein ile profesyonel bir rekabet yaşadı. [117] [122] Meitner ve Frisch, uzun yıllar boyunca düzenli olarak aday gösterilmeye devam edeceklerdi, ancak hiçbir zaman Nobel Ödülü'ne layık görülmeyeceklerdi. [116] [117] [123]
Avrupa'daki savaşın sonunda, Hahn gözaltına alındı ve Max von Laue dışında hepsi Alman nükleer silah programına dahil olan ve Hahn ve Paul Harteck hariç hepsi de dahil olduğu dokuz kıdemli bilim insanı ile Farm Hall'da hapsedildi. fizikçiler. Hiroşima ve Nagazaki'ye atılan atom bombalarının haberlerini burada duydular. Amerikalılardan yıllarca geride olduklarını kabul etmek istemeyen ve konuşmalarının kaydedildiğinin farkında olmayanlar, nükleer silah programlarının her şeyden önce ahlaki gerekçelerle başarılı olmasını istemedikleri bir hikaye uydurdular. Kasım 1945'te Nobel Ödülü açıklandığında Hahn hâlâ oradaydı. Farm Hall bilim adamları hayatlarının geri kalanını, Nazi döneminde lekelenmiş Alman bilimi imajını iyileştirmeye çalışarak geçireceklerdi. [124] [125] Sachsenhausen toplama kampından deneyleri için uranyum cevheri çıkaran binlerce kadın köle işçi gibi rahatsız edici ayrıntılar halının altına süpürüldü. [126]
Hahn için bu, zorunlu olarak kendisi, kimya ve Almanya için fisyon keşfi iddiasını öne sürmeyi içeriyordu. Bu anlatıyı doğrulamak için Nobel Ödülü kabul konuşmasını kullandı. [124] [125] Hahn'ın mesajı Almanya'da güçlü bir yankı uyandırdı; burada o meşhur iyi Alman olarak saygı gördü, Nazi rejiminin sadık bir rakibi olan, ancak saf bilimin peşinden gittiği Almanya'da kalan düzgün bir adamdı. 1946'dan 1960'a kadar Max Planck Derneği'nin başkanı olarak, buna inanmak isteyen bir izleyici kitlesine, Alman biliminin parlak ve Nazizm tarafından lekelenmemiş bir imajını yansıttı. [66]
Buna karşılık, savaşın hemen ardından Meitner ve Frisch, İngilizce konuşulan ülkelerde fisyonun kaşifleri olarak selamlandı. Japonya, Almanya'nın kukla bir devleti ve Hiroşima ve Nagazaki'nin yıkımı, Yahudi halkına yapılan zulmün şiirsel adaleti olarak görülüyordu. [127] [128] Ocak 1946'da Meitner, dersler verdiği ve onursal dereceler aldığı Amerika Birleşik Devletleri'ni gezdi. Manhattan Projesi'nin (1962 anılarında fisyon keşfi için tek kredisini veren) müdürü Korgeneral Leslie Groves için bir kokteyl partisine katıldı ve Women's National Press Club tarafından Yılın Kadını seçildi. Bu ödülün resepsiyonunda Amerika Birleşik Devletleri Başkanı Harry S. Truman'ın yanına oturdu. Ancak Meitner, özellikle İngilizce olarak topluluk önünde konuşmaktan hoşlanmadı ve bir ünlünün rolünden hoşlanmadı ve Wellesley Koleji'nde misafir profesörlük teklifini reddetti. [129] [130]
1966'da Amerika Birleşik Devletleri Atom Enerjisi Komisyonu, fisyon keşfinden dolayı Hahn, Strassmann ve Meitner'e Enrico Fermi Ödülü'nü ortaklaşa verdi. Tören Viyana'daki Hofburg sarayında yapıldı. [131] Enrico Fermi Ödülü ilk kez Amerikalı olmayanlara verildi ve ilk kez bir kadına verildi. [132] Meitner'ın diploması şu sözleri taşıyordu: "Doğal olarak oluşan radyoaktivitelerde öncü araştırmalar ve fisyonun keşfine yol açan kapsamlı deneysel çalışmalar için". [133] Hahn'ın diploması biraz farklıydı: "Doğal olarak oluşan radyoaktivitelerde öncü araştırmalar ve fisyonun keşfiyle sonuçlanan kapsamlı deneysel çalışmalar için." [134] Hahn ve Strassmann oradaydı, ancak Meitner katılamayacak kadar hastaydı, bu yüzden Frisch onun adına ödülü kabul etti. [135]
1978'de Einstein, Hahn, Meitner ve von Laue'nin 100. doğum günlerinin Almanya'da birleşik kutlamaları sırasında, Hahn'ın fisyon keşfine ilişkin anlatısı parçalanmaya başladı.Hahn ve Meitner 1968'de ölmüşlerdi, ancak Strassmann hala hayattaydı ve analitik kimyasının ve Meitner fiziğinin keşifteki önemini ve onların sadece yardımcı olmaktan öte rollerini ileri sürdü. Strassmann'ın ayrıntılı bir biyografisi, ölümünden bir yıl sonra 1981'de ve 1986'da genç yetişkinler için ödüllü bir Meitner biyografisi yayınlandı. Bilim adamları kimyaya odaklanmayı sorguladılar, tarihçiler Nazi döneminin kabul edilen anlatısına meydan okudu ve feministler Meitner'ı gördüler. bir kadının tarih sayfalarından silindiği Matilda etkisinin bir başka örneği. Rolü tartışmalı kalmasına rağmen, 1990'da Meitner anlatıya geri döndü. [66]
Gelecekte Uranyum
Uranyum, dünyadaki nükleer reaktörlerdeki önemi nedeniyle yakın gelecekte istikrarlı görünüyor. Ülkeler arasındaki silahsızlanma anlaşmaları nedeniyle nükleer silahlarda kullanımı en aza indirilmiş olsa da, gelecekte uranyum kullanılmaya devam edecektir. Uranyumun uzun ömürlülüğü ve devam eden önemi, nükleer reaktörlerin geleceği ile güçlü bir şekilde ilişkilidir. Nükleer reaktörler uzun vadeli bir enerji kaynağı olarak kalabiliyorsa, uranyum burada kalacaktır. [3]
& Patrick McFadden'ı kopyalayın. Yazar, bu çalışmanın ticari olmayan amaçlarla, yazara atıfta bulunmak suretiyle değiştirilmeden kopyalanması, dağıtılması ve teşhir edilmesi için izin verir. Ticari haklar da dahil olmak üzere diğer tüm hakları yazara aittir.
Fritz Strassmann'a benzeyen veya benzer bilim adamları
Aralık 1938'de fizikçiler Lise Meitner ve Otto Robert Frisch ve kimyagerler Otto Hahn ve Fritz Strassmann tarafından keşfedildi. Bir atomun çekirdeğinin iki veya daha fazla daha küçük, daha hafif çekirdeğe ayrıldığı nükleer reaksiyon veya radyoaktif bozunma süreci. Vikipedi
Breslau (Wrocław), Silezya'dan Alman fiziksel kimyager. Dünya Savaşı sırasında Uranyum Kulübü olarak da bilinen Alman nükleer enerji projesinde izotop ayırma teknikleri ve ağır su üretimi üzerinde çalıştı. Vikipedi
Alman deneysel fizikçi. Hanle etkisi ile bilinir. Vikipedi
Alman kimyager ve fizikçi. Bu fikirden ilk bahseden daha sonra nükleer fisyon adını verdi. Vikipedi
Alman teorik fizikçi ve kuantum mekaniğinin en önemli öncülerinden biri. Çalışmalarını 1925'te çığır açan bir makalede yayınladı. Vikipedi
Chicago Üniversitesi'nde Fizik Profesörü olan Amerikalı nükleer fizikçi. Manhattan Projesine katkıda bulundu. Vikipedi
İkinci Dünya Savaşı sırasında atom silahlarını araştırmak ve geliştirmek için Almanya tarafından yürütülen başarısız bilimsel çaba. Nihai olarak "laboratuvar düzeyinde dondurularak" "mütevazı bir hedef" ile "bir nükleer fisyon zincir reaksiyonunu önemli bir süre boyunca sürdürebilecek bir nükleer reaktör inşa etmek ve en azından çok küçük miktarda uranyum izotopunun tamamen ayrılmasını sağlamak."
Alman deneysel fizikçi. İlk olarak 1932'de yayınlanan ve 20. yüzyılın en etkili teorik fizik ders kitaplarından biri olan Lehrbuch der theoretischen Physik'i yazdı. Vikipedi
Nükleer fiziğe ve nükleer silahların teorik temeline katkıda bulunan Alman teorik fizikçi. Alman nükleer enerji projesinde çalıştı. Vikipedi
Otto Hahn ile fisyon keşfi üzerine yaptığı çalışmalar ve stronsiyum ve baryumun çeşitli izotoplarını keşfetmesiyle tanınan Amerikalı kimyager. Indianapolis, Indiana'da Clara ve Robert Lieber'in çocuğu olarak doğdu, hayatının ilk yıllarında Shortridge Lisesi de dahil olmak üzere yerel okullara gitti. Vikipedi
Alman nükleer fizikçi. Dünya Savaşı sırasında, Uranyum Kulübü olarak da bilinen Alman nükleer enerji projesine katkıda bulundu. Vikipedi