Uudis Hiroshima ja Nagasaki pommitamisest tekitas uraani lõhustumise avastajas Otto Hahnis sellise šoki, et tema sõbrad pidid enesetapu kartuses ööpäevaringselt valves olema.
Otto Hahn sündis 8. märtsil 1879 Frankfurt-Mainis. Tema isa oli käsitööline, seejärel sai ta väikese tehase omanikuks ja linnavolikogu asetäitjaks. Perekond ei elanud vaesuses, kuid neljast pojast suutis gümnaasiumi saata ainult vanim Karl. Kolm noorimat ja noorim Otto läksid kutsekooli.
Teismelisena tundis Gan huvi spiritismi vastu. Kuid pärast paljude okultistlike kirjutiste lugemist veendus ta nende mõttetuses ega pöördunud nende juurde enam tagasi. Võib -olla tekkis tal siis sügav umbusk igasuguste spekulatiivsete teadmiste vastu, mis trotsivad objektiivset kontrollimist. Gan jäi kogu oma elu metafüüsiliste ja religioossete küsimuste suhtes ükskõikseks.
Tema tegelikud huvid määrati hilja. Elus, leidlik jantide jaoks, mõtles Otto elukutse valimisele vähe. Ta otsustas keemikuks hakata alles oma vanemas klassis, tollase kuulsa teadlase M. Freundi loengute mõjul.
1897. aastal astus Hahn Marburgi ülikooli, 1901. aastal kaitses ta väitekirja orgaanilisest keemiast. Ülikoolile järgnes ajateenistus, mille eest Otto vähimatki innukust üles ei näidanud. Varsti pärast jumalateenistust otsustab ühe tehase juhtkond palgata välismaale tööle hästi koolitatud ja heade kommetega noormehe. 1904. aastal läks Hahn Londonisse, kavatsedes samal ajal õppida V. Ramsay juures keemiat.
Ramsay uuris sel ajal radioaktiivseid elemente ja käskis Otto saada baariumsoolast tugeva raadiumi. Katse tulemus määras Ghana kõik edasised tegevused. Algaja algaja avastas endale ja oma kolleegidele ootamatult uue radioaktiivse aine, mida ta nimetas raadiotooriks. Kui kuus kuud hiljem Londonis viibimine lõppes, soovitas Ramsay Ghanil tööst loobuda ja pühenduda täielikult uuele, vähetuntud valdkonnale - radiokeemiale. Seega algas uus periood vooluga endiselt triiviva Otto Hahni elus. Sisimas, pidades ennast iseõppijaks, otsustas ta enne Berliini naasmist praktikal käia radioaktiivsuse valdkonna juhtiva teadlase E. Rutherfordi juures. Otto suhe teadusega on alati olnud omakasu vaba. Pealegi töötas ta neil aastatel Rutherfordis tasuta: hindu ei olnud ja siis polnud praktikantidel õigust stipendiumile. Oma esimese täiskohaga ametikoha sai ta 33-aastaselt. Enne seda toetasid teda vanemad ja vennad, nemad tasusid ka katsete kulud.
Rutherford võttis Ghanat sõbralikult vastu, kuid teatas, et ei usu raadioriumi olemasolu. Vastuseks tegi Otto sarnaseid katseid teiste ainetega, mis eraldavad alfaosakesi, ja avastas teise aine - toorium C, seejärel radioaktiinium. Rutherfordi lähedal Montrealis asus Hahn lõpuks otsusele pühenduda radioaktiivsuse uurimisele. Ja mõte pole niivõrd selles, et siin tutvus ta füüsiliste probleemide ja meetoditega, kuivõrd suhtlemisel Rutherfordiga. Säravast, demokraatlikust ja sageli lärmakast Rutherfordist, mitte vähimalgi määral nagu väärikad Saksa professorid, sai Otto ideaal. Ja laborikeskkond, töö tõsidus, vaba arutelu, otsustusvõime sõltumatus ja vigade avameelne tunnistamine said noorele teadlasele eeskujuks, mille saavutamiseks ta hiljem oma instituudis püüdles.
1906. aastal Berliini naastes astus Hahn professor Z. Fischeri juhendamisel Berliini ülikooli keemialaborisse. Fischer pidas vana orgaanilist keemikut teadlase kõige usaldusväärsemaks instrumendiks "oma nina", mitte salapäraseid kiiri registreerivat loendurit. Teisest küljest sai Hahn kiiresti sõpradeks noorte Berliini füüsikute ringiga. Siin, 28. septembril 1907 kohtus ta leidliku keemikuga teoreetilise füüsiku Lise Meitneriga. Sellest ajast alates on nad koos töötanud kolm aastakümmet. Hahn-Meitneri kombinatsioonist on saanud aatomiuuringute üks edukamaid ja viljakamaid.
Otto Hahn ja Lise Meitner
1912. aastal siirdus Hahn Kaiser Wilhelmi Seltsi vastloodud keemiainstituuti (hiljem sai Hahn selle instituudi direktoriks). Otto saavutused aastate jooksul on muljetavaldavad. 1907. aastal avastati uus element - mesotoorium. 1909. aastal viidi läbi olulisi katseid tagasilöögi nähtuste uurimiseks. 1913. aastal avastas ta Meitneri osalusel uraani X2. Vaatamata hiilgavale tööle, oli vana ja kitsas puidust töökojahoone laboratooriumi ruum. Ja tee akadeemilise karjääri jaoks Ghana jaoks oli pikka aega suletud. Kuigi ta ülendati professoriks 1910. aastal, ei kuulunud radiokeemia kuni 1919. aastani Saksa ülikoolides õpetatavate ainete hulka.
Augustis 1914 kutsuti Ghana armeesse. Tol ajal ei tekitanud võitlusvajadus tema südametunnistusega lahkhelisid. Tõenäoliselt mõjutas seda rahvuslike ja lojaalsete meeleolude hoog, koduharidus, mis tõstis absoluutselt keisri ja rahva ees võetud kohustuste range täitmise ning võimalik, et ka romantiline sõjaidee. Sõja esimestel kuudel, Ghanas, tundus üliõpilaspõlve hooletus ärkavat, eriti kuna tema osa otseselt sõjategevuses ei osalenud. 1915. aasta alguses paluti tal alustada mürgiste ainete väljatöötamist ja pärast lühikest kõhklust nõustus ta, uskus argumente uue relva inimlikkuse üle, mis väidetavalt toob sõja lõpu lähemale. Enamik tema kolleege tegi sama. (Tõsi, mitte kõik: näiteks Saksa keemik, 1915. aasta Nobeli laureaat R. Willstatter keeldus.) Alles hiljem märkis Otto valuga: „Sisuliselt oli see, mida me siis tegime, kohutav. Aga see oli."
Nagu näete, ei teinud Otto ja tema kolleegid talle etteheiteid, kes pidasid tema loomingulist elu hiilgavate õnnestumiste ahelaks, pidevaks tõe poole tõusmiseks. M. von Laue (saksa füüsik, Nobeli preemia laureaat) sõnul võib Hahni karjääri "võrrelda kõveraga, mis kõrgpunktist alates - radiaatori avastamisega - tõuseb üha kõrgemale - avastamise suunas. mesotoorium, saavutab maksimumi tuuma lõhustuva uraani avastamise hetkel ".
Sarnaseid katseid viis Pariisis läbi Irene Curie.
Hahn, Meitner ja noor töötaja Strassmann uurisid mitmeid radioaktiivseid isotoope, mis saadi uraani või tooriumi neutronitega pommitamisel, ja parandasid nii eksperimentaalset metoodikat, et vaid mõne minutiga suudeti isoleerida soovitud radioaktiivne isotoop. Korraldatud võistlused. Meitner hoidis käes stopperit, Hahn ja Strassmann aga kiiritatud preparaati, lahustasid, sadestasid, filtreerisid, eraldasid sademe ja kandsid selle loendurile. Vähem kui kahe minutiga tegid nad seda, mis tavaliselt võtaks kaks kuni kolm tundi. Kõik, mis Hahni laboris loodi, pidasid maailma aatomilobistid vaieldamatuks tõeks, nad kasutasid Hahni terminoloogiat (muide, laenatud D. Mendelejevi töödest). Uuringud maailma kolmes suurimas laboris - Berliinis, Roomas (Fermi) ja Pariisis - ei jätnud kahtlust, et kui uraani kiiritati neutronitega, sisaldasid lagunemissaadused ek -reeniumi ja eka -osmiumi. Oli vaja dešifreerida nende muutuste radu, määrata poolväärtusajad. Neid elemente peeti transuraanilisteks. Tõsi, 1938. aastal avastas Irene Curie lagunemisproduktides lantaanile sarnase isotoobi, kuid tal polnud selles piisavalt usaldust ning ta oli avastamas uraani lõhustumist - selline lagunemine, mis tundus võimatu. Energia, mis sidus aatomi tuumas prootoneid ja neutroneid, oli nii suur, et tundus mõeldamatu ette kujutada, et ainult üks neutron suudab sellest üle saada.
Millised need protsessid tegelikult olid? Need lahendati veidi hiljem, kuid praeguseks on poliitilised küsimused esiplaanile tõusnud. Neutronid ja prootonid tuli mõneks ajaks unustada, sõjaväe marsid ja sõjakad kõned ei tõotanud head. Saksa võimud andsid pärast Anschlussi passi Austria kodanikult juudinaiselt Lisa Meitnerilt passi. Natsi seaduste kohaselt polnud tal ka õigust Saksamaalt lahkuda. Ainus väljapääs tema jaoks oli lend. Hahn palus abi Niels Bohrilt. Hollandi valitsus nõustus teda ilma passita vastu võtma. Lise pakkis kõige vajalikud asjad kokku ja lahkus "puhkusele" Hollandisse.
Mure ja ärevus seoses Meitneri lahkumisega kulutas Otto peaaegu kogu 1938. aasta suve. Sügis on kätte jõudnud. Sel sügisel, kui Hahn ja Strassmann tegid kõige olulisema avastuse. Jätkusid katsed ja teoreetilised otsingud. Meitneri puudumine oli teravalt tunda: puudus mõistlik nõustaja ja range kohtunik, teoreetik, kes teeks keerulisi arvutusi.
Fritz Strassmann
Hahn kasutas indikaatormeetodit. Mitu korda kasutati mitmesuguseid radioaktiivseid märgistusaineid, kuid tulemus oli sama. Radioaktiivne aine, mis tekkis uraani aeglaste neutronitega pommitamisel, meenutas omaduste poolest baariumit; seda ei olnud võimalik ühegi keemilise meetodiga baariumist eraldada. Nii avastasid Otto Hahn ja Fritz Strassmann tegelikult uraanituumade lõhustumise. Strassmann oli toona 37 -aastane ja Hahn valmistus oma kuuekümnenda sünnipäeva tähistamiseks.
Artikkel ilmus 1938. aasta lõpus. Samal ajal saatis Hahn katsete tulemused Meitnerile, oodates tema hinnangut. Uus aasta tõi uue teooria. Selle kohaselt peaks aeglaste neutronitega kiiritatud uraanituum jagunema kaheks osaks, baarium- ja krüptooni aatomiteks. Sellisel juhul tekivad äsja moodustunud tuumade vahele tõrjuvad jõud, mille energia ulatub kahesaja miljoni elektronvoltini. See on kolossaalne energia, mida ei saa teistes protsessides. Füüsika laenas termini "lõhustumine" bioloogiast, nii paljunevad algloomad. Kolleeg ja vennapoeg Meitner Frischist, kes viisid kiiresti läbi uraani lõhustumise eksperimendi, kinnitasid teooriat ja võtsid ette artikli kirjutamise.
Hahni ja Strassmanni saadud tulemused olid nii järsult vastuolus kõige autoriteetsemate teadlaste arvamustega, et panid uurijad ise hämmelduma. Hahni kirjad Meitnerile sisaldavad aeg -ajalt sõnu "hämmastav", "ülimalt hämmastav", "uimastav", "fantastilised tulemused". Õige järelduse tegemiseks, mis on vastuolus tolleaegsete ideedega, nõudis Otto mitte ainult läbimõeldust, vaid ka erakordset julgust. Nad andsid Ghanale kindlust katse puhtuse suhtes, s.t. saadud tulemuste usaldusväärsuses.
Vaid mõnepäevased sündmused, mis toimusid Ameerika Ühendriikide suurimates teaduskeskustes, võivad olla põneva seiklusfilmi stsenaariumiks.
Teadmata, et Hahni, Strassmanni ja Meitneri avastus tuleb saladuses hoida, saabub Bora Rosenfeldi lähim kaaslane Princetoni (USA) ja satub ülikooli klubis füüsikute peole. Teda pommitavad küsimused: mis on Euroopas uut? Rosenfeld räägib Hahni ja Strassmanni katsetest ning Meitneri ja Frischi teoreetilistest järeldustest. Koosolekul on kohal Fermi töötaja; samal õhtul sõidab ta New Yorki, tungib Fermi kontorisse ja jagab uudiseid. Mõne minuti pärast alustas Fermi eelseisvate katsete projekti väljatöötamist. Esiteks peate reprodutseerima uraanituuma lõhustumisprotsessi, seejärel mõõtma vabanenud energiat. Fermi mõistab, millest ta viis aastat tagasi ilma jäi, kui ta esimest korda uraani aeglaste neutronitega pommitas.
Enrico Fermi
Columbia ülikooli põranda all lõhustub uraanituum, teadmata, et Frisch on juba sarnase katse läbi viinud. Kiirustades (kiirustades kellegi teise avastust esile tõstma) valmistatakse ajakirjale "Nature" sõnumit.
Teabelekkest teada saades muretseb Bohr, et keegi edestab Meitnerit ja Frischi. Siis leiavad nad, et nad võivad omistada kellegi teise avastuse. Washingtonis toimunud konvendil saab Bohr teada, et Fermi uraani lõhustumise katsed on täies hoos, ja saadab telegrammid Kopenhaagenisse Frischile, et katsete tulemused kohe avaldada. Järgmisel päeval ilmus ajakirja värske number Hahni ja Strassmanni artikliga. Samal päeval saabusid lohutavad uudised - Frisch saatis artikli ajakirjandusse. Nüüd on Bor rahulik ja võib kõigile rääkida uraani lõhustumisest. Juba enne kõne lõpetamist lahkusid mitmed inimesed saalist ja jooksid peaaegu Carnegie instituuti, võimsa kiirendi juurde. Vaja oli kohe sihtmärke muuta ja uurida uraanituuma lõhustumist.
Järgmisel päeval kutsuti Bohr ja Rosenfeld Carnegie Instituuti. Esimest korda nägi Bohr ostsilloskoobi ekraanil jagamisprotsessi.
Samal ajal Pariisis jälgisid Joliot-Curies uraani ja tooriumi tuumade lagunemist, nimetades seda lagunemist "plahvatuseks". Fredericki artikkel ilmus vaid kaks nädalat pärast Meitneri ja Frischi artiklit. Seega lõhustasid vähem kui kuu aja jooksul neli laborit (Kopenhaagenis, New Yorgis, Washingtonis ja Pariisis) uraanituuma ja näitasid, et vabaneb tohutu energia. Kuid vähesed teadsid, et olemas on ka viies labor - Leningradi polütehnilises instituudis, kus arendati ka uraani lõhustumise teooriat.
Viited:
1. Gernek F. Aatomiajastu pioneerid. M.: Progress, 1974. S. 324-331.
2. Konstantinova S. Lõhestamine. // Leiutaja ja uuendaja. 1993. nr 10. S. 18-20.
3. Templid Yu Füüsika. Biograafiline teatmeteos. M: Teadus. 1983. S. 74.
