Lise Meitner: Fisyonu Açıklayan ve Nobel’e Giremeyen Fizikçi
Nükleer fisyonu ilk kez doğru yorumlayan Lise Meitner'in sürgün, keşif ve Nobel tartışması dolu hayatı (Lise Meitner, nuclear fission, protactinium).
Lise Meitner, 7 Kasım 1878’de Viyana’da, çok çocuklu bir ailenin üçüncü çocuğu olarak doğdu. Kadınların üniversiteye girmesinin zor olduğu bir dönemde fizik okumayı başardı ve 1906’da Viyana Üniversitesi’nde doktorasını tamamladı; Ludwig Boltzmann’ın fizik geleneğinde yetişmişti. 1907’de Berlin’e taşındı. Orada kimyager Otto Hahn ile başlayan ortaklık, onu otuz yılı aşkın süre radyoaktivite araştırmalarının merkezine yerleştirdi.
Berlin yılları: radyoaktivite ve yeni element
Meitner, Berlin’de başlangıçta kadın olduğu için laboratuvarın ana binasına giremedi; bodrum katındaki eski bir marangoz atölyesinde ve başlangıçta ücretsiz çalıştı. Zamanla Kaiser Wilhelm Kimya Enstitüsü’nde kendi fizik bölümünün başına geçti. Hahn ile birlikte 1918’de yeni bir radyoaktif element olan protaktinyumu (protactinium) tanımladı. Alfa, beta ve gama ışımalarının çekirdek enerji düzeyleriyle ilgisini anlamaya çalışan çalışmalarıyla çekirdek fiziğinin temelini güçlendirdi (alfa ve beta ışıması için bkz. Radyoaktivite Nedir?). 1926’da Berlin Üniversitesi’nde profesör unvanı aldı.
1938: sürgün ve bir keşfin yorumu
Meitner Yahudi kökenliydi. Avusturya’nın 1938’de Almanya’ya katılmasıyla Alman uyruğuna geçen ve Nazi yasalarının kapsamına giren fizikçi, Temmuz 1938’de gizlice ülkeyi terk etti ve İsveç’e sığındı. Aralık 1938’de Berlin’de Hahn ve Fritz Strassmann, uranyumu nötronlarla bombardıman ettiklerinde ürünler arasında çok daha hafif bir element olan baryumu buldular; ama bunu nasıl yorumlayacaklarını bilemiyorlardı. Hahn durumu mektupla Meitner’e yazdı.
Meitner, yeğeni fizikçi Otto Frisch ile İsveç’te Noel tatilinde kar üzerinde yürürken bu sonucu çekirdeğin ikiye bölünmesi olarak açıkladı. Çekirdeği sıvı damlasına benzeten model (liquid-drop model) uyarınca ağır bir çekirdek nötron yutunca titreşir, boğumlanır ve iki parçaya ayrılabilir. Frisch bu olaya biyolojiden ödünç alarak fisyon (fission) adını verdi. Aileden çıkan bu yorum Şubat 1939’da Nature dergisinde yayımlandı.
Fizik köşesi: bir fisyon neden yaklaşık 200 MeV verir?
Çekirdek başına bağlanma enerjisi uranyum bölgesinde (\(A \approx 236\)) yaklaşık \(7{,}6\ \mathrm{MeV}\)’dir, orta kütleli çekirdeklerde (\(A \approx 118\)) yaklaşık \(8{,}5\ \mathrm{MeV}\). İki parçaya ayrılma, her nükleon için kabaca \(0{,}9\ \mathrm{MeV}\) daha sıkı bağlanma anlamına gelir. Toplam kazanç \(\Delta E \approx 0{,}9\times 236 \approx 210\ \mathrm{MeV}\) olur; Meitner ve Frisch da yaklaşık \(200\ \mathrm{MeV}\) hesaplamıştı. \(E = mc^2\) ile bu, \(\Delta m \approx 200/931{,}5 \approx 0{,}21\ \mathrm{u}\), yani çekirdeğin kütlesinin yaklaşık binde birinin enerjiye dönüşmesi demektir. Basit bir nükleon sayımıyla bile fisyonun kimyasal tepkimelerin milyonlarca katı enerji verdiği görülür. Değerler yaklaşıktır, ama büyüklük mertebesi doğrudur.
Nobel tartışması
1944 Nobel Kimya Ödülü, fisyonun keşfi için yalnızca Otto Hahn’a verildi. Meitner ve Strassmann ödüle layık görülmedi. Meitner aday gösterilmesine rağmen ödül alamayan, nükleer fiziğin en bilinen isimlerinden biri olarak kaldı (bkz. Nobel Ödülü Kazanan Kadın Bilim İnsanları ve Modern Fiziğe Şekil Veren Kadın Bilim İnsanları). Nobel Komitesi’nin kararında fizikçilerin katkısının değerlendirilmesindeki zorlukların ve savaş koşullarının payı olduğu söylenir; bazı tarihçiler ise cinsiyetin de rol oynadığını yazmıştır. Konu hâlâ tartışmalıdır.
Son yıllar ve miras
Meitner, Manhattan Projesi’ne katılma davetini reddetti ve atom bombası üzerinde çalışmadı. 1960’ta İngiltere’ye taşındı ve 27 Ekim 1968’de Cambridge’de öldü. Mezar taşında yeğeni Frisch’in yazdığı şu söz yer alır: “Lise Meitner: insanlığını hiç yitirmeyen bir fizikçi.” 1997’de 109 atom numaralı element onun onuruna meitnerium adını aldı; bu, adı bir kadın fizikçiye verilen ender elementlerden biridir.
Görsel: Harris & Ewing, Lise Meitner, kamu malı, Wikimedia Commons.
