«Мать атомной бомбы»: что ученая Лиза Мейтнер сделала для создания ядерного оружия
В августе 1942 года в США запустили «Проект Манхэттен» — программа по разработке ядерного оружия. Туда вошли ученые из разных стран, а возглавил проект легендарный физик Роберт Оппенгеймер. Приглашение присоединиться к программе получила и физик, радиохимик Лиза Мейтнер. Ученая наотрез отказалась. «Я не буду иметь ничего общего с бомбой!» — резко сказала она. Однако на самом деле Лиза имела прямое отношение к разработке ядерного оружия. Если Оппенгеймера называют «отцом атомной бомбы», то Мейтнер — «матерью».
Лиза родилась 7 ноября 1878 года в Вене, в Австро-Венгрии. Она была третьим из восьми детей Филиппа и Хедвиги Мейтнер. Родители Лизы были евреями, а по материнской линии она связана с Россией: дед Хедвиги там родился. Отец Лизы работал адвокатом и мог обеспечить семью всем необходимым. Летом Мейтнеры ездили на несколько недель на отдых в горы, все дети занимались музыкой. Лиза обожала играть на фортепьяно.
У Лизы был живой и критичный ум. Историки пишут, что однажды бабушка-иудейка сказала девочке, что нельзя вышивать по субботам — иначе рухнут небеса. Лиза не испугалась: она решила провести эксперимент. Как-то в субботу девочка осторожно воткнула иглу в вышивку и сразу же посмотрела на небо — все ли хорошо? Поняв, что божественного наказания не последует, Лиза спокойно продолжила вышивать.
Студентка
Мейтнеры обожали своих детей и были прогрессивными людьми. Отец считал, что его сыновья и дочери должны получить хорошее образование. Но вплоть до 1897 года Лиза не могла поступить в университет: до этого времени туда попросту не брали женщин. Среднее образование женщины тоже не могли получить.
Когда в обществе начались перемены, то женщинам, которые пожелали поступить в университет, была предоставлена возможность ограничиться сдачей вступительного экзамена. Курс среднего образования, который обычно слушали восемь лет, Лиза самостоятельно прошла всего за два года.
В 1901 году девушка стала студенткой Венского университета. Она выбрала для себя прогрессивную науку — физику — и уже через четыре года первой среди женщин в университете получила по ней докторскую степень.
В 29 лет Мейтнер переехала в Берлин. Много лет спустя, когда она будет вынуждена платить специальный сбор за сохранение вида на жительство в Австрии, Мейтнер скажет со смехом: «Глупость стоит денег». Видимо, она имела в виду, что глупо платить за то, чем никак не пользуешься. Но ей было важно сохранить связь с родным городом.
В Берлин Лиза переехала не случайно, там она начала посещать лекции Макса Планка, основоположника квантовой физики. Официально быть его студенткой Лиза не могла (университет, где преподавал ученый, был закрыт для женщин). Однако Планк смог получить специальное разрешение, которое позволило талантливой девушке стать слушательницей его курса теоретической физики.
Впоследствии Лиза Мейтнер начала сотрудничать с немецким химиком Отто Ганом. Эта пара ученых стала одной из основных команд той эпохи, исследовавших радиоактивность. Ган тогда работал в Химическом институте Берлинского университета под руководством лауреата Нобелевской премии по химии 1902 года Эмиля Фишера. Тот считал, что женщины не должны заниматься научными исследованиями, но в отношении Мейтнер пошел на компромисс, поставив ограничения: ей нельзя было пользоваться парадным входом и подниматься на верхние этажи здания (где находятся лаборатории, в которых работают мужчины). Со всеми этими условиями Мейтнер согласилась. Со временем Фишер изменил к ней отношение и не раз помогал в работе.
Профессор физики
В 1914 году началась Первая мировая война. Лиза не осталась в стороне и отправилась на фронт: как и знаменитая ученая Ирен Жолио-Кюри, она помогала делать рентгеновские снимки в полевых госпиталях. Вернувшись с войны, Мейтнер продолжила исследования. В 1917 году она и Отто Ган открыли долгоживущий изотоп протактиния. Этот элемент уже попадался ученым, но тогда он в считанные минуты превратился в актиний в результате ядерного распада. Ган и Мейтнер обнаружили его более стабильный изотоп.
В 1922 году Лиза Мейтнер стала доцентом Берлинского университета. Тогда же она прочитала первую публичную лекцию, название которой звучало как «Значение радиоактивности для космических процессов». Когда ученая пришла в аудиторию, то была удивлена большим количеством присутствующих женщин. Оказывается, газета, в которой был опубликован анонс, написала вместо «космических» — «косметических», посчитав невероятным, чтобы женщина занималась таким сложным делом.
В 1923-м Мейтнер совершила еще одно открытие — безызлучательный квантовый переход, при котором возбужденный атом приходит в стабильное состояние, испуская не электромагнитное излучение, а электрон. Но его назвали не «эффектом Мейтнер», а «эффектом Оже» в честь ее французского коллеги, который совершил то же самое открытие двумя годами позже. Это был первый яркий случай, когда очевидный вклад Мейтнер не был признан, — но не последний.
В 1926 году она стала первой женщиной, которой удалось получить должность профессора физики в Берлинском университете. Политическая ситуация в Германии стремительно ухудшалась. После прихода к власти Гитлера в 1933 году евреи были вынуждены оставить государственную службу. Мейтнер сохранила пост, поскольку имела австрийское гражданство, и осталась в Германии. Главное, что ею двигало, — это возможность продолжать заниматься наукой. Но в 1938-м, после аншлюса Австрии, Мейтнер все же была вынуждена уехать. Она тайно пересекла границу с Голландией, бросив все свое имущество, и уже после отъезда получила известие о том, что ее зятя отправили в концлагерь. Уехав в Швецию, ученая продолжила опыты, поддерживая связь с Отто Ганом — им даже удалось тайно встретиться в Копенгагене, чтобы обменяться результатами научных изысканий.
Чужая Нобелевская премия
В конце 1938 года Лиза Мейтнер получила письмо от Отто Гана, отправленное прямо из лаборатории. В нем коллега сообщал о результатах эксперимента, который он проводил вместе с химиком Фрицем Штрассманом. К тому времени научные группы в Италии (под руководством Энрико Ферми) и Франции (под руководством Ирен Жолио-Кюри) обнаружили, что при бомбардировке урана нейтронами образуются новые тяжелые элементы. Ганн и Штрассман ожидали получить в ходе своих экспериментов тяжелые изотопы радия, но в продукте бомбардировки обнаружился более легкий барий, который не имел к урану вообще никакого отношения. «Дорогая Лиза... Наши изотопы радия ведут себя так, как будто являются барием... Пожалуйста, подумай, есть ли этому какое-то объяснение. Если тебе придет в голову что-нибудь, что можно опубликовать, это будет в некотором роде наша общая работа — всех троих», — писал Ган.
Письмо пришло под Рождество, которое Мейтнер встречала в компании своего племянника физика Отто Фриша, приехавшего навестить ее. Фриш вспоминал: «Когда я приехал, она была погружена в размышления из-за письма Гана».
Само по себе превращение радиоактивных элементов в более легкие не было новостью. Но в известных тогда видах распада от атомных ядер как бы отделялись небольшие «осколки», а новый элемент располагался в Периодической таблице по соседству с исходным. Однако в эксперименте Гана и Штрассмана ядра будто разделились пополам. Могло ли такое быть? Вероятность такого распада ранее предполагала ученая Ида Ноддак, которая писала: «Вполне возможно, что ядро распадается на несколько крупных фрагментов, которые, конечно, будут изотопами известных элементов, но не будут [в Периодической таблице] соседями облученного элемента», — однако ее статью об этом научное сообщество проигнорировало.
Теперь Мейтнер и Фриш сделали расчеты и пришли к выводу, что атом действительно может делиться подобно капле воды, когда она становится слишком большой. Но если возможен распад, при котором образуются новые элементы, находящиеся в Периодической таблице далеко от исходного, то при этом должно выделяться огромное количество энергии, подсчитала Мейтнер. Ее публикация об этом вышла уже в феврале 1939 года.
За свою работу Отто Ган в 1945 году получил Нобелевскую премию по химии. Во время обсуждения наград звучало предложение наградить и Мейтнер. Но из-за того, что исследовательница покинула институт за несколько месяцев до открытия, члены жюри решили, что ее вклад в эксперимент был незначительным. Возможно, этому способствовал и сам Ган, который дистанцировался от Мейтнер. По одной версии, дружбе Мейтнер и Гана пришел конец, по другой — они сохранили общение. Ган перечислил экс-коллеге часть премии, которую она передала на развитие науки — в комитет атомной энергии в Принстоне.
Ядерное оружие
Тем не менее именно работа Гана и Мейтнер изменила мир навсегда. Она стала толчком к созданию американского «Проекта Манхэттен» (кодовое название программы США по разработке ядерного оружия). Мейтнер отказалась участвовать в нем из этических соображений и пришла в ужас, когда узнала об атомных бомбардировках Хиросимы и Нагасаки.
К этому приложил руку любимый племянник Отто Фриш. Вместе с британским физиком Рудольфом Пайерлсом он написал меморандум, в котором впервые говорилось о возможности атомного взрыва — в результате расщепления ядра с выделением огромного количества энергии. Позже меморандум использовали для разработки «Проекта Манхэттен», в котором Фриш принимал участие как член британской делегации (к тому времени он уже жил в Великобритании). В отличие от своей тети Фриш вошел в команду физика Роберта Оппенгеймера (впоследствии раскаявшегося в содеянном).
Лиза Мейтнер винила себя за то, что невольно помогла разработать смертельное оружие. Она считала, что слишком долго оставалась в нацистской Германии, и сожалела, что ее бывшие коллеги работали на правительство Гитлера — с 1939-го по 1945 год в Германии действовала «Немецкая ядерная программа».
После Второй мировой войны Мейтнер продолжила заниматься наукой. Ее трижды номинировали на Нобелевскую премию, но ученая ни разу ее не получила. Зато в 1949 году ей присудили медаль имени Макса Планка. В 1966-м Мейтнер и Отто Гана наградили престижной премией Энрико Ферми. Ее достижения привели не только к разработке атомной бомбы, но и к возникновению атомной энергетики.
В конце жизни Мейтнер оказалась в доме престарелых в Кембридже. Там 27 октября 1968 года она умерла в возрасте 89 лет. Свои последние дни она провела в обществе своего племянника Отто Фриша, к которому была очень привязана.
Мейтнер получила признание в мире науки. В честь ученой назвали два кратера — на Луне и Венере, а также химический элемент мейтнерий. Эпитафия на могиле Лизы Мейтнер в Англии гласит: «Физик, которая никогда не теряла своей человечности».