Lise Meitner-Lise Meitner

Lise Meitner
Lise Meitner en 1946
Né	Élise Meitner 7 novembre 1878 Vienne , Autriche-Hongrie
Décédés	27 octobre 1968 (1968-10-27)(89 ans) Cambridge , Angleterre
Lieu de repos	L'église St James, Bramley , Hampshire
Nationalité	autrichien
Citoyenneté	Autrichien (avant 1949), suédois (après 1949)
mère nourricière	Université de Vienne
Connu pour	Découverte du protactinium Découverte de la fission nucléaire Effet Auger-Meitner Effet Meitner-Hupfeld
Prix
Carrière scientifique
Des champs	Physique nucléaire , radioactivité
Établissements	Institut Kaiser Wilhelm Université de Berlin , Laboratoire Manne Siegbahn  [ sv ] Collège universitaire de Stockholm
Thèse	Prüfung einer Formel Maxwells  (1905)
Conseillère doctorale	Franz S. Exner , Hans Benndorf
Autres conseillers pédagogiques	Ludwig BoltzmannMax Planck
Doctorants	Arnold Flammersfeld Kan-Chang Wang Nikolaus Riehl
influence	Max Planck
Influencé	Otto Hahn
Signature

Elise Meitner ( / ˈ l iː z ə ˈ m aɪ t n ər / LEE -zə MYTE -nər , allemand : [ˈliːzə ˈmaɪtnɐ] ( écouter ) ; 7 novembre 1878 - 27 octobre 1968) était une éminente physicienne austro-suédoise qui était l'un des responsables de la découverte de l'élément protactinium et de la fission nucléaire . Alors qu'elle travaille à l' Institut Kaiser Wilhelm sur la radioactivité, elle découvre l' isotope radioactif protactinium-231 en 1917. En 1938, Meitner et son neveu, le physicien Otto Robert Frisch , découvrent la fission nucléaire . Elle a été saluée par Albert Einstein comme la " Marie Curie allemande ".

Achevant ses recherches doctorales en 1905, Meitner est devenue la deuxième femme de l' Université de Vienne à obtenir un doctorat en physique. Elle a passé la majeure partie de sa carrière scientifique à Berlin , en Allemagne, où elle a été professeur de physique et chef de département à l' Institut Kaiser Wilhelm ; elle a été la première femme à devenir professeur titulaire de physique en Allemagne. Elle a perdu ces postes dans les années 1930 à cause des lois anti-juives de Nuremberg de l'Allemagne nazie et, en 1938, elle s'est enfuie en Suède, où elle a vécu pendant de nombreuses années, devenant finalement citoyenne suédoise.

Au milieu de 1938, Meitner avec les chimistes Otto Hahn et Fritz Strassmann de l' Institut Kaiser Wilhelm a découvert que le bombardement de thorium avec des neutrons produisait différents isotopes. Hahn et Strassmann ont montré plus tard dans l'année que des isotopes de baryum pouvaient être formés par bombardement d'uranium. Fin décembre, Meitner et Frisch ont élaboré le phénomène d'un tel processus de division. Dans leur rapport du numéro de février de Nature en 1939, ils lui ont donné le nom de "fission". Ce principe a conduit au développement de la première bombe atomique pendant la Seconde Guerre mondiale , et par la suite d'autres armes nucléaires et réacteurs nucléaires .

Meitner n'a pas partagé le prix Nobel de chimie de 1944 pour la fission nucléaire, qui a été décerné exclusivement à son collaborateur de longue date Otto Hahn . Plusieurs scientifiques et journalistes ont qualifié son exclusion "d'injuste". Selon les archives du prix Nobel, elle a été nominée 19 fois pour le prix Nobel de chimie entre 1924 et 1948, et 29 fois pour le prix Nobel de physique entre 1937 et 1965. Bien qu'elle n'ait pas reçu le prix Nobel, Meitner a été invitée à assister à la réunion des lauréats du prix Nobel de Lindau en 1962. Cependant, elle a reçu de nombreux autres honneurs, y compris la nomination de l'élément chimique 109 meitnerium après elle en 1997.

Premières années

Elle est née Elise Meitner le 7 novembre 1878 dans une famille juive de la classe moyenne supérieure à la maison familiale au 27 Kaiser Josefstraße dans le quartier Leopoldstadt de Vienne , la troisième des huit enfants de Hedwig et Philipp Meitner . Le registre des naissances de la communauté juive de Vienne la répertorie comme étant née le 17 novembre 1878, mais tous les autres documents indiquent sa date de naissance au 7 novembre, ce qu'elle a utilisé. Son père a été l'un des premiers avocats juifs admis à exercer en Autriche. Elle avait deux frères et sœurs plus âgés, Gisela et Auguste (Gusti), et quatre plus jeunes : Moriz (Fritz), Carola (Lola), Frida et Walter ; tous ont finalement poursuivi une éducation supérieure. Son père était un libre penseur confirmé, et elle a été élevée comme telle. Devenue adulte, elle se convertit au christianisme, à la suite du luthéranisme , et se fait baptiser en 1908 ; ses sœurs Gisela et Lola se sont converties au christianisme catholique la même année. Elle a également adopté un nom abrégé "Lise".

Éducation

Metner en 1906

Les premières recherches de Meitner ont commencé à l'âge de huit ans, lorsqu'elle a gardé un cahier de ses dossiers sous son oreiller. Elle était particulièrement attirée par les mathématiques et les sciences et a d'abord étudié les couleurs d'une nappe de pétrole, des films minces et la lumière réfléchie. Les femmes n'étaient pas autorisées à fréquenter les établissements publics d'enseignement supérieur à Vienne jusqu'en 1897, et elle a terminé sa dernière année d'école en 1892. Son éducation comprenait la comptabilité, l'arithmétique, l'histoire, la géographie, les sciences, le français et la gymnastique.

La seule carrière disponible pour les femmes était l'enseignement, elle a donc suivi une formation de professeur de français. Sa sœur Gisela a passé la Matura et est entrée à l'école de médecine en 1900. En 1899, Meitner a commencé à prendre des cours privés avec deux autres jeunes femmes, entassant les huit années manquantes de l'enseignement secondaire en seulement deux. La physique a été enseignée par Arthur Szarvasy. En juillet 1901, les filles passèrent un examen externe à l' Akademisches Gymnasium . Seules quatre filles sur quatorze ont réussi, dont Meitner et Henriette Boltzmann, la fille du physicien Ludwig Boltzmann .

Meitner entra à l' Université de Vienne en octobre 1901. Elle était particulièrement inspirée par Boltzmann et on disait qu'elle parlait souvent avec un enthousiasme contagieux de ses conférences. Sa thèse a été supervisée par Franz Exner et Hans Benndorf . Sa thèse intitulée Prüfung einer Formel Maxwells (" Examen de la formule de Maxwell ") a été soumise le 28 novembre 1905, évaluée par Exner et Boltzmann, et approuvée le 28 novembre 1905. Elle est devenue l'une des premières femmes à obtenir un doctorat en physique à l'Université de Vienne, après Olga Steindler qui avait obtenu son diplôme en 1903. Sa thèse fut publiée sous le titre Wärmeleitung in inhomogenen Körpern (" Conduction thermique dans les corps inhomogènes ") le 22 février 1906.

Paul Ehrenfest lui a demandé d'enquêter sur un article sur l'optique de Lord Rayleigh qui détaillait une expérience qui a produit des résultats que Rayleigh n'avait pas été en mesure d'expliquer. Elle était non seulement capable d'expliquer ce qui se passait; elle est allée plus loin et a fait des prédictions basées sur son explication, puis les a vérifiées expérimentalement, démontrant sa capacité à mener des recherches indépendantes et non supervisées.

Alors qu'il était engagé dans cette recherche, Meitner a été initié par Stefan Meyer à la radioactivité , alors un tout nouveau domaine d'étude. Elle a commencé avec les particules alpha . Dans ses expériences avec des collimateurs et des feuilles métalliques, elle a découvert que la diffusion dans un faisceau de particules alpha augmentait avec la masse atomique des atomes métalliques. Plus tard, cela a conduit Ernest Rutherford à prédire l' atome nucléaire . Elle soumit ses conclusions au Physikalische Zeitschrift le 29 juin 1907.

Université Friedrich Wilhelm

Lise Meitner et Otto Hahn en 1912

Encouragée et soutenue par le soutien financier de son père, Meitner est allée à l' Université Friedrich Wilhelm , où le célèbre physicien Max Planck a enseigné. Planck l'a invitée chez lui et lui a permis d'assister à ses conférences, ce qui était un geste inhabituel de Planck, qui était officiellement opposé à l'admission des femmes dans les universités en général, mais il était prêt à admettre qu'il y avait occasionnellement exception; apparemment, il a reconnu Meitner comme l'une des exceptions. Elle se lie d'amitié avec les filles jumelles de Planck, Emma et Grete, qui partagent son amour de la musique.

Assister aux conférences de Planck ne prenait pas tout son temps, et Meitner a approché Heinrich Rubens , le directeur de l'institut de physique expérimentale, pour faire des recherches. Rubens a dit qu'il serait heureux qu'elle travaille dans son laboratoire. Il a également ajouté qu'Otto Hahn de l'institut de chimie cherchait un physicien avec qui collaborer. Quelques minutes plus tard, elle a été présentée à Hahn. Il avait étudié les substances radioactives sous Sir William Ramsay et à Montréal sous Rutherford, et était déjà crédité de la découverte de ce que l'on pensait alors être plusieurs nouveaux éléments radioactifs. (En fait, il s'agissait d' isotopes d'éléments connus, mais le concept d'isotope, ainsi que le terme, n'ont été proposés par Frederick Soddy qu'en 1913.) Hahn avait le même âge qu'elle et elle a noté sa manière informelle et accessible. Au Canada, il n'y avait aucune obligation d'être circonspect lorsqu'on s'adressait au Néo-Zélandais égalitaire Rutherford, mais de nombreuses personnes en Allemagne trouvaient ses manières rebutantes et le qualifiaient de « Berlinois anglicisé ». À Montréal, Hahn s'était habitué à collaborer avec des physiciens, dont au moins une femme, Harriet Brooks .

Meitner et Hahn dans leur laboratoire, en 1913. Lorsqu'un collègue qu'elle ne reconnaissait pas a dit qu'ils s'étaient déjà rencontrés, Meitner a répondu: "Vous me confondez probablement avec le professeur Hahn."

Le directeur de l'institut de chimie, Emil Fischer , a mis un ancien atelier de menuiserie ( Holzwerkstatt ) à la disposition de Hahn au sous-sol pour l'utiliser comme laboratoire. Hahn l'a équipé d' électroscopes pour mesurer les particules alpha et bêta et les rayons gamma . Il n'était pas possible de mener des recherches dans l'atelier de menuiserie, mais Alfred Stock , le chef du département de chimie inorganique, a laissé Hahn utiliser un espace dans l'un de ses deux laboratoires privés. Comme Meitner, Hahn n'était pas payé et vivait d'une allocation de son père, bien qu'un peu plus importante que la sienne. Il termina son habilitation au printemps 1907 et devint Privatdozent . La plupart des chimistes organiques de l'institut de chimie ne considéraient pas le travail de Hahn - la détection de traces infimes d'isotopes trop petits pour être vus, pesés ou sentis grâce à leur radioactivité - comme de la vraie chimie. Un chef de département a fait remarquer que "c'est incroyable ce que l'on obtient d'être un Privatdozent ces jours-ci!"

L'arrangement était difficile pour Meitner au début. Les femmes n'étaient pas encore admises dans les universités prussiennes . Meitner a été autorisée à travailler dans l'atelier de menuiserie, qui avait sa propre entrée extérieure, mais elle ne pouvait pas mettre les pieds dans le reste de l'institut, y compris l'espace de laboratoire de Hahn à l'étage. Si elle voulait aller aux toilettes, elle devait en utiliser une au restaurant en bas de la rue. L'année suivante, les femmes sont admises dans les universités prussiennes, Fischer lève les restrictions et fait installer des toilettes pour femmes dans le bâtiment. Tous les chimistes n'étaient pas contents de cela. L'Institut de physique était plus accueillant et elle se lia d'amitié avec les physiciens, dont Otto von Baeyer  [ de ] , James Franck , Gustav Hertz , Robert Pohl , Max Planck , Peter Pringsheim  [ de ] et Wilhelm Westphal .

Au cours des premières années, Meitner a travaillé avec Hahn, ils ont co-écrit trois articles en 1908 et six autres en 1909. Elle a également, avec Hahn, découvert et développé une méthode de séparation physique connue sous le nom de recul radioactif, dans laquelle un noyau fille est fortement éjecté de sa matrice alors qu'il recule au moment de la désintégration. Alors que Hahn était plus préoccupé par la découverte de nouveaux éléments (maintenant connus pour être des isotopes ), Meitner était plus préoccupé par la compréhension de leurs radiations. Elle a observé que le recul radioactif pourrait être une nouvelle façon de détecter les substances radioactives. Ils ont mis en place des tests et ont rapidement découvert deux autres nouveaux isotopes.

Meitner s'intéressait particulièrement au rayonnement bêta . A cette époque, ils étaient connus pour être des électrons . Les particules alpha étaient émises avec une énergie caractéristique, et elle s'attendait à ce que cela soit également vrai pour les particules bêta. Hahn et Meitner ont soigneusement mesuré l'absorption des particules bêta par l'aluminium, mais les résultats étaient déroutants. En 1914, James Chadwick découvrit que les électrons émis par le noyau atomique formaient un spectre continu, mais Meitner trouva cela difficile à croire, car cela semblait contredire la physique quantique .

Institut Kaiser Wilhelm de chimie

Physiciens et chimistes à Berlin en 1920. Première rangée, de gauche à droite : Hertha Sponer , Albert Einstein , Ingrid Franck, James Franck , Lise Meitner, Fritz Haber et Otto Hahn . Rangée arrière, de gauche à droite : Walter Grotrian , Wilhelm Westphal , Otto von Baeyer  [ de ] , Peter Pringsheim  [ de ] et Gustav Hertz

En 1912, Hahn et Meitner ont déménagé au nouveau Kaiser Wilhelm Institute (KWI) pour la chimie. Hahn a accepté une offre de Fischer pour devenir assistant junior responsable de sa section de radiochimie , le premier laboratoire de ce type en Allemagne. Le travail est venu avec le titre de "professeur" et un salaire de 5 000 marks par an. Meitner a travaillé sans salaire en tant qu '«invité» dans la section de Hahn. Plus tard cette année-là, craignant peut-être que Meitner ait des difficultés financières et puisse retourner à Vienne, puisque son père était décédé en 1910, Planck la nomma son assistante à l'Institut de physique théorique de l'Université Friedrich Wilhelm. À ce titre, elle a marqué les papiers de ses élèves. C'était son premier poste rémunéré. L'assistante était le plus bas échelon de l'échelle académique et Meitner était la première femme assistante scientifique en Prusse.

De fiers fonctionnaires ont présenté Meitner au Kaiser Wilhelm II lors de l'ouverture officielle du KWI for Chemistry le 23 octobre 1912. L'année suivante, elle est devenue Mitglied (associée), au même rang que Hahn (bien que son salaire soit encore inférieur), et la radioactivité section est devenue le Laboratoire Hahn-Meitner. Meitner a célébré avec un dîner à l' hôtel Adlon . Les salaires de Hahn et Meitner seraient bientôt éclipsés par les redevances du mésothorium ("thorium moyen", radium-228 également appelé "radium allemand") produit à des fins médicales, pour lequel Hahn a reçu 66 000 marks en 1914, dont il a donné dix pour cent à Meitner . En 1914, Meitner a reçu une offre attrayante d'un poste universitaire à Prague . Planck a clairement indiqué à Fischer qu'il ne voulait pas que Meitner parte, et Fischer s'est arrangé pour que son salaire soit doublé à 3 000 marks.

Le déménagement dans un nouveau logement était fortuit, car l'atelier de menuiserie était devenu complètement contaminé par des liquides radioactifs qui avaient été renversés et des gaz radioactifs qui s'étaient évacués puis se sont décomposés et se sont déposés sous forme de poussière radioactive, rendant les mesures sensibles impossibles. Pour s'assurer que leurs nouveaux laboratoires restent propres, Hahn et Meitner ont institué des procédures strictes. Des mesures chimiques et physiques ont été effectuées dans différentes pièces, les personnes manipulant des substances radioactives devaient suivre des protocoles qui incluaient de ne pas se serrer la main, et des rouleaux de papier toilette étaient suspendus à côté de chaque téléphone et poignée de porte. Des substances fortement radioactives ont été stockées dans l'ancien magasin de bois, puis dans une maison de radium construite à cet effet sur le terrain de l'institut.

La Première Guerre mondiale et la découverte du protactinium

En juillet 1914, peu avant le déclenchement de la Première Guerre mondiale en août, Hahn fut appelé au service actif dans l'armée dans un régiment de la Landwehr . Meitner a suivi une formation de technicien en radiologie et un cours d'anatomie à l'hôpital de la ville de Lichterfelde . Pendant ce temps, elle a achevé à la fois les travaux sur le spectre des rayons bêta qu'elle avait commencés avant la guerre avec Hahn et Baeyer, et sa propre étude de la chaîne de désintégration de l'uranium . En juillet 1915, elle retourne à Vienne, où elle rejoint l'armée autrichienne en tant qu'infirmière technicienne en radiologie. Son unité fut bientôt déployée sur le front de l'Est en Pologne, et elle servit également sur le front italien pendant un certain temps avant d'être démobilisée en septembre 1916.

Ancien bâtiment de l'Institut Kaiser Wilhelm de chimie à Berlin. Gravement endommagé par les bombardements de la Seconde Guerre mondiale , il a été restauré et intégré à l' Université libre de Berlin en 1948. Il a été rebaptisé bâtiment Otto Hahn en 1956 et bâtiment Hahn-Meitner en 2010.

Meitner est retournée au KWI pour la chimie et ses recherches en octobre. En janvier 1917, elle est nommée chef de sa propre section de physique. Le laboratoire Hahn-Meitner a été divisé en laboratoires Hahn et Meitner séparés, et son salaire a été augmenté à 4 000 marks. Hahn est retourné à Berlin en congé, et ils ont discuté d'un autre détail de leur travail d'avant-guerre : la recherche de l'isotope mère de l'actinium . Selon la loi de déplacement radioactif de Fajans et Soddy , cela devait être un isotope de l'élément non découvert 91 sur le tableau périodique qui se situait entre le thorium et l'uranium. Kasimir Fajans et Oswald Helmuth Göhring ont découvert cet élément en 1913 et l'ont nommé brevium en raison de sa courte demi-vie. Cependant, l'isotope qu'ils avaient trouvé était un émetteur bêta et ne pouvait donc pas être l'isotope mère de l'actinium. Cela devait être un autre isotope du même élément.

En 1914, Hahn et Meitner avaient développé une nouvelle technique pour séparer le groupe du tantale de la pechblende , dont ils espéraient qu'elle accélérerait l'isolement du nouvel isotope. Lorsque Meitner a repris le travail en 1917, cependant, non seulement Hahn, mais la plupart des étudiants, des assistants de laboratoire et des techniciens avaient été appelés, donc Meitner a dû tout faire elle-même. En février, Meitner a extrait 2 grammes de dioxyde de silicium ( SiO
₂) à partir de 21 grammes de pechblende. Elle a mis 1,5 gramme de côté et a ajouté un pentafluorure de tantale ( TaF
₅) porteur à l'autre 0,5 gramme, qu'elle a dissous dans du fluorure d'hydrogène ( HF ). Elle l'a ensuite fait bouillir dans de l'acide sulfurique concentré ( H
₂ALORS
₄), précipita ce que l'on croyait être l'élément 91 et vérifia qu'il s'agissait d'un émetteur alpha. Hahn est rentré chez lui en congé en avril et, ensemble, ils ont conçu une série de tests indicateurs pour éliminer d'autres émetteurs alpha connus. Les seuls connus ayant un comportement chimique similaire étaient le plomb-210 (qui se désintègre en émetteur alpha polonium-210 ) et le thorium-230 .

Pour cela, plus de pechblende était nécessaire. Meitner est allée à Vienne, où elle a rencontré Stefan Meyer. L'exportation d'uranium depuis l'Autriche était interdite en raison des restrictions du temps de guerre, mais Meyer a pu lui offrir un kilogramme de résidu d'uranium, de la pechblende dont l'uranium avait été retiré, ce qui était en fait mieux pour son objectif. Les tests d'indicateurs ont montré que l'activité alpha n'était pas due à ces substances. Il ne restait plus qu'à trouver des preuves d'actinium. Pour cela, plus de pechblende était nécessaire, et cette fois Meyer n'a pas pu aider, car l'exportation était désormais interdite. Meitner a réussi à obtenir 100 g de "double résidu" - pechblende sans uranium ni radium - de Friedrich Oskar Giesel et a commencé les tests avec 43 grammes de celui-ci, mais sa composition était différente, et au début ses tests n'ont pas fonctionné. Avec l'aide de Giesel, elle a pu produire un produit pur fortement radioactif. En décembre 1917, elle était capable d'isoler à la fois l'isotope mère et son produit de filiation actinium. Elle a soumis leurs conclusions pour publication en mars 1918.

Bien que Fajans et Göhring aient été les premiers à découvrir l'élément, la coutume exigeait qu'un élément soit représenté par son isotope le plus long et le plus abondant, et le brevium ne semblait pas approprié. Fajans a accepté que Meitner nomme l'élément "protoactinium" (par la suite abrégé en protactinium ) et lui attribue le symbole chimique Pa. En juin 1918, Soddy et John Cranston ont annoncé qu'ils avaient extrait indépendamment un échantillon de l'isotope, mais contrairement à Meitner, ils étaient incapable de décrire ses caractéristiques. Ils ont reconnu la priorité de Meitner et ont accepté le nom. La connexion à l'uranium est restée un mystère, car aucun des isotopes connus de l'uranium ne s'est désintégré en protactinium. Il est resté non résolu jusqu'à ce que l'isotope mère, l'uranium-235 , soit découvert en 1929.

Rayonnement bêta

En 1921, Meitner a accepté une invitation de Manne Siegbahn à venir en Suède et à donner une série de conférences sur la radioactivité en tant que professeur invité à l'Université de Lund . Elle a constaté que très peu de recherches avaient été effectuées sur la radioactivité en Suède, mais elle était impatiente d'en savoir plus sur la spectroscopie à rayons X , qui était la spécialité de Siegbahn. Dans son laboratoire, elle a rencontré un doctorant néerlandais, Dirk Coster , qui étudiait la spectroscopie à rayons X, et sa femme Miep, qui travaillait sur son doctorat en langue et culture indonésiennes. Armée de ses connaissances nouvellement acquises en spectroscopie à rayons X, Meitner a jeté un nouveau regard sur les spectres de rayons bêta à son retour à Berlin. On savait que certaines émissions bêta étaient primaires, les électrons étant éjectés directement du noyau, et certaines étaient secondaires, dans lesquelles les particules alpha du noyau faisaient sortir les électrons de leur orbite. Meitner était sceptique quant à l'affirmation de Chadwick selon laquelle les raies spectrales étaient entièrement dues aux électrons secondaires, tandis que les primaires formaient un spectre continu. En utilisant des techniques développées par Jean Danysz , elle a examiné les spectres du plomb-210, du radium-226 et du thorium-238. Meitner a découvert la cause de l'émission d'électrons à partir des surfaces d'atomes avec des énergies "signatures", maintenant connues sous le nom d' effet Auger . L'effet porte le nom de Pierre Victor Auger , qui l'a découvert indépendamment en 1923.

Lors d'une conférence en 1937, Meitner partage la première rangée avec (de gauche à droite) Niels Bohr , Werner Heisenberg , Wolfgang Pauli , Otto Stern et Rudolf Ladenburg ; Hilde Levi est la seule autre femme dans la pièce.

Les femmes ont obtenu le droit d'habilitation en Prusse en 1920, et en 1922, Meitner a obtenu son habilitation et est devenue une Privatdozentin . Elle a été la première femme à recevoir son habilitation en physique en Prusse, et seulement la deuxième en Allemagne après Hedwig Kohn . Comme Meitner avait déjà publié plus de 40 articles, elle n'était pas tenue de soumettre une thèse, mais Max von Laue recommanda de ne pas renoncer à l'exigence d'une conférence inaugurale, car il était intéressé par ce qu'elle avait à dire. Elle a donc donné une leçon inaugurale sur les "Problèmes de Physique Cosmique". De 1923 à 1933, elle a enseigné un colloque ou un tutorat à l'Université Friedrich Wilhelm chaque semestre et a supervisé des doctorants au KWI pour la chimie. Ceux-ci comprenaient Arnold Flammersfeld , Kan-Chang Wang et Nikolaus Riehl . En 1926, elle devient außerordentlicher Professor (professeur extraordinaire), la première femme professeur universitaire de physique en Allemagne. Sa section de physique s'agrandit et elle se dote d'une assistante permanente. Des scientifiques d'Allemagne et du monde entier sont venus au KWI for Chemistry pour mener des recherches sous sa supervision. En 1930, Meitner a enseigné un séminaire sur les "Questions de physique atomique et de chimie atomique" avec Leó Szilárd .

Meitner a fait construire une chambre à brouillard Wilson au KWI for Chemistry, la première à Berlin, et avec son étudiant Kurt Freitag a étudié les traces de particules alpha qui n'entrent pas en collision avec un noyau. Avec son assistant Kurt Philipp, elle l'utilisa plus tard pour prendre les premières images de traces de positrons à partir du rayonnement gamma. Elle a prouvé l'affirmation de Chadwick selon laquelle les raies spectrales discrètes étaient entièrement le résultat d'électrons secondaires, et les spectres continus étaient donc en effet entièrement causés par les primaires. En 1927, Charles Drummond Ellis et William Alfred Wooster ont mesuré l'énergie du spectre continu produit par la désintégration bêta du bismuth-210 à 0,34  MeV où l'énergie de chaque désintégration était de 0,35 MeV. Ainsi, le spectre représente la quasi-totalité de l'énergie. Meitner a été tellement stupéfaite par ce résultat qu'elle a répété l'expérience avec Wilhelm Orthmann en utilisant une méthode améliorée et a vérifié les résultats d'Ellis et Wooster. Il est apparu que la loi de conservation de l'énergie ne s'appliquait pas à la désintégration bêta, ce que Meitner considérait comme inacceptable. En 1930, Wolfgang Pauli a écrit une lettre ouverte à Meitner et Hans Geiger dans laquelle il proposait que le spectre continu était causé par l'émission d'une seconde particule pendant la désintégration bêta, une particule qui n'avait pas de charge électrique et peu ou pas de masse au repos . L'idée a été reprise par Enrico Fermi dans sa théorie de la désintégration bêta de 1934 , et il a donné le nom de " neutrino " à l'hypothétique particule neutre. À l'époque, il y avait peu d'espoir de détecter des neutrinos, mais en 1956, Clyde Cowan et Frederick Reines ont fait exactement cela.

Allemagne nazie

Adolf Hitler a prêté serment en tant que chancelier d'Allemagne le 30 janvier 1933, son parti nazi (NSDAP) étant désormais le plus grand parti du Reichstag (République de Weimar) . La loi du 7 avril 1933 pour la restauration de la fonction publique professionnelle a retiré les Juifs de la fonction publique, qui comprenait le milieu universitaire. Meitner n'a jamais tenté de dissimuler son origine juive, mais a d'abord été exemptée de son impact pour plusieurs motifs : elle avait été employée avant 1914, avait servi dans l'armée pendant la guerre mondiale, était une citoyenne autrichienne plutôt qu'allemande, et le Kaiser Wilhelm L'Institut était un partenariat entre le gouvernement et l'industrie. Cependant, elle a été renvoyée de son poste de professeur auxiliaire le 6 septembre au motif que son service pendant la Première Guerre mondiale n'était pas au front et qu'elle n'avait terminé son habilitation qu'en 1922. Cela n'a eu aucun effet sur son salaire ou son travail au KWI pour Chimie. Carl Bosch , le directeur d' IG Farben , l'un des principaux sponsors du KWI for Chemistry, a assuré à Meitner que sa position là-bas était sûre. Bien que Hahn et Meitner soient restés aux commandes, leurs assistants, respectivement Otto Erbacher et Kurt Philipp, tous deux membres du NSDAP, ont eu une influence croissante sur la gestion quotidienne de l'institut.

D'autres n'ont pas été aussi chanceux; son neveu Otto Frisch a été démis de ses fonctions à l'Institut de chimie physique de l' Université de Hambourg , tout comme Otto Stern , le directeur de l'institut. Stern a trouvé à Frisch un poste avec Patrick Blackett au Birkbeck College en Angleterre, et il a ensuite travaillé à l' Institut Niels Bohr de Copenhague de 1934 à 1939. Fritz Strassman était venu à l'Institut Kaiser Wilhelm de chimie pour étudier sous Hahn afin d'améliorer ses perspectives d'emploi. . Il a décliné une offre d'emploi lucrative parce qu'elle nécessitait une formation politique et une adhésion au parti nazi, et a démissionné de la Société des chimistes allemands lorsqu'elle est devenue une partie du Front du travail allemand nazi plutôt que de devenir membre d'une organisation contrôlée par les nazis. En conséquence, il ne pouvait ni travailler dans l'industrie chimique ni recevoir son habilitation. Meitner a persuadé Hahn de l'embaucher comme assistant. Bientôt, il serait crédité comme troisième collaborateur sur les articles qu'ils produisaient, et serait même parfois répertorié en premier. Entre 1933 et 1935, Meitner a publié exclusivement dans Naturwissenschaften , car son éditeur Arnold Berliner était juif et a continué à accepter les soumissions de scientifiques juifs. Cela a généré un boycott de la publication et, en août 1935, l'éditeur Springer-Verlag a renvoyé Berliner.

Transmutation

Après que Chadwick ait découvert le neutron en 1932, Irène Curie et Frédéric Joliot ont irradié une feuille d'aluminium avec des particules alpha et ont découvert que cela entraînait un isotope radioactif à courte durée de vie du phosphore . Ils ont noté que l'émission de positons se poursuivait après la fin des émissions de neutrons. Non seulement ils avaient découvert une nouvelle forme de désintégration radioactive, mais ils avaient transmuté un élément en un isotope radioactif jusque-là inconnu d'un autre, induisant ainsi une radioactivité là où il n'y en avait pas auparavant. La radiochimie n'est plus cantonnée à certains éléments lourds, mais étendue à l'ensemble du tableau périodique. Chadwick a noté qu'étant électriquement neutres, les neutrons pouvaient pénétrer le noyau atomique plus facilement que les protons ou les particules alpha. Enrico Fermi et ses collègues à Rome ont repris cette idée et ont commencé à irradier des éléments avec des neutrons.

La loi de déplacement radioactif de Fajans et Soddy disait que la désintégration bêta fait monter les isotopes d'un élément sur le tableau périodique, et la désintégration alpha les fait descendre de deux. Lorsque le groupe de Fermi a bombardé des atomes d'uranium avec des neutrons, ils ont découvert un mélange complexe de demi-vies. Fermi a donc conclu que les nouveaux éléments avec des numéros atomiques supérieurs à 92 (appelés éléments transuraniens ) avaient été créés. Meitner et Hahn n'avaient pas collaboré depuis de nombreuses années, mais Meitner était impatient d'enquêter sur les résultats de Fermi. Hahn, initialement, ne l'était pas, mais il a changé d'avis quand Aristid von Grosse a suggéré que ce que Fermi avait trouvé était un isotope du protactinium. "La seule question", écrivit plus tard Hahn, "semblait être de savoir si Fermi avait trouvé des isotopes d'éléments transuraniens, ou des isotopes de l'élément suivant le plus bas, le protactinium. À ce moment-là, Lise Meitner et moi avons décidé de répéter les expériences de Fermi afin de trouver savoir si l'isotope de 13 minutes était un isotope du protactinium ou non. C'était une décision logique, ayant été les découvreurs du protactinium.

Entre 1934 et 1938, Hahn, Meitner et Strassmann ont trouvé un grand nombre de produits radioactifs de transmutation, qu'ils considéraient tous comme transuraniens. A cette époque, l'existence des actinides n'était pas encore établie et l'uranium était considéré à tort comme un élément du groupe 6 proche du tungstène . Il s'ensuit que les premiers éléments transuraniens seraient similaires aux éléments du groupe 7 à 10, c'est-à-dire le rhénium et les platinoïdes . Ils ont établi la présence de plusieurs isotopes d'au moins quatre de ces éléments et les ont identifiés (à tort) comme des éléments de numéros atomiques 93 à 96. Ils ont été les premiers scientifiques à mesurer la demi-vie de 23 minutes du radio- isotope synthétique uranium-239 et pour établir chimiquement qu'il s'agissait d'un isotope de l'uranium, mais avec leurs faibles sources de neutrons, ils n'ont pas été en mesure de poursuivre ce travail jusqu'à sa conclusion logique et d'identifier le véritable élément 93. Ils ont identifié dix demi-vies différentes, avec des degrés de certitude variables. Pour les expliquer, Meitner a dû émettre l'hypothèse d'une nouvelle classe de réaction et de la désintégration alpha de l'uranium, dont aucune n'avait jamais été signalée auparavant, et pour lesquelles les preuves physiques manquaient. Hahn et Strassmann ont affiné leurs procédures chimiques, tandis que Meitner a conçu de nouvelles expériences pour éclairer davantage les processus de réaction.

En mai 1937, Hahn et Meitner ont publié des rapports parallèles, un dans Zeitschrift für Physik avec Meitner comme premier auteur, et un dans Chemische Berichte avec Hahn comme premier auteur. Hahn a conclu le sien en déclarant avec insistance: Vor allem steht ihre chemische Verschiedenheit von allen bisher bekannten Elementen außerhalb jeder Diskussion ("Avant tout, leur distinction chimique de tous les éléments précédemment connus n'a pas besoin d'être discutée plus avant"); Meitner était de plus en plus incertain. Elle a envisagé la possibilité que les réactions provenaient de différents isotopes de l'uranium; trois étaient connus : l'uranium-238, l'uranium-235 et l'uranium-234. Cependant, lorsqu'elle a calculé la section efficace des neutrons , elle était trop grande pour être autre chose que l'isotope le plus abondant, l'uranium-238, et a conclu qu'il devait s'agir d'un autre cas d' isomérie nucléaire que Hahn avait découvert dans le protactinium des années auparavant. Elle a donc terminé son rapport sur une note très différente de Hahn, rapportant que : « Le processus doit être la capture de neutrons par l'uranium-238, ce qui conduit à trois noyaux isomères d'uranium-239. Ce résultat est très difficile à concilier avec les concepts actuels de le noyau."

Fuite d'Allemagne

Avec l' Anschluss , l'unification de l'Allemagne avec l'Autriche le 12 mars 1938, Meitner perd sa nationalité autrichienne. Niels Bohr a proposé de donner une conférence à Copenhague et Paul Scherrer l'a invitée à assister à un congrès en Suisse, tous frais payés. Carl Bosch a toujours dit qu'elle pouvait rester au KWI pour la chimie, mais en mai, elle savait que le ministère des Sciences, de l'Éducation et de la Culture du Reich examinait son cas. Le 9 mai, elle a décidé d'accepter l'invitation de Bohr à se rendre à Copenhague, où travaillait Frisch, mais lorsqu'elle s'est rendue au consulat danois pour obtenir un visa de voyage , on lui a dit que le Danemark ne reconnaissait plus son passeport autrichien comme valide. Elle ne pouvait pas partir pour le Danemark, la Suisse ou tout autre pays.

Bohr est venu à Berlin en juin et était gravement inquiet. À son retour à Copenhague, il a commencé à chercher un poste pour Meitner en Scandinavie. Il a également demandé à Hans Kramers de voir si quelque chose était disponible aux Pays-Bas. Kramers a contacté Coster, qui à son tour a informé Adriaan Fokker . Coster et Fokker ont tenté d'obtenir un poste pour Meitner à l' Université de Groningue . Ils ont constaté que la Fondation Rockefeller ne soutiendrait pas les scientifiques réfugiés et que la Fédération internationale des femmes diplômées des universités avait été inondée de demandes de soutien de l'Autriche. Le 27 juin, Meitner a reçu une offre d'un poste d'un an au nouveau laboratoire  [ sv ] de Manne Siegbahn à Stockholm, alors en construction, qui serait consacré à la physique nucléaire, et elle a décidé de l'accepter. Mais le 4 juillet, elle a appris que les universitaires ne seraient plus autorisés à voyager à l'étranger.

Meitner a vécu à cette adresse pendant la plupart de ses années en Suède.

Par l'intermédiaire de Bohr à Copenhague, Peter Debye a communiqué avec Coster et Fokker, et ils ont approché le ministère néerlandais de l'Éducation avec un appel pour permettre à Meitner de venir aux Pays-Bas. Comme les étrangers n'étaient pas autorisés à travailler contre rémunération, une nomination en tant que privaat-docente non salarié était requise. Wander Johannes de Haas et Anton Eduard van Arkel en ont organisé un à l'Université de Leiden . Coster a également parlé au chef des gardes-frontières, qui lui a assuré que Meitner serait admis. Un ami de Coster, EH Ebels, était un politicien local de la zone frontalière, et il s'est adressé directement aux gardes à la frontière.

Le 11 juillet, Coster est arrivé à Berlin, où il est resté avec Debye. Le lendemain matin, Meitner est arrivée tôt au KWI pour la chimie et Hahn l'a informée du plan. Pour éviter les soupçons, elle a maintenu sa routine habituelle, restant à l'institut jusqu'à 20h00 pour corriger l'un des articles de l'associé pour publication. Hahn et Paul Rosbaud l'ont aidée à faire deux petites valises, ne transportant que des vêtements d'été. Hahn lui a donné une bague en diamant qu'il avait héritée de sa mère en cas d'urgence; elle n'a pris que 10 marks dans son sac à main. Elle a ensuite passé la nuit chez Hahn. Le lendemain matin, Meitner a rencontré Coster à la gare, où ils ont fait semblant de s'être rencontrés par hasard. Ils ont voyagé sur une ligne peu utilisée jusqu'à la gare de Bad Nieuweschans à la frontière, qu'ils ont traversée sans incident; les gardes-frontières allemands ont peut-être pensé que Frau Professor était la femme d'un professeur. Un télégramme de Pauli informa Coster qu'il était désormais "aussi célèbre pour l'enlèvement de Lise Meitner que pour la découverte du hafnium".

Meitner a appris le 26 juillet que la Suède lui avait accordé la permission d'entrer sur son passeport autrichien, et deux jours plus tard, elle s'est envolée pour Copenhague, où elle a été accueillie par Frisch, et est restée avec Niels et Margrethe Bohr dans leur maison de vacances à Tisvilde . Le 1er août, elle prend le train pour Stockholm , où elle est accueillie à la gare de Göteborg par Eva von Bahr . Ils ont pris un train, puis un bateau à vapeur jusqu'à la maison de von Bahr à Kungälv , où elle est restée jusqu'en septembre. Hahn a dit à tout le monde au KWI for Chemistry que Meitner était allée à Vienne pour rendre visite à ses proches, et quelques jours plus tard, l'institut avait fermé pour les vacances d'été. Le 23 août, elle écrit à Bosch pour demander sa retraite. Il a essayé d'expédier ses affaires en Suède, mais le ministère de l'Éducation du Reich a insisté pour qu'elles restent en Allemagne.

Meitner était également préoccupée par sa famille restée en Autriche. L'une de ses premières actions en Suède a été de demander un permis d'immigration suédois pour Gusti et son mari Justinian (Jutz) Frisch. Hahn a choisi Josef Mattauch pour la remplacer à la tête de la section de physique et s'est rendu à Vienne pour lui proposer le poste. Pendant son séjour, il a dîné avec les sœurs de Meitner Gusti et Gisela et leurs maris Jutz Frisch et Karl Lion le 9 novembre . Le lendemain, Gusti l'informa que Jutz Frisch avait été arrêté. Ce jour-là, Meitner est arrivé à Copenhague ; obtenir un visa de voyage avait été difficile avec son passeport autrichien invalide. Hahn l'a rejointe à Copenhague le 13 novembre et a eu des discussions sur la recherche d'uranium avec Meitner, Bohr et Otto Robert Frisch. Les physiciens, en particulier Meitner, lui ont dit que les résultats des expériences, en particulier la supposée découverte d'isomères du radium, ne pouvaient pas être corrects et que les expériences devraient être refaites.

Fission nucléaire

Cela a été présenté pendant de nombreuses années comme la table et l'appareil expérimental avec lesquels Otto Hahn a découvert la fission nucléaire en 1938. La table et les instruments sont représentatifs de ceux utilisés, mais pas nécessairement les originaux, et n'auraient pas été ensemble sur la même table en la même pièce. La pression des historiens, des scientifiques et des féministes a poussé le musée à modifier l'exposition en 1988 pour reconnaître le rôle de Meitner, Frisch et Strassmann.

Hahn et Strassmann ont isolé les trois isotopes du radium (vérifiés par leurs demi-vies) et ont utilisé la cristallisation fractionnée pour le séparer de son support de baryum en ajoutant des cristaux de bromure de baryum en quatre étapes. Le radium précipitant préférentiellement dans une solution de bromure de baryum, à chaque étape la fraction soutirée contiendrait moins de radium que la précédente. Cependant, ils n'ont trouvé aucune différence entre chacune des fractions. Au cas où leur processus était défectueux d'une manière ou d'une autre, ils l'ont vérifié avec des isotopes connus du radium ; le processus s'est bien passé. Le 19 décembre, Hahn écrivit à Meitner, l'informant que les isotopes du radium se comportaient chimiquement comme le baryum. Soucieux de terminer avant les vacances de Noël, Hahn et Strassmann ont soumis leurs conclusions à Naturwissenschaften le 22 décembre sans attendre la réponse de Meitner. Hahn conclut l'article par : « En tant que chimistes... nous devrions substituer les symboles Ba, La, Ce à Ra, Ac, Th. En tant que « chimistes nucléaires » assez proches de la physique, nous ne pouvons pas encore nous résoudre à franchir ce pas qui contredit expérience antérieure en physique.

Frisch célébrait normalement Noël avec Meitner à Berlin, mais en 1938, elle accepta une invitation d'Eva von Bahr à le passer avec sa famille à Kungälv , et Meitner demanda à Frisch de la rejoindre là-bas. Meitner a reçu la lettre de Hahn décrivant sa preuve chimique qu'une partie du produit du bombardement de l'uranium avec des neutrons était du baryum. Le baryum avait une masse atomique inférieure de 40% à celle de l'uranium, et aucune méthode de désintégration radioactive connue auparavant ne pouvait expliquer une si grande différence dans la masse du noyau. Néanmoins, elle avait aussitôt répondu à Hahn pour lui dire : « Pour le moment, l'hypothèse d'une rupture aussi profonde me semble très difficile, mais en physique nucléaire, nous avons connu tellement de surprises, qu'on ne peut pas dire sans condition : "C'est impossible". .'"

Selon Frisch :

Était-ce une erreur ? Non, dit Lise Meitner ; Hahn était un trop bon chimiste pour cela. Mais comment le baryum a-t-il pu se former à partir de l'uranium ? Aucun fragment plus gros que les protons ou les noyaux d'hélium (particules alpha) n'avait jamais été extrait des noyaux, et pour en éliminer un grand nombre, il n'y avait pas assez d'énergie disponible. Il n'était pas non plus possible que le noyau d'uranium ait pu être clivé de part en part. Un noyau n'était pas comme un solide cassant qui peut être clivé ou cassé ; George Gamow avait suggéré très tôt, et Bohr avait donné de bons arguments, qu'un noyau ressemblait beaucoup plus à une goutte liquide. Peut-être qu'une goutte pourrait se diviser en deux gouttes plus petites d'une manière plus graduelle, en s'allongeant d'abord, puis en se resserrant, et finalement en se déchirant plutôt qu'en se brisant en deux ? Nous savions qu'il y avait des forces puissantes qui résisteraient à un tel processus, tout comme la tension superficielle d'une goutte de liquide ordinaire tend à résister à sa division en deux gouttes plus petites. Mais les noyaux différaient des gouttes ordinaires d'une manière importante : ils étaient chargés électriquement, et cela était connu pour contrecarrer la tension de surface.

À ce moment-là, nous nous sommes assis tous les deux sur un tronc d'arbre (toute cette discussion avait eu lieu pendant que nous marchions dans le bois dans la neige, moi avec mes skis aux pieds, Lise Meitner faisant valoir qu'elle pouvait marcher aussi vite sans), et a commencé à calculer sur des bouts de papier. La charge d'un noyau d'uranium, avons-nous découvert, était en effet suffisamment grande pour surmonter presque complètement l'effet de la tension superficielle ; ainsi le noyau d'uranium pourrait bien ressembler à une goutte instable très bancale, prête à se diviser à la moindre provocation, comme l'impact d'un seul neutron.

Mais il y avait un autre problème. Après séparation, les deux gouttes s'éloigneraient par leur répulsion électrique mutuelle et acquerraient une vitesse élevée et donc une très grande énergie, environ 200 MeV en tout ; d'où pourrait venir cette énergie ? Heureusement, Lise Meitner s'est souvenue de la formule empirique pour calculer les masses des noyaux et a découvert que les deux noyaux formés par la division d'un noyau d'uranium ensemble seraient plus légers que le noyau d'uranium d'origine d'environ un cinquième de la masse d'un proton. Maintenant, chaque fois que la masse disparaît, de l'énergie est créée, selon la formule d' Einstein E  = mc ² , et un cinquième de la masse d'un proton équivaut à 200 MeV. Donc, voici la source de cette énergie; tout est monté !

Exposition à l'occasion du 75e anniversaire de la découverte de la fission nucléaire, au Centre international de Vienne en 2013. La table (prêtée par le Deutsches Museum Munich) est maintenant décrite comme une réplique et des images de Meitner et Strassmann sont mises en évidence.

Meitner et Frisch avaient correctement interprété les résultats de Hahn comme signifiant que le noyau d'uranium s'était divisé à peu près en deux. Les deux premières réactions observées par le groupe de Berlin étaient des éléments légers créés par la désintégration de noyaux d'uranium ; le troisième, celui de 23 minutes, était une désintégration dans le véritable élément 93. De retour à Copenhague, Frisch a informé Bohr, qui s'est giflé le front et s'est exclamé "Quels idiots nous avons été!" Bohr a promis de ne rien dire jusqu'à ce qu'ils aient un article prêt à être publié. Pour accélérer le processus, ils ont décidé de soumettre une note d'une page à Nature . À ce stade, la seule preuve dont ils disposaient était le baryum. Logiquement, si le baryum s'est formé, l'autre élément doit être le krypton , bien que Hahn ait cru à tort que les masses atomiques devaient totaliser 239 plutôt que les nombres atomiques totalisant 92, et pensait que c'était du masurium (technétium), et il en a été de même ne pas vérifier:

²³⁵
₉₂U + n →
₅₆Ba +
₃₆Kr + quelques n

Au cours d'une série d'appels téléphoniques longue distance, Meitner et Frisch ont proposé une expérience simple pour étayer leur affirmation : mesurer le recul des fragments de fission, en utilisant un compteur Geiger avec le seuil fixé au-dessus de celui des particules alpha. Frisch a mené l'expérience le 13 février et a trouvé les impulsions causées par la réaction comme ils l'avaient prédit. Il a décidé qu'il avait besoin d'un nom pour le processus nucléaire nouvellement découvert. Il a parlé à William A. Arnold, un biologiste américain travaillant avec de Hevesy, et lui a demandé comment les biologistes appelaient le processus par lequel les cellules vivantes se divisaient en deux cellules. Arnold lui a dit que les biologistes appelaient cela la fission . Frisch a ensuite appliqué ce nom au processus nucléaire dans son article. Frisch a envoyé les deux articles à Nature le 16 janvier; la note rédigée conjointement est parue en version imprimée le 11 février et l'article de Frisch sur le recul le 18 février.

Ces trois rapports, les premières publications Hahn-Strassmann du 6 janvier et du 10 février 1939, et la publication Frisch-Meitner du 11 février 1939, ont eu des effets électrisants sur la communauté scientifique. En 1940, Frisch et Rudolf Peierls ont produit le mémorandum Frisch-Peierls , qui établissait qu'une explosion atomique pouvait être générée.

Prix ​​Nobel de la fission nucléaire

Malgré les nombreux honneurs que Meitner a reçus de son vivant, elle n'a pas reçu le prix Nobel alors qu'il a été décerné à Otto Hahn pour la découverte de la fission nucléaire. Elle a été nominée 49 fois pour les prix Nobel de physique et de chimie mais n'a jamais gagné. Le 15 novembre 1945, l' Académie royale suédoise des sciences annonça que Hahn avait reçu le prix Nobel de chimie 1944 pour "sa découverte de la fission des noyaux atomiques lourds". Meitner est celle qui a dit à Hahn et Strassman de tester leur radium plus en détail, et c'est elle qui a dit à Hahn qu'il était possible que le noyau d'uranium se désintègre. Sans ces contributions de Meitner, Hahn n'aurait pas découvert que le noyau d'uranium peut se diviser en deux.

En 1945, le comité Nobel de chimie en Suède qui a sélectionné le prix Nobel de chimie a décidé de décerner ce prix uniquement à Hahn: Hahn n'a découvert par un journal alors qu'il était interné à Farm Hall Cambridgeshire en Angleterre. Dans les années 1990, les archives longtemps scellées des débats du Comité Nobel sont devenues publiques et la biographie complète de Meitner publiée en 1996 par Ruth Lewin Sime a profité de ce descellement pour reconsidérer l'exclusion de Meitner. Dans un article de 1997 dans la revue Physics Today de l'American Physical Society , Sime et ses collègues Elisabeth Crawford et Mark Walker ont écrit :

Il semble que Lise Meitner n'ait pas partagé le prix de 1944 car la structure des comités Nobel était mal adaptée pour évaluer le travail interdisciplinaire ; parce que les membres du comité de chimie n'ont pas pu ou pas voulu juger équitablement sa contribution ; et parce que pendant la guerre, les scientifiques suédois se sont appuyés sur leur propre expertise limitée. L'exclusion de Meitner du prix de chimie peut bien se résumer à un mélange de préjugés disciplinaires, d'obscurantisme politique, d'ignorance et de hâte.

Le comité de physique de cinq membres comprenait Manne Siegbahn, son ancien élève Erik Hulthén, professeur de physique expérimentale à l'Université d'Uppsala , et Axel Lindh, qui a finalement succédé à Hulthén. Tous trois faisaient partie de l'école Siegbahn de spectroscopie à rayons X. La mauvaise relation entre Siegbahn et Meitner était un facteur ici, tout comme le parti pris pour la physique expérimentale plutôt que théorique. Dans son rapport sur les travaux de Meitner et Frisch, Hulthén s'appuie sur des documents d'avant-guerre. Il ne pensait pas que leurs travaux étaient révolutionnaires et soutenait que le prix de physique récompensait des travaux expérimentaux plutôt que théoriques, ce qui n'avait pas été le cas depuis de nombreuses années.

À l'époque, Meitner elle-même écrivait dans une lettre : « Hahn méritait sûrement pleinement le prix Nobel de chimie. Il n'y a vraiment aucun doute là-dessus. Mais je crois que Frisch et moi avons contribué quelque chose de non négligeable à la clarification du processus de fission de l'uranium - comment il est né et qu'il produit tant d'énergie et que c'était quelque chose de très éloigné de Hahn." La réception par Hahn d'un prix Nobel était attendue depuis longtemps. Lui et Meitner avaient été nominés pour les prix de chimie et de physique à plusieurs reprises avant même la découverte de la fission nucléaire. Selon les archives du prix Nobel, elle a été nominée 19 fois pour le prix Nobel de chimie entre 1924 et 1948, et 29 fois pour le prix Nobel de physique entre 1937 et 1965. Ses nominateurs comprenaient Arthur Compton , Dirk Coster, Kasimir Fajans, James Franck, Otto Hahn, Oscar Klein, Niels Bohr, Max Planck et Max Born . Bien qu'il n'ait pas reçu le prix Nobel, Meitner a été invité à assister à la réunion des lauréats du prix Nobel de Lindau en 1962. Max Perutz , le lauréat du prix Nobel de chimie de 1962, est parvenu à une conclusion similaire : "Ayant été enfermé dans les dossiers du Comité Nobel ces cinquante années , les documents menant à cette récompense injuste révèlent maintenant que les délibérations prolongées du jury du prix Nobel ont été entravées par le manque d'appréciation à la fois du travail conjoint qui avait précédé la découverte et des contributions écrites et verbales de Meitner après sa fuite de Berlin."

La vie plus tard

Meitner avec l'actrice Katharine Cornell et le physicien Arthur Compton le 6 juin 1946

Meitner a découvert que Siegbahn ne voulait pas d'elle. Au moment où l'offre de venir en Suède avait été étendue, il avait dit qu'il n'avait pas d'argent et ne pouvait offrir à Meitner qu'un lieu de travail. Eva von Bahr avait alors écrit à Carl Wilhelm Oseen , qui lui avait fourni de l'argent de la Fondation Nobel. Cela lui laissait un espace de laboratoire, mais maintenant elle devait effectuer elle-même un travail qu'elle avait pu déléguer pendant les vingt années précédentes à ses techniciens de laboratoire. Ruth Lewin Sime a écrit que :

En Suède, il n'y avait pas de sympathie générale pour les réfugiés de l'Allemagne nazie : le pays était petit, avec une économie faible et aucune tradition d'immigration, et sa culture universitaire avait toujours été fermement pro-allemande, une tradition qui n'a pas beaucoup changé jusqu'au milieu de la guerre quand il est devenu évident que l'Allemagne ne gagnerait pas. Pendant la guerre, les membres du groupe de Siegbahn considéraient Meitner comme un étranger, renfermé et déprimé ; ils ne comprenaient pas le déplacement et l'anxiété communs à tous les réfugiés, ou le traumatisme de perdre des amis et des parents à cause de l'Holocauste, ou l'isolement exceptionnel d'une femme qui avait consacré sa vie avec détermination à son travail.

Le 14 janvier 1939, Meitner apprit que son beau-frère Jutz avait été libéré de Dachau et lui et sa sœur Gusti furent autorisés à émigrer en Suède. Le patron de Jutz, Gottfried Bermann , s'était enfui en Suède et avait offert à Jutz son ancien emploi à la maison d'édition s'il pouvait venir. Niels Bohr est intervenu auprès d'un responsable suédois, Justitieråd Alexandersson, qui a déclaré que Jutz recevrait un permis de travail à son arrivée en Suède. Il y travailla jusqu'à sa retraite en 1948, puis déménagea à Cambridge pour rejoindre Otto Robert Frisch. Sa sœur Gisela et son beau-frère Karl Lion ont déménagé en Angleterre, Meitner a également envisagé de déménager en Grande-Bretagne. Elle visita Cambridge en juillet 1939 et accepta une offre de William Lawrence Bragg et John Cockcroft d'un poste au Cavendish Laboratory dans le cadre d'un contrat de trois ans avec le Girton College de Cambridge , mais la Seconde Guerre mondiale éclata en septembre 1939 avant qu'elle ne puisse le faire. faire le déplacement.

En Suède, Meitner a poursuivi ses recherches du mieux qu'elle a pu. Elle a mesuré les sections efficaces de neutrons du thorium, du plomb et de l'uranium en utilisant le dysprosium comme détecteur de neutrons, une technique d'analyse mise au point par George de Hevesy et Hilde Levi . Elle a pu faire en sorte qu'Hedwig Kohn, qui risquait d'être expulsée vers la Pologne, vienne en Suède, et finalement émigre aux États-Unis, en passant par l' Union soviétique . Elle n'a pas réussi à faire sortir Stefen Meyer, mais il a réussi à survivre à la guerre. Elle a décliné une offre de rejoindre Frisch dans la mission britannique du projet Manhattan au laboratoire de Los Alamos , déclarant "Je n'aurai rien à voir avec une bombe!" Elle a dit plus tard que les bombardements atomiques d'Hiroshima et de Nagasaki l' avaient surprise et qu'elle était "désolé que la bombe ait dû être inventée". Après la guerre, Meitner a reconnu son propre échec moral en restant en Allemagne de 1933 à 1938. Elle a écrit: "Ce n'était pas seulement stupide mais très mal que je ne sois pas partie tout de suite." Elle a non seulement regretté son inaction pendant cette période, mais elle a également critiqué amèrement Hahn, Max von Laue , Werner Heisenberg et d'autres scientifiques allemands. Dans une lettre de juin 1945 adressée à Hahn, mais qu'il ne reçut jamais, elle écrivit :

Vous avez tous travaillé pour l'Allemagne nazie. Et vous n'avez même pas essayé la résistance passive. Certes, pour absoudre votre conscience, vous avez aidé une personne opprimée ici et là, mais des millions d'êtres humains innocents ont été assassinés et il n'y a pas eu de protestation. Ici, dans la Suède neutre, bien avant la fin de la guerre, on a discuté de ce qu'il faudrait faire des érudits allemands une fois la guerre terminée. Que doivent donc penser les Anglais et les Américains ? Moi et beaucoup d'autres sommes d'avis que la seule voie pour vous serait de faire une déclaration ouverte indiquant que vous êtes conscient que, par votre passivité, vous partagez la responsabilité de ce qui s'est passé et que vous avez le besoin de travailler pour ce qui peut être fait faire amende honorable. Mais beaucoup pensent qu'il est trop tard pour cela. Ces gens disent que vous avez d'abord trahi vos amis, puis vos hommes et vos enfants en les laissant jouer leur vie dans une guerre criminelle - et enfin que vous avez trahi l'Allemagne elle-même, car lorsque la guerre était déjà sans espoir, vous n'avez jamais parlé contre la destruction inutile de l'Allemagne. Cela semble impitoyable mais néanmoins je crois que la raison pour laquelle je vous écris ceci est une véritable amitié. Au cours des derniers jours, on avait entendu parler des choses incroyablement horribles dans les camps de concentration ; elle dépasse tout ce que l'on craignait auparavant. Lorsque j'ai entendu à la radio anglaise un rapport très détaillé des Anglais et des Américains sur Belsen et Buchenwald , je me suis mis à crier fort et à rester éveillé toute la nuit. Et si vous aviez vu ces gens qui ont été amenés ici des camps. On devrait prendre un homme comme Heisenberg et des millions comme lui, et les forcer à regarder ces camps et les gens martyrs. La façon dont il est arrivé au Danemark en 1941 est inoubliable.

Au lendemain du bombardement d'Hiroshima, Meitner a découvert qu'elle était devenue une célébrité. Elle a eu une interview à la radio avec Eleanor Roosevelt , et quelques jours plus tard une autre avec une station de radio à New York, au cours de laquelle elle a entendu la voix de sa sœur Frida pour la première fois depuis des années. "Je suis d'origine juive", a-t-elle dit à Frida, "je ne suis pas juive de croyance, je ne connais rien de l'histoire du judaïsme et je ne me sens pas plus proche des juifs que des autres." Le 25 janvier 1946, Meitner arriva à New York, où elle fut accueillie par ses sœurs Lola et Frida, et par Frisch, qui avait fait le voyage en train de deux jours depuis Los Alamos. Le mari de Lola, Rudolf Allers , a organisé un poste de professeur invité pour Meitner à l' Université catholique d'Amérique . Meitner a enseigné à l'Université de Princeton, à l'Université de Harvard et à l'Université de Columbia , et a discuté de physique avec Albert Einstein, Hermann Weyl , Tsung-Dao Lee , Yang Chen-Ning et Isidor Isaac Rabi . Elle est descendue à Durham, en Caroline du Nord et a vu Hertha Sponer et Hedwig Kohn, et a passé une soirée à Washington, DC , avec James Chadwick, qui était maintenant le chef de la mission britannique du projet Manhattan. Elle a également rencontré le directeur du projet, le major général Leslie Groves . Elle a parlé au Smith College , et est allée à Chicago , où elle a rencontré Enrico Fermi, Edward Teller , Victor Weisskopf et Leo Szilard. Le 8 juillet, Meitner est montée à bord du RMS  Queen Mary pour l'Angleterre, où elle a rencontré Erwin Schrödinger, Wolfgang Pauli et Max Born. Il y avait des célébrations tardives pour le 300e anniversaire d' Isaac Newton , mais le seul Allemand invité à y assister était Max Planck.

Meitner avec des étudiants sur les marches du bâtiment de chimie du Bryn Mawr College en avril 1959

Pour ses amis en Suède, l'obstruction de Siegbahn au prix Nobel de Meitner a été la goutte d'eau finale, et ils ont décidé de lui obtenir une meilleure position. En 1947, Meitner a déménagé à l' Institut royal de technologie (KTH) à Stockholm , où Gudmund Borelius  [ sv ] a établi une nouvelle installation pour la recherche atomique. Il y avait eu peu de recherches en physique nucléaire en Suède, ce qui était imputé au manque de soutien de Siegbahn aux travaux de Meitner, et maintenant ces connaissances semblaient vitales pour l'avenir de la Suède. Au KTH, Meitner avait trois chambres, deux assistants et accès à des techniciens, l'aimable Sigvard Eklund occupant la chambre voisine. L'intention était que Meitner aurait le salaire et le titre d'un "professeur chercheur" - un sans devoirs d'enseignement.

Le poste de professeur a échoué lorsque le ministre de l'Éducation , Tage Erlander , est devenu de manière inattendue Premier ministre de Suède , mais Borelius et Klein ont assuré qu'elle avait le salaire d'un professeur, sinon le titre. En 1949, elle devient citoyenne suédoise, mais sans renoncer à sa nationalité autrichienne grâce à une loi spéciale votée par le Riksdag . Les plans ont été approuvés pour R1 , le premier réacteur nucléaire de Suède en 1947, avec Eklund comme directeur de projet, et Meitner a travaillé avec lui sur sa conception et sa construction. Dans ses derniers articles scientifiques en 1950 et 1951, elle applique les nombres magiques à la fission nucléaire. Elle a pris sa retraite en 1960 et a déménagé au Royaume-Uni où se trouvaient la plupart de ses proches, même si elle a continué à travailler à temps partiel et à donner des conférences.

Dans les années 1950 et 1960, Meitner aimait visiter l'Allemagne et rester avec Hahn et sa famille pendant plusieurs jours à différentes occasions. Hahn a écrit dans ses mémoires que lui et Meitner étaient restés des amis proches pour la vie. Même si leur amitié était pleine d'épreuves, sans doute plus vécues par Meitner, elle "n'a jamais exprimé autre chose qu'une profonde affection pour Hahn". À des occasions telles que leurs 70e, 75e, 80e et 85e anniversaires, ils se sont adressés des souvenirs en l'honneur de l'autre. Hahn a souligné la productivité intellectuelle de Meitner et des travaux tels que ses recherches sur le modèle de coque nucléaire, passant toujours sur les raisons de son déménagement en Suède le plus rapidement possible. Meitner a souligné les qualités personnelles de Hahn, son charme et sa capacité musicale.

La tombe de Meitner à Bramley, Hampshire

Un voyage éprouvant aux États-Unis en 1964 a conduit Meitner à avoir une crise cardiaque , dont elle a passé plusieurs mois à se remettre. Son état physique et mental affaibli par l' athérosclérose . Après s'être cassé la hanche lors d'une chute et avoir subi plusieurs petits accidents vasculaires cérébraux en 1967, Meitner s'est partiellement rétablie, mais a finalement été affaiblie au point de déménager dans une maison de retraite de Cambridge. Meitner est décédée dans son sommeil le 27 octobre 1968 à l'âge de 89 ans. Meitner n'a pas été informée du décès d'Otto Hahn le 28 juillet 1968 ou de sa femme Edith le 14 août, car sa famille pensait que ce serait trop pour quelqu'un d'aussi frêle. . Comme elle le souhaitait, elle fut enterrée dans le village de Bramley dans le Hampshire , à l'église paroissiale St James , près de son jeune frère Walter, décédé en 1964. Son neveu Frisch composa l'inscription sur sa pierre tombale. Ça lit:

Lise Meitner : une physicienne qui n'a jamais perdu son humanité.

Prix ​​et distinctions

Statue de Meitner par Anna Franziska Schwarzbach  [ de ] à l'Université Humboldt de Berlin

Meitner a été salué par Albert Einstein comme la " Marie Curie allemande ". Lors de sa visite aux États-Unis en 1946, elle a reçu l'honneur "Femme de l'année" du National Press Club et a dîné avec le président des États-Unis , Harry S. Truman , au Women's National Press Club . Elle a reçu la médaille Leibniz de l' Académie prussienne des sciences en 1924, le prix Lieben de l' Académie autrichienne des sciences en 1925, le prix Ellen Richards en 1928, le prix de la ville de Vienne pour la science en 1947, la médaille Max Planck de la Physique allemande Société conjointement avec Hahn en 1949, le premier prix Otto Hahn de la Société allemande de chimie en 1954, la médaille Wilhelm Exner en 1960 et en 1967, la décoration autrichienne pour la science et l'art . Le président de l'Allemagne , Theodor Heuss , lui a décerné la plus haute distinction allemande pour les scientifiques, la classe de la paix du Pour le Mérite en 1957, la même année que Hahn. Meitner est devenue membre étranger de l'Académie royale des sciences de Suède en 1945 et membre à part entière en 1951, ce qui lui a permis de participer au processus de remise du prix Nobel. Quatre ans plus tard, elle a été élue membre étranger de la Royal Society . Elle a également été élue membre honoraire étranger de l' Académie américaine des arts et des sciences en 1960. Elle a reçu des doctorats honorifiques de l'Adelphi College , de l' Université de Rochester , de l'Université Rutgers et du Smith College aux États-Unis, de l' Université libre de Berlin en Allemagne, et l' Université de Stockholm en Suède.

En septembre 1966, la Commission de l'énergie atomique des États-Unis a décerné conjointement le prix Enrico Fermi à Hahn, Strassmann et Meitner pour leur découverte de la fission. La cérémonie a eu lieu au palais Hofburg à Vienne. C'était la première fois que ce prix était décerné à des non-Américains et la première fois qu'il était remis à une femme. Le diplôme de Meitner portait les mots: "Pour des recherches pionnières sur les radioactivités naturelles et des études expérimentales approfondies menant à la découverte de la fission". Le diplôme de Hahn était légèrement différent: "Pour des recherches pionnières sur les radioactivités naturelles et des études expérimentales approfondies aboutissant à la découverte de la fission." Hahn et Strassmann étaient présents, mais Meitner était trop malade pour y assister, alors Frisch a accepté le prix en son nom. Glenn Seaborg , le découvreur du plutonium, le lui présenta dans la maison de Max Perutz à Cambridge le 23 octobre 1966.

Buste de Meitner par Thomas Baumann à l' Université de Vienne

Après sa mort en 1968, Meitner a reçu de nombreux honneurs. En 1997, l'élément 109 a été nommé meitnerium . Elle est la première et jusqu'à présent la seule femme non mythologique ainsi exclusivement honorée (puisque le curium a été nommé d'après Marie et Pierre Curie ). Les honneurs supplémentaires sont le Hahn–Meitner-Institut à Berlin, les cratères sur la Lune et Vénus , et l'astéroïde de la ceinture principale 6999 Meitner . En 2000, la Société européenne de physique a créé le "Prix Lise Meitner" bisannuel récompensant l'excellence de la recherche en science nucléaire. En 2006, le «Gothenburg Lise Meitner Award» a été créé par l' Université de Göteborg et l'Université de technologie Chalmers en Suède; il est décerné chaque année à un scientifique qui a fait une percée en physique. En octobre 2010, le bâtiment de l' Université libre de Berlin qui abritait autrefois le KWI pour la chimie et était connu sous le nom de bâtiment Otto Hahn depuis 1956, a été rebaptisé bâtiment Hahn-Meitner et, en juillet 2014, une statue de Meitner a été dévoilé. dans le jardin de l' Université Humboldt de Berlin je joins à des statues similaires d' Hermann von Helmholtz et Max Planck .

Des écoles et des rues portent son nom dans de nombreuses villes d'Autriche et d'Allemagne, et une petite rue résidentielle de Bramley, son lieu de repos, s'appelle Meitner Close. Depuis 2008, la Société autrichienne de physique et la Société allemande de physique organisent les conférences Lise-Meitner , une série de conférences publiques annuelles données par d'éminentes physiciennes, et depuis 2015, le centre universitaire AlbaNova de Stockholm organise une conférence annuelle Lise Meitner Distinguished Lecture . En 2016, l' Institut de physique du Royaume-Uni a créé la médaille Meitner pour l'engagement du public dans la physique. En 2017, l' Advanced Research Projects Agency-Energy aux États-Unis a donné son nom à un important programme de recherche sur l'énergie nucléaire. Le 6 novembre 2020, un satellite qui porte son nom ( ÑuSat 16 ou "Lise", COSPAR 2020-079H) a été lancé dans l'espace.

Remarques

Références

Lectures complémentaires

Liens externes

• Catalogue des papiers de Lise Meitner au Churchill Archives Centre
• "Lise Meitner" , "Contributions des femmes du XXe siècle à la physique" (CWP), Université de Californie, Los Angeles
• Wired.com : "11 février 1939 : Lise Meitner, 'Notre Madame Curie'"
• "Lise Meitner", B. Weintraub, Chimie en Israël, no. 21, mai 2006, p. 35.