Страница 13 из 28
Бета-минус-распад (0)
Бета-плюс-распад (3+)
При р--распаде один из нейтронов превращается в протон, испускается одно антинейтрино и один электрон. У такого элемента, как углерод, имеющего 6 протонов, их становится 7, элемент трансмутирует в азот. При p+-распаде, напротив, протон превращается в нейтрон, испускается одно нейтрино и один позитрон. В этом случае у атома углерода становится 5 протонов, элемент превращается в бор.
В 1909 году были организованы конференции в австрийском Зальцбурге. Темой встреч стала революция, вызванная квантовой теорией. Планк, Ган и Мейтнер не могли не приехать на это собрание ученых с мировым именем. Одним из докладчиков был Альберт Эйнштейн, и его лекция — первое публичное представление теории относительности — имела решающее значение для молодой исследовательницы. Спустя несколько десятилетий она вспоминала:
«В ходе лекции он говорил о теории относительности, а затем перешел к уравнению: энергия = масса на скорость света в квадрате. Он показал, что каждому излучению нужно присвоить инертную массу».
Для Мейтнер это были «угнетающе новые и удивительные» идеи.
Несмотря на то что Лиза уже занимала свое место в ряду значимых ученых, жить ей приходилось очень скромно, так как она не получала за свою работу жалования. Источником дохода для Мейтнер стали переводы научных статей, а также несколько написанных ею научно-просветительских работ. С 1909 года режим дискриминации женщин в Берлинском университете значительно смягчился — их начали принимать на обучение. Это изменение правил позволило Мейтнер в конце концов попасть в кабинеты института химии.
Работа Мейтнер и Гана получила определенное признание, и директор института предложил им расширить свою лабораторию, чтобы они могли проводить больше опытов. Мейтнер работала в подвале института в течение пяти лет.
ИНСТИТУТ КАЙЗЕРА ВИЛЬГЕЛЬМА
Политика Германии в тот период была направлена на то, чтобы создать в стране сеть научных институтов, призванных «поддерживать и наращивать лидерство Германии в науке и промышленности, двух столпах немецкого могущества». Так было создано Общество кайзера Вильгельма, одной из задач которого была подготовка к созданию исследовательских центров.
Членом правления общества был и Макс Планк.
Учредители считали, что исследовательские центры будут работать при поддержке правительства и промышленных предприятий. В финансировании проекта участвовали крупнейшие банки и предприниматели, благодаря этому в 1912 году были построены три здания. Одно из них предназначалось для Института химии имени кайзера Вильгельма. Этот независимый исследовательский центр находился недалеко от Берлина, в городке Далем, и располагал специальным отделом для изучения радиоактивности. Казалось, это было подходящее место для Гана и Мейтнер. Первый директор центра Эрнест Бекманн сразу же принял Отто Гана на работу в качестве директора отдела радиоактивности — эта должность предполагала хорошую оплату. Мейтнер пришлось довольствоваться тем, что ее приняли в качестве приглашенного исследователя, не получающего вознаграждения.
В начале обстоятельства складывались непросто для Лизы.
Отто Ган
Однако в тот же год Макс Планк принял ее на работу как своего ассистента. Это была не только большая честь — для Мейтнер это стало своеобразным «паспортом на ведение научной деятельности в существующем научном сообществе, а также помогало преодолеть множество предрассудков относительно женщин в академической среде». В ее задачи входило исправление работ нескольких сотен студентов, и еженедельно она выбирала из них работу, которая зачитывалась публично.
Это непростое занятие отнимало у исследовательницы много времени.
В новом институте она также наравне с Ганом встала во главе отдела радиоактивности. Казалось, карьера Мейтнер идет в гору. После двух лет работы в Институте кайзера Вильгельма Пражский университет предложил ей академическую должность с хорошей зарплатой. Однако директор берлинского института не хотел, чтобы Мейтнер уезжала, поэтому сразу же увеличил размер ее жалованья.
ФИЗИКА И ХИМИЯ РАДИОАКТИВНОСТИ
Радиоактивность постепенно оформлялась в отдельный раздел физики.
Так, для изучения свойств излучений использовались магнитные и электрические поля. Однако очень скоро физикам пришлось прибегнуть к химии, чтобы определить, например, химические свойства радиоактивных веществ, идентифицировать вещества по их атомному весу, выделять вещества химическими методами. Так, Марии Кюри приходилось осуществлять много химических операций, она при обнаружении радия даже сотрудничала с французским химиком Гюставом Бемоном (1857-1932). Резерфорд также работал вместе с английским химиком Фредериком Содди, сыгравшим важнейшую роль в понимании процесса радиоактивного распада. Перед химиками стояла сложная задача: радиоактивный материал часто сразу после синтеза подвергался быстрому распаду. Для того чтобы химик мог работать с радиоактивностью, требовалась специальная подготовка, поэтому университеты приступили к обучению химиков в новой сфере — радиохимии. Сначала физики приблизились к химии, а теперь химики должны были протянуть руку физикам. Радиоактивность неизбежно требовала междисциплинарного сближения, что доказывает успех, достигнутый в содружестве Отто Гана, одного из первых радиохимиков, и физика Лизы Мейтнер.
Международный символ, сообщающий о присутствии радиации.
В новом институте Ган и Мейтнер заговорили о необходимости исключительных мер гигиены и ввели специальные протоколы для того, чтобы избежать радиоактивного загрязнения образцов и инструментов. Благодаря предпринятым мерам предосторожности существовала гарантия, что измерения будут как можно более точными. В прежней столярной мастерской все эти меры не предпринимались, но в новых лабораториях, например, было запрещено здороваться за руку, а для манипуляций с конкретными радиоактивными веществами использовались отдельные стулья. Возможно, благодаря этим мерам безопасности исследователи защитились от опасного воздействия радиоактивности на организм.
В 1911 году в Брюсселе (Бельгия) был организован первый Сольвеевский конгресс на тему «Радиация и кванты». На нем собрались значительные ученые эпохи, среди которых были Макс Планк (стоит, первый слева), Мария Кюри (сидит, вторая справа), Альберт Эйнштейн (стоит, первый справа) и Эрнест Резерфорд (стоит, третий справа).
Бор и Эйнштейн в 1925 году. Лиза Мейтнер была поражена их исследованиями. Вскоре и она заслужила их уважение и встала с ними на одну ступеньку.
Отто Ган и Лиза Мейтнер в лаборатории Института кайзера Вильгельма в 1913 году.
ВОЙНА
В 1914 году началась Первая мировая война. Большинство работников Института химии имени кайзера Вильгельма были призваны в армию, включая Отто Гана, который недавно женился на студентке факультета искусства Эдит Юнгганс (они познакомились в 1911 году во время круиза). Мейтнер оставалась в институте и писала Гану обо всех событиях, а также передавала дошедшие до нее известия о гибели их товарищей на фронте.