Lise Meitner

Lise Meitner (rond 1900)

Lise Meitner (Wenen, 7 november 1878 – Cambridge, 27 oktober 1968) was een Oostenrijks-Zweeds wetenschapster die veel onderzoek heeft verricht op het gebied van radioactiviteit en kernfysica.

In januari 1939 leverde ze samen met Otto Frisch de eerste natuurkundige theoretische verklaring van de kernsplijting die haar collega Otto Hahn en zijn assistent Fritz Strassmann op 17 december 1938 hadden ontdekt.

Biografie

Lise, eigenlijk Elise, Meitner was de derde van acht kinderen uit een liberaal-joods gezin en werd geboren in Wenen. Haar vader, Philipp Meitner, was een van de eerste advocaten in Oostenrijk van Joodse afkomst. Haar moeder was Hedwig Meitner-Skovran. Zoals gebruikelijk in de tijd was bij de hogere burgerklasse, kreeg Lise geen joodse maar een protestante opvoeding. (Later liet ze zich zelfs dopen). Ondanks de interesse in de wetenschap die ze al op jonge leeftijd toonde, werd ze door haar praktisch ingestelde vader naar een Weense meisjesschool gestuurd om een diploma te behalen voor een latere carrière als lerares Frans.

Na haar diplomering was haar wens om een wetenschappelijke opleiding te volgen nog sterker geworden. Die kans kreeg Meitner toen in 1901 de wet werd opgeheven die in het toenmalige Oostenrijk-Hongarije tot dan toe vrouwen verbood te studeren aan een universiteit. Met de hulp van een lokale privé-docent wist ze door hard werken een vierjarige studie ter voorbereiding op het toelatingsexamen in twee jaar af te ronden. Kort voor haar 23-jarige verjaardag trad ze als een van de weinige vrouwelijke studenten toe tot de universiteit van Wenen. Geïnspireerd door haar docent, Ludwig Boltzmann, studeerde Meitner er natuurkunde. Ze behaalde in 1905 haar doctorstitel met een dissertatie over warmtegeleiding in niet-homogene lichamen. Ze was hiermee de tweede vrouw die aan die universiteit promoveerde, maar als vrouwelijke onderzoeker kreeg ze nauwelijks werk.

Daarom moest ze genoegen nemen met werk als assistent van de assistent in Boltzmanns laboratorium. Na de zelfmoord van Boltzmann in 1906 verloor ze haar werk. Maar na een ontmoeting in Wenen met de fysicus Max Planck was ze zo onder de indruk geraakt dat in 1907 naar Berlijn vertrok. Daar mocht ze Plancks lezingen over de theoretische fysica bijwonen, een opmerkelijk gebaar van Planck die tot dan toe vrouwen niet had toegelaten. Na een jaar werd ze Plancks assistent, waar ze op 28 september kennismaakte met de chemicus Otto Hahn.

Wetenschappelijke carrière

Lise Meitner en Otto Hahn in het laboratorium.

Het begin van de twintigste eeuw was de tijd van de grote ontdekkingen op het gebied van de radioactiviteit. In daaropvolgende dertig jaar werkte ze intensief samen met Hahn, eerst bij het Chemisch Instituut van de Universiteit van Berlijn en vanaf 1912 bij het pasopgerichte Kaiser-Wilhelm-Institut für Chemie in Berlin-Dahlem. Het werk in Berlijn was voor Meitner niet eenvoudig. Samen met Hahn mocht ze als "gast" van Hahn zonder salaris werken in een omgebouwd laboratorium in de kelder van het Chemisch Instituut, mits ze nooit de hoger gelegen etages van het gebouw betrad.

Een jaar later werden ook vrouwen toegelaten tot de colleges en mocht Meitner vrijelijk het gebouw betreden. Het was pas in 1913, 35 jaar oud en na een aanbod om hoogleraar te worden in Praag, dat Meitner een vaste positie kreeg bij het Kaiser-Wilhelm-Institut.

Ze onderbrak haar werkzaamheden om gedurende de Eerste Wereldoorlog te werken als verpleegster en röntgentechnicus in het Oostenrijkse leger. Na de oorlog keerde ze terug naar Berlijn. In 1918 wisten Hahn en Meitner als eersten het chemische element protactinium (²³¹Pa) te isoleren, en 1921 de isotoop uranium-Z (²³⁴Pa). Voor deze ontdekking werd ze onderscheiden met de Leibniz-medaille van de Berlijnse Academie van Wetenschappen.

Meitner behaalde haar habilitatie in 1922 met het Habilitationsschrift "De betekenis van radioactiviteit voor kosmische processen", waarna ze colleges mocht geven over radioactiviteit. Kort daarna, in 1923, ontdekte ze het Auger-effect. In 1926 werd Meitner de eerste vrouw in Duitsland die officieel werd benoemd tot buitengewoon hoogleraar aan de universiteit van Berlijn – wel tegen een sterk gereduceerd salaris en zonder eigen laboratorium. Meitner keerde terug naar de natuurkunde en begon een studie naar de relatie van gamma- en bètastralen terwijl Hahn aanbleef bij de faculteit scheikunde.

Hun samenwerking werd hernieuwd in 1934 nadat de Italiaanse fysicus Enrico Fermi een schrijven over transuranen had gepubliceerd. Door elementen met langzame neutronen te bombarderen had hij en zijn team elementen geproduceerd met een hoger atoomgetal. Samen met Hahns assistent Fritz Strassmann begonnen ze een onderzoek naar deze transuranen, elementen met een atoomgetal groter dan 92. Ze stelden een lijst op van isotopen die ontstonden wanneer uranium werd gebombardeerd met neutronen. In drie jaar tijd hadden ze niet alleen Fermi's resultaat bevestigd, maar werden er tevens tien nieuwe isotopen gevonden.

Door het opkomende nationaalsocialisme in Duitsland ondervond Meitner steeds meer last aan de universiteit. Vele Joodse wetenschappers, zoals Fritz Haber, Leó Szilárd en haar neef Otto Frisch, werden gedwongen hun positie op te geven en besloten het land te verlaten. Hoewel Meitner haar positie als hoogleraar kwijtraakte besloot ze desondanks in Duitsland te blijven. Drie dingen beschermden haar tegen de anti-Joodse wet die in 1933 werd afgekondigd: haar Oostenrijkse nationaliteit, het feit dat het Kaiser-Wilhelm-Institut geen overheidsinstantie was en haar vriendschap met vooraanstaande wetenschappers, zoals Planck en Hahn.

Niettemin kon haar beschermde status haar niet geheel vrijwaren van het publieke lot dat Joden moesten ondergaan. Ze werd gedwongen de gele Jodenster te dragen en ze was regelmatig doelwit van grove opmerkingen en zelfs fysiek geweld. Na de annexatie (Anschluss) van Oostenrijk in maart 1938 door Duitsland besloot ook Meitner te vluchten voor het Naziregime. Zonder uitreisvisum wist ze met de hulp van de Nederlandse fysicus Dirk Coster en Adriaan Fokker op 13 juli ternauwernood Nederland te bereiken, vanwaar ze vervolgens doorreisde via Denemarken naar Zweden.

Ontdekking kernsplijting

Proefopstelling kernsplijting, reconstructie bij het Deutsches Museum, München.

Op het Nobel-instituut van Manne Siegbahn in Stockholm zette Meitner – met de weinige middelen die ze tot haar beschikking had – haar onderzoekswerkzaamheden voort op het gebied van de kernfysica. Ook van Siegbahn zelf kreeg ze weinig ondersteuning wegens diens vooroordelen over vrouwen in de wetenschap. Na haar vlucht werd ze dor Hahn voortdurend op de hoogte gehouden van het onderzoek in Berlijn. In november 1938, tijdens een clandestiene, geheime ontmoeting in Kopenhagen, bespraken Meitner en Hahn de vorderingen op het Berlijnse laboratorium. Ze suggereerde aan Hahn om testen uit te voeren op de aanwezigheid van het element radium.

De kerstvakantie van 1938 bracht Meitner door in de Zweedse stad Kungälv waar ook haar uit Kopenhagen overgekomen neef Otto Frisch aanwezig was. Kort daarvoor had ze bericht uit Berlijn ontvangen. In het schrijven maakte Hahn melding van het feit dat hij en Strassmann tijdens het bombarderen van uraniumkernen met langzame neutronen het lichtere element barium, met atoomnummer 56, had geproduceerd als een van de bijproducten. Een resultaat echter dat hij niet kon verklaren, mede omdat het uiteenvallen van een atoomkern op theoretische gronden als ondenkbaar werd beschouwd.

Op basis van het druppelmodel van Niels Bohr concluderen Meitner en Frisch dat 'men mag aannemen dat de collectieve beweging van de deeltjes waaruit de kern is samengesteld in bepaalde gevallen zo heftig verstoord wordt door de beweging van nieuwe energie, dat er een opdeling plaatsvindt van de oorspronkelijke druppel in twee kleinere druppels'. Ze waren tot de conclusie gekomen dat het atoom gespleten was en twee lichtere kernen had voortgebracht. De kleine hoeveelheid verloren massa was omgezet in kinetische energie van de vervalproducten. Frisch gebruikte de term "splijting" (fission) voor dit proces. Hiermee was het principe van kernsplijting ontdekt.

Vanwege de politieke situatie in nazi-Duitsland moesten Hahn en Meitner hun gevonden resultaten afzonderlijk publiceren. Hahns artikel in het Duitse Die Naturwissenschaften (6 januari) beschreef het experiment en het vinden van barium als bijproduct. Het artikel van Meitner en Frisch getiteld "Products of Fission of the Uranium Nucleus", dat op 18 maart 1939 werd gepubliceerd in het Britse Nature, beschreef de fysica achter het fenomeen van kernsplijting.

Ze werd gevraagd mee te werken aan het Amerikaanse Manhattanproject, maar als overtuigd pacifist weigerde Meitner onderzoeksbijdragen te leveren voor de bouw van de atoombom. Desondanks werd ze regelmatig benaderd door inlichtingenofficieren van Groot-Brittannië en de Verenigde Staten omtrent informatie over het lopende kernwapenonderzoek in Duitsland – mede omdat ze ondanks de oorlog, een schriftelijke correspondentie bleef onderhouden met Otto Hahn.

Latere carrière

Na de oorlog weigerde ze terug te keren naar Duitsland, verbitterd over het feit dat vooraanstaande Duitse wetenschappers, zoals Planck, Heisenberg en Von Laue voor en tijdens de oorlog meer oog hadden voor hun eigen wetenschappelijke carrière dan voor de rechten van hun joodse collega's. Ook een persoonlijk verzoek van Hahn en Strassmann om te helpen bij de wederopbouw van het Kaiser Wilhelm Instituut in Mainz legde ze naast haar neer.

Hoewel haar rol in de werkelijke ontwikkeling marginaal was werd ze na de oorlog in de Amerikaanse pers neergezet als de "Joodse moeder van de atoombom" en als de gevluchte joodse die het geheim van de atoombom onder de neus van Adolf Hitler had weggegrist. Ze werd zelfs gevraagd mee te spelen in een speelfilm maar dat weigerde ze resoluut. "Liever loop ik naakt over Broadway" zei ze tegen Otto Frisch.

In 1946 werd ze benoemd tot hoogleraar aan de universiteit van Stockholm en 1949 werd ze Zweeds staatsburger. Om nabij haar neef te wonen vestigde Meitner zich rond 1958 in Groot-Brittannië, waar ze in 1968 – kort voor haar 90^ste verjaardag – in Cambridge overleed.

Erkenning

Hahn ontving in 1944 (uitgereikt in 1946) de Nobelprijs voor de Scheikunde terwijl Meitner door het Nobelcomité werd genegeerd, mede omdat Hahn haar rol in het ontdekkingsproces minimaliseerde na haar gedwongen vlucht uit Duitsland. Hij verdedigde zich door te beweren dat de ontdekking van kernsplijting had plaatsgevonden na de gedwongen vlucht van Meitner en geheel was te danken aan het chemisch onderzoek van hem en Strassmann. Ondanks dat Meitner driemaal werd voorgedragen verkreeg ze de Nobelprijs nooit.

Het niet verkrijgen van de prijs heeft haar waarschijnlijk meer bekendheid opgeleverd dan een eventuele toekenning ervan. Mede omdat haar uitsluitsel door de gemeenschap werd opgevat als een achterstelling van de vrouw in de wetenschap, waardoor ze uitgroeide tot een feministisch symbool. In 1966 werd dat gedeeltelijk gecorrigeerd toen zij samen met Hahn en Strassmann de Enrico Fermi-prijs kregen. Verder ontving ze in 1949 (samen met Hahn) de Max Planck-medaille en in 1955 de Otto-Hahn-Preis für Chemie und Physik.

In 1982 werd ter ere van haar het element Meitnerium naar haar vernoemd.

Werken

• Beiträge zur Physik der Atomkerne, Atomvorgänge und ihre Sichtbarmachung (1926)
• Der Aufbau der Atomkerne (1935; met Max Delbrück)

Mediabestanden

Meer mediabestanden die bij dit onderwerp horen, zijn te vinden op de pagina Lise Meitner op Wikimedia Commons.