خبر بمباران هیروشیما و ناکازاکی چنان شوکی در اتو هان ، کاشف شکافت اورانیوم ایجاد کرد که دوستانش از ترس خودکشی مجبور بودند شبانه روز در وظیفه باشند.
اتو هان در 8 مارس 1879 در فرانکفورت ماین متولد شد. پدرش صنعتگر بود ، سپس صاحب یک کارخانه کوچک و معاون شورای شهر شد. خانواده در فقر زندگی نمی کردند ، اما از بین چهار پسر ، تنها بزرگتر ، کارل ، توانست به سالن بدنسازی بفرستد. سه جوانترین و کوچکترین ، اتو ، به یک مدرسه حرفه ای رفتند.
در نوجوانی ، گان به معنویت گرایی علاقه مند شد. اما پس از خواندن بسیاری از نوشته های غیبی ، او به بی معنی بودن آنها متقاعد شد و دیگر به آنها بازگشت. شاید در آن زمان بود که او بی اعتمادی عمیقی نسبت به هر نوع دانش گمانه زنی که با تأیید عینی مخالف است ، ایجاد کرد. گان در طول زندگی خود نسبت به مسائل متافیزیکی و مذهبی بی تفاوت بود.
علایق واقعی او دیر مشخص شد. اوتو که زنده و مبتکرانه برای شوخی ها بود ، در مورد انتخاب حرفه کمی فکر می کرد. او تصمیم گرفت که فقط در کلاس ارشد خود تحت تأثیر سخنرانی های محقق مشهور آن زمان M. Freund ، شیمیدان شود.
در سال 1897 ، هان وارد دانشگاه ماربورگ شد ، در سال 1901 از پایان نامه خود در شیمی آلی دفاع کرد. دانشگاه به دنبال خدمت سربازی رفت ، که اتو برای آن کوچکترین غیرتی از خود نشان نداد. بلافاصله پس از خدمت ، مدیریت یکی از کارخانه ها تصمیم می گیرد یک جوان آموزش دیده و خوش اخلاق را برای کار در خارج از کشور استخدام کند. در سال 1904 ، هان به لندن رفت و در همان زمان قصد تحصیل شیمی نزد V. Ramsay را داشت.
رمسی در آن زمان در حال مطالعه عناصر رادیواکتیو بود و به اتو دستور داد تا از نمک باریم یک آماده سازی قوی از رادیوم تهیه کند. نتیجه آزمایش ، تمام فعالیتهای بعدی غنا را از پیش تعیین کرد. مبتدی تازه کار ، به طور غیرمنتظره ای برای خود و همکارانش ، یک ماده رادیواکتیو جدید کشف کرد که آن را رادیوتوریوم نامید. هنگامی که شش ماه بعد اقامت او در لندن به پایان رسید ، رمزی پیشنهاد کرد که غان دست از کار در صنعت بکشد و خود را کاملاً وقف یک رشته جدید و کمی شناخته شده - رادیوشیمی کند. بنابراین ، دوره جدیدی در زندگی اتو هان آغاز شد ، که هنوز با جریان حرکت می کرد. در اعماق وجود خود ، خود را خودآموز می دانست و تصمیم گرفت قبل از بازگشت به برلین ، نزد محقق برجسته در زمینه رادیواکتیویته E. Rutherford کارآموزی کند. رابطه اتو با علم همیشه بدون منافع شخصی بوده است. علاوه بر این ، در آن سالها او به طور رایگان برای رادرفورد کار می کرد: هیچ نرخ وجود نداشت ، و سپس کارآموزان از بورسیه تحصیلی برخوردار نبودند. او اولین مقام تمام وقت خود را در سن 33 سالگی دریافت کرد. قبل از آن ، والدین و برادرانش از او حمایت می کردند ، آنها همچنین هزینه آزمایشات را پرداخت کردند.
رادرفورد غنا را به صورت دوستانه دریافت کرد ، اما اظهار داشت که به وجود رادیوتوریوم اعتقادی ندارد. در پاسخ ، اتو آزمایشهای مشابهی را با مواد دیگری که ذرات آلفا را ساطع می کنند ، انجام داد و ماده دیگری را کشف کرد - توریم C ، سپس رادیواکتیینیوم. در مونترال ، در نزدیکی رادرفورد ، هان سرانجام تصمیم گرفت که خود را وقف تحقیقات در زمینه رادیواکتیویته کند. و نکته آنقدر نیست که در اینجا او با مشکلات و روش های فیزیکی آشنا شد ، همانطور که در ارتباط با رادرفورد. رادرفورد درخشان ، دموکراتیک و غالباً پر سر و صدا ، که دست کم مانند اساتید معتبر آلمانی نبود ، ایده آل اتو شد. و محیط آزمایشگاه ، جدیت در کار ، بحث آزاد ، استقلال قضاوت و پذیرش اشتباهات به الگویی برای دانشمند جوان تبدیل شد که بعداً در موسسه خود به آن دست یافت.
در بازگشت به برلین در سال 1906 ، هان تحت آزمایش پروفسور Z. Fischer وارد آزمایشگاه شیمی دانشگاه برلین شد. فیشر ، یک شیمی دان ارگانیک قدیمی ، معتبرترین ابزار یک محقق "بینی خود" بود و نه یک شمارنده برای ثبت اشعه های مرموز. از سوی دیگر ، هان به سرعت با حلقه ای از فیزیکدانان جوان برلین دوست شد.در اینجا در 28 سپتامبر 1907 ، او ، یک شیمیدان مبتکر ، با فیزیکدان نظری لیز مایتنر ملاقات کرد. از آن زمان ، آنها سه دهه با هم کار کردند. ترکیب هان-مایتنر به یکی از موفق ترین و پربارترین در تحقیقات اتمی تبدیل شده است.
اوتو هان و لیز مایتنر
در سال 1912 ، هان به موسسه شیمی تازه تاسیس انجمن قیصر ویلهلم منتقل شد (بعداً هان مدیر این مسسه شد). سوابق اتو در این سالها چشمگیر است. در سال 1907 ، یک عنصر جدید کشف شد - مزوتوریوم. در سال 1909 ، آزمایش های مهمی برای مطالعه پدیده های پس زدن انجام شد. در سال 1913 ، با مشارکت مایتنر ، او اورانیوم X2 را کشف کرد. با وجود کار درخشان ، ساختمان قدیمی و تنگ کارگاه چوبی به عنوان اتاق آزمایشگاه عمل می کرد. و مسیر حرفه ای دانشگاهی غنا برای مدت طولانی بسته شد. اگرچه وی در سال 1910 به عنوان استاد ارتقا یافت ، اما تا سال 1919 رادیوشیمی از جمله موضوعاتی نبود که در دانشگاه های آلمان تدریس می شد.
در آگوست 1914 ، غنا به ارتش اعزام شد. در آن زمان ، نیاز به جنگ باعث اختلاف با وجدان او نشد. احتمالاً ، این امر تحت تأثیر موج احساسات ملی گرایانه و وفادارانه ، آموزش و پرورش در خانه ، که به طور مطلق وظیفه قیصر و ملت را به طور مطلق ارتقا داده بود ، و احتمالاً ایده عاشقانه جنگ است. در ماه های اول جنگ ، در غنا ، بی احتیاطی در دوران دانشجویی او بیدار شد ، به ویژه اینکه قسمت او مستقیماً در خصومت ها شرکت نکرد. در ابتدای سال 1915 ، از او خواسته شد تا مواد سمی را شروع کند ، و پس از تردید کوتاهی ، موافقت کرد ، به استدلال های مربوط به انسانیت سلاح جدید اعتقاد داشت ، که ظاهراً پایان جنگ را نزدیک می کند. اکثر همکارانش همین کار را کردند. (درست است ، نه همه: شیمیدان آلمانی ، برنده نوبل 1915 R. Willstatter ، به عنوان مثال ، امتناع کرد.) فقط بعداً اتو با درد اظهار داشت: "در اصل ، آنچه ما آن زمان انجام می دادیم وحشتناک بود. اما این بود."
همانطور که می بینید ، اتو و همکاران او را مورد سرزنش قرار ندادند ، زیرا او زندگی خلاقانه او را زنجیره ای از موفقیت های درخشان و صعودی مداوم به حقیقت می دانست. حرفه هان ، به گفته M. von Laue (فیزیکدان آلمانی ، برنده جایزه نوبل) ، "می تواند به منحنی شبیه باشد که از نقطه ای بلند شروع می شود - با کشف رادیاتور ، بالاتر و بالاتر می رود - به سوی کشف مزوتوریوم ، در زمان کشف اورانیوم شکافت هسته ای به حداکثر خود می رسد ".
آزمایشهای مشابهی توسط ایرن کوری در پاریس انجام شد.
هان ، میتنر و یک کارمند جوان استراسمن چندین ایزوتوپ رادیواکتیو را که با بمباران اورانیوم یا توریم با نوترون به دست آمده بود ، مورد مطالعه قرار دادند و به این ترتیب روش تجربی را بهبود بخشیدند و تنها در چند دقیقه توانستند ایزوتوپ رادیواکتیو مورد نظر را جدا کنند. برگزاری مسابقات میتنر یک کرنومتر در دست داشت ، در حالی که هان و استراسمن آماده سازی تابش شده را گرفتند ، محلول شدند ، رسوب کردند ، فیلتر کردند ، رسوب را جدا کرده و به پیشخوان منتقل کردند. در کمتر از دو دقیقه ، آنها کاری را انجام دادند که معمولاً دو تا سه ساعت طول می کشید. هر آنچه در آزمایشگاه هان ایجاد شد ، توسط لابی های اتمی جهان به عنوان یک حقیقت مسلم در نظر گرفته شد ، آنها از اصطلاحات هان (به هر حال ، وام گرفته از آثار D. مندلیف) استفاده کردند. به نظر می رسد تحقیقات در سه آزمایشگاه بزرگ جهان - در برلین ، روم (فرمی) و پاریس - هیچ شکی باقی نمی گذارد که هنگامی که اورانیوم با نوترون ها تابش می شود ، محصولات پوسیدگی حاوی ek -rhenium و eka -osmium هستند. رمزگشایی مسیرهای تغییر آنها ، تعیین نیمه عمر ضروری بود. این عناصر ماوراءالنهر تلقی می شدند. درست است که در سال 1938 ، ایرن کوری ایزوتوپی شبیه به لانتانیم را در محصولات پوسیدگی کشف کرد ، اما در این مورد اطمینان کافی نداشت و در آستانه کشف شکافت اورانیوم بود - چنین پوسیدگی ای که غیر ممکن به نظر می رسید. انرژی که پروتون ها و نوترون ها را در هسته اتم متصل می کرد آنقدر زیاد بود که تصور اینکه تنها یک نوترون بتواند بر آن غلبه کند غیر قابل تصور به نظر می رسید.
این فرایندها واقعاً چگونه بود؟ آنها کمی دیرتر حل و فصل شدند ، اما در حال حاضر ، مسائل سیاسی مطرح شده است. نوترون ها و پروتون ها باید برای مدتی فراموش می شدند ، راهپیمایی های نظامی و سخنرانی های جنگی نشانه خوبی نبود. زن یهودی لیزا مایترن ، شهروند اتریش ، پس از آنشلوس از سوی مقامات آلمانی پاسپورت دریافت نشد. طبق قوانین نازی ، او همچنین حق ترک آلمان را نداشت. تنها راه نجات او پرواز بود. هان از نیلس بور کمک خواست. دولت هلند با پذیرش او بدون گذرنامه موافقت کرد. لیز ضروری ترین چیزها را جمع کرد و "در تعطیلات" عازم هلند شد.
نگرانی و نگرانی در ارتباط با خروج مایتنر اتو را تقریباً در کل تابستان 1938 مصرف کرد. پاییز فرا رسید. آن پاییز زمانی که هان و استراسمن مهمترین کشف را انجام دادند. آزمایشات و جستجوهای نظری از سر گرفته شد. نبود مایترن به شدت احساس می شد: فقدان یک مشاور معقول و یک قاضی سختگیر ، یک نظریه پرداز که محاسبات پیچیده ای را انجام دهد ، وجود داشت.
فریتز اشتراسمن
هان به روش شاخص متوسل شد. بارها از انواع ردیاب های رادیواکتیو استفاده شد ، اما نتیجه یکسان بود. ماده رادیواکتیو که هنگام بمباران اورانیوم با نوترونهای آهسته ظاهر شد ، از نظر خواص شبیه باریم بود ؛ با هیچ روش شیمیایی نمی توان آن را از باریم جدا کرد. بنابراین اتو هان و فریتز اشتراسمن در واقع شکافت هسته های اورانیوم را کشف کردند. استراسمن در آن زمان 37 ساله بود و هان خود را برای جشن گرفتن شصتمین سالروز تولد آماده می کرد.
این مقاله در پایان سال 1938 منتشر شد. در همان زمان ، هان نتایج آزمایشات را برای مایتنر ارسال کرد و منتظر ارزیابی او بود. سال جدید نظریه جدیدی را به ارمغان آورد. بر اساس آن ، هسته اورانیوم هنگام تابش با نوترونهای کند باید به دو قسمت اتم باریم و کریپتون تقسیم شود. در این حالت ، نیروهای دافعه بین هسته های تازه تشکیل شده ظاهر می شوند که انرژی آنها به دویست میلیون الکترون ولت می رسد. این یک انرژی عظیم است که در فرایندهای دیگر قابل دستیابی نیست. فیزیک اصطلاح "شکافت" را از زیست شناسی وام گرفته است ، بدین گونه است که تک یاخته ها تکثیر می شوند. یکی از همکاران و برادرزاده مایترن فریش ، که فوراً آزمایشی را در مورد شکافت اورانیوم انجام داد ، این نظریه را تأیید کرد و متعهد شد مقاله ای بنویسد.
نتایج بدست آمده توسط هان و استراسمن آنقدر با نظرات معتبرترین دانشمندان در تناقض بود که خود پژوهشگران را گیج کرد. نامه های هان به میتنر در حال حاضر شامل کلمات "شگفت انگیز" ، "فوق العاده شگفت انگیز" ، "خیره کننده" ، "نتایج خارق العاده" است. اتو برای نتیجه گیری صحیح و مغایر با ایده های آن زمان ، نه تنها تیزبینی ، بلکه شجاعت فوق العاده ای نیز لازم داشت. آنها به غنا اطمینان دادند که در خلوص آزمایش ، یعنی در قابلیت اطمینان نتایج بدست آمده
رویدادهای چند روزه ، که در بزرگترین مراکز علمی ایالات متحده آمریکا اتفاق افتاد ، ممکن است به عنوان سناریویی برای یک فیلم ماجراجویی هیجان انگیز عمل کند.
غافل از اینکه کشف هان ، استراسمن و میتنر باید مخفی بماند ، نزدیکترین همکار بورا روزنفلد به پرینستون (آمریکا) می آید و خود را در مهمانی فیزیکدانان در باشگاه دانشگاه می بیند. او با سوالاتی بمباران می شود: در اروپا چه خبر است؟ روزنفلد در مورد آزمایشات هان و استراسمن و نتیجه گیری های نظری مایتنر و فریش صحبت می کند. یک کارمند فرمی در جلسه حضور دارد. آن شب او به نیویورک می رود ، وارد دفتر فرمی می شود و اخبار را فاش می کند. در عرض چند دقیقه فرمی شروع به توسعه پروژه ای برای آزمایش های بعدی کرد. ابتدا باید فرآیند شکافت هسته اورانیوم را بازتولید کنید ، سپس انرژی آزاد شده را اندازه گیری کنید. فرمی متوجه می شود که پنج سال پیش وقتی اولین بار اورانیوم را با نوترونهای کند بمباران کرد ، از دست داده بود.
انریکو فرمی
در زیر زمین دانشگاه کلمبیا ، هسته اورانیوم شکسته می شود ، غافل از اینکه فریش قبلاً آزمایش مشابهی انجام داده است. با عجله (با عجله برای جلب نظر دیگران) پیامی برای مجله "Nature" در حال آماده سازی است.
با اطلاع از نشت اطلاعات ، بور نگران است که کسی از Meitner و Frisch پیشی بگیرد. سپس آنها خود را در موقعیت تصاحب کشف شخص دیگری قرار می دهند. در کنفرانسی در واشنگتن ، بور می فهمد که آزمایش های شکافت اورانیوم فرمی در حال انجام است و تلگراف هایی را به کپنهاگ به فریش می فرستد تا بلافاصله نتایج آزمایشات را منتشر کند. روز بعد ، یک شماره تازه از مجله با مقاله ای از هان و استراسمن ظاهر شد. در همان روز ، اخبار دلداری رسید - فریش مقاله را به مطبوعات ارسال کرد. اکنون بور آرام است و می تواند درباره شکافت اورانیوم به همه بگوید. حتی قبل از پایان سخنرانی اش ، چند نفر سالن را ترک کردند و تقریباً به طرف موسسه کارنگی ، به سمت شتاب دهنده قدرتمند دویدند. لازم بود بلافاصله اهداف را تغییر داده و شکافت هسته اورانیوم را مورد بررسی قرار داد.
روز بعد ، بور و روزنفلد به موسسه کارنگی دعوت شدند. بور برای اولین بار روند تقسیم را روی صفحه اسیلوسکوپ مشاهده کرد.
در همان زمان در پاریس ، جولیوت کوری پوسیدگی هسته های اورانیوم و توریم را مشاهده کرد و این پوسیدگی را "انفجار" نامید. مقاله فردریک تنها دو هفته پس از مقاله مایتنر و فریش ظاهر شد. بنابراین ، در کمتر از یک ماه ، چهار آزمایشگاه (در کپنهاگ ، نیویورک ، واشنگتن و پاریس) یک هسته اورانیوم را شکافتند و نشان دادند که انرژی عظیمی آزاد می شود. اما تعداد کمی از مردم می دانستند که آزمایشگاه پنجم نیز وجود دارد - در موسسه پلی تکنیک در لنینگراد ، جایی که نظریه شکافت اورانیوم نیز در حال توسعه بود.
منابع:
1. Gernek F. پیشگامان عصر اتمی. م.: پیشرفت ، 1974. S. 324-331.
2. Konstantinova S. Splitting. // مخترع و مبتکر. 1993. شماره 10. S. 18-20.
3. معبد یو فیزیک. کتاب مرجع بیوگرافی. م.: علم. 1983. SS 74.
