Roger Orrit - Получение энергии. Лиза Мейтнер. Расщепление ядра

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.

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.

Ган был обычным солдатом немецкой армии до тех пор, пока не было принято решение о привлечении солдат, имеющих научное или техническое образование, к разработке военных технологий. На следующий год его записали в программу разработки химического оружия Фрица Габера, немецкого химика, который впоследствии, в 1918 году, получил Нобелевскую премию. Габер, руководивший молодой командой исследователей, прославился после получения азота из воздуха. Азот применялся в производстве аммиака — основного компонента для удобрений, и это открытие вызвало революцию в сельском хозяйстве и пищевой промышленности. Но в военное время Габеру было поручена разработка ядовитых газов, и ученый оказался втянут в один из наиболее трагических эпизодов войны. По иронии судьбы, после прихода к власти нацистов Габеру пришлось бежать из Германии.

Несмотря на колебания, которые вызвала проблема использования отравляющих газов в военных целях, Ган оказался среди тех, кто считал, что использование такого оружия приблизит конец войны и победу Германии и таким образом позволит сократить количество жертв. Ган считал, что газ в каком-то смысле может спасти много жизней. Однако его ожидания не сбылись: новое оружие вызывало ужасную, мучительную смерть солдат противника.

Я чувствовал глубокий стыд.

Отто Ган о применении отравляющего газа

Ган должен был определить, при каких метеорологических условиях и рельефе местности газ наносит противнику наибольший ущерб, не подвергая опасности немецких солдат. Сам ученый мог наблюдать воздействие газа на российском фронте:

«Вначале мы атаковали русских нашими газами, а затем, когда увидели, что несчастные лежат там, медленно умирая, то использовали собственные средства защиты для того, чтобы им было легче дышать».

Война была бессмысленной, и химическое оружие лишний раз это доказывало. В одном интервью в преклонные годы Ган размышлял:

«Это заставило нас понять всю бессмысленность войны. [...] Сначала ты делаешь все возможное, чтобы покончить с иностранцами, находящимися во вражеских траншеях, а когда оказываешься лицом к лицу с противником, не можешь смотреть ему в глаза от стыда за то, что сделал, и пытаешься помочь. Но мы не смогли спасти тех несчастных».

Несмотря на этот опыт, Ган продолжал заниматься разработкой новых видов газа. В качестве добровольца и даже рискуя жизнью он участвовал в экспериментах, позволяющих проверить надежность противогазов.

В своей автобиографии ученый останавливается на некоторых анекдотических ситуациях, произошедших с ним во время войны. Например, однажды один полковник представил его высшему начальнику, прибавив, что Ган является открывателем мезотория, на что тот ответил: «Я понимаю, что лейтенант Ган химик, но какое это имеет отношение в допотопной фауне?» Он спутал химический элемент с вымершим видом млекопитающих, имеющих схожее название. Ископаемые этого вида как раз были найдены в тот период.

Я никогда не думала, что это может быть так ужасно. Эти несчастные, которые останутся калеками, страдают от ужасной боли. Их крики и стоны слышатся со всей отчетливостью, видны и их страшные раны...

Лиза Мейтнер о своем опыте во время Первой мировой войны

В 1915 году Мейтнер также записалась в армию. Она прошла курс в больнице и могла работать техническим специалистом по рентгеновской диагностике. Лизу отправили в госпиталь недалеко от линии фронта, и она занималась тем же, чем и Мария Кюри с дочерью Ирен на стороне французов. Так как работа ассистента лучевой диагностики не требовала много времени, Мейтнер выполняла и обязанности медсестры. Она посмотрела в лицо ужасам войны. «Так как мы были в 40 км от фронта, к нам привозили самых тяжелых раненых — так я говорила, утешая сама себя», — писала Мейтнер впоследствии. Для нее это был очень тяжелый опыт, поэтому она на всю жизнь сохранила отвращение к войне и, верная своим принципам, отказалась участвовать в разработке атомной бомбы.

В 1917 году Мейтнер вернулась в Институт кайзера Вильгельма. Она вспоминала:

«За исключением нашего небольшого отдела, остальные помещения института были переданы в распоряжение профессора Габера и его группы для военных целей».

Нужно было уберечь материалы, над которыми они работали. Гана в то время также направили в Берлин, так что он периодически мог заходить в институт, и они с Мейтнер, как прежде, работали в команде. Один из их экспериментальных проектов привел к открытию протактиния.

Периодическая таблица — способ классификации химических элементов. Профессор Санкт-Петербургского университета Дмитрий Иванович Менделеев (1834-1907) заметил, что достаточно полного учебника по общей химии не существует, но такой учебник был необходим ему для занятий, поэтому исследователь приступил к его созданию. Науке были известны 72 элемента. Менделеев поставил перед собой задачу классифицировать их на основании четких критериев.

С одной стороны, между элементами существовало химическое сходство, позволяющее объединять их в семьи и группы. С другой стороны, еще одним критерием для создания таблицы должен стать атомный вес. Эти два критерия по отдельности не могли помочь в разработке классификации, но вместе давали ключ к пониманию свойств разных веществ. Можно было расположить элементы по их атомному весу, и с определенной периодичностью их химические характеристики повторялись.

Дмитрий Менделеев в 1897 году.

Во время работы над таблицей Менделеев столкнулся с двумя проблемами. Во-первых, некоторые элементы не подходили для таблицы, во-вторых, оставались пустые графы. Ученый решил, что у неподходящих элементов может быть неправильно рассчитан атомный вес. Он также предсказал, что в будущем недостающие элементы будут найдены и добавлены в пустые графы. По своей таблице Менделеев даже смог предположить, какими химическими свойствами и атомным весом будут обладать эти еще неизвестные элементы. В 1871 году он дал детальный прогноз потрем из них. Четыре года спустя был найден галлий, который прекрасно подошел под предсказанные характеристики. Таблица была существенно дополнена после открытия благородных газов. В 1895 году Уильям Рамзай вместе с лордом Рэлеем открыли аргон — инертный газ, не вступавший в химические реакции с другими элементами. Впоследствии Рамзай открыл гелий, неон и ксенон. Кроме того что эти газы были инертны, стало очевидно, что в периодической таблице нет графы, соответствующей их весу. Для решения этой проблемы в 1900 году Менделеев предложил изменить таблицу и добавить в нее новую колонку — специально для группы благородных газов.