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被遗忘的“原子弹之母”:因为歧视和私欲,被同事夺走诺贝尔奖

被遗忘的“原子弹之母”:因为歧视和私欲,被同事夺走诺贝尔奖
2020年07月04日 17:32 新浪网 作者 外雁行

  核裂变,当代社会众人皆知的物理名词,核弹和核电站的反应基础,颠覆了战争策略,为航母、潜艇、航天器提供不竭动力。但是在几十年以前,物理学家认为像铀这样大的原子(相对原子质量= 235或238)从能量上来说不可能分裂成两个。

  这一切在1939年2月11日都发生终结,在一封写给《自然》编辑的信中,准确描述了这种事情是如何发生的,甚至称之为裂变。在那封信中,物理学家莉泽·迈特纳在她的小侄子奥托·弗里希的帮助下,提供了核裂变如何发生的物理解释。

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  这是核物理的一个巨大飞跃,推动这一巨大飞跃的人理应载入史册,成为后人敬仰的对象,但事实远非如此,时至今日,莉泽·迈特纳的名字仍为极少数人所知,基本上被遗忘了,墓碑前无人问津。

  当二战胜利的号角吹响,她被排除在胜利庆典之外,因为她是一名犹太妇女。因为性别和种族歧视,她与诺贝尔奖失之交臂。

  01

  与居里夫人女儿据理力争,取得成功

  迈特纳的核裂变论点基于“液滴模型”——一个将原子核结合在一起的力比作水滴表面张力的模型。

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  她指出,原子核的表面张力随着原子核电荷的增加而减弱,如果核电荷非常高,甚至可能接近零张力,如铀。由于缺乏足够的核表面张力,当原子核被中子——一种无电荷的亚原子粒子撞击时,原子核会分裂成两个“碎片”,每个碎片都具有非常高的。

  迈斯纳在信中写道:“因此,整个‘裂变’过程可以用一种本质上经典的物理学方式来描述。”

  迈特纳还进一步解释了物理学前辈们是如何弄错并得出错误结论的。当科学家用中子轰击铀原子时,他们认为铀核捕获了一些中子,这些被俘获的中子随后被转化为带正电的质子,从而将铀转化为元素周期表中原子序数较大的元素——即所谓的“超铀元素”。

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  有些人怀疑中子轰击会产生超铀元素,包括玛丽·居里的女儿伊雷娜·约里奥-居里和迈特纳。约里奥·居里发现,这些新的所谓超铀元素中的其中一种,在化学性质上与她母亲发现的镭元素相似。因此约里奥-居里认为,中子轰击铀的产物可能就是镭(原子量= 226)。

  迈特纳不这么认为,她提出另一种解释。她认为,所讨论的元素可能不是镭,而是钡——一种化学性质与镭非常相似的元素。是镭还是钡的问题对迈特纳来说非常重要,因为根据她的铀裂变理论,钡(原子量= 139)可能是裂变产物,但镭不是——它太大了。

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  迈特纳敦促她的化学家同事奥托·哈恩进一步尝试将铀提纯并使用中子进行轰击,并验证产物是否由镭或其同族元素钡组成。哈恩照办了,结果表明迈特纳是正确的:样品中的元素的确是钡,而不是镭。

  哈恩的发现表明,正如迈特纳所怀疑的那样,铀核已经分裂成碎片——变成两种不同且原子核更小的元素。

  02

  作为一名犹太妇女,迈特纳被“遗弃”了

  迈特纳理应成为科学界的英雄,物理学家和化学家应该联合发表他们的发现,并等待着因他们发现核裂变而获得世界的赞誉。但不幸的是,事实并非如此。

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  在迈特纳面前,横亘着两座大山,一座大山上写着“犹太人”,一座大山上写着“女性”,成为她登上科学界最高殿堂——诺贝尔奖的阻碍。在当时的时代背景下,哪一个标签都能成为勒在科学家脖子上的井绳。

  当迈特纳和哈恩一起在柏林的凯撒威廉学院工作时,他们在学术上是平等的。据说他们是多年的同事和密友。然而,当纳粹接管后,迈特纳被迫离开德国。她在斯德哥尔摩找到了一份工作,并通过定期通信继续与哈恩和他的同事弗里茨·斯特劳斯曼一起研究核物理。这种工作关系虽然不理想,但仍然很有成效,钡的发现是那次合作的成果。

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  然而,到了出版的时候,哈恩知道在报纸上刊登一个犹太女人会让他在德国的职业生涯付出代价。因此,他私自撤下迈特纳的姓名并发表了文章,错误地声称这一发现完全是基于从他自己的工作中收集的见解,而迈特纳贡献的任何物理见解都起不了什么作用。

  没有迈特纳的哈恩很难解释论文中的发现。在论文中,他没有提出铀原子如何分裂成钡原子的合理机制,但是迈特纳有解释。所以几周后,迈特纳给编辑写了一封著名的信,解释了铀核裂变机制。

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  即使这样也无助于她的处境。诺贝尔委员会将1944年诺贝尔化学奖只授予了哈恩一人,因为“发现了重核的裂变”。可笑的是,“裂变”这个词未出现在哈恩的原始出版物中,因为迈特纳在后来的信件中创造性地提出“裂变”一词。

  靠着核裂变,小有成就的哈恩再次走上人生巅峰。

  03

  诺贝尔不承认,费米扛起人人平等的大旗

  自那以后,核裂变的发现引发了激烈的争论,批评者称这是诺贝尔委员会公然的种族歧视和性别歧视的最糟糕的例子之一。与另一位杰出的女性核物理学家——玛丽·居里不同,迈特纳对核物理的贡献从未得到诺贝尔委员会的认可。她完全被冷落,大多数公众对她一无所知。

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  二战后,迈特纳留在了斯德哥尔摩,并成为瑞典公民。晚年,她决定既往不咎,和哈恩重归于好,两个八十多岁的老人恢复了友谊。

  收获可能会迟到,但努力了就会来到。尽管诺贝尔委员会从未承认自己的错误,忽视了迈特纳的伟大成就,但1966年美国能源部联合授予她、哈恩和斯特劳斯曼久负盛名的恩里科·费米奖(Enrico Fermi Award),表彰她“在自然发生的放射性活动和导致裂变发现的广泛实验研究方面的开创性研究”,这在一定程度上减少了对迈特纳的忽视。

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  对迈特纳来说,20年后的承认来得正是时候。两年后,她和哈恩相继去世,彼此相隔不到几个月,那年他们都89岁。

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