Tin tức về vụ đánh bom ở Hiroshima và Nagasaki đã khiến Otto Hahn, người phát hiện ra sự phân hạch của uranium, khiến bạn bè của ông phải túc trực suốt ngày đêm vì sợ tự sát.
Otto Hahn sinh ngày 8 tháng 3 năm 1879 tại Frankfurt-Main. Cha của ông là một thợ thủ công, sau đó trở thành chủ sở hữu của một nhà máy nhỏ và là phó hội đồng thành phố. Gia đình không sống trong cảnh nghèo khó, nhưng trong số bốn người con trai, chỉ có người con cả Karl là có thể đi tập thể dục. Ba cậu út Otto đi học trường dạy nghề.
Khi còn là một thiếu niên, Gan bắt đầu quan tâm đến thuyết tâm linh. Nhưng sau khi đọc nhiều tác phẩm huyền bí, anh ta bị thuyết phục về sự vô nghĩa của chúng và không bao giờ quay trở lại với chúng nữa. Có thể lúc đó anh ta đã phát triển sự ngờ vực sâu sắc về bất kỳ loại kiến thức suy đoán nào thách thức sự xác minh khách quan. Trong suốt cuộc đời của mình, Gan vẫn thờ ơ với các vấn đề siêu hình và tôn giáo.
Sở thích thực sự của anh ấy đã được xác định muộn. Sống, sáng tạo để chơi khăm, Otto suy nghĩ rất ít về việc chọn một nghề. Ông quyết định trở thành một nhà hóa học chỉ ở lớp cao cấp của mình, dưới ảnh hưởng của các bài giảng của nhà nghiên cứu nổi tiếng lúc bấy giờ là M. Freund.
Năm 1897, Hahn vào Đại học Marburg, năm 1901 ông bảo vệ luận án về hóa học hữu cơ. Trường đại học được theo sau bởi nghĩa vụ quân sự, mà Otto đã không thể hiện một chút sốt sắng. Ngay sau khi dịch vụ này diễn ra, ban quản lý của một trong những nhà máy quyết định thuê một thanh niên được đào tạo bài bản, có kỹ năng tốt để làm việc ở nước ngoài. Năm 1904, Hahn đến London, đồng thời có ý định học hóa học với V. Ramsay.
Ramsay vào thời điểm đó đang nghiên cứu các nguyên tố phóng xạ và hướng dẫn Otto điều chế ra chất phóng xạ mạnh từ muối bari. Kết quả của cuộc thử nghiệm đã định trước mọi hoạt động tiếp theo của Ghana. Chàng trai trẻ mới vào nghề, bất ngờ cho bản thân và đồng nghiệp, đã phát hiện ra một chất phóng xạ mới, mà anh gọi là chất phóng xạ. Khi thời gian ở London sáu tháng sau kết thúc, Ramsay đề nghị Ghan từ bỏ công việc trong ngành công nghiệp và cống hiến hoàn toàn cho một lĩnh vực mới, ít được biết đến - hóa chất phóng xạ. Vì vậy, một thời kỳ mới đã bắt đầu trong cuộc đời của Otto Hahn, người vẫn đang trôi theo dòng chảy. Trong sâu thẳm, tự học, anh quyết định thực tập với nhà nghiên cứu hàng đầu trong lĩnh vực phóng xạ E. Rutherford trước khi trở về Berlin. Mối quan hệ của Otto với khoa học luôn không có tư lợi. Hơn nữa, trong những năm đó anh ấy làm việc miễn phí cho Rutherford: không có tỷ lệ nào, và sau đó các thực tập sinh không được nhận học bổng. Anh nhận vị trí toàn thời gian đầu tiên ở tuổi 33. Trước đó, cha mẹ và anh trai của anh ấy đã hỗ trợ anh ấy, họ cũng đã trả chi phí cho các thí nghiệm.
Rutherford tiếp đón Ghana một cách thân thiện, nhưng nói rằng anh không tin vào sự tồn tại của phóng xạ. Để đáp lại, Otto đã tiến hành các thí nghiệm tương tự với các chất khác phát ra các hạt alpha, và phát hiện ra một chất khác - thorium C, sau đó là chất phóng xạ. Ở Montreal, gần Rutherford, Hahn cuối cùng đã tự thành lập bản thân khi quyết định dành toàn bộ tâm sức của mình để nghiên cứu về hiện tượng phóng xạ. Và vấn đề không phải là ở đây anh ấy đã làm quen với các vấn đề và phương pháp vật lý, như trong giao tiếp với Rutherford. Rutherford lỗi lạc, dân chủ và thường ồn ào, không giống như các giáo sư Đức uy nghiêm, đã trở thành lý tưởng của Otto. Và môi trường phòng thí nghiệm, sự nghiêm túc trong công việc, thảo luận tự do, độc lập phán đoán và cởi mở thừa nhận sai lầm đã trở thành hình mẫu cho nhà khoa học trẻ, để đạt được điều mà anh mong muốn sau này tại viện của mình.
Trở về Berlin năm 1906, Hahn vào phòng thí nghiệm hóa học của Đại học Berlin dưới sự giám sát của Giáo sư Z. Fischer. Một nhà hóa học hữu cơ lão làng, Fischer coi công cụ đáng tin cậy nhất của một nhà nghiên cứu là "cái mũi của chính mình", chứ không phải là bộ đếm ghi lại những tia bí ẩn. Mặt khác, Hahn nhanh chóng kết thân với một nhóm các nhà vật lý trẻ Berlin. Tại đây vào ngày 28 tháng 9 năm 1907, ông, một nhà hóa học phát minh, đã gặp nhà vật lý lý thuyết Lise Meitner. Kể từ thời điểm đó, họ đã làm việc cùng nhau trong ba thập kỷ. Sự kết hợp Hahn-Meitner đã trở thành một trong những sự kết hợp thành công và hiệu quả nhất trong nghiên cứu nguyên tử.
Otto Hahn và Lise Meitner
Năm 1912, Hahn chuyển đến Viện Hóa học mới thành lập của Hiệp hội Kaiser Wilhelm (sau này Hahn trở thành giám đốc của viện này). Thành tích của Otto trong những năm qua là rất ấn tượng. Năm 1907, một nguyên tố mới được phát hiện - mesotorium. Năm 1909, các thí nghiệm quan trọng đã được thực hiện để nghiên cứu hiện tượng giật. Năm 1913, với sự tham gia của Meitner, ông đã phát hiện ra uranium X2. Mặc dù công trình tuyệt vời, tòa nhà xưởng gỗ cũ kỹ và chật chội được dùng làm phòng thí nghiệm. Và con đường đến với sự nghiệp học hành của Ghana đã khép lại từ rất lâu. Mặc dù ông được phong hàm giáo sư vào năm 1910, nhưng cho đến năm 1919, hóa học phóng xạ vẫn chưa nằm trong số các môn học được giảng dạy tại các trường đại học Đức.
Vào tháng 8 năm 1914, Ghana được đưa vào quân đội. Khi đó, nhu cầu chiến đấu không làm trái lương tâm của anh ta. Có lẽ, nó đã bị ảnh hưởng bởi sự gia tăng của tình cảm dân tộc và trung thành, nền giáo dục gia đình, vốn đã nâng cao đến mức tuyệt đối việc hoàn thành nghĩa vụ đối với Kaiser và quốc gia, và có thể là ý tưởng lãng mạn về chiến tranh. Trong những tháng đầu tiên của cuộc chiến, ở Ghana, sự bất cẩn của những năm tháng sinh viên của ông dường như thức tỉnh, đặc biệt là khi phần của ông không tham gia trực tiếp vào các cuộc chiến. Vào đầu năm 1915, ông được yêu cầu bắt đầu phát triển chất độc, và sau một thời gian lưỡng lự, ông đồng ý, tin tưởng vào những lập luận về tính nhân văn của loại vũ khí mới, được cho là sẽ đưa chiến tranh đến gần hơn. Hầu hết các đồng nghiệp của ông cũng làm như vậy. (Đúng, không phải tất cả: ví dụ như nhà hóa học người Đức, người đoạt giải Nobel năm 1915 R. Willstatter, đã từ chối.) Mãi sau này Otto mới nhận xét với vẻ đau đớn: “Về bản chất, những gì chúng tôi đang làm lúc đó thật khủng khiếp. Nhưng đó là."
Như bạn có thể thấy, Otto và các đồng nghiệp đã không chê trách ông, những người coi cuộc đời sáng tạo của mình như một chuỗi thành công rực rỡ, một chặng đường liên tục đi lên chân lý. Sự nghiệp của Hahn, theo M. von Laue (nhà vật lý người Đức, người đoạt giải Nobel), có thể "được ví như một đường cong mà, bắt đầu từ một điểm cao - với việc phát hiện ra khán đài, ngày càng cao - hướng tới việc khám phá ra mesotorium, đạt cực đại tại thời điểm phát hiện ra uranium phân hạch hạt nhân ".
Các thí nghiệm tương tự cũng được Irene Curie thực hiện ở Paris.
Hahn, Meitner và một nhân viên trẻ Strassmann đã nghiên cứu một số đồng vị phóng xạ thu được bằng cách bắn phá uranium hoặc thorium bằng neutron, và do đó đã cải tiến phương pháp thực nghiệm để chỉ trong vài phút, họ có thể phân lập được đồng vị phóng xạ mong muốn. Các cuộc thi có tổ chức. Meitner cầm một chiếc đồng hồ bấm giờ trên tay, trong khi Hahn và Strassmann lấy chế phẩm đã được chiếu xạ, hòa tan, kết tủa, lọc, tách kết tủa và chuyển nó vào máy đếm. Trong vòng chưa đầy hai phút, họ đã làm được những gì thường mất từ hai đến ba giờ. Mọi thứ được tạo ra trong phòng thí nghiệm của Hahn đều được các nhà vận động hành lang nguyên tử trên thế giới coi là sự thật không thể chối cãi, họ sử dụng thuật ngữ của Hahn (nhân tiện, mượn từ các công trình của D. Mendeleev). Nghiên cứu tại ba phòng thí nghiệm lớn nhất thế giới - ở Berlin, Rome (Fermi) và Paris - dường như không nghi ngờ gì rằng khi uranium được chiếu xạ với neutron, các sản phẩm phân rã chứa ek-rhenium và eka-osmi. Cần phải giải mã các đường biến đổi của chúng, để xác định chu kỳ bán rã. Những nguyên tố này được coi là xuyên khí. Đúng như vậy, vào năm 1938, Irene Curie đã phát hiện ra một đồng vị tương tự như lantan trong các sản phẩm phân rã, nhưng cô ấy không có đủ tin tưởng vào điều này, và cô ấy sắp phát hiện ra sự phân hạch của uranium - một sự phân rã dường như là không thể. Năng lượng liên kết các proton và neutron trong hạt nhân của một nguyên tử lớn đến mức không thể tưởng tượng được rằng chỉ có một neutron có thể vượt qua nó.
Những quá trình này thực sự như thế nào? Chúng đã được sắp xếp sau đó một chút, nhưng hiện tại, các vấn đề chính trị đã được đặt lên hàng đầu. Neutron và proton đã phải bị lãng quên trong một thời gian, các cuộc hành quân và các bài phát biểu hiếu chiến không mang lại điềm báo tốt. Người phụ nữ Do Thái Lisa Meitner, một công dân Áo, đã bị chính quyền Đức từ chối cấp hộ chiếu sau vụ Anschluss. Theo luật của Đức Quốc xã, cô cũng không có quyền rời khỏi Đức. Lối thoát duy nhất cho cô ấy là chuyến bay. Hahn đã nhờ Niels Bohr giúp đỡ. Chính phủ Hà Lan đồng ý nhận cô ấy mà không cần hộ chiếu. Lise thu dọn những thứ cần thiết nhất và lên đường sang Hà Lan "nghỉ mát".
Mối quan tâm và lo lắng liên quan đến sự ra đi của Meitner đã tiêu hao Otto trong gần như toàn bộ mùa hè năm 1938. Mùa thu đã đến. Mùa thu năm đó khi Hahn và Strassmann có khám phá quan trọng nhất. Các thử nghiệm và tìm kiếm lý thuyết được tiếp tục. Sự vắng mặt của Meitner được cảm nhận một cách sâu sắc: thiếu một cố vấn hợp lý và một thẩm phán nghiêm khắc, một nhà lý thuyết sẽ thực hiện các phép tính phức tạp.
Fritz Strassmann
Hahn đã sử dụng phương pháp chỉ báo. Nhiều loại máy đánh dấu phóng xạ đã được sử dụng nhiều lần, nhưng kết quả đều giống nhau. Chất phóng xạ xuất hiện khi uranium bị bắn phá bằng neutron chậm giống như bari về đặc tính; nó không thể tách ra khỏi bari bằng bất kỳ phương pháp hóa học nào. Vì vậy Otto Hahn và Fritz Strassmann đã thực sự phát hiện ra sự phân hạch của hạt nhân uranium. Khi đó Strassmann 37 tuổi, và Hahn đang chuẩn bị kỷ niệm sinh nhật lần thứ sáu mươi của mình.
Bài báo được xuất bản vào cuối năm 1938. Đồng thời, Hahn gửi kết quả thí nghiệm cho Meitner, chờ cô đánh giá. Năm mới mang đến một lý thuyết mới. Theo đó, hạt nhân uranium khi bị chiếu xạ với neutron chậm nên tách thành hai phần, thành các nguyên tử bari và krypton. Trong trường hợp này, lực đẩy xuất hiện giữa các hạt nhân mới hình thành, năng lượng của lực này lên tới hai trăm triệu electron-vôn. Đây là một năng lượng khổng lồ không thể có được trong các quá trình khác. Vật lý học mượn thuật ngữ "phân hạch" từ sinh học, đây là cách sinh sản của động vật nguyên sinh. Một đồng nghiệp và là cháu trai của Meitner Frisch, đang khẩn trương tiến hành một thí nghiệm về sự phân hạch của uranium, đã xác nhận lý thuyết và tiến hành viết một bài báo.
Các kết quả do Hahn và Strassmann thu được trái ngược hẳn với ý kiến của các nhà khoa học có thẩm quyền nhất đến nỗi chính các nhà nghiên cứu cũng khó hiểu. Những bức thư của Hahn gửi cho Meitner bây giờ và sau đó chứa các từ "tuyệt vời", "cực kỳ tuyệt vời", "tuyệt vời", "kết quả tuyệt vời". Để đưa ra kết luận chính xác, đi ngược lại với những ý tưởng thời đó, Otto không chỉ đòi hỏi sự sáng suốt mà còn cả lòng dũng cảm phi thường. Họ đã khiến Ghana tin tưởng vào độ tinh khiết của thí nghiệm, tức là về độ tin cậy của các kết quả thu được.
Các sự kiện chỉ diễn ra trong vài ngày tại các trung tâm khoa học lớn nhất của Hợp chủng quốc Hoa Kỳ, cũng có thể là kịch bản cho một bộ phim phiêu lưu thú vị.
Không biết rằng việc phát hiện ra Hahn, Strassmann và Meitner phải được giữ bí mật, cộng sự thân cận nhất của Bora Rosenfeld đến Princeton (Mỹ) và thấy mình đang tham gia một bữa tiệc của các nhà vật lý tại câu lạc bộ trường đại học. Anh ta bị dồn dập với những câu hỏi: có gì mới ở châu Âu? Rosenfeld nói về các thí nghiệm của Hahn và Strassmann và các kết luận lý thuyết của Meitner và Frisch. Một nhân viên Fermi có mặt tại cuộc họp; đêm đó anh lái xe đến New York, đột nhập vào văn phòng của Fermi và báo tin. Trong vòng vài phút, Fermi bắt đầu phát triển một dự án cho các thí nghiệm sắp tới. Đầu tiên, bạn cần mô phỏng lại quá trình phân hạch của một hạt nhân uranium, sau đó đo năng lượng được giải phóng. Fermi nhận ra điều mình đã bỏ lỡ cách đây 5 năm khi lần đầu tiên bắn phá uranium bằng neutron chậm.
Enrico Fermi
Trong lòng đất của Đại học Columbia, một hạt nhân uranium được phân hạch, không biết rằng Frisch đã tiến hành một thí nghiệm tương tự. Một cách vội vàng (vội vàng để đánh giá sự phát hiện của người khác) một thông điệp đang được chuẩn bị cho tạp chí "Nature".
Khi biết thông tin bị rò rỉ, Bohr lo lắng rằng ai đó sẽ vượt qua Meitner và Frisch. Sau đó, họ sẽ thấy mình ở vị trí chiếm đoạt sự khám phá của người khác. Tại hội nghị ở Washington, Bohr biết rằng các thí nghiệm phân hạch uranium của Fermi đang diễn ra sôi nổi, và gửi điện tín đến Copenhagen cho Frisch để công bố ngay kết quả thí nghiệm. Ngày hôm sau, một số mới của tạp chí xuất hiện với một bài báo của Hahn và Strassmann. Cùng ngày, một tin an ủi đã đến - Frisch gửi bài báo cho báo chí. Bây giờ Bor đã bình tĩnh và có thể kể cho mọi người nghe về sự phân hạch của uranium. Ngay cả trước khi ông kết thúc bài phát biểu của mình, một số người đã rời khỏi hội trường và gần như chạy đến Viện Carnegie, với chiếc máy tăng tốc mạnh mẽ. Cần phải ngay lập tức thay đổi mục tiêu và điều tra sự phân hạch của hạt nhân uranium.
Ngày hôm sau, Bohr và Rosenfeld được mời đến Viện Carnegie. Lần đầu tiên Bohr nhìn thấy quá trình phân chia trên màn hình máy hiện sóng.
Đồng thời tại Paris, Joliot-Curies đã quan sát sự phân rã của các hạt nhân uranium và thorium, gọi sự phân rã này là một "vụ nổ". Bài báo của Frederick xuất hiện chỉ hai tuần sau bài báo của Meitner và Frisch. Do đó, trong vòng chưa đầy một tháng, bốn phòng thí nghiệm (ở Copenhagen, New York, Washington và Paris) đã phân hạch một hạt nhân uranium và cho thấy rằng năng lượng khổng lồ được giải phóng. Nhưng ít ai biết rằng còn có một phòng thí nghiệm thứ năm - tại Viện Bách khoa ở Leningrad, nơi lý thuyết về sự phân hạch của uranium cũng đang được phát triển.
Người giới thiệu:
1. Gernek F. Những người tiên phong của Thời đại nguyên tử. M.: Tiến bộ, 1974. S. 324-331.
2. Konstantinova S. Phân tách. // Nhà phát minh và sáng tạo. 1993. Số 10. S. 18-20.
3. Đền Yu Vật lý. Sách tham khảo tiểu sử. M.: Khoa học. Năm 1983. S. 74.
