فیزیک و دوستیها

وین

آیا از خود پرسیده اید که چه قدر سرگرم کننده می بود، اگر چند ساعتی را در یک گفتگوی خودمانی با یکی از فیزیکدان ها می گذراندیم؟ شاید نیوتون عصبی تر از آن بود که درگیر یک گفتگوی رضایت بخش شود؟ شاید اینشتین بی اعتنا بود؟ هایزنبرگ بسیار رسمی؟ رادرفورد بسیار پر سر و صدا؟ فارادی بسیار پرمشغله؟ ماکسول بسیار طنزآلود؟ بولتزمن بسیار پریشان احوال؟ شرودینگر بسیار خودخواه؟ درباره ي لیزه مایتنر، چنین شک و تردیدها را ندارید. گذراندن یک عصر با وی خوشایند و جذاب می بود. او مصاحب خوبی بود.
لیزه مایتنر در سال 1878 در وین، در یک خانواده ي یهودی طبقه ي متوسط آزادیخواه زاده شد. او سومین فرزند از هشت فرزند خانواده بود. پدرش حقوقدان و مردی با علایق گوناگون بود. روت سایم (1) زندگینامه نویس اصلی مایتنر می نویسد: « او و همسرش هدویگ (2) خانه شان را محل تجمع افراد جالب- قانون گذاران، نویسندگان، شطرنج بازان و حقوقدانان- کرده بودند. بچه ها بیدار مانده و گوش می دادند. سالها بعد وقتی از مایتنر درباره ي کودکی اش پرسیدند، او اغلب موارد را به یاد می آورد. مهربانی و خوبی فوق العاده ي پدر و مادرم، و جوّ فوق العاده عقلانی، روشنفکرانه و جذّابی که من، برادرانم و خواهرانم در آن رشد می کردیم».
فرزندان مایتنر (پدر) با استعداد بودند و نتیجه ي آن را دیدند. خواهر بزرگتر لیزه، آگوسته (3) (گوستی) نابغه ي موسیقی بود، او آهنگساز و پیانونواز کنسرت شد. لیزه، موسیقی را دوست می داشت، امّا فاقد طبع آهنگسازی بود. در هشت سالگی علاقه ي پیشرفته ای به ریاضیات و فیزیک داشت و هدف او تحصیل در دانشگاه بود. امّا در اتریش قرن نوزدهم، تحصیل در مدرسه ي دخترانه ي دولتی تا سن چهارده سالگی بود که آمادگی لازم برای ورود به دانشگاه را تأمین نمی کرد. لیزه مایتنر را مانند ماری کوری تحصیل ناکافی دبیرستانی متوقف نکرد. او به کمک یک معلم خصوصی و کار سخت بی وقفه امتحان ماتورا (4) یعنی امتحان ورود به دانشگاه را گذراند. شوخی خانوادگی این بود که اگر لیزه، هر دقیقه از روز کتابی در دستش نباشد، در امتحان ماتورا مردود خواهد شد.
مایتنر، در دانشگاه وین این فرصت فوق العاده خوب را پیدا کرد تا در آخرین دوره ي درسهای فیزیک نظری که لودویگ بولتزمن تدریس می کرد حاضر شود. بولتزمن خرسند بود که بانوان در جلسات درس او حضور داشته باشند. اوتو فریش (5) خواهر زاده ي مایتنر، که بعداً در مهمترین پژوهش مایتنر، با او همکاری داشت، می نویسد، « بولتزمن بینش فیزیکی لازم را برای پیکار در دست یافتن به حقیقت غایی به او داد، بصیرتی که او هرگز از دست نداد». بولتزمن در زمان خود بهترین معلم فیزیک در جهان بود. او در اولین به دانشجویانش می گفت:
اگر امروز همه ي چیزهایی را که شامل قضایا، مفاهیم بسیار ظریف و اثباتهای پیچیده است به انجام نرساندم، پوزش می طلبم.... فکر می کنم بسیاری از آنها بعداً ضمن کار آشکار خواهد شد. امروز فقط می خواستم چیزهای کاملاً معمولی را ارائه کنم، که اذعان می کنم همه ي آن چیزی است که من دارم، از خودم است، روش کلی تفکر و احساس من است. همین طور در طول درس از شما انتظارهایی دارم که توجه کامل، پشتکار جدی، و اراده ي خستگی ناپذیر است. امّا مرا ببخشید، اگر پیش از آنکه بیشتر برویم چیزی را بخواهم که برایم بیشترین اهمیت را دارد: اعتماد شما، همنوایی شما، عشق شما، در یک کلام بزرگترین چیزی که می توانید بدهید یعنی خودتان.
مایتنر مسحور شده بود. او هرآنچه را که بولتزمن درخواست کرده بود ادا کرد، و به نوبه ي خود عالیترین زمینه ي فیزیک زمان خود را به دست آورد. یادداشتهای دقیق او از درسهای بولتزمن توجه پل ارنفست (6) شاگرد دیگر بولتزمن را که بعداً یک نظریه پرداز برجسته شد، جلب کرد. این دو با هم مطالعه می کردند، و مایتنر همان قدر از آموزش خلاق ارنفست بهره مند می شد که از بولتزمن. مایتنر بعدها نوشت، « ]او[ یک معلم عالی و جالب بود. اطمینان دارم که کار کردن با او کمک بزرگی به توسعه ي علمی من کرد». با وجود این، مایتنر هنوز خجالتی، ساده لوح و دلربا بود. ارنفست با تجربه تر گاهی او را ناراحت می کرد. مایتنر می نویسد، « باید اعتراف کنم که گاهی با گرایش او به مطرح کردن پرسشهایی که روی هم رفته مطالبی شخصی بود مضطرب می شدم».
مایتنر با بولتزمن و ارنفست نقش نظریه پرداز را تمرین کرد. برای بهره گیری از نظریه ای که آموخته بود در آزمایشگاه، او یک پایان نامه ي دکتری انتخاب کرد که شامل آزمون تجربی یکی از معادلات ماکسول می شد. او در سال 1905 امتحانات شفاهی اش را با بهترین درجه ي ممکن (summa cum laude) گذراند؛ او دومین زنی بود که از دانشگاه وین درجه ي دکتری گرفت.
در پاییز سال 1906 در همه جا فیزیکدانان از خبر اینکه بولتزمن با افسردگی عمیق، اقدام به خودکشی کرده است، مات و مبهوت شدند. درک کار بولتزمن برای مایتنر دشوار بود؛ او فقط می توانست آن را « ناپایداری ذهنی» تشخیص دهد. امّا این امر او را به حرفه ای در فیزیک نزدیکتر کرد. روت سایم (7) می نویسد، « مرگ بولتزمن عزم او را برای ماندن در دنیای فیزیک تقویت کرد، تا جرقه ای که در وجود او روشن کرده بود، زنده بماند».
ناگهان و به صورتی غیرمنتظره مایتنر مسیر تحقیقی را یافت که در باقی دوره ي کاری اش آن را دنبال کرد. استفان مایر (8)، یک پیشگام در پژوهش پرتوزایی، زمام امور مؤسسه ي بولتزمن را به دست گرفت، و از مایتنر دعوت کرد که درباره ي رفتار تابش و در گذر از فلزات مطالعه کند. مایتنر بر پدیده ي پراکندگی تمرکز کرد، که رادرفورد بعداً آن را بسیار «شیطانی» و سپس برای دنبال کردن هسته ي اتم بسیار مفید یافت.
برای مایتنر، فیزیک همیشه همان قدر یک تلاش انسانی بود که یک تلاش فنی. او مشاوران و همکارانش را برای خصلتهای انسانیشان انتخاب، و با آنان به عنوان دوستان نزدیک رفتار می کرد. در سال 1907 مایتنر، پس از یک سال پژوهش موفقیت آمیز با استفان مایر، تصمیم گرفت به برلین برود تا با ماکس پلانک، که او را در جامعه ي فیزیکدانان بیش از همه تحسین می کرد، کار کند.

پیروزیهای برلین

مایتنر در برلین گرمای دوستی پلانک و تلخی طرز برخورد آلمانی به حضور زنان در دانشگاهها را تجربه کرد. در سراسر قرن نوزدهم، زنان فقط می توانستند به صورت ثبت نام نکرده و مستمع آزاد در کلاسهای دانشگاههای آلمان حاضر شوند. بنابراین مایتنز مجبور بود از پلانک اجازه ي حضور در کلاسهای درس او را درخواست کند. پلانک مردی مهربان و مشفق، امّا شکاک بود. مایتنر در یادداشتهای خاطراتش با عنوان نگاهی به گذشته ملاقاتشان را چنین توصیف می کند: « او مرا با محبت بسیار پذیرفت و پس از آن مرا به خانه اش دعوت کرد. نخستین باری که در آنجا او را دیدم از من پرسید: ' شما قبلاً درجه ي دکتری گرفته اید! بیش از این چه می خواهید؟' من در پاسخ گفتم می خواهم درکی واقعی از فیزیک به دست آورم، او فقط چند جمله ي دوستانه گفت و موضوع را بیشتر از آن دنبال نکرد. طبیعتاً من نتیجه گرفتم که او اعتقاد چندانی به شاگردان زن ندارد، و احتمالاً در آن زمان به قدر کافی درست بود».
شاید پلانک درباره ي تخصص و حرفه ای بودن زنان تردیدهایی داشته است، امّا او خرسند بود که مایتنر را در خانه اش بپذیرد و به او خوشامد بگوید. جلسات موسیقی عصرانه شکل مطلوب تفریح او بود. نوازندگان، اغلب پلانک در پیانو، یوزف یواخیم (9) ویولونیست مشهور کنسرت، و (بعداً) اینشتین با ویلون، بودند. مایتنر چیزی نمی نواخت، امّا عمیقاً از موسیقی لذت می برد. در میان دوستان نزدیک همسن او دختران دوقلوی همانند پلانک، اِما (10) و گرته (11) بودند.
در جمع حاضران جلسات موسیقی عصرانه ي خانه ي پلانک، یک صدای آواز عالی تنور از اتو هان (12) بود، اتو هان رادیوشیمیدان جوان، دست پرورده ي رادرفورد در مونترآل بود. هان خونگرم، معاشرتی و خودمانی بود، او بدون معطلی پیشنهاد کرد که مایتنر در پژوهش پرتوزایی به او ملحق شود. مایتنر که هنوز خجالتی و در محیط پرجنب و جوش برلین احساس امنیت نمی کرد، به سرعت هان را یک دوست و یک همکار ارزشمند تشخیص داد. مایتنر در نگاهی به گذشته یادآور می شود، « هان، همسن خود من بود و رفتاری بسیار خودمانی داشت، و من این احساس را داشتم که بدون تردید می توانم هر چیزی را که می خواهم بدانم، از او بپرسم. علاوه بر این او اعتبار و شهرت بسیار خوبی در پرتوزایی داشت، بنابراین متقاعد شد که می توانم چیزهای زیادی از او بیاموزم».
بدین ترتیب، یک همکاری علمی بی نظیر، آغاز شد. هان یک شیمیدان، ماهر در فنون جداسازی شیمیایی و مجرّب در رادیوشیمی بود، و مایتنر فیزیکدانی بود که به سرعت هم به عنوان نظریه پرداز و هم آزمایشگر پیشرفت می کرد. آنان با یکدیگر می توانستند نیازهای میان رشته ای پژوهش پرتوزایی را برآورده کنند. آنان از سال 1907 تا سال 1938 در یک مؤسسه کار می کردند، تا آنکه مایتنر مجبور شد به علت قوانین نژادی نازی، آلمان را ترک کند. در طول این زمان، آنان نه تنها به عنوان همکار، بلکه به عنوان دوستان نزدیک با هم کار می کردند. هان آراسته، تر و تمیز و زیبا، مایتنر ریزنقش و دوست داشتنی بود. امّا، هرگز رابطه ي عاشقانه ای بین آنها نبود. قواعد اخلاقی و یکتوریایی می باید رعایت می شد: آنان با هم غذا نخوردند یا برای قدم زدن با هم بیرون نرفتند، و به مدت شانزده سال آنان یکدیگر را با عنوان آقای هان و خانم مایتنر خطاب می کردند. این رابطه ي همکاری مانند کوری ها نبود.
هان به عنوان دستیار در مؤسسه ي شیمی دانشگاه برلین کار می کرد، که شیمی آلی دان مشهور، امیل فیشر (13) رئیس آن بود. امّا مایتنر کار ثابتی نداشت؛ بدتر آنکه زنان در مؤسسه ي فیشر راه نداشتند. ( یکی از موارد ترس فیشر این بود که موهای زنان خطر آتش سوزی دارد). امّا بر اثر ترغیب و اصرار هان، فیشر موافقت کرد که مایتنر بتواند در یک اتاق زیرزمینی که قبلاً کارگاه نجّاری بوده و فقط یک در ورودی داشته است، کار کند. مایتنر بدون آنکه قدمی در جای دیگر مؤسسه بگذارد از این اتاق استفاده می کرد. او این وضع و تحقیرهای دیگر را با شکیبایی تحمل کرد. تنها توالت موجود برای او در رستوران پایین دست خیابان بود. برای بعضی از دستیاران مؤسسه، او یک زن نامرئی بود. آنان وقتی مایتنر را همراه با هان می دیدند به عنوان سلام می گفتند، « روز بخیر آقای هان».
خارج از مؤسسه، مایتنر روابط دوستانه ي بادوام بسیاری در جامعه ي فیزیک به وجود آورد. در یک مباحثه ي غیررسمی که به وسیله ي هاینریش روبنس (14) منعقد شده بود مایتنر با جیمز فرانک (15) و ماکس فون لاوئه (16) ملاقات کرد. فرانک آزمایشگری بود که با گوستاو هرتز آزمایشی را انجام داده و برنده ي جایزه ي نوبل شده بودند، آزمایشی که واقعیت کوانتش اتم را نشان می داد. مایتنر و فرانک وقتی برای نخستین بار ملاقات کردند فهمیدند که به یک زبان گفتگو می کنند. بیشترین شهرت لاوئه به خاطر پیشگامی او در پراش پرتو-x بود. لاوئه و مایتنر در خلال روزهای سیاه رژیم نازی از یکدیگر حمایت کردند. سالها بعد، لاوئه سپاس خود از مایتنر را چنین بیان کرد: « آیا می دانید گفتارهای شما چه اثر عمیقی بر ما داشته است؟.... لطف و صفای شما، ملاحظه کاری و عنایت شما تأثیر خود را داشت. اندیشه ي انسانیت تحقق یافت، از این رو من سپاسگزار شما هستم.... من از چیزهایی که برای آنها هرگز خودم را نمی بخشیدم، نجات یافتم».
به تدریج و به طوری فزاینده موانع علیه زنان در دانشگاههای پروسی کاهش می یافت. در سال 1909، تحصیل دانشگاهی برای زنان رسماً تصویب شد، و به مایتنر امکان دسترسی به آزمایشگاههای مؤسسه ي شیمی داده شد (و یک اتاق خاص زنان به وجود آمد). امّا هنوز حقوقی به او پرداخت نمی شد و او با دریافت مستمری از والدینش با قناعت زندگی می کرد. با وجود شرایط کاری نامساعد، مایتنر و هان سه مقاله ي مهم در سال 1908 و شش مقاله در سال 1909 منترش کردند. تمرکز اصلی آنان بر « - گسیل ها» بود، آن عناصر پرتوزایی که به هنگام واپاشی، ذرات منتشر می کنند. نظریه ي گیج کننده و حیرت انگیز « واپاشی- » بیش از یک دهه موضوع مورد علاقه ي مایتنر بود.
کار اساسی رادیوشیمی، جداسازی یک عنصر از عناصر دیگر است که می توان آن را به روش های شیمیایی انجام داد. مثلاً می توان روی یک مخلوط، اعمالی شیمیایی انجام داد به طوری که ترکیباتی از عناصر معین رسوب کنند و عناصر دیگر در محلول باقی بمانند. روشهای شیمیایی کارهای متعددی انجام می دهند، امّا به ندرت « کامل (تمیز)»اند- یعنی به ندرت توانایی تولید محصول کاملاً خالص را دارند. هان و مایتنر روشی را به وجود آوردند که کارآمدتر بود. آنان کشف کردند که یک اتم- «دختر» تشکیل شده از یک فروپاشی پرتوزا ممکن است به قدری پرانرژی باشد که از سطح جامدی که روی آن تشکیل شده است دور شود و بتوان آن را به صورت خالص بر سطح دیگری جمع آوری کرد. شبیه دانه ي ذرتی که در برخورد با صفحه ي داغ بیرون می جهد و در جای دیگری فرود می آید.
سرانجام، در سال 1912 مایتنر این فرصت را یافت تا از کارگاه نجاری خارج شود، و به نخستین پله های مراتب دانشگاهی دست یابد. مؤسسه هایی برای شیمی و شیمی فیزیک با حمایت مالی قیصر ویلهلم در دالم (17)، در حومه ي برلین گشوده شد. هان به عنوان « دانشیار علمی» منصوب شد و مسئولیت بخش پرتوزایی در مؤسسه ي شیمی قیصر ویلهلم به او واگذار شد. مایتنر به عنوان «فیزیکدان مهمان» بدون حقوق به او پیوست.
در حدود همان زمان، پلانک، مایتنر را به عنوان دستیارش منصوب کرد. کار مایتنر بی اهمیت بود، او اوراق شاگردان را تصحیح می کرد و نمره می داد. امّا او پلانک را دوست داشت، و این نخستین مقام دانشگاهی او بود که حقوق دریافت می کرد. چند سال بعد فیشر، که بدگمانی اش درباره ي کار زنان در آزمایشگاه را از دست داده بود، ترتیبی داد که به مایتنر همان عنوان هان یعنی دانشیاری علمی داده شود، امّا حقوق دریافتی او به طور قابل ملاحظه ای کمتر از حقوق هان بود. بخش پرتوزایی، اکنون لابراتوریم هان- مایتنر بود. تفاوت حقوق، به کنار، مایتنر اکنون می دانست که کامیاب شده است. او به یکی از دوستان نوشت، « من با تمام وجود و از ته قلب فیزیک را دوست می دارم. نمی توانم تصور کنم که فیزیک بخشی از زندگی من نباشد. این نوعی عشق شخصی است، عشقی که شخصی نسبت به کسی دارد که از جهات بسیاری برای او خوشایند و دل انگیز است. و من، که گرایش به عذاب وجدان دارم، بدون کمترین عذاب وجدانی فیزیکدان هستم».
مایتنر و هان در مواضع جدیدشان به جستجوی بسیار دشواری برای یافتن عنصر پرتوزایی با عمر طولانی پرداختند که فکر می کردند پیشگام، « ماده ي مادر» اکتینیم است. این کار عمدتاً به وسیله ي مایتنر در خلال سالهای جنگ، به مدت چهار سال انجام شد. در این مدت هان به طور فعال در خدمت ارتش بود و مشاوره ي آنان عمدتاً به وسیله ي پست انجام می شد، و مقاله ي نهایی در سال 1918 منتشر شد. استفن مایر که همواره طرفدار مایتنر بود، برای نامگذاری عنصر جدید، پیشنهادهایی داشت: «لیزونیم» یا «لیزوتونیم». نام رسمی پروتاکتینیم جذابیت کمتری داشت.
حتی پیش از موفقیت پروتاکتینیم، مایتنر می توانست دوران شکوفایی بیشتر کارش را ببیند. او از پراگ پیشنهاد جالبی برای مقام دانشگاهی جزء و چشم اندازهای عالی برای پیشرفت دریافت کرد. پلانک متوجه این رویداد شد و ترتیبی داد تا فیشر از آن مطلع شود. فیشر حقوق او را تا سه هزار مارک زیاد کرد، و مایتنر با خوشحالی در برلین ماند.
پیشرفت مایتنر در دنیای دانشگاهی ادامه یافت. در سال 1917 بخش فیزیک مربوط به خودش به او واگذار شد و حقوق او تا چهار هزار مارک افزایش یافت ( اساساً معادل حقوق پنج هزار مارک هان، که شامل حق همسر نیز می شد)، و لابوراتوریم هان- مایتنر به دو قسمت تقسیم شد، لابراتوریم هان و لابراتوریم مایتنر. دو سال بعد مایتنر عنوان جدید استاد مؤسسه را داشت، و احتمالاً نخستین زنی بود که در آلمان دارای عنوان استادی می شد. مایتنر برای این عنوان ارزش زیادی قائل نبود، اما « از این لحاظ که مایه ي دلخوشی دوستانم می شود، لذت می برم».

مسئله ي واپاشی-

مایتنر و هان از آغاز همکاریشان به عناصر پرتوزایی که با تولید ذرات فرو می پاشیدند علاقه مند بودند. معمای عجیبی درباره ي واپاشی در مقابل واپاشی وجود داشت که مایتنر مصمم به حل آن بود. ذرات آلفای حاصل از یک عنصر پرتوزای معین، همیشه با حدود انرژی یکسانی ظاهر می شوند. از سوی دیگر ذرات با انرژیهای گسیل شدند که گستره ي پیوسته ي وسیعی، عملاً از صفر تا یک مقدار ماکزیمم معین را می پوشاند. این الکترونها از کجا می آیند؟ مایتنر معتقد بود که آنها تا حدی منشأ «ثانویه» دارند، منشأیی که آنها به صورت الکترونهای اولیه از هسته گسیل می شدند و سپس در فرایندهای ثانویه انرژی را به صورت پرتوهای x در میدان الکتریکی قوی هسته ها، از دست می دادند.
یکی از همکاران رادرفورد در آزمایشگاه کاوندیش، به نام چارلز الیس (18) با این نظر مخالف بود. او مطمئن بود که آثار ثانویه ي پیشنهادی مایتنر بسیار کوچکتر از آنند که طیف پیوسته ي ذرات بتای ( ) مشاهده شده را توجیه کنند. الیس در نامه ای که در سال 1925 نوشته شده، نکات مورد توافق و عدم توافق آنان را چنین خلاصه کرد: « ما هر دو موافقیم که وقتی ]ذرات ] خارج از اتم مادر هستند، از لحاظ سرعت ناهمگن اند ] گستره ي پیوسته ای از انرژیها را می پوشانند[. ما هر دو موافقیم که هسته ي کوانتیده می باید ]ذرات ] با ]انرژی[ معینی بدهد. در حالی که شما فکر می کنید آثار جنبی گوناگون به قدر کافی بزرگ اند تا ناهمگنی مشاهده شده را تولید کنند، من فکر می کنم آنها بسیار بسیار کوچک اند».
الیس و شاگرد او ویلیام ووستر (19) درصدد برآمدند که این موضوع را با آزمایشی که دیدگاه آنان را قویاً تأیید کند انجام دهند. مایتنر آزمایش آنان را تکرار کرد و به الیس نوشت: « ما نتایج شما را به طور کامل تأیید می کنیم. اکنون به نظر می رسد که نظر شما که تابشهای در اصل ناهمگن است ] و طیف وسیعی را در بر می گیرد[ کاملاً درست است. امّا من این نتیجه را به هیچ وجه نمی فهم».
مناظره ي طولانی مایتنر- الیس به پایان رسید، امّا ماهیت بنیادی واپاشی همچنان مرموز باقی ماند. مسئله این بود که دو طرف مناظره معتقد بودند انرژی کل فرایند واپاشی بتا ثابت است. مقداری از این انرژی به ذرات و مقداری به یک هسته ي جدید داده می شود. امّا اگر انرژی کم بود، آنچنان که در طیفی که الیس قبلاً و اکنون مایتنر از آن جانبداری می کردند چنین بود، مجموع این دو انرژی با انرژی کل جور در نمی آید. بقیه ي انرژی چه می شد؟ نظریه پردازان دچار بحران بودند. مدتی بور درصدد برآمده بود تا اصل پایستگی انرژی را در مقیاس اتمی نادیده بگیرد.
معلوم شد که اقدام سخت و شدید لزومی ندارد: ولفگانگ پائولی (20) اندیشه ي متفاوتی داشت. او مانند همیشه برخلاف عرف چکیده ای از نظریه اش را در نامه ي سرگشاده ای در سال 1930، برای لیزه مایتنر و هانس کایگر و دیگر کسانی که در کنفرانس توبینگن (21) حضور داشته اند ارسال کرد. او ذره ي جدیدی را که «نوترون» می نامید مطرح کرد، امّا این ذره ي نوترونی نبود که دو سال بعد چادویک، همراه با پروتون در هسته مشاهده کرد. مضمون نامه ي پائولی به این شرح بود:
خانمها و آقایان عزیز پرتوزا، به عنوان نویسنده ي این خطوط، که برای او عنایت بزرگوارانه ي شما را درخواست می کنم، می خواهم جزئیات بیشتری را که من با آن مواجه هستم برای شما توضیح دهم.... طیف پیوسته ي به شدت نیازمند درمان است. به این معنی که احتمالاً در هسته، ذراتی به لحاظ الکتریکی خنثی وجود دارد که من آنها را نوترون می نامم، این ذرات اسپین یک دوم دارند و از اصل طرد تبعیت می کنند و علاوه بر آن با کوانتومهای نور این تفاوت را نیز دارند که با سرعت نور حرکت نمی کنند. جرم این نوترون می باید در همان حدود جرم الکترون، به هر حال، بزرگتر از 01/0 جرم پروتون نباشد. در این صورت طیف پیوسته ي قابل فهم می شود، با این فرض که در واپاشی یک نوترون همراه با الکترون گسیل می شود، به طوری که مجموع انرژیهای نوترون و الکترون ثابت می ماند....
در این لحظه اطمینان کافی ندارم که چیزی درباره ي این ایده منتشر کنم، و با اطمینان به شما عزیزان دست اندرکار پرتوزایی متوسل می شوم با این پرسش که چگونه می توانیم از طریق آزمایش وجود چنین نوترونی را ثابت کنیم، اگر قابلیت نفوذ آن برابر یا در حدود 10 برابر نفوذ تابش باشد، من می پذیرم که شاید راه علاج پیشنهادی من در ابتدا فقط اندکی محتمل باشد، زیرا اگر نوترونها وجود داشتند، می باید مدتها پیش مشاهده شده باشند! امّا نابرده رنج گنج میسر نمی شود. اهمیت و جدی بودن وضع و حال طیف پیوسته با گفته ای از دبی (22) پیشگام محترم من در این باره روشن می شود. آقای دبی اخیراً در بروکسل به من گفت: « وای، بهتر است ابداً در این باره فکر نکنید، مثل فکر کردن درباره ي مالیاتهای جدید». از این رو باید درباره ي هر وسیله ي نجاتی بحث کنیم. بنابراین متخصصان پرتوزایی گرامی امتحان کنید و تصمیم بگیرید! متأسفانه من نمی توانم شخصاً در توبینگن باشم. با درود فراوان به همگی شما، حقیرترین و خدمتگزار مطاع شما، و. پائولی.
پیشنهاد پائولی در حقیقت « علاج از روی ناچاری» فقط اندکی خفیف تر از تمایل بور به کنار گذاشتن اصل پایستگی انرژی در مورد ذرات بنیادی بود. «نوترون» پائولی جرم اندکی داشت ( برآورد او به مراتب بزرگ تر از مقدار واقعی بود) و بدون بار الکتریکی، پائولی از همکارانش درخواست کرد تا « امتحان کنند و تصمیم بگیرند»، امّا آنان چگونه می توانستند؟ در آن زمان هیچ گونه تجهیزات آزمایشگاهی که بتواند، به طور مستقیم یا غیرمستقیم، چنین ذره ای را آشکارسازی کند موجود نبود. کافی بود تا ارواح پیروان مکتب تحققی یا اثبات گرایان (positivists) قرن نوزدهم احضار شوند، آنان هر آنچه را که به طور مستقیم مشاهده پذیر نبود، نمی پذیرفتند. امّا ناچاری و استیصال، اعتماد به نظریه های عجیب و غریب به بار می آورد. انریکو فرمی (23)، در سال 1934 نظریه ي کامتلری از واپاشی را پیشنهاد کرد که در آن نوترونهای چادویک ( مشاهده شده در سال 1932) ساکنان اولیه ي هسته بودند. در واپاشی نوترونها به یک الکترون (یک ذره ي )، یک پروتون، و یکی از « نوترونهای» پائولی، که اکنون فرمی آنها را «نوترینو» می نامید، تبدیل می شدند. نظریه ي فرمی نکته های مبهم واپاشی ، همچنین برخی مسائل مربوط به آمار هسته ای، را روشن کرد. نوترینوها به عنوان انواع جدیدی از ذرات بنیادی به الکترونها، پروتونها، نوترونها و «پوزیترونهای» جدیداً کشف شده ( الکترونهای با بار مثبت) پیوستند، گرچه تا بیست و دو سال بعد، به طور تجربی آشکارسازی نشدند. جرم نوترینوی فرمی هنوز یک مسئله مورد بحث است.

کابوس های برلین

در 30 ژانویه ي 1930، آدولف هیتلر به عنوان صدراعظم رایش آلمان سوگند یاد کرد. اگر پیش از استقرار او تردیدهایی درباره ي مقاصدش وجود داشت، معدودی از آنها، از آن پس باقی ماند. در ماه مارس رایش استاگ منحل شد، انتخابات برنامه ریزی شده انجام پذیرفت، و هیتلر قلاده ي میلیشیای شخصی اش را برای سرکوب هرگونه مخالفت رها کرد. مایتنر، همچون اغلب دانشمندان دیگر، نمی توانست آنچه را در حال وقوع بود باور کند، و امیدوار بود که عقل سلیم پیروز شود. او به هان، که از ایالات متحده دیدار می کرد نوشت، « اوضاع سیاسی عجیب و غریب است، امّا من بسیار امیدوارم که وضع آرامتر و معقولتر شود». دو هفته ي بعد او نوشت، « همه چیز و هر کس تحت تأثیر آشوبهای سیاسی است».
سیاستهای نژادی حزب نازی هیتلر به زودی اعمال شد. در ماه آوریل تحریم کار یهودیان در سراسر کشور اعلام و یک مبارزه ي عمومی برای اخراج یهودیان از همه نوع کارهای دولتی، پزشکی، قضایی، فرهنگی، آموزشی و هنری آغاز شد. برنارد روست (24) وزیر علوم پروس امیدوار بود تحریم یهودیان را با اخراج مشهورترین یهودی آلمان و در واقع جهان، آلبرت اینشتین، از فرهنگستان علوم پروس تشدید کند. امّا اینشتین پیش از آنکه مأمور نازی بتواند علیه او اقدامی بکند، از خارج کشور اعلام کرد که او به آلمانی باز نمی گردد که در آن « آزادی مدنی، بردباری و برابری برای همه ي شهروندان در برابر قانون وجود ندارد و گروهی اراذل خشک مغز میلیشیای نازی بر آن حکومت می کنند».
بدین ترتیب مهاجرت بعضی از عالیترین دانشمندان و روشنفکران آلمان، آغاز شد. جیمز فرانک (25)، مدیر دومین مؤسسه ي فیزیک در گوتینگن، یکی از نخستین استعفا دهندگان بود. به دنبال او ماکس بورن (26)، رئیس مؤسسه ي فیزیک نظری در گوتینگن، و ریچارد کورانت (27) یک ریاضیدان برجسته استعفا کردند. وزیر جدید علوم از دیوید هیلبرت (28) بزرگترین ریاضیدان گوتینگن می پرسد، آیا مؤسسه ها: « از عزیمت و خروج یهودیان و دوستانشان آسیب دیده اند؟» هیلبرت در پاسخ می گوید، « آقای وزیر آسیب ندیده اند؛ اکنون دیگر وجود ندارند!».
در این جوّ معیارهای اخلاقی ویران شده، واکنش لیزه مایتنر به طور مخاطره آمیزی مبهم بود. او به حرف پلانک، که به قول بورن، « اطمینان داشت خشونت و تعدی طی زمان فروکش خواهد کرد و همه چیز به حالت عادی باز خواهد گشت گوش می کرد. او نمی دید که فرایند به طور برگشت ناپذیر ادامه خواهد یافت». پلانک، مطمئن ترین مشاور مایتنر، به او توصیه می کرد که بماند و هان هم همین کار را کرد. به طوری که مایتنر بعداً به یکی از دوستانش نوشت، خطر فزاینده را احساس می کرد، « امّا فقط بسیار مایل بودم گفته های پلانک و هان مرا متقاعد کند». گرفتاری او در دردآور بود. روت سایم (29) می نویسد: « مهاجرت دشوار بود؛ جهان دچار بحران و رکود شده بود و موقعیتها کمیاب. لیزه نمی توانست به ناشناخته روی آورد، روزهای اولیه اش در برلین را بار دیگر از سر بگذراند، غریبه ای وحشت زده و بیگانه ای در سرزمینی بیگانه باشد، او سخت به پخش فیزیکش وابسته بود: من آن را از سنگ اولش بنا کرده ام، آن کار تمام زندگی من است، و جدا شدن از آن برای من بسیار دشوار به نظر می رسید».
او بورس یک سال اقامت در مؤسسه ي بور در کپنهاگ را از دست داد و امکان پستی در کالج سوارتمور (30) در ایالات متحده را رد کرد. ( سوارتمور نمی توانست نیازهای او را از لحاظ فضا، کارکنان، و تجهیزات آزمایشگاهی تأمین کند).
سایم می نویسد، « لیزه مایتنر کار خود را ترک نکرد تا همه چیز از دست رفت، و اخراج شد». ابتدا، از دانشگاه برلین اخراج شد، و به او اجازه داده نشد تا در ملاقاتها و مباحثات آنجا حضور پیدا کند. پلانک، لاوئه، و هان همگی ضد نازی بودند و برای مدتی توانستند با استفاده از تابعیت اتریشی او به صورت سپر، از او حفاظت کنند. سپس در سال 1938 موضوع الحاق (Anschluss) اتریش پیش آمد و مایتنر دیگر آن وسیله ي دفاعی ضعیف را نیز نداشت. هان دائماً زیر حمله ي طرفداران جاه طلب نازی در مؤسسه اش بود، و کم کم جرئت و جسارت خود را از دست می داد. او زیر فشار مقامات ارشدش، از مایتنر خواست که دیگر به مؤسسه نیاید. او در دفتر خاطراتش نوشت، « در حقیقت او مرا بیرون انداخت». مهلتی وجود داشت، اما اطمینان بخش نبود. بعدها او در دفتر خاطراتش نوشت: « وعده ها بی فایده اند، به آنها وفا نمی شود. امکانات کمتر می شوند». او می دانست که می باید از آلمان خارج شود، امّا اکنون بدون گذرنامه ي معتبر و محدودیت حاصل از فرمان اخیر ممنوعیت کارکنان فنی و دانشگاهی برای خروج از آلمان، در دام افتاده بود.
در این حال بسیاری از دوستان مایتنر تلاشهای قهرمانانه ای کردند تا او را از آلمان خارج کنند. در هلند، دو فیزیکدان، کوستر (31) و آدریان فوکر (32) می کوشیدند تا پول کافی، دست کم برای مستمری یک سال در یک دانشگاه هلندی فراهم کنند. بور بیهوده در جستجوی بورسی بود تا از کار او در کپنهاگ حمایت کند. پل شرر (33)، شیمی فیزیکدان در زوریخ، پی در پی به او تلگراف می زد که برای «کنفرانسی» به آنجا برود، امّا این راه هم بسته بود، زیرا کشور سویس بدون گذرنامه ي معتبر او را نمی پذیرفت. طی این اقدامات نجات دیوانه وار پیتر دبی، رئیس مؤسسه ي شیمی فیزیک قیصر ویلهلم در برلین، که ملیت هلندی اش از او محافظت می کرد، خط ارتباط را باز نگه داشته بود. سرانجام، بور یک امکان دیگر را فراهم ساخت: شاید ما نه سیگبان، فیزیکدان تجربی، جایی برای مایتنر در انستیتوی جدیدش در استکهلم داشت.
فوریت و اضطرار به ناامیدی و استیصال کشانده شد. دبی به کوستر پیام رمزداری، با یک معنی صریح و روشن، فرستاد: « اگر به برلین آمدید، ممکن است خواهش کنم با ما بمانید و ( البته مشروط بر اینکه اوضاع هنوز مطلوب باشد) اگر خواستید زودتر بیایید- انگار که یک sos* دریافت کرده اید- برای من و همسرم مایه ي دلخوشی بیشتری خواهد بود». کوستر به برلین رفت و با مراقبت دقیق که موجب سوء ظن نشود، مایتنر لوازم معدودی را جمع آوری کرد. او همراه با کوستر به مرز هلند گریخت، جایی که کوستر قرار و مدارهای پنهانی را با گارد مرزی گذاشته بود. وقتی هان با مایتنر در برلین خداحافظی می کرد یک حلقه ي الماس نشان موروثی را به مایتنر داد: « من می خواستم برای موارد ضروری مجهز باشد».
سرانجام مایتنر سالم و در امان بود، امّا هنوز به طور دائم مستقر نشده بود. کوستر و فوکر هنوز در جستجوی پول مستمری برای او بودند. در این حال پیشنهاد مربوط به سوئد پس از ماهها ردّ و تأیید سرانجام قطعی شد، و مایتنر تصمیم گرفت آن را بپذیرد. این امر، آن طور که بعداً معلوم شد، انتخابی عقلانی بود. زیرا بعداً وقتی که آلمان به هلند حمله کرد، مایتنر بار دیگر بی پناه می ماند- هنوز لحظات نگران کننده ي دیگری وجود داشت. یکی آنکه وقتی مایتنر به کپنهاگ و سپس به استکهلم پرواز می کرد- بدی هوا ممکن بود موجب شود که هواپیما در آلمان فرود آید. سرانجام مایتنر در یکم اوت سال 1938 وارد استکهلم شد، دنیای ایمن از مزاحمت نازی امّا با مسائل افسردگی و یأس آور خودش. او در نامه ای به کوستر نوشت، « نه جرئت نگاه به گذشته دارم و نه می توانم پیش رو را ببینم».

انزوا در استکهلم

مانه سیگبان، حامی مایتنر در استکهلم، مردی بود با یک برنامه ي کاری که برای لیزه مایتنر چندان باعث تشویق و دلگرمی نبود. او آزمایشگری بود که برای کار درباره ي طیف نمایی پرتو-x به دریافت جایزه ي نوبل 1924 نائل آمده بود. در سال 1937، با ساختن یک سیکلوترون برنامه ي پژوهش هسته ای را آغاز کرد. سیگبان و مایتنر از دو نسل متفاوت بودند. به طوری که سایم می نویسد، « شاید سیگبان مایتنر را قدیمی می دانست. مایتنر هشت سال بزرگتر از او، بسیار زودتر به فیزیک هسته ای رسیده بود و با وسایل ساده اکتشافات مهمی به عمل آورده بود. سیگبان همواره آزمایشهایش را به پیشرفت وسایل اش پیوند می داد. مایتنر فکر کرده بود سیگبان از همکاری او خرسند خواهد شد، سیگبان احتمالاً فکر می کرد که مایتنر فقط به فضای آزمایشی نیاز خواهد داشت، نه چیزی بیشتر».
مایتنر حقوق یک دستیار جزء را از فرهنگستان سوئد دریافت می کرد. حساب بانکی او در برلین بسته بود، و او امکان دریافت پول بازنشستگی اش را نداشت. او با پول قرضی در اتاق هتل کوچکی زندگی می کرد. در نامه هایی برای هان، از گرفتاری و وضع اسفناکش می نوشت، و از او ملتمسانه تقاضا می کرد راهی برای آزاد کردن دارایی و حساب بانکی اش در برلین، بیابد. هان به نوبه ي خود شکایت داشت که زیر حملات زیردستان جاه طلب و بی رحم نازی مؤسسه ي خودش است. آن دو مانند زوجی بودند که تحت بدترین شرایط به اجبار از هم جدا شده اند.
آنچه بیشتر مایه ي نارضایتی مایتنر می شد، وضعیت او ـ یا فقدان آن ـ در مؤسسه ي سیگبان بود. او به هان نوشت، « مؤسسه ي سیگبان به طوری غیرقابل تصور خالی است، ساختمانی بسیار ظریف و عالی، که در آن یک سیکلوترون و یک دستگاه طیف نمایی پرتو-x آماده است، امّا به ندرت کار تجربی یا فکری صورت می گیرد. از پمپها، رئوستاها، خازنها و آمپرسنجها خبری نیست- چیزی نیست که با آن آزمایشی انجام شود، و در کل این بنای بزرگ چهار فیزیکدان جوان و یک سازمان کاری بسیار مرتب وجود دارد». سایم می نویسد، « به نظر می رسید که مایتنر در آن سازمان جایی نداشته باشد. نه دعوت می شد که به گروه سیگبان ملحق شود و نه امکاناتی به او داده می شد که خودش کاری انجام دهد، او فضای آزمایشی داشت امّا نه همکارانی، نه تجهیزاتی، نه کمکهای فنی، نه حتی دسته کلیدهایی برای کارگاهها و آزمایشگاهها» او همچون نخستین روزهای کاری اش در مؤسسه ي شیمی فیشر در برلین، بار دیگر زنی نامرئی شده بود. با وجود این شرایط غم نگیز، لیزه مایتنر، با همکاری خواهر زاده اش، اوتو فریش، یکی از مهمترین اکتشافات فیزیک قرن بیستم را به عمل آورد، که مطمئناً همتراز کشف هسته ي رادرفورد است.

شکافت هسته یا عناصر فرا اورانیمی که هرگز وجود نداشتند

فیزیکدانان نظری، اساساً محافظه کارند ( در فعالیتهای حرفه ای شان، اگر نه در خط مشی سیاسیشان). آنان در صورت امکان نظریه هایشان را در مسیرهای هوشمندانه ای که قبلاً طی شده است، توسعه می دهند. فقط وقتی با شواهد مسلم و بی چون و چرا مواجه شوند از راه طی شده منحرف می شوند و با دلهره و اضطراب به ناشناخته رو می آورند. تردید پائولی درباره ي پیشنهاد نقش «نوترون»اش در واپاشی را به یاد آورید (« فعلاً خودم اطمینان کافی ندارم تا چیزی درباره ي این ایده منتشر کنم»). داستان اکتشاف مایتنر- فریش همین درس را می آموزد.
در سال 1935 انریکو فرمی، که در رم، بمباران اورانیم با نوترون را آزمایش می کرد بعضی عناصر پرتوزای جدید را مشاهده کرد. فرض محافظه کارانه ي او این بود که وقتی اورانیوم نوترون جذب کند، هم سنگین تر می شود و هم گسیل می کند. گسیل ذره ي عدد اتمی اورانیم را از 92 بالاتر می برد، و آن را به قلمرو عناصر مصنوعی « فرااورانیم» که در طبیعت وجود ندارند تبدیل می کند. هان و مایتنر به مطالعه ي این عناصر « فرااورانیم» پرداختند.
ایرن ژولیو- کوری و پاول ساویچ (34) در پاریس نیز در جستجوی فرااورانیمها فعال بودند. مایتنر درست پیش از فرار مخاطره آمیز از برلین، با هان و فریتس اشتراسمان (35)، جوانی متخصص شیمی تجزیه، درباره ي یافته ي عجیب ژولیو- کوری- ساویچ، بحثی کرد مبنی بر اینکه یکی از عناصر پرتوزای ناشی از بمباران نوترونی اورانیم رفتار شیمیایی شبیه به لانتانم دارد، که وزن اتمی آن تقریباً نصف وزن اتمی اورانیم است. تفسیر افراطی این نتیجه آن خواهد بود که بمباران اورانیم با نوترون باعث شکافته شدن هسته ي اورانیم به دو هسته ي کوچکتر، هر یک با وزن اتمی در حدود نصف وزن اتمی اورانیم، شده است.
هیچ کس این موضوع را پیش بینی نکرده بود، امّا هان و اشتراسمان آزمایش ژولیو- کوری- ساویچ را تکرار و این کشف شگفت انگیز را کردند که در میان محصولات بمباران اورانیم- نوترون، عناصر پرتوزایی بودند که رفتاری مانند رادیم داشتند، جز آنکه نیمه- عمرشان بسیار کوتاهتر از نیمه- عمر رادیم بود. اشتراسمان با تجزیه ي دقیق نشان داد که آنها ایزوتوپهایی از باریم، عنصری با تقریباً نصف وزن اتمی اورانیم اند. اکنون شواهد بیشتری در دست بود که اورانیم با بمباران نوترون شکافته می شود.و
هان هنوز مشکوک بود و باور نداشت. او در اواخر سال 1938، به مایتنر نوشت: « خودمان می دانیم که ]اورانیم[ واقعاً نمی تواند به چیزی مانند ]باریم[ شکسته شود، اگر می توانید پیشنهادی بکنید که بتوانید آن را منتشر کنید، در این صورت هنوز به طریقی کار هر سه نفر ما خواهد بود». ( هان دیگر نمی توانست چیزی را با همکار یهودی اش منتشر کند). چند روز بعد او نوشت: « چه قدر زیبا و مهیج می بود، اگر می توانستیم مانند گذشته با هم کار کنیم. ما نمی توانیم نتایج کارمان را پنهان کنیم، حتی اگر آنها احتمالاً از لحاظ فیزیکی بی معنی باشند. می دانی، اگر می توانستی راه دیگری بجز این بیابی، چه قدر کار خوبی می شد». مایتنر نوشت که او «راه حلی» نمی بیند، امّا تجربه اش به عنوان یک نظریه پرداز به او گفت که مفاهیم عجیب و غریب، گاهی موفقیت آمیز است. او به هان نوشت، « در فیزیک هسته ای شگفتی های بسیاری را تجربه کرده ایم، به طوری که نمی توان بدون قید و شرط گفت: این غیرممکن است». وقتی هان نتایج کار خود و اشتراسمان را منتشر کرد با تردید بود: « آزمایشهایی را که ما به عنوان شیمیدان، به طور خلاصه توصیف کردیم ما را مجبور می کند تا به جای عناصر ]سنگین[ که قبلاً به عنوان رادیم، اکتینیم، توریم شناخته شده بودند، عناصر ]بسیار سبکتر[ باریم، لانتانم، و سریم را جانشین کنیم. امّا به عنوان ' شمیدان هسته ای' نزدیک به فیزیک هنوز نمی توانیم این تغییر ناگهانی را که مخالف همه ي تجارب فیزیک هسته ای است، بپذیریم». این عقیده ي هان بود. اشتراسمان بعداً به خاطر آورد که او بیشتر می خواست این « تغییر ناگهانی» را بپذیرد و پیشنهاد کند. بمباران نوترون می تواند باعث شکافت هسته ي اورانیم شود.
در همان زمان، درست پیش از کریسمس 1938، اتو فریش (36)، خواهرزاده ي محبوب مایتنر ( او پسر مستعد گوستی، خواهر بزرگتر لیزه بود) به سوئد رفت تا تعطیلاتش را با خاله ي محبوبش در شهر کونگالو (37)، در ساحل شرقی سوئد بگذراند. او از کپنهاگ، که در آنجا در مؤسسه ي بور کار می کرد، می آمد. او در زندگینامه ي شخصی اش با عنوان، اندکی که به یاد می آورم، می نویسد « وقتی من پس از نخستین شب در کونگالو از اتاق هتلم خارج شدم لیزه مایتنر را در حال مطالعه ي نامه ای از هان که ظاهراً نگران کننده بود، یافتم». فریش می خواست درباره ي کارش در کپنهاگ چیزی بگوید، « امّا او گوش نمی داد؛ باید این نامه را بخوانم». در آن نامه، هان یافته ي خود و اشتراسمان را گزارش کرده بود که در پرتودهی اورانیم با نوترون، باریم حاصل شده است، و از مایتنر درخواست کرده بود که این معمّا را حل کند.
هان پرتو- شیمیدان ورزیده و ماهری بود، و مایتنر فکر نمی کرد که درباره ي باریم اشتباه کرده باشد. بنابراین به اجبار این نتیجه گیری حاصل می شد که هسته ي اورانیم واقعاً شکافته شده است. امّا چگونه؟ بور و جورج گاموف یک نظریه پرداز جوان روسی که اغلب به عنوان مهمانی دلپذیر از مؤسسه ي بور بازدید می کرد، قبلاً پیشنهاد کرده بود که هسته مانند یک قطره ي مایع است. می توان تصور کرد که قطره می تواند دراز و باریک، و در نزدیکی مرکز منقبض، و سرانجام به دو قطره تقسیم شود. چیزی شبیه به کشش سطحی یک قطره ي مایع معمولی، با چنان تقسیمی مخالفت می کند، امّا هر پاره ي هسته ي اورانیم حامل بار مثبت بزرگی است، و دافعه ي بین بارها به شدت فرایند تقسیم را یاری خواهد کرد.
هنگام راه پیمایی در جنگلهای برفی سوئد، فریش با اسکی و مایتنر « در اثبات با این ادعا که می تواند بدون اسکی با همان سرعت راه برود» دو فیزیکدان با نگاهی اجمالی، ساختن نظریه ای را آغاز کردند. فریش می نویسد، « در آن هنگام ما، هر دو روی تنه ي درختی نشسته بودیم و روی پاره هایی از کاغذ محاسبه را آغاز کردیم. ما دریافتیم که بار هسته ي اورانیم، در واقع به قدر کافی بزرگ است که تقریباً به طور کامل بر کشش سطحی غلبه کند؛ بنابراین هسته ي اورانیم در واقع ممکن است شبیه ي قطره ي بسیار ناپایدار و لرزانی باشد، که با کوچک ترین تحریک مانند برخورد یک نوترون تقسیم شود».
اکنون مایتنر و فریش می توانستند فرایند شکافت- اورانیم را مجسّم کنند. امّا آنان می باید با مسئله ي دیگری دست و پنجه نرم کنند. دو پاره ي باردار مثبت هسته، با دافعه ي متقابلشان با انرژی عظیم در حدود MeV200- یعنی 200 میلیون الکترون ولت، یعنی انرژی اي كه الكترون در عبور از اختلاف پتانسيل 200 ميليون ولت مي گيرد _ از هم دور مي شوند. اين انرژي در حدود ده برابر انرژی ای بود که قبلاً در یک فرایند هسته ای مشاهده شده بود. منشأ این انرژی از کجاست؟ مایتنر فرمولهایی را که برای محاسبه ي جرمهای دو پاره ي معمولاً تشکیل شده در فرایند شکافت لازم بود، به خار آورد. با در نظر گرفتن تفاوت بین جرم اورانیم و جرم کل پاره ها، و تبدیل این تفاوت به انرژی طبق معادله ي ٍ اینشتین، آنان توانستند به طور کامل MeV200 احتمالاً همراه شکافت اورانیم را توجیه کنند، و به این ترتیب، مایتنر و فریش در یک روز برفی ماه دسامبر، در کنار یک رد اسکی، نظریه ای را طراحی کردند که شکافت هسته ي اورانیم با بمباران نوترون را توجیه می کرد.
فریش این خبر را در بازگشت به کپنهاگ، به بور رساند که آن را فهمید و بی درنگ نظریه را پذیرفت. فریش می نویسد، « من هنوز کاملاً برای او توضیح نداده بودم که او در حالی که با دست بر پیشانیش می زد فریاد کشید: ' اوه، همه ي ما چقدر احمق بودیم! این شگفت انگیز است! این درست همان چیزی است که باید باشد! آیا شما و لیزه مایتنر درباره ي آن مقاله ای نوشته اید؟ گفتم، هنوز نه، اما به زودی خواهیم نوشت و بور قول داد که پیش از انتشار مقاله درباره ي آن صحبت نکند». مدت کوتاهی پس از این گفتگو، بور برای ایراد چند سخنرانی، با کشتی عازم ایالات متّحده شد.
مایتنر و فریش مقاله ي تاریخیشان را از طریق چند مکالمه ي تلفنی طولانی از فاصله ي دور، تنظیم و تألیف کردند. آنان تصمیم گرفتند که واژه ي شکافت (fission) را، که زیست شناسان برای تقسیم سلولی به کار می بردند، به کار خود اختصاص دهند. از این رو فرایند مایتنر- فریش « شکافت هسته ای (Nuclear fission)» نامیده شد.
یک همکار شکاک فریش، گئورگ پلاچک (38)، او را به چالش کشید تا نظریه اش را با طرح یک آزمایش آشکارسازی « پاره های شکافت» بسیار پر انرژی تولید شده در شکسته شدن هسته ي اورانیم امتحان کند. فریش می نویسد، « عجیب این بود، که این فکر به نظرم نرسیده بود، امّا به سرعت کار را شروع کردم، آزمایش را ( که در واقع بسیار آسان بود) طی دو روز انجام دادم، و با یادداشتی مختصر درباره ي آزمایش، همراه با یاداشت دیگری که با لیزه مایتنر تنظیم و تألیف کرده بودیم را برای مجله ي نیچر (39) فرستادم».
بور در راه امریکا، فرایند مایتنر- فریش را با همکارش لئون روزنفلد (40)، مورد بحث قرار داد و از اهمیت و اعتبار آن بیشتر متقاعد شد. امّا وقتی در نیویورک فرود آمدند، بور فراموش کرد به روزنفلد بگوید موضوع را پیش خود نگهدارد تا مایتنر و فریش آن را منتشر کنند و حق تقدم آنان تضمین شود. وقتی بور چند روزی در نیویورک بود، روزنفلد به پرینستون رفت، در سمیناری حضور یافت و همه چیز را درباره ي شکافت هسته ای برای حضار حیرت زده بیان کرد. این خبر هیجانی ایجاد کرد. آزمایشگران به آزمایشگاه هایشان هجوم بردند تا آزمایش فریش را تکرار کنند. بسیاری موفق شدند، امّا خوشبختانه، از لحاظ آسودگی خاطر بور، حق تقدم مایتنر و فریش برای طرح نظریه و فریش برای آشکارسازی پاره های شکافت، محفوظ ماند.
با پذیرفتن شکافت هسته ای اورانیوم، گروه اولیه ي عناصر فرااورانیمی، از میان رفت، بجز دو عنصر که باقی ماند. این دو عنصر نیز اکتشاف مایتنر محسوب می شد، هرگاه می توانست یک چشمه ي نوترون قوی در اختیار داشته باشد. ادوین مک میلان (41) و امیلیو سگره (42) با استفاده از سیکلوترون برای بمباران نوترونی اورانیم، عنصر پرتوزایی را کشف کردند با فعالیت و نیمه- عمر 3/2 روز، که سگره آن را به عنوان یک پاره ي شکافت شناسایی کرد. مایتنر این تعبیر را باور نداشت، زیرا فعالیت 3/2 روز با اورانیم باقی مانده بود: یک پاره ي شکافت می باید انرژی زیاد کافی برای پس زنی از نمونه ي نازک مورد استفاده مک میلان و سگره را داشته باشد. برای مایتنر آشکار بود که فعالیت 3/2 روز مربوط به یک عنصر فرااورانیم حقیقی، یعنی عنصر 93 است و واپاشی آن را به عنصر دیگر، یعنی عنصر 94 تبدیل می کند.
مایتنر برای اثبات نظر خود، می باید آزمایش مک میلان- سگره را تکرار می کرد. امّا ماهها برای دسترسی به سیکلوترون سیگبان، بیهوده معطل ماند. سرانجام در آوریل 1940، مایتنر به کپنهاگ رفت تا از سیکلوترون موجود در مؤسسه ي بور استفاده کند. روز پس از ورود او، آلمان به دانمارک حمله کرد، دانمارکیها تسلیم شدند و طرحهای مایتنر بار دیگر عقیم ماند. هفت هفته بعد، مک میلان و فلیپ ابلسون (43) عنصر 93 را آن طور که مایتنر انتظار داشت شناسایی کردند و آن را نپتونیم نامیدند. روت سایم می نویسد، « پذیرفتن آن برای مایتنر فوق العاده دشوار بود. بیشتر از آن جهت که نپتونیم مک میلان و ابلسون، یک گسیلنده ي بتا پیشگام عنصر فرااورانیمی دیگر، یعنی عنصر 94 هم بود ] که سرانجام پلوتونیم نامیده شد[. از بسیاری غم و غصه هایی که مایتنر پس از ترک برلین تحمل کرده بود، ناکامی یافتن عنصر 93 از همه بیشتر بود. آن طور که او تا اخر عمر می گفت، همواره دل شکسته (creve coeur) خواهد ماند».

سزاواری و ناسزاواری شهرت و اعتبار

ادامه ي داستان شکافت هسته ای حکایت پیچیده ای نه تنها از فیزیک، بلکه همچنین از سیاست ملی و بین المللی، دیوان سالاری، کنترل نظامی، شیمی و مهندسی است. یک نتیجه ي آن بمبهای اتمی است که در سال 1945 بر هیروشیما و ناکازاکی انداخته شد، و ما در فصل بعد، بدان اشاره خواهیم کرد. در اینجا دو جنبه ي دیگر از شکافت هسته ای را که در نخستین ماههای 1939 ظاهر شد، ذکر می کنم. بور و جان ویلر (44) یک نظریه پرداز پرینستون، نشان دادند که شکافت حاصل از بمباران اورانیم طبیعی با نوترونهای «کند» (کم- انرژی) به طور عمده ناشی از ایزوتوپب کمیاب است، نه از ایزوتوپ بسیار فراوانتر آن . علاوه بر آن، آزمایشها در پاریس و دانشگاه کلمبیا نشان دادند که هر شکافت اورانیم نه تنها یک نوترون مصرف می کند، بلکه دو یا سه نوترون بیشتر آزاد می کند. این امر امکان هیجان انگیزی را به وجود آورد که نوترونهای تولید شده در یک شکافت بتوانند موجب یک یا چند شکافت بیشتر شوند، و این شکافتها باز هم نوترونهای بیشتر و بیشتری تولید کنند. چنین تکثیر سریع نوترون ممکن است به صورت یک واکنش زنجیره ای هسته ای ادامه یابد و با آهنگ شگفت انگیزی انرژی تولید کند، به ویژه اگر این فرایند کنترل شده نباشد.
در این زمان، ارتشهای آلمان، اروپا را در می نوردید، و امکانات نظامی یک بمب شکافت اورانیم برای همه ي فیزیکدانان هسته ای آشکار بود. تلاش آلمان توسط گروهی شامل ورنر هایزنبرگ و اتو هان در میان دیگران، سرانجام با عدم موفقیتی شرم آور همراه شد. در ایالات متحده، پس از شروعی کند، تلاشی عظیم در چند جا، به تولید دو بمب ویران کننده انجامید که در ژاپن انداخته شد.
لیزه مایتنر کاملاً مخالف سلاحهای هسته ای بود. از او دعوت به عمل آمد تا به گروهی از فیزیکدانان و مهندسان بریتانیایی و مهاجر ملحق شود که مقرّر شده بود در آزمایشگاه در حال رشد لوس آلاموس (45) در نیومکزیکو که در آن بمبها طراحی می شدند، کار کنند. مایتنر با صراحت امتناع کرد، و تنها فیزیکدان هسته ای سرشناس از جانب متفقین بود که چنین کاری کرد. خدمت در لوس آلاموس به معنی گریز از رکود در استکهلم، و فرصتی برای کار مجدد با دوستانش بود. امّا هیچ وسوسه ای عقیده ي او را تغییر نمی داد. او اعلام کرد، « من هیچ کاری با بمب ندارم!».
وقتی اخبار وحشتناک از هیروشیما و ناکازاکی رسید، مایتنر در این وضعیت ناراحت کننده قرار داشت که تنها فیزیکدان هسته ای بود که در جایی دور از دسترس مطبوعات و گزارشگران قرار نداشت. فیزیکدانان آلمانی در آن زمان در انگلستان در بازداشت بودند. متخصصان هسته ای امریکایی، بریتانیایی و مهاجر، پشت حصارهای لوس آلاموس و دیگر تأسیسات هسته ای در ایالات متحده، بریتانیا و کانادا بودند. گزارشگران از هر سو به مایتنر هجوم بردند. مایتنر « یهودی فراری» نامیده شد، کسی که راز بمب اتمی را از دانشمندان هیتلری دزدیده و در دسترس دوستان بریتانیایی اش گذاشته است. یک گزارشگر علمی معتبر نیویورک تایمز می گفت مایتنر راز هسته ای را به اتو فریش در کپنهاگ تلگراف زده، و سپس او آن راز را به نیلس بور « پدر زنش» رسانده است. بعضی از گزارشگران دوست داشتند مایتنر را « مادر یهودی بمب» بنامند.
شهرت ناشی از بمب ناخواسته، برای مایتنر شدیداً ناراحت کننده بود، در حالی که شهرتی را که سزوارش بود، و از هر نظر انتظارش را داشت از او، مضایقه و دریغ شد. در سال 1944، جایزه ي نوبل در شیمی برای کشف شکافت هسته ای تنها به اتو هان داده شد. مایتنر به جایزه ي هان اعتراض نداشت، امّا او و بسیاری از دوستانش نفهمیدند چرا سهم او و فریش نایده گرفته شد. توضیح او به یکی از دوستانش چنین بود كه، « مطمئناً هان کاملاً سزاوار جایزه ي نوبل شیمی بود. واقعاً در این مورد تردیدی نیست. امّا فکر می کنم که سهم فریش و من در روشن کردن فرایند شکافت اورانیم بی اهمیت و ناچیز بود».
آزمایشهای پرتو شیمیایی هان (و اشتراسمان) برای اکتشاف عاملی اساسی بود، امّا آنها تا حد زیادی مفاهیمی فیزیکی بودند که به وسیله ي مایتنر و فریش تثبیت شده بود. در بازنگری، می توان فهمید که یک اکتشاف به اهمیت شکافت هسته ای، شایسته ي دو جایزه است، جایزه ي شیمی برای هان (و اشتراسمان)، و جایزه ي فیزیک برای مایتنر و فریش. کمیته ي اسرارآمیز نوبل مسئله را این طور نمی دید. سایم می نویسد، « کسانی پی بردند که دست دشمنان او، از جمله سیگبان در کار بوده است. در سوئد دوستان لیزه خشمناک بودند، آنان کنار گذاشتن مایتنر را نه از روی سهو می دانستند، نه به غفلت، بلکه طرد شخصی از روی عمد را کار ما نه سیگبان (46) می دانستند».
گرچه مایتنر از نخستین جایزه محروم ماند، امّا کار او بی قدر نماند. در سال 1946، برای نخستین بار به ایالات متحده سفر کرد، جایی که دور کاملی از پذیراییها، ملاقاتها، جایزه ها و مدارج افتخاری، و سیلی از نامه های تبریک او را فرا گرفت. ورود او شبیه به ورود ماری کوری بود. هالیوود (47) فیلم نامه ای برای او داشت با عنوان آغاز پایان. مایتنر به فریش نوشت، این فیلم نامه « از اول تا آخر مزخرف است. مبنای آن داستان احمقانه ي روزنامه ای است، که من با بمبی در کیفم آلمان را ترک کرده ام، و افراد هیملر (48) به دالم آمدند تا مرا از اخراجم آگاه کنند و مطالبی از همین قبیل».

آخرین روزها

اندکی پس از جنگ، در سال 1947، مایتنر از مؤسسه ي سیگبان بازنشسته شد و در یک آزمایشگاه کوچک که کمیسیون انرژی اتمی سوئد در مؤسسه ي فناوری سلطنتی، برای او ایجاد کرده بود آغاز به کار کرد. سپس به آزمایشگاه فرهنگستان سلطنتی علوم مهندسی رفت تا در مورد یک راکتور هسته ای آزمایشی، تحقیق کند. سرانجام، در سال 1960، پس از حدود بیست سال در سوئد، مایتنر به کمبریج در انگلستان رفت، تا نزدیک اتو فریش و خانواده اش باشد. او به زندگی فعال همراه با مسافرت، سخنرانی و حضور در کنسرتهای خود ادامه داد.
پس از آنکه مایتنر در سال 1938 برلین را ترک کرد، همکاری مایتنر- هان از بین رفت، امّا دوستی آنان ادامه یافت که گاهی با درد و تلخ کامی برای مایتنر همراه بود. این امر به ویژه در موسم نوبل سال 1946 حقیقت داشت که وظیفه ي ناخوشایند پذیرایی و بزرگداشت هان، برنده ي جایزه ي نوبل جدید، در استکهلم را به عهده داشت. برای مایتنر چنین به نظر می رسید که هان کشف شکافت اورانیم را به صورت نمایشی یک نفره ارائه کرده است. او به یکی از دوستانش نوشت، « برای من بسیار دردناک بود که هان در مصاحبه اش یک کلمه درباره ي من در این باره که مدت سی سال با هم کار می کردیم، چیزی نگفت. انگیزه اش تا حدی پیچیده است. او متقاعد شده است که رفتار با آلمانها عادلانه بوده است. بیشتر از این نظر که بر گذشته کاملاً سرپوش می گذارد. بنابراین، وقتی او اینجا بود ]در استکهلم[ تنها اندیشه های او بحث درباره ي آلمان بود. همچنین است درباره ي من، من بخشی از گذشته ي سرکوب شده ام».
امّا این خاطرات سرانجام رنگ باخت و دوستی مایتنر با هان، با همه ي آثارش ( که مایتنر بیشتر از هان از آن رنج می برد) باقی ماند. ماکس پروتس (49) یک زیست شناس مولکولی که مایتنر را در کمبریج می شناخت، نقل می کرد که بنابر گفته ي بیوه ي اتو فریش، مایتنر « چیزی ابراز نمی کرد، مگر دلبستگی عمیق به هان».
لیزه مایتنر چند روز پیش از نودمین سال تولدش در گذشت. اتو هان چند ماه قبل از آن مرده بود. مایتنر در گورستان یک کلیسای روستایی در انگلستان دفن شد. در کتیبه ي روی سنگ گور او، که فریش آماده کرده بود، می خوانیم
لیزه مایتنر: فیزیکدانی که هرگز انسانیت را فراموش نکرد.
او آنچه را که حقاً سزاوارش بود به دست آورد: دوره ي زندگی حرفه ای عالی، عمر طولانی، افتخارات بسیار، و دوستیهای پایدار بی شمار.

پي‌نوشت‌ها:

/SOS: پيامي براي درخواست كمك.
1.Ruth Sime.
2.Hedwig.
3.Auguste.
4.Matura.
5. Otto Frisch.
6. Paul Ehrenfest.
7. Ruth Sime.
8. Stefan Meyer.
9. Josef Joachim.
10. Emma.
11. Grete.
12. Otto Hahn.
13. Emil Fischer.
14. Heinrich Rubens.
15. James Franck.
16. Max von Laue.
17. Dahlem.
18. Charles Ellis.
19. William Wooster.
20. Wolfgang Pauli.
21. Tubingen.
22. Debye.
23. Enrico Fermi.
24. Bernhard Rust.
25. James Franck.
26. Max Born.
27. Richard Courant.
28.David Hilbert.
29. Ruth Sime.
30. Swarthmore.
31. Dirk Coster.
32. Adriaan Fokker.
33. Paul Scherrer.
34. Pavel Savitch.
35. Fritz Strassman.
36. Otto Frisch.
37. Kungalv.
38. George Placzek.
39. Nature.
40. Leon Rosenfeld.
41. Edwin McMillan.
42. Emilio Segre.
43. Philip Abelson.
44. John Wheeler.
45. Los Alamos.
46. Manne Siegbahn.
47. Hollywood.
48. Himmler.
49. Max Perutz.

منبع مقاله :
كروپر، ويليام هـ، (1389)، فيزيكدانان بزرگ از گاليله تا هاوكينگ، احمد خواجه نصير طوسي ـ سهيل خواجه نصير طوسي، تهران، مؤسسه ي فرهنگي فاطمي، چاپ اول 1389.