Lise Meitner

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Lise Meitner (Viena, 7 de noviembre de 1878 – Cambridge, 27 de octubre de 1968) fue una física austro-sueca que, junto con Otto Hahn y Fritz Strassmann, descubrió la fisión atómica, el mecanismo fundamental responsable no sólo de la energía nuclear sino también de las armas nucleares. Se la cita como un ejemplo típico de mujer cuyos extraordinarios logros científicos fueron empequeñecidos por un colega masculino cuando se le concedió el Premio Nobel.

Meitner colaboró con Otto Hahn y su ayudante Fritz Strassmann, pero, al ser judía, tuvo que huir de Alemania como consecuencia del nazismo. La continuación de su colaboración fue por carta. Unos meses después de su huida, el 17 de diciembre de 1938, Hahn y Strassmann lograron el experimento: por primera vez, habían dividido un núcleo atómico. En enero de 1939, Meitner, junto con Otto Frisch, proporcionó la primera explicación teórica física de la fisión nuclear. Su colega Otto Hahn recibió el Premio Nobel de Química en 1944 por su descubrimiento El elemento meitnerio lleva el nombre de Meitner.

Lise Meitner
Lise Meitner

Infancia y educación básica

Lise Meitner, de nombre de nacimiento Elise, nació en Viena y fue la tercera de ocho hijos de una familia judía liberal. Creció en Leopoldstadt, el segundo distrito de Viena, que junto con Budapest formaba la capital de Austria-Hungría. En el registro de nacimientos de la Comunidad Judía de Viena figura como fecha de nacimiento el 17 de noviembre de 1878. Todas las demás fuentes oficiales dan el 7 de noviembre de 1878, fecha utilizada por Lise Meitner, su padre, Philipp Meitner, fue uno de los primeros abogados de Austria de origen judío. Su madre era Hedwig Meitner-Skovran.

Lise no recibió una educación judía sino secular, o, según otra fuente, protestante, posteriormente se convirtió al luteranismo y fue bautizada. Después de cinco años de escuela primaria, asistió a una Mädchen-Bürgerschule vienesa, una escuela burguesa para chicas, ya que el instituto de gramática que preparaba para la universidad no estaba abierto a las chicas Después de la escuela burguesa para chicas, su educación fue marcada como completada («vom weiteren Schulbesuch befreit»). La única posibilidad de que las mujeres continuaran sus estudios era asistir a una escuela pública, la hohere Tochterschule, y elegir una profesión de maestra en un número limitado de materias.

Para obtener el título de profesor de ciencias se requiere una formación universitaria. Decidió estudiar francés, pero nunca se apasionó por la materia. Después de este curso, dio clases de francés en un instituto de secundaria durante un año. Con ello, ganó algo de dinero para las clases de música avanzada de su hermana Auguste (Gusti), que más tarde se convirtió en concertista.

Universidad de Viena

En 1897, Meitner tuvo la oportunidad de seguir una formación científica. En ese año se derogó la ley que prohibía a las mujeres de la entonces Austria-Hungría estudiar en la universidad. Por consejo de su padre, primero completó su formación como profesora de francés para asegurarse el sustento.

Con la ayuda de un tutor privado local, consiguió, con mucho esfuerzo, completar el curso de ocho años en el Akademisches Gymnasium Wien para preparar el examen de acceso a la universidad en dos años. Poco antes de cumplir los 23 años, ingresó en la Universidad de Viena como una de las pocas estudiantes femeninas.

Inspirada por su profesor, Ludwig Boltzmann, Meitner decidió centrarse por completo en la física después de su primer año. Era el único profesor de física de la época y aceptaba a las mujeres como algo natural. Estaba casado con la profesora de matemáticas y física Henriette von Aigentler, a quien se le permitió tomar clases en la universidad con mucho esfuerzo y ayuda de Boltzmann.

Meitner se doctoró summa cum laude el 1 de febrero de 1906 con una disertación sobre la conducción del calor en cuerpos no homogéneos, lo que la convirtió en la segunda mujer en recibir un doctorado en física en esa universidad, pero como investigadora apenas consiguió trabajo. Finalmente escribió a Marie Curie, pero se encontró con que no tenía un puesto libre para Meitner.

Para ganar dinero, decidió volver a dar clases de francés en un instituto. Tras el suicidio de Boltzmann, se convirtió en asistente de Stefan Meyer, observando el trabajo de éste, trabajando para Meyer durante un año, en el que aprendió mucho sobre física nuclear. También publicó varios artículos sobre radiactividad: «Über Absorption von α- und β-Strahlen» y «Über die Zerstreuung von α-Strahlen«.

Sin embargo, no había más oportunidades profesionales en Viena, y tras conocer al físico Max Planck, profesor de la Universidad de Berlín, decidió probar suerte en Berlín. Su plan era permanecer allí durante uno o varios semestres. Se le permitió asistir a las conferencias de Planck sobre física teórica, un gesto notable de Planck, que hasta entonces sólo había admitido a otra mujer, Elsa Neumann.

Carrera científica

A principios del siglo XX se produjeron los grandes descubrimientos en el campo de la radiactividad. Durante los treinta años que pasó en Berlín, Meitner trabajó intensamente con Hahn, primero en el Instituto Químico de la Universidad de Berlín dirigido por Emil Fischer y, a partir de 1912, en el recién fundado Kaiser-Wilhelm-Institut für Chemie de Berlín-Dahlem.

El trabajo en Berlín no fue fácil para Meitner. Junto con Hahn, se le permitió trabajar sin sueldo como «invitada» de Hahn en un laboratorio reconvertido en el sótano del Instituto Químico, siempre y cuando no entrara nunca en los pisos superiores del edificio,[11] y para utilizar un aseo tenía que ir a un café cercano. Hahn y Meitner se complementaban bien: mientras Hahn trabajaba de forma más intuitiva, Meitner era la analista de los dos. Su laboratorio en el sótano del Instituto Químico se volvió rápidamente radiactivo y los socios sufrían a menudo mareos y náuseas. Un año más tarde, las mujeres fueron admitidas también en las conferencias y a Meitner se le permitió entrar libremente en el edificio.

No fue hasta 1913 cuando Meitner obtuvo un puesto permanente en el Kaiser-Wilhelm-Institut. El mismo Fischer que en 1907 sólo la toleraba como invitada, la apoyó cada vez más, hasta que en 1916 cobró el mismo sueldo que Hahn. Una oferta de Praga en 1914, un puesto académico bajo con la perspectiva de un trabajo mejor, le aseguró más prestigio y el doble de sueldo.

Hahn y Meitner en el Instituto Químico de la Universidad de Berlín bajo la dirección de Emil Fischer, probablemente entre 1909 - 1912
Hahn y Meitner en el Instituto Químico de la Universidad de Berlín bajo la dirección de Emil Fischer, probablemente entre 1909 – 1912

Interrumpió su trabajo en 1915 para trabajar como enfermera y técnica de rayos X en el ejército austriaco durante la Primera Guerra Mundial. Regresó a Berlín en 1916. Otto Hahn sirvió como soldado durante toda la guerra y sólo trabajó ocasionalmente en el laboratorio. En 1918, Hahn y Meitner fueron los primeros en aislar un isótopo de larga vida media del elemento químico protactinio (23191Pa) y en 1921 el isótopo uranio-Z (23492U). Aunque Lise Meitner había realizado casi todo el trabajo para el descubrimiento del 23191Pa, Hahn fue el primer autor del artículo que publicaron al respecto. Por este descubrimiento se le concedió la Medalla Leibniz de plata de la Academia Prusiana de Ciencias en 1924. En 1917, Meitner recibió su propio departamento en el Kaiser-Wilhelm-Institut, el Physikalisch-radioaktive Abteilung, y se le permitió gestionar su propio personal y sus finanzas. Aunque ahora tenía su propio departamento, continuó su contacto diario con Hahn.

Meitner obtuvo su habilitación en octubre de 1922 con la tesis de habilitación «Die Bedeutung der Radioaktivität für kosmische Prozesse» (La importancia de la radiactividad para los procesos cósmicos), tras lo cual se le permitió dar conferencias sobre radiactividad. Este paso en la escala académica sólo estaba abierto a las mujeres desde 1920.

Lise Meitner y Otto Hahn en su laboratorio del Kaiser-Wilhelm Institut für Chemie, Berlín, 1913. Tiene una regla de cálculo en la mano.
Lise Meitner y Otto Hahn en su laboratorio del Kaiser-Wilhelm Institut für Chemie, Berlín, 1913. Tiene una regla de cálculo en la mano.

Poco después, descubrió el efecto Auger en 1922. Sin embargo, el nombre se debe a Pierre Auger, que lo había descubierto independientemente de Meitner y que publicó un artículo sobre él en 1923. En 1926, Meitner se convirtió en la primera mujer de Alemania en ser nombrada oficialmente profesora extraordinaria de la Universidad de Berlín, aunque con un salario muy reducido y sin laboratorio propio.

Meitner inició una investigación sobre las propiedades de la radiación gamma y beta, asumiendo correctamente que las partículas de la radiación beta eran electrones del núcleo. Hahn permaneció en la facultad de química. Una larga serie de experimentos de Charles Drummond Ellis y Lise Meitner condujo a la hipótesis de la existencia del neutrino en 1930.

Otros trabajos pioneros sobre la radiactividad fueron el descubrimiento de los pares positrón-electrón, sus trabajos sobre las reacciones nucleares artificiales y sus determinaciones de la masa de los neutrones. Durante este periodo, Albert Einstein la llamaba a menudo «nuestra Marie Curie».

Búsqueda de elementos transuránicos

Lise reanudó la colaboración con Otto Hahn en 1934, después de que el físico italiano Enrico Fermi publicara sobre los elementos transuránicos. Al bombardear elementos con neutrones lentos, él y su grupo habían producido elementos con un número atómico más alto, emitiendo siempre una partícula β. Fermi supuso que, al bombardear el uranio con neutrones, había producido elementos con un número atómico superior a 92.

Hubo dos supuestos dentro de la física y la química que llevaron a una conclusión errónea de los experimentos. La primera era que el núcleo se comportaba como una gota líquida estable, y sólo podía cambiar en pasos de uno o dos números atómicos.

La otra hipótesis era que los elementos transuránicos se comportarían como los metales de transición. Dado que los productos de la fisión nuclear, que realmente tuvo lugar aquí, eran metales de transición, pensaron que habían encontrado transuránicos. En los años siguientes, Hahn y Meitner publicaron con frecuencia sobre los elementos transuránicos que creían haber fabricado. Meitner no pudo dar una explicación teórica del «descubrimiento» de dichos elementos.

La Alemania nacionalsocialista y la huida

Debido al auge del nacionalsocialismo en Alemania, Meitner experimentó cada vez más inconvenientes en la universidad. Muchos investigadores judíos, como Fritz Haber, Leó Szilárd y su primo Otto Frisch, se vieron obligados a abandonar sus puestos y decidieron irse del país. Aunque Meitner perdió su puesto de catedrática en 1933, decidió quedarse en Alemania. Cuatro cosas la protegieron de la ley antijudía promulgada en 1933: su nacionalidad austriaca, el hecho de que el Kaiser-Wilhelm-Institut no fuera un organismo gubernamental, su amistad con destacados investigadores, como Max Planck y Otto Hahn, y el hecho de que fuera una investigadora destacada.

Sin embargo, su estatus de protección no podía eximirla completamente del destino público que los judíos tenían que soportar. La obligaban a llevar la estrella de David amarilla y era regularmente objeto de comentarios groseros e incluso de violencia física. Tras la anexión (Anschluss) de Austria en marzo de 1938 por parte de Alemania, Meitner también decidió huir del régimen nazi. Su pasaporte austriaco había sido invalidado por el régimen nazi, y se le prohibió tener más de 10 Reichmarks en el bolsillo. Hahn le dio a Meitner el anillo de diamantes de su madre en su vuelo para que pudiera sobornar a un guardia fronterizo, pero al final no lo utilizó.

Con la ayuda de los físicos holandeses Dirk Coster, Peter Debye y Adriaan Fokker, consiguió llegar por los pelos a los Países Bajos el 13 de julio, desde donde viajó a Suecia vía Dinamarca. Fokker y Coster habían pasado las semanas anteriores recaudando dinero para ofrecer a Meitner un puesto en la Universidad de Groningen, donde no se permitía a los extranjeros ocupar puestos remunerados. A pesar de que sólo habían reunido una quinta parte de la cantidad deseada, decidieron traerla desde Alemania con el permiso del gobierno holandés. Para dar la apariencia de unas vacaciones, la empacaron muy ligera: algo de ropa, los diez rijksmark y el anillo de diamantes (este último lo acabaría pasando a la prometida de su sobrino).

Sellos postales alemán (izq) y austriaco (der) en honor a Lise Meitner
Sellos postales alemán (izq) y austriaco (der) en honor a Lise Meitner

En Dinamarca, trabajó brevemente con Niels Bohr, pero aun así decidió aceptar la oferta de Estocolmo y partió hacia Suecia a finales de agosto. En el Instituto Nobel de Manne Siegbahn, en Estocolmo, Meitner -con los pocos recursos de que disponía- continuó su labor de investigación en física nuclear. Recibió poco apoyo de Siegbahn debido a sus prejuicios sobre las mujeres en la ciencia.

Descubrimiento de la fisión nuclear

El avance se produjo en 1938 en el laboratorio de Irène Joliot-Curie, quien, tras un bombardeo con neutrones, encontró un elemento con propiedades que no podía explicar. Hahn y Strassmann pensaron que se trataba de un isótopo del radio. Lise, que siguió contribuyendo a la investigación de los elementos transuránicos mediante una intensa correspondencia después de su vuelo, no pudo explicar el origen de este elemento.

En noviembre de 1938, durante una reunión clandestina y secreta en Copenhague, Meitner y Hahn hablaron de los progresos realizados en el laboratorio de Berlín, insistiendo en que Hahn y Strassmann verificaran los resultados de París. Hahn mantuvo en secreto esta correspondencia con el judío, alegando que Strassman y él estaban realizando sus investigaciones en solitario. Sin embargo, Hahn y Strassmann comenzaron a realizar los experimentos sugeridos inmediatamente después de regresar de Copenhague.

Meitner pasó las vacaciones de Navidad de 1938 en la ciudad sueca de Kungälv, donde también estaba su primo Otto Frisch, que había venido de Copenhague, poco antes de que ella recibiera noticias de Berlín. En la carta, Hahn informaba de que, durante el bombardeo de núcleos de uranio con neutrones lentos, él y Strassmann habían producido el elemento más ligero bario, con número atómico 56, como uno de los subproductos, un resultado que, sin embargo, no podía explicar, en parte porque la desintegración de un núcleo atómico se consideraba impensable por motivos teóricos.

Basándose en el modelo de Niels Bohr y otros, Meitner y Frisch llegaron a la conclusión de que el núcleo es perturbado tan violentamente por el neutrón incidente que el núcleo original se divide en dos núcleos más pequeños, convirtiéndose así en los primeros en explicar cómo un núcleo atómico podía dividirse: los núcleos de uranio se desintegraron en bario y criptón y en varios neutrones de alta energía.

También quedó claro que no podía haber átomos estables de forma natural con un número atómico superior a 92 (uranio): la repulsión eléctrica de los numerosos protones supera la fuerza nuclear fuerte, que mantiene unidos a los demás núcleos.

Meitner fue la primera en comprender que la pequeña cantidad de masa perdida se convertía en la gran energía cinética de los productos de desintegración, según la ecuación de Einstein para la relación masa-energía E = m c2. Frisch utilizó el término «fisión» para este proceso. Con ello, se había descubierto el principio de la fisión nuclear.

Cuando Ida Noddack propuso por primera vez la idea (teóricamente infundada) de la fisión nuclear en 1934, tras haber estudiado los experimentos de Fermi, fue recibida con escepticismo e incluso con hostilidad por Hahn y Meitner, en parte debido al revuelo que se armó tras afirmar el descubrimiento del elemento masurio.

Debido a la situación política de la Alemania de la epoca, Hahn y Meitner tuvieron que publicar sus resultados por separado. El artículo de Hahn en la revista alemana Die Naturwissenschaften (6 de enero) describe el experimento y el hallazgo de bario como subproducto. El artículo de Meitner y Frisch titulado «La desintegración del uranio por los neutrones: un nuevo tipo de reacción nuclear» describía la física que subyace al fenómeno de la fisión nuclear, ampliado por el artículo «Productos de la fisión del núcleo de uranio» (Nature, 18 de marzo de 1939).

Sólo después de estas dos publicaciones, Hahn y Strassman iniciaron una serie de experimentos posteriores, que incluían la verificación de sus predicciones sobre la presencia de criptón como producto de fisión, y la posterior desintegración en rubidio, estroncio e itrio. Después de la guerra, el nombre de Meitner seguía siendo raramente mencionado en relación con la investigación experimental, aunque incluso desde Suecia dirigió la investigación en la dirección correcta mediante una intensa correspondencia con Hahn, y formó parte del grupo experimental en los cuatro años anteriores.

Carrera posterior

Antes de que estallara la Segunda Guerra Mundial, le ofrecieron un puesto en el laboratorio Cavendish de Cambridge. Sin embargo, tardó en aceptarlo por la promesa de un puesto de asistente en Estocolmo y porque su solicitud de pasaporte quedó sin respuesta. No quiso emigrar ilegalmente por segunda vez.

En 1943 se le pidió que colaborara en el Proyecto Manhattan de Estados Unidos, pero como pacifista convencida, Meitner se negó a contribuir a una bomba atómica. Sin embargo, los oficiales de inteligencia de Gran Bretaña y Estados Unidos se pusieron en contacto con ella con regularidad para informarla sobre las investigaciones en curso sobre armas nucleares en Alemania, debido a su correspondencia con Otto Hahn. Meitner no sabía nada del progreso del desarrollo de la bomba atómica hasta el bombardeo de Hiroshima.

Después de la guerra, se negó a volver a Alemania, amargada por el hecho de que científicos alemanes de primera fila, como Planck, Heisenberg y Von Laue, antes y durante la guerra se preocuparan más por sus propias carreras científicas que por los derechos de sus colegas judíos. También ignoró una petición personal de Hahn y Strassmann para que ayudara a reconstruir el Instituto Kaiser Wilhelm de Maguncia. Allá le ofrecieron todo el departamento de física. No fue hasta 1948 cuando volvió a pisar suelo alemán por primera vez, para asistir a una ceremonia conmemorativa de Max Planck.

Karl Herzfeld le ofreció una plaza de profesora visitante en la Universidad Católica de América para la temporada de invierno 1945-1946, que ella aceptó. Recibió varias ofertas de cátedra durante su estancia en Estados Unidos, pero decidió regresar a Suecia. Aunque su papel en el desarrollo técnico fue marginal, después de la guerra fue presentada en la prensa estadounidense como la «madre judía de la bomba atómica» y como la judía fugitiva que había arrebatado el secreto de la bomba atómica ante las narices de Adolf Hitler. Incluso le pidieron que protagonizara un largometraje, pero se negó rotundamente: «Prefiero caminar desnuda por Broadway», le dijo a Otto Frisch. El año que permaneció en Estados Unidos, fue nombrada «Mujer del Año».

En 1947, fue nombrada profesora de la Universidad de Estocolmo, recibió ayudantes y unos ingresos decentes, y obtuvo la nacionalidad sueca en 1949, y unos años después decidió jubilarse a los 75 años.

Para vivir cerca de su primo Otto Frisch, Meitner se instaló en el Reino Unido en 1960, donde murió en Cambridge en 1968, poco antes de cumplir 90 años.

Reconocimientos

Hahn recibió el Premio Nobel de Química en 1944 (concedido en 1945), mientras que Meitner fue ignorada por el comité del Nobel, en parte porque Hahn minimizó su papel en el proceso de descubrimiento tras su huida forzada de Alemania. Se defendió afirmando que el descubrimiento de la fisión nuclear había tenido lugar después de la huida forzada de Meitner y que se debía enteramente a sus investigaciones químicas y a las de Strassmann. Le dio parte del dinero del premio, pero no lo reveló.

El comité del Nobel tenía la impresión de que Bohr fue el primero en dar una explicación teórica de la fisión nuclear. La carta de Bohr afirmando que esto no era así llegó demasiado tarde para el Premio Nobel de 1944. No está claro por qué no revisó su decisión en los años siguientes. Posiblemente los motivos personales influyeron. A lo largo de los años, Meitner fue nominada al menos 46 veces al Premio Nobel, tanto de Química como de Física. Varias veces junto a Otto Hahn, algunas veces junto a Otto Frisch.

Su fracaso a la hora de obtener el premio probablemente le valió más notoriedad que cualquier galardón, en parte porque su exclusión fue percibida por la comunidad como una desventaja para las mujeres en la ciencia, convirtiéndola en un icono feminista. Esto se corrigió parcialmente en 1966, cuando se le concedió el Premio Enrico Fermi junto con Hahn y Strassmann, y también recibió la Medalla Max Planck (junto con Hahn) en 1949, y en 1955 fue la primera ganadora del Otto-Hahn-Preis für Chemie und Physik, que compartió con Heinrich Wieland.

El prestigioso Deutsches Museum contaba con una exposición sobre el descubrimiento de la fisión nuclear. En él, un banco de trabajo con aparatos de física pertenecientes a Lise Meitner, utilizados para el descubrimiento de la fisión nuclear, se denominaba banco de trabajo de Otto Hahn, y la propia Meitner se describía como su colaboradora en lugar de colega. El texto se modificó hacia 1990 tras las protestas.

Reconstrucción del banco de pruebas utilizado para descubrir la fisión nuclear, Deutsches Museum, Múnich, con siete tubos de electrones sobre la mesa y baterías Pertrix en el estante inferior.
Reconstrucción del banco de pruebas utilizado para descubrir la fisión nuclear, Deutsches Museum, Múnich, con siete tubos de electrones sobre la mesa y baterías Pertrix en el estante inferior.

En 1945 fue elegida miembro extranjero de la Real Academia Sueca de Ciencias; en 1951 se convirtió en miembro normal.

En 1997, la IUPAC bautizó oficialmente con su nombre el elemento meitnerio, descubierto en 1982 por el grupo de Peter Armbruster y Gottfried Münzenberg.

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