HRASKÓ PÉTER Epizódok a maghasadás felfedezésének … · 2006. 1. 24. · L avoisier (1743—1794) és Dalton (1766—1844) óta a tudósok ab-ban a meggyõzõdésben éltek,

Lavoisier (1743—1794) és Dalton(1766 —1844) óta a tudósok ab-ban a meggyõzõdésben éltek,hogy az elemek állandók és megváltoz-tathatatlanok, nem tûnnek el és nem iskeletkezhetnek. Ennek okát abban lát-ták, hogy a különbözõ elemek atomjaiörök életû elemi objektumok. De amikora XX. század elején már annyi bizonyí-ték gyûlt össze az atomok valóságos lé-tezése mellett, hogy többé ép ésszel sen-ki sem kételkedhetett bennük, ezzel pár-huzamosan — vagy talán inkább ezzelszemben — ugyancsak vitathatatlan kí-sérletek bizonyították, hogy ezek az ato-mok nem elemi objektumok és nem ismegváltozhatatlan építõkövei az anyag-nak. Felismerték az atomok planetárisszerkezetét, megértették, hogy a kémiaitulajdonságokat az elektronok száma ha-tározza meg, ezt a számot pedig azatommag rendszáma rögzíti — és ez azatommag képes megváltozni.

A maghasadás felfedezésének drámai-ságát, a tévutakat és a buktatókat csakakkor érthetjük meg, ha beleéljük ma-gunkat a kor fizikusainak a helyzetébe,akiket ez az elõbb vázolt kettõsség már-már tudathasadásos állapotba hozott. Aziskolapadban még az elemek változat-lanságát — az aranycsinálás lehetetlen-ségét — tanulták, fiatalkorukban a sze-mük elõtt zajlott le az atomisztika diada-la, de ugyanebben az idõszakban a le-gendás Madame Curie (MariaSklodowska, 1867—1934) megalkotta aradioaktivitás szót, ami azt fejezte ki,hogy ezek az atomok nem azok, amireszámítottak, mert változhatnak és talánmég az aranycsinálást is lehetõvé teszik.

De nézzük meg a tényeket közelebb-rõl: a radioaktivitás kizárólag a nagyonnehéz elemeket érinti, a 82-es rendszá-mú ólomtól kezdve a periódusos rend-szer összes atomja stabil. És ezek a ne-héz radioaktív elemek is csak kis lépés-ben változnak meg a radioaktív sugárzás

következtében: alfa-bomlásban a rend-szám kettõvel csökken, béta-bomlásbaneggyel nõ.2

Megnyugodhatunk, az atomok lénye-gében változatlanok, a 79-es rendszámúarany már éppen nem jöhet létre azólomból. Mivel az atommag tulajdonsá-gai közül a töltésén és a hozzávetõlegesméretén kívül egyedül a radioaktivitástismerték, a magfizikának ebben a kezde-ti szakaszában a magfizika alaptörvény-ének kezdték tekinteni, hogy az atom-mag csak kis lépésekben változhat meg.Úgy képzelték, hogy ez a törvény azatommag szerkezetének valamilyen lé-nyegi tulajdonságát fejezi ki.

A bekövetkezõ fejlemények csakmegerõsítették a hitet ennek az alaptör-vénynek a helyességében. 1919-benRutherford (1871—1937) megvalósítot-ta az atommag mesterséges átalakítását.Õ volt az, aki 1903-ban felfedezte az al-fa-sugárzást, megállapította, hogy az al-fa-részecskék kétszeresen ionizált héli-umatomok. 1906-tól kezdve vizsgálta azalfa-részecskék szóródását különbözõanyagokon, és 1912-ben ezeknek a kí-

sérleteknek az értelmezése kapcsán al-kotta meg planetáris atommodelljét. Aszórási kísérleteket ezután sem hagytaabba, és 1919-ben a

7N14 +2He4→8O

17+1H1

( , p) reakcióval ( -részecskével, pro-ton keletkezése közben) „elõször alakí-tott át nitrogént oxigénné”. Ebben és azehhez hasonló magreakciókban a magfi-zika alaptörvénye szintén érvényes: anitrogén és az oxigén szomszédok a pe-riódusos rendszerben.

Az 1932-s év két új fundamentális ré-szecskével gazdagította fizikai világké-pünket: Chadwick felfedezte a neutront(amelyet Rutherford nulla rendszámúelemként már 1920-ban megsejtett, és a„neutron” elnevezést is használta), azamerikai Anderson pedig a kozmikus su-gárzásban megtalálta a pozitront, ame-lyet röviddel azelõtt Dirac jósolt meg el-méletileg.

Itt lép be történetünkbe a híres házas-pár, Frédéric Joliot (1900—1958) és IrèneCurie (1897—1956). Ekkor — 1932-ben— Frédéric 32, Irène 35 éves. Párizsban,

59A Természet Világa 2006/I. különszáma

HRASKÓ PÉTER

Epizódok a maghasadásfelfedezésének történetébõl1

1 Pécsen, a Kis Esti Fizika sorozatban elhangzott elõ-adás.2 Emlékeztetünk rá, hogy az alfa-sugárzás hélium-atommagokból, a béta-sugárzás elektronokból, agamma-sugárzás pedig nagy energiájú fotonokból áll.

Marie Curie laboratóriumának erké-lyén, 1934-ben

Ernest Rutherford munka közben

TVFizika59-66.qxd 2006. 01. 24. 12:58 Page 59

Pierre Curie utcában található Rádium In-tézetben mûködtek és a magfizikai kutatá-sok élvonalába tartozó kísérleteket végez-tek. A házaspár szomorúan regisztrálta,hogy már mindkét részecskével találkoz-tak korábbi kísérleteikben, de nem ismer-ték fel õket. A pozitront kozmikus sugár-zásban, a neutront pedig ugyanabban a

4Be9+ → C n

( , n) magreakcióban „látták”, mint nemsokkal késõbb Chadwick, de a nagy át-hatolóképességû neutronsugárzást gam-ma-sugárzásnak vélték. Elhatározták,hogy a neutronkeletkezés szempontjábólszisztematikusan végigvizsgálják a köny-nyû elemeket. (A nehéz elemek esetébenaz alfa-bombázásnak kitett atommagelektromos taszítása nem engedte, hogyaz alfa-részecskék behatoljanak a mag-ba, mert abban az idõben még gyorsítóknem léteztek, és csak a radioaktív bom-lásban keletkezõ, korlátozott energiájúalfa-részecskék álltak rendelkezésre.)

Próbálkozásuk sikerrel járt, számosúj, neutronemisszióval járó magreakciótfedeztek fel. Az alumínium esetébenpéldául azt találták, hogy amikor polóni-umforrás alfa-részecskéivel alumínium-lemezt bombáznak (ez tiszta 13Al

27 izo-tóp) ugyanúgy keletkeznek protonok,mint Rutherford kísérletében, de protonhelyett néha neutron-pozitron pár jönlétre (ezt mágneses térbe helyezett köd-kamra segítségével figyelték meg).Eredményükrõl lelkesen számoltak be1933 októberében Brüsszelben a 7. Sol-vay-konferencián.

A konferencián a magfizikai kutatá-sok teljes élgárdája jelen volt, közöttükLise Meitner (1878—1968) — még hal-lunk róla —, a Joliot-éknál húsz évvelidõsebb, nagy tekintélyû kutató, aki kü-lönösen gondos kísérletezõ hírében állt.Meitner kategorikusan kijelentette, hogyAl+ reakcióban „soha egyetlen neut-ront sem látott”. A konferencia inkábbhitt Meitnernek, és a Joliot-Curie házas-pár azzal a szilárd elhatározással tért visz-sza Párizsba, hogy véglegesen tisztázzaa dolgot.

Arra gondoltak (mint utóbb kiderült,helyesen), hogy talán a bombázó -ré-szecske energiájától függ, jelenik-e meg areakcióban a proton helyett néha neutron-pozitron pár, vagy sem. A kísérletet ezérttöbbször is megismételték úgy, hogy apolóniumforrást különbözõ távolságrahelyezték az alumíniumlemeztõl. Az

-részecskék ugyanis ionizálják a leve-gõt, ezért energiát veszítenek, és annál ki-sebb energiával érkeznek az alumínium-lemezhez, minél messzebb van a forrás.

Elõször kis távolságot választottak éskétséget kizárólag meggyõzõdtek a ne-utronok létezésérõl. Egy bizonyosnálnagyobb távolságot választva pedig aneutronok valóban teljesen eltûntek, delegnagyobb meglepetésükre a pozitron-számláló még az alfa-forrás eltávolításaután is ketyegett néhány percig. Elõszörtermészetesen mérési hibára gyanakod-tak, de másnap megértették, hogy új je-lenséget fedeztek fel, a mesterséges ra-dioaktivitást. Így okoskodtak: Az -ré-szecskében és a 13Al

27-ben összesen 15proton és 16 neutron van. Tegyük fel,hogy csak egy neutron repül el. Akkor a15P

30 mag marad vissza, amely a foszforismeretlen izotópja. Azért ismeretlen —fûzték tovább a gondolataikat —, mertelbomlik: kb. 2,5 percnyi felezési idõalatt pozitronemisszióval a 14Si

30 maggáalakul át. Ezt a sugárzást jelezte a po-zitrondetektor elhúzódó ketyegése.

Harminc éve a radioaktivitás jelensé-gét még teljes homály borította — mosta Rádium Intézetben már mesterségesenelõ tudtak állítani sugárzó atommagot,3

amely ráadásul könnyû mag volt, ésszintén eleget tett a magfizika alaptör-vényének.

Ez az átalakulási séma azonban mégcsak feltételezés volt, nagyon hihetõ fel-tételezés, de nem bizonyosság. Joliot ésCurie elhatározták, hogy kémiai útonközvetlenül is kimutatják a radioaktívfoszfor jelenlétét a közelrõl besugárzottalumíniumlemezben.

A cél nem volt akármilyen, mert abecslések szerint foszforból nem lehetetttöbb néhány millió atomnál (10— 15

gramm). De nem a mennyiség okozta a

fõ gondot. Ramsay (1852—1916), aki1893-ban a héliumot felfedezte, márharminc évvel korábban kidolgozott egyeljárást a nagyon kis mennyiségben je-len lévõ radioaktív atomok kémiai analí-zisére. Bármilyen kémiai anyaggal ke-zeljük ugyanis ezt a kis mennyiségû su-gárzó atomot tartalmazó mintát, a sugár-zó atomokat mindig nyomon tudjuk kö-vetni a sugárzásuk alapján. Abból, hogya választott kémiai anyag hatására kicsa-pódnak, oldatba mennek át, vagy gázzáváltoznak, következtethetünk a kémiaitulajdonságaikra, sõt többnyire pontosanmeg is állapíthatjuk, melyik elem atom-jai. Az eljárást Ramsay a rádium bom-lástermékének, a radonnak a kémiai azo-nosítására használta. A szóban forgó86P

222 izotóp felezési ideje azonban 3,8nap, Joliot-ék foszforjáé pedig csupán2,5 perc! Ennyi idõ állt rendelkezésre akémiai analízis elvégzésére.

Az intézet egyik vegyésze, aki elõttJoliot felvázolta a feladatot, elõször düh-rohamot kapott, azután elvégezte a mun-kát. A besugárzott alumíniumlapot sósa-vat tartalmazó tartályba dobta és a tartálytlezárta. A sav feloldotta a lemezt, hidro-géngáz képzõdött, amely kipezsgett az ol-datból és magával vitte a foszfort. A gáz,amelyet fordított kémcsõben gyûjtöttekössze, tovább sugározta a pozitronokat, avisszamaradt alumíniumsót figyelõszámláló azonban megszûnt kattogni.

Így mesélte el a történetet Joliot, ami-kor 1935-ben a feleségével együtt átvet-te a Nobel-díjat.

Joliot-ék kísérlete után bizonyára töb-beknek is eszébe jutott, hogy mestersé-ges radioaktív izotópok elõállításárasokkal alkalmasabbak a neutronok, mintaz alfa-részecskék. A neutronokraugyanis nem hat a mag elektromos taszí-tása, ezért talán még a legnehezebbatommagokat is képesek átalakítani su-gárzó izotópokká. A visszaemlékezések-bõl azonban tudjuk,4 sokakat visszatar-tott a kísérletek tényleges elvégzésétõlaz a körülmény, hogy az akkoriban ren-delkezésre álló neutronforrások sokkalgyengébbek voltak az alfa-forrásoknál.

Enrico Fermit (1901—1954) azonbannem ilyen fából faragták. Elhatározta,hogy szisztematikusan végigvizsgálja azegész periódusos rendszert ebbõl aszempontból.

A Comptes Rendus-nek az a száma,amely Joliot-ék felfedezését tartalmazta,1934 januárjában érkezett meg Rómába.Fermi akkor 33 éves volt, 25 éves kora

A fizika százada60

Hraskó Péter:

Frédéric Joliot és Irène Curie a labora-tóriumban

3 Joliot-ék ezzel egyben a radioaktivitás új típusát isfelfedezték, a pozitív béta-bomlást, amely elektronki-bocsátás helyett pozitronkibocsátással jár.

4 Szilárd Leó is látta, hogy „értelmes dolog volna szisz-tematikusan végigvizsgálni az összes elemet. Kilenc-venkettõ van belõlük. De persze ez egy elég unalmasfoglalatosság, ezért úgy gondoltam, felhajtok vala-mennyi pénzt, építek egy berendezést és fölveszek va-lakit, aki majd ott ül és végigveszi az elemeket, egyi-ket a másik után”. Ez azonban jámbor óhaj maradt.


óta a Római Egyetem elméleti fizikaprofesszora, 1929-tõl pedig az Olasz Ki-rályi Akadémia tagja. Nagyon szegény,vidékrõl Rómába került vasutas család-ból származott. 14 éves korában a Cam-po dei Fiorin, a bolhapiacon megvetteAndrea Carfa jezsuita páter 1840-benmegjelent elméleti fizika könyvét. Anénje, Maria, így emlékszik vissza arraaz idõre:

Kijelentette..., hogy azonnal hozzáfogaz olvasáshoz. A következõ napokban ta-nulás közben folyton megzavartak azöcsém megjegyzései:

— Fogalmad sincs, milyen érdekes.Megtanultam az összes hullámfajta ter-jedését.

— Csodálatos! Megmagyarázta azégitestek mozgását!

Lelkesedése a tetõpontra hágott, ami-kor a tengermozgás fejezethez ért. Végülbefejezte a könyvet. ...Egyszer csak odajön hozzám:

— Tudod — mondta —, latinul van ír-va. Nem is vettem észre.

Emilio Segrè, Fermi munkatársa éséletrajzírója megtalálta Fermi hagyaté-kában a könyvet. „Nagyon alaposankellett tanulmányoznia — írta —, merttele van lapszéli jegyzetekkel, hibajaví-tásokkal, és papírszeletek is találhatókbenne Fermitõl származó megjegyzé-sekkel.”

Ferminek szerencséje is volt, mert1921-tõl kezdve szárnyai alá vette a Ró-mai Egyetem fizikai intézetének igazga-tója, Orso Mario Corbino. Corbino kitû-nõ szervezõ volt, akadémikus, kormány-körökben is befolyásos ember, akinekhõn óhajtott célja az volt, hogy kimoz-dítsa az olaszországi fizikát abból amélypontból, amelybe az elsõ világhá-ború után került. Fiatal tehetségeket ku-

tatott fel, a legjobb helyekre küldte õkettanulni külföldön és ütõképes csapatotszervezett belõlük, amelynek vitathatat-lan vezéregyénisége — a „pápa”, ahogya többiek hívták — Fermi volt. 1934-rea csapat már jól felkészült gárdává fejlõ-dött, és januárban, Joliot-ék munkájánaka hatására elhatározták, hogy végigvizs-gálják a periódusos rendszert.

A teljesen maguk készítette eszközök-kel elvégzett ambiciózus kísérletsoro-zatban végigmentek a periódusos rend-szer elemein abból a szempontból, hogymilyen radioaktivitás keletkezik bennükneutronbesugárzás hatására. Fermi szisz-tematikus ember volt, a legalacsonyabbrendszámnál kezdte: vizet (a hidrogénmiatt), lítiumot, bórt, szenet sugároztakbe, de nem tapasztaltak radioaktivitást.Az elsõ pozitív eredmény a fluornál mu-tatkozott: néhány perces besugárzás utána mûszer radioaktivitást mutatott, decsak nagyon rövid ideig, kb. 10 másod-perces felezési idõvel. A 60 megvizsgáltelem közül 40 bizonyult radioaktívnak.A felezési idõ gyakran volt nagyon rö-vid, ezért futva kellett átvinni a besugár-zott mintát abba a lehetõ legtávolabbihelyiségbe, ahol az aktivitást mérték.Fermi futott a csapatból a leggyorsab-ban, ezért legtöbbször õ rohant végig afolyosón a mintával a kezében. Egyszeregy elõkelõ, sötét ruhás spanyol tudósérkezett a fizikai intézetbe, és Fermiõexcellenciáját kereste — ez a megszó-lítás dukált az akadémikusoknak. Mégmielõtt útbaigazíthatták volna, egy szür-ke köpenyes, kurta lábú férfi rohant nekimint az õrült: Fermi õexcellenciája sze-mélyesen.

A kísérletsorozat rendkívül eredmé-nyes volt. Fontos szabályszerûségeketállapítottak meg. A könnyû atommagokbesugárzás után többféle módon bomol-hattak: -val, protonnal vagy -sugár-zással. Az alumíniumnál mindháromelõfordult:

Mindhárom végtermék béta-aktív 15óra, 5,5 perc és 2,3 perc felezési idõvel.A nehezebb elemeknél, a periódusosrendszer vége felé, már csak (n, ) reak-ció ment végbe — a Coulomb-gátugyanis nemcsak befelé, hanem kifelésem engedi át a töltött részecskéket.Ilyenkor az történik, hogy a neutron amagba befogódva a gerjesztési energiájátelektromágneses sugárzással ( -emisszi-

óval) adja le és a besugárzott atommagúj, gerjesztetlen izotópját hozza létre,amely instabil: mivel neutronfölöslegevan, béta-bomlással lassan eggyel maga-sabb rendszámú atommá alakul át.

Amikor Fermiék eljutottak a periódu-sos rendszer utolsó eleméhez, a 92-esrendszámú uránhoz, ott is késleltetettbéta-sugárzást tapasztaltak. Csak arragondolhattak, hogy a béta-sugárzás után93-as rendszámú transzuránelem jön lét-re, amely a természetben nem fordul elõ:ha igaz, az ismert elemek mesterségesizotópjai után sikerült egy új elemet ismesterségesen elõállítani. Természete-sen gondosan ellenõrizték, hogy az újbéta-sugárzás forrása nem valamelyik92-nél alacsonyabb rendszámú izotóp.A „magfizika alaptörvénye” szerint leg-feljebb a 90-es tórium jöhetett számítás-ba, de a biztonság kedvéért a vizsgálatotegészen az ólomig (82-es rendszám) el-végezték, és megmutatták, hogy a sugár-zás nem származhat olyan elemtõl,amelynek rendszáma 82 és 92 közé esik.Csak ezután, 1934 júniusában küldtékbe a Nature nevû tekintélyes angol fo-lyóiratba a Possible production of ele-ments of atomic number higher than 92címû dolgozatukat.5

Az új elem elõállítása, persze, igaziszenzáció volt, de tudományos szem-pontból jelentõsebbnek ígérkezett az(n, ) reakció domináns szerepének afelismerése. Az ok a következõ: azatommag valódi nagyságát akkor már jólismerték és a bombázó neutronok ener-giája alapján könnyen kiszámították,hogy a neutron mintegy 10— 21 másodperc


Epizódok a maghasadás felfedezésének történetébõl

William Ramsay Enrico Fermi

5 92-nél magasabb rendszámú elemek valószínû elõál-lítása.


alatt repül keresztül a magon. Ennyi idõállt rendelkezésre a reakció „lebonyolí-tására”, de ennyi idõ sehogyan sem elégahhoz, hogy a gerjesztési energia elekt-romágneses sugárzássá alakuljon. Azatomok elektromágneses sugárzását ak-kor már nagyon jól ismerték és ebbõl ki-indulva meg tudták becsülni a kisugár-záshoz szükséges idõt, ami 10— 16 másod-perc körülinek adódott. A következõ,1935-ös év során az is kiderült, hogy amagok -kisugárzásának ugyanolyan re-zonanciaszerkezete van, mint amilyeneka fénylõ gázok spektrumvonalai: a befo-gás csak elég jól meghatározott (rezo-náns) neutronenergiáknál következik be.A E rezonanciaszélesség ismeretébenegyszerûen kiszámítható az élettartam,6

amelybõl szintén 10— 16 másodperc körü-li érték jött ki.

Ezek a tapasztalati tények vezettékel 1936 januárjában Niels Bohrt (1885—1962) a közbensõ (vagy kompaund) magfogalmához. A magreakció lefolyásáteszerint a felfogás szerint úgy kell el-képzelni, hogy amikor a neutron elkezdütközni a mag nukleonjaival, elosztjaközöttük az energiáját úgy, hogy máregyiknek sincs elég energiája ahhoz,hogy kirepüljön. Ennek a gerjesztettrendszernek, amelyet Bohr fölmelegítettfolyadékcsepphez hasonlított, már elégideje van ahhoz, hogy elektromágnesessugárzással szabaduljon meg a gerjesz-tési energiájától.

De térjünk vissza 1934 nyarához, ami-kor Fermiék a tudományos világ elé tár-

ták kísérletsorozatuk eredményeit. Nyárvégén Fermi elõadást tartott Londonbanegy nemzetközi fizikuskonferencián az(n, ) reakcióról. Röviddel az elõadásután azonban táviratot kapott Rómábanmaradt munkatársaitól, Amalditól ésSegrètõl, amelybõl megtudta, hogy a kí-sérletet idõközben megismételték az alu-míniummal, és nem tapasztaltak gamma-sugárzást. Fermi természetesen kényesvolt a reputációjára és miután hazament,a csapat részletes vizsgálatnak vetette aláa kísérlet körülményeit. Megdöbbentõeredményre jutottak: amikor az alumíni-umlemez besugárzását faasztalon végez-ték, akkor volt (n, ) reakció, amikor már-ványasztalon végezték, nem volt. Úgy lát-szott, hogy az eredmény attól is függ, mi-lyen anyagok vannak nagyobb mennyi-ségben jelen a neutronforrás közelében.Mindenféle anyaggal megpróbálkoztak,és kiderítették, hogy a paraffin az, amelya leghatékonyabban segíti elõ a gamma-sugárzás megjelenését — amikor a neut-ronforrás közelébe paraffintömböt tettek,a -számláló vadul csörögni kezdett.

Akik a fizikai intézetben tartózkodtak,elmesélték, milyen felajzott állapotbakerült a Fermi-gárda azon a délelõttön.Ilyen felkiáltásokat hallottak: Ez csoda!Teljesen hihetetlen! Fekete mágia! DeFermi akkurátus ember volt, a napirend-jén még ezen a napon sem változtatott. Amegszokott idõben ment haza ebédelniés jött vissza délután az intézetbe — demár a magyarázattal.

— A különös jelenség két okra vezet-hetõ vissza — mondotta. Az egyik a kí-sérlet körülményeire, a másik a besugár-zott atommagra vonatkozik:

a) A neutronok rugalmas golyókkéntütközgetnek a forrás közelében lévõ tár-gyak atommagjaival és egy ütközésbenannál több energiát veszítenek, minél ki-sebb a különbség az ütközõ partnerek tö-mege között. Amikor biliárdozásnál a já-tékos fehér golyója telibetalálja a nyug-vó piros golyót, egész energiáját átadjaneki és õ maga megáll. Ha a piros golyótömege nagyobb volna a fehérnél, azenergiának csak egy részét tudná felven-ni, annál kevesebbet, minél nagyobb agolyók tömegkülönbsége. Ebbõl márlátható, hogy a neutronok olyan közeg-ben veszítik el leggyorsabban az energi-ájukat, amelyikben sok hidrogén van —a proton tömege ugyanis majdnem pon-tosan egyenlõ a neutronéval.

b) De ez még nem elég. Minél las-súbb a neutron, annál hosszabb ideigtartózkodik az atommag közelében,ezért feltételezhetjük, hogy annál inten-zívebben lép vele kölcsönhatásba, annáltöbb -foton jön létre. Ahhoz, hogy aneutron egy protont „kiüssön” a mag-ból, rövid idõ is elég, az elektromágne-ses sugárzás létrejöttéhez azonban idõrevan szükség.

Este Amaldiéknál már írták is a közle-ményt. Világosan értették, hogy nem-csak lebilincselõen érdekes jelenségrebukkantak, hanem új eszközt is adtak amagreakciókkal foglalkozó kutatók ke-zébe, mert a neutronok lelassítása hatal-masan megnövelte a neutronforrások ha-tékonyságát a magreakciók kiváltása te-kintetében. Ma már tudjuk, hogy a jelen-ség elsõrendû fontosságú az atomener-getika szempontjából is.

Négy évvel késõbb, 1938. december10-én Fermi átvehette a fizikai Nobel-díjat, amelynek hivatalos indoklása sze-rint a kitüntetést „új radioaktív anyagokfelfedezéséért az elemek széles tartomá-nyában és a lassú neutronok szelektívhatásának ezzel egyidejû felfedezéséért”kapta meg.7

De miért hiányzik az indoklásból a93-as rendszámú új elem felfedezése? ANobel-bizottság jó ösztönnel mulasztot-ta el, hogy külön utaljon rá, mert ez afelfedezés még tartogatott meglepetése-ket. Ezekre térünk most át.

Megint 1934-ben vagyunk, néhányhéttel a neutrontermalizáció felfedezéseelõtt, az (n, ) zûrzavar kellõs közepén.Szeptemberben a Zeitschrift für Allgemei-

A fizika százada62

Hraskó Péter:

A periódusos rendszer

6 A E· t = h/2 reláció segítségével.

7 The Nobel Prize, undivided, would be awarded for‘‘your discovery of new radioactive substancesbelonging to the entire race of elements and for thediscovery you made in the course of this work of theselective power of slow neutrons”. A Nobel-díjasokkislexikonában (Gondolat, 1985) az indoklás fordítá-sa pontatlan („az újabb radioaktív elemek neutronbe-sugárzással való létrehozásáért és a lassú neutronoksegítségével létrejövõ magreakciók egyidejû felfede-zéséért”), mert az anyagok (substances) szó nem ele-meket jelent.


ne Chemie nevû tekinté-lyes folyóiratban megje-lent Ida Noddack (1896—1978) munkája „A 93-aselemrõl” lakonikus cím-mel. Noddack ismert ké-mikus volt, 1925-ben aférjével õ állított elõ elõ-ször tiszta állapotban réni-umot. A cikkében élesenbírálja Fermi munkáját:„Fermi bizonyítékai nemfogadhatók el.” Miért álltmeg az ólomnál? „Az újradioaktív elemet az ösz-szes ismert elemmel össze kellett volnahasonlítania.” A múltban csupán olyanelemekkel volt dolgunk, amelyek a ra-dioaktív bomláskor csak kissé változtat-ták meg a helyüket a periódusos rend-szerben, de „amikor nehéz atommagokatbombáznak neutronokkal, elképzelhetõ,hogy az atommag néhány könnyû frag-mentumra hasad szét, amelyek termé-szetesen ismert elemek izotópjai, de azuránnak nem szomszédai a periódusosrendszerben”.

A dolgozat, amely a „magfizika alap-törvényét” vonta kétségbe, nem keltettkülönösebb feltûnést se a vegyészek, sea fizikusok között. Egyszerûen kukacos-kodásnak tekintették. Maga Fermi azon-ban komolyan vette. Legalább hármantanúsítják, hogy Fermi számításokatvégzett a Noddack által fölvetett hasadá-si folyamat valószínûségének becsléséreés elhanyagolhatóan kicsinek találta. Ahárom visszaemlékezõ egyike TellerEde, aki szerint Fermi számítása teljesenkorrekt volt, és csak azért adott elhanya-golhatóan kis valószínûséget, mert még

nem ismerték elég ponto-san az atommagok töme-gét. Ennél azonban való-színûbbnek látszik, hogyhiába számított Fermik v a n t u m m e c h a n i k a iügyekben csalhatatlannak(ezért hívták tréfásan pá-pának), az atommag szer-kezetérõl akkoriban mégszinte semmit sem tudtak.Ezért csak olyan általánosjellemzõkre támaszkodha-tott, mint a méret, a töltés,a tömeg, és valamilyen

feltevéseket kellett tennie a hasadás el-képzelhetõ mechanizmusára vonatkozó-an, amelyek nem biztos, hogy helyesentükrözték a valóságot.

Mindent összevéve Noddack cikkeegyáltalán nem befolyásolta a továbbifejleményeket. A transzuránokkal kap-csolatos kutatások azonban nem álltakle, mert az urán neutronbefogását köve-tõ különféle sugárzások olyan kusza hal-mazt alkottak, amelyben feltétlenül ren-det kellett teremteni még akkor is, ha a„magfizika alaptörvényét” nem kérdõje-lezték meg.

Két tekintélyes kutatócsoport fogotthozzá a tisztázáshoz. Az egyik csoport-nak, amely a Berlin melletti Dahlemben,a Vilmos Császár Kémiai Kutatóintézet-ben (KWI) mûködött, Lise Meitner, OttoHahn (1879—1968) és Fritz Strassmann(1902—1980) volt a tagja. Meitner ésHahn kisebb-nagyobb megszakításokkal1908 óta dolgozott együtt Dahlemben(1912-ig egyikük sem kapott fizetést). Afizikus Meitner és a vegyész Hahn jólkiegészítette egymást, és számos jelen-

tõs tudományos eredményt értek el kö-zös munkával. Egyebek között a belsõkonverzió és a magizoméria felfedezésefûzõdik a nevükhöz, és 1917-ben õkazonosították elõször a periódusos rend-szerben az uránt megelõzõ elemet — aprotaktíniumot, ahogy elnevezték —,amelybe elõttük már többeknek beletörta bicskája.

Meitner Bécsben született 1878-ban,ott járt egyetemre matematika—fizikaszakra, és Boltzmanntól (1844—1906)tanulhatta a fizikát. Boltzmann halálaután elhatározta, hogy néhány szemesz-terre Berlinbe utazik — harmincegyévig maradt ott. 1912-ben Max Planck(1858—1947) asszisztense lett. Az I. vi-lágháború kitörésekor azonban sürgõsenvisszatért Bécsbe és jelentkezett a had-seregbe. Röntgentechnikusként és nõ-vérként dolgozott elõször az orosz, majdaz olasz és ismét az orosz fronton. 1916-ban leszerelt, visszament Dahlembe,ahol professzorként a fizikai részlegetvezette.

1934-ben Meitner rábeszélte Hahnt,aki az intézet igazgatója volt, hogy indít-sanak közös programot a transzuránok-kal összefüggõ problémák tisztázására.1935-ben csatlakozott hozzájuk Strass-mann. 1938-ig tíz különbözõ felezésiidejû radioaktivitást azonosítottak a lassúneutronokkal besugárzott uránmintában,sokkal többet, mint úttörõ munkájukbanFermiék. A hipotézisük az volt, hogyezek vagy különféle uránizotópok, vagytranszuránok sugárzásai. Ezt próbáltákfizikai és kémiai módszerekkel igazolni,de egyre nagyobb akadályokba ütköztek.

Velük párhuzamosan Párizsban IrèneCurie és egy jugoszláv vendégkutató,Pavel Szavics foglalkozott ugyanezzel aproblémával. Azonosítottak egy olyan,3,5 óra felezési idejû aktivitást, amelyeta dahlemiek nem láttak, és úgy gondol-ták, hogy tóriumtól (90Th?) származik.Ha igaz, ez azt jelentené, hogy egy las-sú neutron képes egy alfa-részecskét ki-lökni az uránmagból, ami a Coulomb-gát miatt elég hihetetlennek látszott. Aberliniek sikertelenül próbálták megta-lálni ezt az aktivitást és felszólították apárizsiakat, hogy vonják vissza a közle-ményüket. Ezek azonban újfent igazol-ták az aktivitás létezését, de közbenpontosították az eredetét. Megállapítot-ták, hogy olyan anyagtól származik,amely a lantánnal (57La ritka földfém)csapódik ki a besugárzott uránmintából,ezért kémiailag a lantánnal kell rokon-ságban lennie.8 Eszerint inkább aktínium



Ida Noddack

Lise Meitner és Otto Hahn Berlinben, az 1920-as években

8 Az ismeretlen sugárzó izotóp kicsapatására olyananyagokat kell alkalmazni, amelyek maguk nem ra-dioaktívak, mert ellenkezõ esetben sokkal nehezebblenne az azonosítandó izotópot a sugárzása alapjánnyomon követni.


(89Ac?), mint tórium, de ezt még nehe-zebb volt elhinni.

Természetesen megpróbálták, hogy a3,5 órás aktivitást mutató csapadékbólkémiailag kiválasszák az aktíniumot, denem sikerült. „Úgy látszik — írták 1938.májusi közleményükben —, hogy ez azanyag csak transzuránelem lehet, amelya már ismert transzuránoktól kémiailagnagyon különbözik, bár ezt a hipotézistis nagyon nehéz interpretálni.”

Következõ közleményükben, 1938szeptemberében megerõsítették, amit ko-rábban találtak: „Mindent összevéve, azR3,5h (így jelölték az ismeretlen, 3,5 órafelezési idejû izotópot) tulajdonságaimegegyeznek a lantánéval, amelytõl afrakcionálás kivételével semmilyen mó-don sem lehet elkülöníteni.” A frak-cionális lepárlásról akkor már pontosantudták, hogy nemcsak a különbözõ ve-gyületek és elemek, hanem még egy adottelem különbözõ izotópjainak a szétvá-lasztására is alkalmas. Mégsem jutott azeszébe senkinek, hogy akkor talán egylantánizotóp az, ami sugároz, hiszen ezellentmondott volna a „magfizika alap-törvényének”: a lantán rendszáma többmint harminccal kisebb, mint az uráné.

Amikor Hahn 1938 szeptemberébenezt a közleményt olvasta, Meitner márnem volt Berlinben, mert nyáron el kel-lett menekülnie Németországból. 1938.március 13-án ugyanis bekövetkezett azAnschluss: Németország bekebelezte éstartományává nyilvánította Ausztriát. Akegyetlen német zsidótörvények ettõl apillanattól kezdve az osztrák zsidókra isvonatkoztak, és Meitner osztrák zsidó-nak számított. Azért fogalmaztunk így,mert Meitner 1908-ban evangélikus val-lásra tért át (valószínûleg Planck tiszte-letet parancsoló protestantizmusa hatá-sára), de a faji törvények erre nem voltaktekintettel. Az Anschlussig védte õt Ber-linben az osztrák állampolgárság, de ez avédelem most megszûnt. Bizonyosra le-hetett venni, hogy hiába igazgató Hahn,nem fogja tudni munkatársként megtar-tani, elõbb-utóbb az utcára kerül és mégkoncentrációs táborba is hurcolhatják.Nyomatékosan tanácsolták neki, hogyaddig meneküljön, amíg nem késõ. Ezértfölvette a kapcsolatot Dirk Coster(1889—1950) nevû holland kollégájá-val,9 aki elintézte a holland kormánynál,hogy vízum nélkül is beengedjék az or-szágba. Coster ezután elutazott Meit-nerért. Július 16-án, egy pénteki naponérkezett Berlinbe. Éjjel õ és Hahn segí-tett Meit-nernek a csomagolásban. Hahnértékes gyémántgyûrût ajándékozott tá-vozó barátjának és munkatársának, ame-

lyet az édesanyjától örökölt, hogy szük-ség esetén pénzzé tehesse.

Másnap, szombat reggel Coster ésMeitner vonatra ült. A feltûnés elkerülé-sére Meitner mindösze két kis bõröndötvitt magával, Hahn gyémántgyûrûjét pe-dig Coster õrizte a zsebében. Coster alegkevésbé forgalmas, leggyengébben õr-zött határállomást választotta ki, de itt isötfõs német határõr-különítmény járta vé-gig a kocsikat és szedte össze az útlevele-ket. Meitner átnyújtotta érvénytelen oszt-rák útlevelét. Eltelt tíz hosszú perc. Ekkoraz egyik német tiszt visszajött és szó nél-kül Meitner kezébe nyomta az útlevelét.

Meitner ekkor 60 éves volt, teljesenegyedül álló nõ, aki a szó legteljesebbértelmében a fizikának szentelte magát— a tudományon kívül más szerelmetsohasem ismert. Pedig nemcsak okosvolt, szép is. Az életét azonban teljesenkitöltötték a Dahlemben végzett kutatá-sok. Menekülése után soha többé nemtalálta meg a helyét a világban, életénekhátralévõ harminc évében számkivetett-nek érezte magát. Egy nagy jelentõségûfelfedezés azonban még várt rá...

Costernek nem sikerült állást találniaszámára Hollandiában. A Nobel-díjasManne Siegbahn (az idõsebb, 1886—1978) ajánlott neki helyet új stockholmilaboratóriumában, de fizetés és a kutatá-sokhoz szükséges anyagi támogatás nél-kül. Meitner sajnálta, hogy nem marad-hatott Hollandiában, de ez mentette megaz életét. Néhány évvel késõbb ugyanisa németek megszállták az országot ésbiztosan Auschwitzba hurcolták volna.A semleges Svédország sok üldözöttneknyújtott menedéket.

Térjünk most vissza Berlinbe Hahn-hoz, aki ekkor 59 éves, csaknem 40 év-nyi gyakorlattal a háta mögött aligha-nem a legképzettebb radiokémikus a vi-

lágon. Strassmann sokkal fiatalabb nála,de kitûnõ munkatárs. Elhatározzák, hogymegismétlik a franciák kísérletét azzal akiegészítéssel, hogy a lantánon kívül bá-riummal is megkísérlik kicsapatni az ak-tivitást hordozó izotópot. A periódusosrendszerbõl leolvasható, hogy míg a lan-tán az aktínium, addig a bárium a rádiumkiválasztására alkalmas olyan anyag,amely maga nem radioaktív.

Egyheti kemény munkával 16 külön-bözõ felezési idõt regisztráltak. Ezek kö-zül a báriummal lehetett kicsapatni hár-mat, amelyeket korábban még senki semlátott. Feltételezték, hogy ezek ismeret-len rádiumizotópok, és a továbbiakbancsak ezekre koncentráltak. De ha már azaktíniumot (89Ac) is nagyon nehezen le-hetett megemészteni, mert a besugárzotturánból (92U) alfa- és protonemisszióvalkellett képzõdnie, a rádiummal (88Ra) ahelyzet, ha lehet, még súlyosabb volt,mert a létrejöttéhez két alfa-részecskekibocsátása kellett.

A döntõ kísérletre december 19. és 21.között került sor. Azt kellett eldönteni,hogy a báriummal kicsapott radioaktívizotóp valóban rádium-e, vagy — bármi-lyen hihetetlen — esetleg talán bárium-izotóp. Hahn és Strassmann így okosko-dott: ha 88Ra-ról van szó, akkor ennek bé-ta-bomlással 89Ac-ra kell bomlania, hapedig 56Ba-ról, akkor ebbõl béta-bomlás-sal 57La keletkezik. A lantánt és az aktíni-umot pedig el lehet különíteni egymástól.

Hahn december 19-én éjjel levelet írtMeitnernek (ezt egyébként gyakranmegtette, folyamatosan váltott leveleketlegközelebbi kollégájával a dolgok állá-sáról; novemberben személyesen is ta-lálkoztak Koppenhágában):

...Pár perc múlva lesz éjjel 11 óra;Strassmann fél 12-kor jön vissza, akkorgondolhatok a hazamenetelre. A helyzetaz, hogy a „rádiumizotópokkal” olyankülönös eredményre jutottunk, hogy egy-elõre csak téged tájékoztatunk róla.Mindhárom izotóp felezési idejét elégpontosan megmértük; minden elemtõlelkülöníthetõk, kivéve a báriumot; min-den reakció teljesen összhangban vanegymással. ... A rádium izotópjai ponto-san úgy viselkednek, mint a bárium.

... Talán javasolhatnál valamilyen fan-tasztikus magyarázatot. Mi értjük, hogy azurán nem hasadhat báriumra.... Kérlek,gondolj ki valamilyen más lehetõséget...

Meitner december 21-én, szerdán kap-ta kézhez Hahn levelét. Pénteken falurautazott, a svédországi Kungälvbe, aholfizikus ismerõsének, Eva von Bahr-Bergiusnak és férjének volt háza. Odahívták meg Bergiusék a magányosMeitnert és szintén emigráns fizikusunokaöccsét, Otto Frischt (1904—1979),aki Koppenhágában a Bohr-intézetbendolgozott, hogy szombaton töltsék velük

A fizika százada64

Hraskó Péter:

9 Coster és Hevesy György (1885—1966) nevéhez fû-zõdik a hafnium azonosítása 1923-ban.

Dirk Coster (A. de Meester portréja,1915)


együtt a karácsonyestét. Frisch péntekenéjjel érkezett Kungälvbe és ugyanabbana panzióban vett ki szobát, ahol a nagy-nénje. A reggelinél találkoztak. Frisch akísérleteit szerette volna megbeszélnisokkal tapasztaltabb nagynénjével (a ne-utronok mágneses tulajdonságainak avizsgálatára épített speciális mágnest),de a nagynéni nem figyelt rá. Hahn leve-lét tartotta a kezében és odanyújtotta azunokaöccsének: Mit szólsz hozzá?

— Bárium? — kérdezte Frisch —, ezteljesen lehetetlen. Valami hiba van adologban.

— Aligha — tiltakozott Meitner. —Hahn túl jó vegyész ahhoz, hogy ekkoráttévedjen.

Teljesen belefeledkeztek Hahnékeredményének a taglalásába, majd elha-tározták, hogy séta közben folytatják abeszélgetést. Frisch felkötötte a futólé-cét, a nagynéni gyalogolt mellette.

Képtelenek voltak elképzelni, hogy azuránmagot a neutron úgy vágja ketté,ahogy egy almát hasítunk kettõbe. De az-tán eszükbe jutott, hogy Bohr szerint azatommag inkább hasonlít folyadékcsepp-hez, mint szilárd golyóbishoz, és a felüle-ti feszültség az, ami az atommagcseppe-ket gömb alakban összetartja... És ekkorvillanásszerûen megértették, hogy a pro-tonok elektromos taszítása a felületi fe-szültség csökkenését eredményezi, és en-nek következtében az elegendõen nagytöltésû — nagy rendszámú — magok márvalószínûleg instabilak a két kisebbcseppre történõ szétszakadással szemben.Izgatottan leültek egy kivágott fatörzsre,Meitner ceruzát és papírszeletkéket halá-szott elõ a zsebébõl, és próbálták megbe-csülni, mekkora is az a Z rendszám,amelynél a magok instabillá válnak.Mindketten gyakorló magfizikusok vol-

tak, az atommagok alapvetõ paramétereitkívülrõl tudták. Ekkor már a magokfélempírikus tömegformulája is a rendel-kezésükre állt10 (C. Weizsäcker, 1935).Egykettõre megállapították, hogy a Cou-lomb-taszítás körülbelül a 100-as rend-számnál semlegesíti a felületi feszültsé-get, az ennél nagyobb rendszámú atom-magoknak azonnal szét kell esniük stabilrészekre. A világon elõször értették meg,miért végzõdik a periódusos rendszer aszázas rendszámhoz közel esõ 92U-nal.

Már a száznál nem sokkal alacsonyabbrendszámú atommagokat is csak kicsitkell felgerjeszteni ahhoz, hogy instabi-lakká váljanak a hasadással szemben. Azalapállapotú (gerjesztetlen) uránmagnem vehet fel a gömbtõl nagyon eltérõalakot, mert ehhez a felületi feszültség-gel szemben nagy munkát kellene végez-nie. Azonban egy lassú neutron is bevi-het annyi energiát, amennyi elég ahhoz,hogy a mag babapiskóta alakúvá válhas-son, amelyben azután a felületi feszült-ség már a két félre történõ szétszakadástsegíti: a körülbelül 50-es rendszámúatommagok felületi feszültsége ugyanissokkal nagyobb az uránénál.

De akkor a két hasadási terméknek na-gyon nagy energiával kell szétrepülnie,mert elektromosan taszítják egymást ésa széthasadás pillanatában nagyon közelvannak egymáshoz. Ezt az energiát köny-nyû megbecsülni: el kell képzelni két,egymást érintõ, 50-es rendszámú, gömbalakú atommagot. A szétrepülés után akinetikus energia ennek a konfiguráció-nak az elektrosztatikus energiájával leszegyenlõ. A fatörzsön ülve arra az ered-ményre jutottak, hogy ez az energia kb.200 MeV, sok-sok nagyságrenddel na-gyobb, mint a radioaktivitásban felsza-baduló energiák.

Honnan származik ez az energia?Csak a tömegdefektusból jöhet ugyan-úgy, mint a radioaktív bomlások sokkalkisebb energiája: a két fragmentum tö-

megének valamilyen m tömeggel ki-sebbnek kell lennie, mint a neutronbefo-gással fölgerjesztett uránmag tömege.Ez a tömegdefektus fedezi az E=mc2

képlet alapján a kétszázmillió elektron-voltos szétrepülési energiát.

Meitner évtizedek óta foglalkozott ra-dioaktivitással, és az atommagok töme-gérõl elég sok adatra emlékezett fejbõlahhoz, hogy meg tudják tippelni a tömeg-defektus értékét az urán kettéhasadásánál.Arra jutottak, hogy ez a tömegdefektuskörülbelül a proton tömegének egyötöde,a proton tömege pedig majdnem ponto-san 1000 MeV. Minden stimmelt.

Este, az ünnepi vacsora közben alighaeshetett másról szó, mint a maghasadásról.

De egy kritikus teszt még hátra volt:mit szól mindehhez Bohr? Bohr kímélet-lenül ízekre szedte a felszínes, elhamar-kodott elgondolásokat, és Frisch tartotttõle, ez vár a hasadásra vonatkozó elkép-zelésre is. Január 3-án kereste fel Bohrt,hogy kikérje a véleményét. Alig kezdetthozzá azonban a mondókájához, Bohr azöklével kezdte verni a homlokát: „Micso-da idióták vagyunk! Hogy ez nem jutottkorábban az eszünkbe! Ez fantasztikus,nem is lehet másképp!” A beszélgetéscsak néhány percig tartott, Bohr azonnalfelfogta, mirõl van szó. Január 16-ánFrisch már be is küldte Meitnerrel írt kö-zös cikküket publikálásra a Nature-nek.11

Ugyanabba a borítékba egy másik cik-ket is beletett. Ebben (már egyedül) egykísérletrõl számolt be, amelyet háromnappal korábban, január 13-án végzett el.Ionizációs kamrában elhelyezett egy na-gyon vékony uránréteggel bevont fóliát.A fólia közelébe tette a Bohr-intézetbenfeltalálható mindhárom neutronforrást ésrákapcsolt egy oszcilloszkópot a kamra



10 SH-atlasz. Atomfizika (Springer Hungarica, 1995)73. oldal.

Milton Plesset, Niels Bohr, Fritz Kalckar, Teller Ede és OttoFrisch Dániában, 1934-ben

11 L. Meitner and O. R. Frisch, Disintegration ofUranium by neutrons; a New Type of NuclearReactions, Nature, 1939. febr. 11. (Az urán szétbomlá-sa neutronok hatására; a magreakciók egy új típusa.)

Fritz Strassman, Lise Meitner és Otto Hahn Mainzban, 1956-ban


elektródáira. A várakozásának megfelelõ-en magas, hegyes, keskeny impulzusokfutottak végig az oszcilloszkóp képernyõ-jén, amelyek eltûntek, amikor a neutron-forrásokat eltávolították. Az impulzusoknagyságából ki lehetett számítani, hogyaz ionizációt kb. 100 MeV-es részecskék— a hasadási termékek — okozzák.

Január 7-én Bohr hajóra szállt, hogyeleget tegyen egy amerikai meghívás-nak, és személyesen vitte el a hírt azEgyesült Államokba.

Hahn és Strassmann dolgozata,amelyben letették a garast a bárium mel-lett, 1939. január 6-án jelent meg Berlin-ben. A cikkben határozottan leszögezték,hogy a besugárzott uránminta báriumottartalmaz, ezt vegyészként garantálják,de a bárium létrejöttének a mechaniz-musáról nem bocsátkoztak feltételezé-sekbe:

A kísérletek, amelyeket röviden ismer-tettünk, bennünket mint vegyészeket, ar-ra kényszerítenek, hogy a korábban rá-diumként, aktíniumként, tóriumként azo-nosított [nehéz] elemeket [a sokkal köny-nyebb] báriummal, lantánnal, cérium-mal helyettesítsük; de mint a fizikáhozközel álló „nukleáris vegyészek” [mag-kémikusok] nem tehetjük meg ezt az ug-rást, amely ellentétben áll a magfizikaegész tapasztalati anyagával.

Mire a cikk megjelent, már megköny-nyebbülhettek: még január 3-án, Bohrjóváhagyása után, Meitner azonnal írtHahnnak: „Most már egészen biztos va-gyok benne, hogy amit láttatok, az mag-hasadás báriumra.”

A Naturwissenschaftennek ez a számajanuár 16-án érkezett meg Párizsba.Joliot, miután elolvasta Hahnék dolgo-zatát, egy egész napra bezárkózott a szo-bájába, és nem engedett be senkit — ezvolt a harmadik jelentõs felfedezés,amelyhez már Párizsban is egészen kö-zel jártak, de elszalasztották.

Joliot felindulása mutatja, milyen vá-ratlan esemény volt a maghasadás felfe-dezése. Ma ezt már alig értjük, annyiramagától értetõdõnek tartjuk a jelenséget.De ha tanulni szeretnénk a történtekbõl,meg kell próbálnunk a lehetõ legponto-sabban beleélni magunkat a szereplõkakkori helyzetébe.

A felfedezés váratlanságát jól illuszt-rálja a következõ két történet is.

Szilárd 1932-ben jutott arra a gondo-latra, hogy az atommag kötési energiájá-nak egy részét neutronok által elõidézettláncreakcióval lehetne felszabadítani.Természetesen nem hasadásra gondolt,hanem egy olyan magreakcióra, amelyetneutron idéz elõ, és a bomlástermékekközött van legalább két neutron. Tisztá-ban volt vele, hogy ha ilyen reakció léte-zik, atombombát is lehet csinálni, ezért aláncreakció gondolatát titkosított formá-ban szabadalmaztatta. Ezt úgy lehetettelintézni, hogy a szabadalmat a Brit Ad-miralitás jegyeztette be.

Teltek az évek, és senki sem látottmegfelelõ, két neutronra vezetõ magre-akciót. A kedveszegett Szilárd ezért1938. december 21-én — tehát Hahn ésStrassmann döntõ kísérletével pontosanegy idõben, de arról mit sem tudva — le-velet küldött az Admiralitásnak, amely-ben javasolta a szabadalom titkosságá-nak a feloldását, mert reménytelennekítélte a láncreakció megvalósítását neut-ronokkal. Néhány héttel késõbb, amikormár a saját és mások kísérletei alapjántudta, hogy egy uránmag hasadását ket-tõnél több neutron megjelenése kíséri,táviratban kérte, hogy december 21-i le-velét tekintsék tárgytalannak.

A másik történet Fermivel kapcsola-tos. Mint már szó volt róla, Fermi de-cember 10-én vette át a Nobel-díjatStockholmban. A díj indoklásában nemszerepelt a transzuránok felfedezése, dea díj átvételénél szokásos elõadásbanFermi a transzuránokra is kitért. Nemsejtette, hogy két hét múlva bizonyosanlehet majd tudni: a módszere, amellyel a93-as rendszámú elem létrejöttére követ-keztetett, nem állja meg a helyét, éspe-dig pont abból az okból, amelyre négyévvel korábban Ida Noddack mutatottrá. Mint utóbb kiderült, neutronnal törté-nõ besugárzás hatása alatt az uránból ahasadási termékek mellett 93-as rend-számú elem is keletkezik, de Fermi kí-sérleteibõl ez nem következett.12

A Nobel-díj átvétele után Fermi többénem tért vissza Olaszországba, a fasiz-mus elõl az Egyesült Államokba emig-rált. Néhány nappal Bohr elõtt érkezettNew Yorkba és a kikötõben várta Bohrt.Annak alapján, amit megtudott tõle,kénytelen volt utólag helyesbíteni elõ-adása szövegét.

Végül is hogyan minõsítsük a történe-tet, amit elbeszéltünk? A tévedések víg-játékának? Tragikomédiának? Alighajárnánk el helyesen. Inkább abból kelle-ne kiindulnunk, hogy ami ez alatt a tíz évalatt történt, az maga volt az igazi tudo-mány, és ahelyett, hogy nagyképûenposztumusz kioktatásban részesítenénka fõszereplõket, inkább próbáljuk ellesnitõlük a tudomány mûvelésének egyné-mely titkát.

Hogy lehet, hogy Joliot-ék, akik — ami-kor a mesterséges radioaktivitásról voltszó — egy nap alatt megértették, hogy újjelenséget fedeztek fel, és Fermiék, akik-nek néhány nap elég volt, hogy meggyõz-zék magukat egy új elem létrehozásáról, amaghasadás elismerésétõl a végsõkig vo-nakodtak, pedig Noddack idõben figyel-meztette õket? A magyarázatot alighanemabban kell keresnünk, hogy a mesterségesradioaktivitás és a transzuránelem — min-den újszerûségük ellenére — kis elõrelé-pést jelentettek abban az értelemben,hogy megmaradtak a magfizika elfoga-dott alapelveinek — elsõsorban a „magfi-zika alaptörvényének” — a keretei között.Egyik esetben sem érezték sürgetõnek,hogy a jelenség mechanizmusát ahhoz ha-sonlóan tisztázzák, ahogyan Meitner ésFrisch tisztázta a hasadás lehetõségét. Ahasadással ugyanis más volt a helyzet,mert a jelenség „alaptörvénynek” mon-dott ellent. A kísérleti tények önmaguk-ban, plauzibilis interpretáció nélkül ezértnem bizonyultak elég meggyõzõnek.Noddacknak már 1934-ben is igaza volt,és természetesen helyesen járt el, hogy avéleményét köntörfalazás nélkül nyilvá-nosságra hozta, de cikkében nem javasoltolyan hasadási mechanizmust, amely ahasadás puszta logikai lehetõségének rea-litást kölcsönzött volna. Ezért érezhettékkritikáját „kukacoskodásnak”.13

Ugyanezért nem lenne helyes Nod-dackot tekinteni a maghasadás felfedezõ-jének. Rutherford például már 1903-banfelvetette a transzuránelemek lehetõségét,1920-ban pedig — mint már szó volt róla— a neutronét, mégsem õt tekintjük atranszuránok és a neutron felfedezõjének.Valaminek a felfedezését csak ritkán lehetegészen egyértelmûen, mérlegelés nélkülhatározott névhez kötni. Ilyen tekintetbena Nobel-bizottság is követ el idõnkéntszarvashibát. A maghasadásért példáulegyedül Hahnt tüntették ki Nobel-díjjal1945-ben. A történet, amit elmeséltünk,meggyõzõen bizonyítja, hogy három em-ber — Hahn, Meitner és Strassmann —között kellett volna megosztani a díjat.

A világháború után a megfizika a hi-vatalnokok kezébe került, és soha többénem lett már olyan, mint azokban azévekben, amelyekrõl meséltem.

A fizika százada66

Hraskó Péter: Epizódok a maghasadás felfedezésének történetébõl

IRODALOMKorszunszkij: Az atommag (Közoktatásügyi Kiadó-

vállalat, 1951)W. Braunbeck: Az atommag regénye (Gondolat,

1960)Laura Fermi: Atom a családban. Enrico Fermi élete

(Gondolat, 1966)M. Goldsmith: Frédéric Joliot-Curie (Gondolat, 1979)O. Hahn: Mein Leben (München, 1964)R. Rhodes: The Making of the Atomic Bomb

(Penguin Books, 1988)R. Lewin Sime: Lise Meitner: A Life in Physics

(University of California Press, 1996)Patricia Rife: Lise Meitner and Dawn of the Nuclear

Age (Birkhäuser, Boston, 1999)

12 A transzuránok igazi felfedezõjének Glenn Seabor-got és Edwin McMillant tekinthetjük, akik 1951-benezért részesültek Nobel-díjban.13 Ebben talán a politikának is lehetett szerepe. PatriciaRife, Meitner életrajzírója szerint (l. könyvének 142.oldalát) a dahlemiek „a Noddack házaspárt politikai-lag erõsen »barnának« tekintették – Hitler náci pártjá-nak barnainges tagjaira utalva, akik minden hivatalosösszejövetelen gyanút keltettek.” (‘‘...the Noddackswere considered very ‘brown’ politically – a referenceto Hitler’s brown-shirted party members who madethemselves conspicuous at every official gathering.’’)


HRASKÓ PÉTER Epizódok a maghasadás felfedezésének … · 2006. 1. 24. · L avoisier (1743—1794) és Dalton (1766—1844) óta a tudósok ab-ban a meggyõzõdésben éltek,

Documents