【物理史中的二月】1939 年 2 月 11 日:麥特娜(Lise Meitner)和弗里施(Otto Frisch)發表核分裂的論文

1939 年 2 月 11 日:麥特娜(Lise Meitner)和弗里施(Otto Frisch)發表核分裂的論文

文|蕭如珀、楊信男(臺灣大學物理學系)(譯自 APS News,2015 年,2 月)

女性在物理方面有長足的進步,她們在 2012 年所授予的總博士中佔有 20%。然而,自從1895年設立諾貝爾物理獎以來,卻只有 2 位女性獲獎1:瑪麗亞‧居里(Marie Curie)於 1903 年,和瑪麗亞‧格佩特‧梅爾(Maria Goeppert Mayer)於 1963 年。在被不公平忽視的女性物理學家當中,最常被提及的就屬麥特娜(Lise Meitner)了,愛因斯坦曾說她是「德國的瑪麗亞‧居里」。

艾莉絲(Elise,她後來簡稱她的名字為Lise)出生於 1878 年,是家中 8 個小孩中的老三,父親菲利浦‧麥特娜是一位猶太人律師,母親海德瑋格。她父母支持她私下研讀物理,因為當時德國公立大學不招收女性。然而,她私自學習就足以應付 1901 年的必要考試,1905 年,她是維也納大學僅有的第二位獲得博士學位的女性。

她在當地最好的前景是到一家煤氣燈工廠工作,但這對她沒有吸引力,所以她帶著父親的祝福(和資助)搬到柏林,在那裡獲得眾所周知,不願教導女性的普朗克(Max Planck)賞識,後來成了他的實驗室助理。麥特娜開始和化學家漢恩(Otto Hahn)長期合作;他們一起發現了幾個新同位素。1912 年,她和漢恩搬到凱撒學院(Kaiser Wilhelm Institute),起先工作沒有薪資。1917 年,學院才給麥特娜她自己的物理實驗室。麥特娜在第一次世界大戰期間短暫當護士,但很快地又回到柏林做她的研究,因為沒為戰爭做更多努力,在精神上也遭受到一些罪惡感的折磨。

1923 年,麥特娜找出受激原子奇怪地放射出電子的原因,雖然這現象現在知道是奧杰效應,是法國科學家奧杰(Pierre Auger)獨立於同一年發現的。當麥特娜於 1926 年搬到柏林大學領導一個核物理研究計畫時,她是德國第一位擔任正教授的女性。

那時在物理方面是一個令人振奮的時期,1930 年代初期發現中子,開啟了國際四方尋求在實驗室創造比鈾更重的元素。四位競爭者是:英國的拉塞福(Ernest Rutherford)、法國的伊雷娜‧居里(Irene Joliot-Curie)、義大利的費米(Enrico Fermi)、以及德國的麥特娜和漢恩。

當希特勒 1933 年取得政權後,大多數的猶太科學家,包括麥特娜的侄兒弗里施都逃離德國。然而,麥特娜卻留下來在化學所,一直到 1938 年止,她後來對此決定很後悔:「我沒馬上離開不僅愚蠢,而且大錯特錯。」她有奧地利國籍給了她一些保護,但她終究在荷蘭物理學家的幫助下也被迫逃離德國。當時她身上只有 10 馬克,以及漢恩給她的一只鑽石戒指,以備需要賄絡邊關守衛之用。

雖然麥特娜很不想離開納粹德國,但她卻強烈批評其他留下來的優秀科學家,包括漢恩;儘管他們畢生的專業合作和友誼,但她多年後卻寫信嚴厲譴責他。她還批評領導納粹努力發展原子彈的海森堡(Werner Heisenberg)。她寫道:「應該要強迫海森堡和數百萬和他在一起的人來看這些集中營和被殺害的人們」。

麥特娜後來在瑞典斯德哥爾摩和波耳(Niels Bohr)一起研究,還繼續經由通訊和漢恩合作。她和漢恩甚至設法偷偷地在哥本哈根見面,計畫新系列的實驗。漢恩在柏林和施特哈斯曼(Fritz Strassmann)成功地做出實驗,但他寫信給麥特娜說他對於以中子撞擊鈾鈀竟然產生較輕的元素感到很困惑。他寫道:「也許妳可以找到某種好的解釋。」麥特娜和弗里施就如此做,援引核分裂理論,使用液滴模式來解釋鈾原子核如何會分裂,當釋出能量時,核質量會減少。

他們於 1939 年 2 月 11 日發表他們的結論。然而,當漢恩於 1939 年 1 月在《自然》(Nature)發表他的結果時,他並未將麥特娜列為共同作者──這是一個有爭議性的決定,特別是在戰後他也從未更正此遺漏。漢恩因此研究於 1944 年獲得諾貝爾化學獎,而麥特娜的貢獻被忽視了。1997年,《今日物理》(Physics Today〔2〕下結論說,這個忽略成了授予諾貝爾獎時「個人負面的意見很明顯地導致一位該受獎的科學家被排除在外的一個罕見例子」。

核分裂(nuclear fission,弗里施創造的詞)的發現,麥特娜後來回想時說:「在人類歷史上開啟了一個新紀元」,一個最後導致核彈的紀元。麥特娜自己斷然拒絕參與曼哈頓計劃:「我不要和核彈有任何關聯。」

雖然麥特娜被諾貝爾獎排斥在外──她被提名 3 次──但她卻在一生中獲得了許多其他的學術榮譽,包括幾個榮譽博士學位和(諷刺地)德國化學學會漢恩獎。有一個元素(#109,meitnerium)以她命名,此外,還有一顆小行星,以及月球和金星上的火山口也以她命名。

麥特娜從未再回到德國,她繼續到處定期演講,甚至 1960 年退休定居到英國後也是。她後來健康漸走下坡,心臟病發作伴隨動脈粥狀硬化,幾次小中風加上一次跌倒髖關節斷裂後病情加重,於 1968 年 10 月 27 日病逝,享年 89 歲。她葬在漢普夏郡布朗里鄉(Bramley, Hampshire)她弟弟瓦爾特附近,墓誌銘是弗里施所寫,內容很簡單:「麥特娜:一位從未喪失人道關懷的物理學家」。

德國郵局 麥特娜(Lise Meitner)

 

進一步閱讀

1. R. Frisch, “Physical Evidence for the Division of Heavy Nuclei Under Neutron Bombardment,”Nature143, 276 (1939).

2. Meitner and O. R. Frisch, “Disintegration of Uranium by Neutrons: A New Type of Nuclear Reaction,”Nature143, 239 (1939).

 

註1. 2018 年因「在雷射物理領域有突破性發明」而獲諾貝爾物理獎的 3 位得獎人之一,史崔克蘭(Donna Strickland)是位女性,所以史上獲得諾貝爾物理獎的女性已增為 3 位。史崔克蘭任職於加拿大滑鐵盧大學,有趣的是,10 月 2 日名單宣布時,她是副教授,之後校方立即於 10 月 18 日正式將她升等為正教授。

註2. Physics Today 是美國物理聯合會出版的月刊,主要報導物理界的動態及重要物理進展。

 

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