作者：斷章師爺 在 蘆笛自治區發貼, 來自 海納百川
「她是我們德國的居里夫人」 ------------- 物理學家Lise Meitner 其人其事(二)
斷章爺師
上世紀三十年代在放射性化學的研究方面居於世界前列的有四個研究小組：法國 Maria Curie 鐳學實驗室的 Joliot Curie (1897－1956，Maria Curie的女兒，諾貝爾化學獎1935年獲得者)領導的小組； 德國柏林的帝國化學研究所 Lise Meitner 和 Otto Hahn 領導的小組；義大利羅馬大學物理研究所 Enrico Fermi 領導的小組和英國劍橋大學 Cavendish 實驗室 Ernest Rutherford 領導的小組。他們都在研究人工放射性，對中子引起的核反應進行著探索性的工作。
1935年 Lise Meitner 和 Otto Hahn開始研究鈾核在中子轟擊下的變化。 Lise Meitner 和 Otto Hahn 曾經用遊離質子轟擊一些重金屬，某些質子會撞擊並且粘附到重金屬的原子核上，於是產生了比原來的重金屬原子更加重的元素。實驗的結果完全符合Lise Meitner 的理論預測。最後他們把目標鎖定在當時所知最重的鈾元素上，結果卻總是得不到超鈾元素。經過上百次的試驗，都未曾得到預期的結果。顯然原有的物理學知識不能解釋實驗中發生的現象。
1937年，Joliot Curie和她的助手Pavlé Savitch 在用中子輻照鈾鹽時，分離出來一種新的成分，其化學性質與鑭(La，57號元素lanthanum)相像，其半衰期則同錒（Ac，89號元素actinum）相似。然而，通過分離發現這种放射性物質不存在於錒之中，反之鑭的放射性加強了。本來他們已經將球盤到重核裂變的大門邊，只須再進一步即可臨門一腳，射中目標。遺憾的是他們未曾發現其中還存在另一種叫釔(Y，39號元素yttrium)的元素，其半衰期也同錒相似。
Lise Meitner 離開德國到了瑞典以後。 Otto Hahn和他的化學助手 Fritz Strassmann(1902－l980) 一起繼續對鈾進行研究，他們也用慢中子轟擊鈾。在柏林的 Otto Hahn 和在斯德哥爾摩的 Lise Meitner 之間的通信頻繁繼續著。每一次 Otto Hahn小組取得的實驗結果， Lise Meitner 都能在第一時間得知。然後，她站在物理學家的角度迅速地把自己的意見反饋到柏林。1938年11月 Lise Meitner 和 Otto Hahn在丹麥的哥本哈根秘密地會見了一次。他們沒有將這個消息透露給任何朋友。會面時， Otto Hahn將他在用中子轟擊鈾實驗中得到的一些奇怪結果告訴 Lise Meitner 。實驗的結果使得他們兩人都懷疑儀器的精密度和方法的可行性。根據 Lise Meitner 建議的方案， Otto Hahn又設計了新的實驗方法。
Otto Hahn和Fritz Strassmann 經過一系列精細的實驗，在鈾的生成物中找到一种放射性物質，其化學性質與鑭不同，卻與鋇( Ba，56號元素barium）類似。 1938年12月19日 Otto Hahn 寫信給 Lise Meitner 告訴她「我們的放射性同位素的行為象鋇，......或許你可以建議一些完美的解釋。我們明白實在不可能破裂成為鋇。希望你能想出一些另外的可能性。」12月21日 Lise Meitner 在回信中指出「很難接受這個結果，......但並不是不可能的。」
1938年12月22日 Otto Hahn 和 Fritz Strassmann 將一篇題為「對於用中子的鈾輻射形成的鹼土金屬的測定和表徵」 ( Über den Nachweis und das Verhalten der bei der Bestrahlung des Urans mittels Neutronen entstehenden Erdalkalimetalle ）的論文送交德國的《自然科學》( Der Naturwissenschaften )雜誌，文中卻完全未曾提及 Lise Meitner 的工作。 1939年1月6日該文在柏林發表了。
當時，Lise Meitner正準備利用聖誕節假到瑞典南部去與侄子 Otto Frisch 會面。 當時35歲的Otto Frisch 也是一位絕其優秀的物理學家，此時正在哥本哈根的Bohr理論物理研究所工作。 Lise Meitner 把 Otto Hahn 的信給侄兒看。姑侄兩人展開了熱烈的爭論。原子核由互相強烈吸引的質子和中子組成，轟擊了一個中子怎麼能使得核子發生分裂呢？
後面發生的一幕就像好萊塢電影，他們在山間漫步， Otto Frisch 突然想起了 Niels Bohr 提出的「液滴核模型」(liquid drop nuclear model)。這個模型認為，通常情況下可以把由質子和中子組成的原子核想象成象個水分子，由於表面張力使得水分子保持球形。但是球狀的水滴可以因為振動而分裂。類似的，如果原子核被中子擊中，就像水分子一樣也會分裂開來。於是他們花了整整兩天時間討論了這一新的見解。
Otto Frisch 返回哥本哈根，遇見準備離開丹麥去美國的Niels Bohr。 Otto Frisch 告訴他 Otto Hahn 的實驗結果和自己與 Lise Meitner 的解釋。Niels Bohr聽見后驚叫『啊！我們都多麼笨呀！噢，但是這真奇妙！本來就正應該是這樣的！』」 (Oh what idiots we have all been! Oh but this is wonderful! This is just as it must be!)應 Niels Bohr 的請求， Otto Frisch寫了一篇論文「中子引起的鈾分裂：一種新的核反應類型」(Disintegration of Uranium by neutrons:a new type of nuclear reaction )，由姑侄兩人聯名，於1939年1月16日寄交倫敦的《Nature》雜誌，「裂變」（fission）一詞就是首先在這篇文章中提出的。該文發表於1939年2月11日，正好是 Otto Hahn 和 Fritz Strassmann 文章發表之後的36天。
Otto Hahn由於發現「核裂變」的實驗獲得了1944年的諾貝爾化學獎。提交的證據就是那篇由Otto Hahn 和 Fritz Strassmann共同署名的論文。今天我們仔細審視這篇論文，會發現作者在行文中使用了不少猶豫和虛擬的口吻，例如「我們應該......」 ；「我們可以......」 ；「有可能是......」。連標題中都不敢明確指出得到的是鋇元素，而只是含糊其詞的表示為鹼土金屬。特別是在結論部分甚至出現了這樣的內容：「作為化學家，我們應該再一次指出從我們簡單介紹的實驗得到的上述表格中（師爺按：指衰變表），用符號Ba，La, Ce 替代 Ra, Ac, Th，作為在與物理學領域十分密切的領域中工作的『核化學家』，我們不能採取與所有以往的核物理經驗相對立的這一個步驟。也許是一系列不同尋常的巧合給我們的結果做了偽證。」（Als Chemiker muessten wir aus den kurz dargelegtenVersuchen das oben gebrachte Schema eigentlich unbenennen und statt Ra, Ac, Th die Symbole Ba, La, Ce einsetzen. Als der Physik in gewisser Weise nahestehende 「Kernchemiker」 koennen wir uns zu diesem, allen bisherigen Erfahrungen der Kernphysik widersprechenden, Sprung noch nicht entschliessen. Es koennten doch noch vielleicht eine Reihe selstsamer Zufaelle unsere Ergebnisse vorgetaeuscht haben. ）可見Otto Hahn在1939年12月22日送交發表這篇論文時，對於自己發現的實驗現象的解釋是完全缺乏信心的。然而對於他發現的實驗現象提供理論解釋的Lise Meitner卻與諾獎失之交臂。
多年後，有記者採訪Lise Meitner時，問及她與Otto Hahn的關係。Lise Meitner說「 Otto Hahn 和我是多年的同事，並且一起為研究項目工作。他是一個才華橫溢的有機化學家，但是他的數學並不很好，對於我們所從事工作的邏輯分析也不行。在我們以往的合作中，只有很少幾次是通過書信來傳遞信息和進行交流的，例如一戰期間，我離開德國回奧地利照顧傷病員。但是他不斷地把我們的項目進展寫信告訴我，於是我再提供有關的數學計算和理論分析，並且對於下階段的工作作出自己的建議。我認為合作過程是互相補益的，而且相當愉快。1946年他得到諾貝爾獎，原因是我們的研究開啟了物理中的裂變階段，然而他的論文沒有提及我的工作。我最初想，他這樣做或許是為了保護自己，因為當時納粹大權在握，我是一個猶太人。與我的合作會給他帶來麻煩甚至災禍的。但是，令我失望的是此後他繼續不停地非議我所做的工作。這使我不得不懷疑我們以往的合作歲月是否真的相互尊重？」
Lise Meitner後來分別在瑞典國防研究委員會以及瑞典皇家工學院工作，她在那兒有了自己的實驗室，並且參加了瑞典第一個核反應堆的研究及設計。1947年後，由瑞典的原子能委員會提供基金在斯德哥爾摩大學為她設立了一個位置，支取相當於教授的薪水。
1960年她到劍橋與她的侄子Otto Frisch住在一起，1968年10月27日於當地逝世。差不多3個月前Otto Hahn在哥丁根逝世。
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